水庫設(shè)計保證率和設(shè)計代表期怎么計算？

1．設(shè)計保證率

（1）工作保證率的含義及其表示方式
水利水電部門的正常工作的保證程度，稱為工作保證率。工作保證率有不同的表示形式。
一種是按照正常工作相對年數(shù)計算的“年保證率”，它是指多年期間正常工作年數(shù)占運行總年數(shù)的百分比，即

注意：不論破壞程度和歷時如何，凡不能維持正常工作的年份，均同樣計入破壞年數(shù)之中。
另一種工作保證率的表示形式是按照正常工作相對歷時計算的“歷時保證率”，指多年期間正常工作歷時（日、旬或月）占總歷時的百分比，即

年保證率與歷時保證率之間的換算式為

式中m為破壞年份的破壞歷時與總歷時之比，可近似按枯水年份供水期持續(xù)時間與全年時間的比值來確定。

采用哪種形式計算工作保證率，視用水特性、水庫調(diào)節(jié)性能及設(shè)計要求等因素而定。
年保證率：蓄水式電站、灌溉用水采用；
歷時保證率：徑流式電站、航運用水和其他不進行徑流調(diào)節(jié)的用水部門采用。

（2）設(shè)計保證率的含義及其選擇
為了避免因工程規(guī)模過大而帶來過大的耗費，一般不要求在工程的全部運行期間都能絕對地保證正常用水，即以允許在非常情況下減少用水或斷水。這樣，就引出了確定水利工程規(guī)模的設(shè)計保證率的概念。
設(shè)計保證率，是指多年用水期間，用水部門正常用水得到保證的程度。它是設(shè)計的正常用水保證率的簡稱。它是在工程規(guī)劃設(shè)計階段由設(shè)計人員按照一定的方法和步驟選定的工作保證率。
設(shè)計保證率的選擇是一個復(fù)雜的技術(shù)經(jīng)濟問題。它的實質(zhì)是確定縮減用水合理程度的經(jīng)濟權(quán)衡問題。設(shè)計保證率應(yīng)通過技術(shù)經(jīng)濟計算，并考慮其他影響，綜合分析確定。
設(shè)計保證率選得太低，正常工作遭到破壞的幾率將加大，破壞所帶來的國民經(jīng)濟損失及其不良后果加重；
設(shè)計保證率定得過高，雖可減輕破壞帶來的損失，但工程投資和其他費用將增加，或者不得不減小工程的效益。

1）水電站設(shè)計保證率的選擇
水電站設(shè)計保證率的取值關(guān)系到供電的可靠性、水能資源利用程度及電站造價。一般地講，水電站裝機規(guī)模越大，系統(tǒng)中水電所占比重越大，系統(tǒng)中重要用戶越多，正常工作遭到破壞時的損失越嚴重，常采用較高設(shè)計保證率。而對于河川徑流變化劇烈和水庫調(diào)節(jié)性能好的水電站，也多采用較高的設(shè)計保證率。此外，水電站設(shè)計保證率的取值還與電力系統(tǒng)用戶組成和負荷特性，以及可能采取的彌補不足措施等因素有關(guān)。
裝機容量小于25000KW的小型水電站，設(shè)計保證率一般采用65%～90%；以灌溉為主的農(nóng)村小水電工程的設(shè)計保證率，常與灌溉設(shè)計保證率取同值；大、中型水電站的設(shè)計保證率可參考表選擇。
                          水電站設(shè)計保證率

同一電力系統(tǒng)中，規(guī)模和作用相近的聯(lián)合運行的幾座水電站，可當作單一水電站選擇統(tǒng)一的設(shè)計保證率。

2）灌溉保設(shè)計證率的選擇
灌溉保設(shè)計證率：設(shè)計灌溉用水量的保證程度。通常根據(jù)灌區(qū)水、土資源情況，作物組成，氣象與水文條件，水庫調(diào)節(jié)性能，國家對當?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)的要求，以及地區(qū)工程建設(shè)和經(jīng)濟條件等因素分析確定。
一般說來，南方水資源豐富地區(qū)的灌溉設(shè)計保證率比北方高；大型工程的比中、小型工程的高；自流灌溉的比提水灌溉的高；遠期規(guī)劃工程的比近期工程的高。設(shè)計時可根據(jù)具體條件，參照表選擇。
                         灌溉設(shè)計保證率

3）通航設(shè)計保證率的選擇
通航設(shè)計保證率：最低通航水位（水深）的保證程度，以計算時期內(nèi)通航獲得滿足的歷時百分率表示。最低通航水位是確定枯水期航道標準水深的起算水位。
通航設(shè)計保證率，一般根據(jù)航道等級結(jié)合其他因素綜合分析比較并征求有關(guān)部門意見，報請審批部門確定，設(shè)計時可參照表選值。
                      通航設(shè)計保證率

4）供水設(shè)計保證率的選擇
工業(yè)及城市民用供水若遭破壞將直接影響人民生活和造成生產(chǎn)上的嚴重損失，故采用較高的設(shè)計保證率，一般按年保證率取值的范圍為95%～99%，大城市和重要工礦區(qū)取較高值。對于由兩個以上水源供水的城市或工礦企業(yè)，在確定可靠性時，常按下列原則確定：任一水源停水時，其余水源除應(yīng)滿足消防和生產(chǎn)緊急用水外，要保證供應(yīng)一定數(shù)量的生活用水。

在綜合利用水庫的水利水能計算中，首先要將歷時保證率轉(zhuǎn)換成年保證率。再者，針對各用水部門設(shè)計保證率常不相同的情況，一般以其中主要部門的設(shè)計保證率為準，進行徑流調(diào)節(jié)計算，凡設(shè)計保證率高于主要部門的用水部門，其需水應(yīng)得到保證；而設(shè)計保證率較低的用水部門的用水量可適當縮減。此外，還要對年水量頻率與各用水部門設(shè)計保證率相應(yīng)的年份，分別進行校核計算，取稍偏于安全方面的結(jié)果。必要時，可根據(jù)任務(wù)主次關(guān)系，適當調(diào)整各部門的用水要求或設(shè)計保證率。

2．設(shè)計代表期
在水利水電工程規(guī)劃設(shè)計過程中，要進行多方案的大量的水利水能計算，根據(jù)長系列水文資料進行計算，可獲得較精確的成果，但工作量大。在實際工作中可采用簡化方法，即從水文資料中選擇若干典型年份或典型多年徑流系列作為設(shè)計代表期進行計算，其成果一般能滿足規(guī)劃設(shè)計的要求。

（1）設(shè)計代表年的選擇
在水利水電規(guī)劃設(shè)計中，常選擇有代表性的枯水年、中水年（也稱平水年）和豐水年作為設(shè)計典型年，分別稱為設(shè)計枯水年、設(shè)計中水年和設(shè)計豐水年。以設(shè)計枯水年的效益計算成果代表恰好滿足設(shè)計保證率要求的工程興利情況；設(shè)計中水年代表中等來水條件下的平均興利情況；設(shè)計豐水年則代表多水條件下的興利情況。據(jù)此，一般可由P設(shè)（設(shè)計保證率）、50%及（1-P設(shè)）三種頻率，在年水量頻率曲線上分別確定設(shè)計枯水年、設(shè)計中水年、設(shè)計豐水年的年水量。至于年水量年內(nèi)分配過程，對設(shè)計枯水年要考慮不利的年內(nèi)分配；設(shè)計中水年、設(shè)計豐水年可分別采用多年平均和來水較豐年份平均的年內(nèi)分配。

（2）設(shè)計多年徑流系列的選擇
多年調(diào)節(jié)水庫的調(diào)節(jié)周期長達若干年，應(yīng)選擇包括多年的徑流系列進行水能計算。設(shè)計多年徑流系列是從長系列資料中選出的有代表性的短系列。

1）設(shè)計枯水系列
對于多年調(diào)節(jié)，由于水文資料的限制，能獲得的完整調(diào)節(jié)周期數(shù)是為數(shù)不多的，難以應(yīng)用枯水系列頻率分析法選擇設(shè)計枯水系列。通常采用扣除允許破壞年數(shù)的方法加以確定，即先按下式計算設(shè)計保證率條件下正常工作破壞的年數(shù)T破

                     
式中n表示水文系列總年數(shù)。
然后，在實測資料中選出最嚴重的連續(xù)枯水年組，并從該年組最末一年起逆時序扣除允許破壞年數(shù)T破，余下的即為所選的設(shè)計枯水系列。
注意：①用設(shè)計枯水系列調(diào)節(jié)計算結(jié)果對其他枯水年組進行校核，若另有正常工作遭破壞的時段，則要從T破中扣除，得出允許破壞年數(shù)，并用它重新確定設(shè)計枯水系列；
②有時需校核破壞年份供水量和電站出力能否滿足最低要求，若不能滿足，則水庫應(yīng)在允許破壞時段前預(yù)留部分蓄水量。

    2）設(shè)計中水系列
    為探求水庫運用的多年平均狀況，一般取10～15年作為代表期，稱設(shè)計中水系列
    要求：①系列連續(xù)徑流資料至少要有一個以上完整的調(diào)節(jié)循環(huán)；
         ②系列年徑流均值應(yīng)等于或接近于多年平均值；
         ③系列應(yīng)包括設(shè)計枯水年、中水年、豐水年，它們的比例關(guān)系與長系列大體相當，使設(shè)計中水系列的年徑流變差系數(shù)與長系列的相近。
    當電力系統(tǒng)中有若干電站聯(lián)合運行并進行補償調(diào)節(jié)時，最好按長系列進行計算，或以補償電站為主，選出統(tǒng)一的設(shè)計代表系列。

    應(yīng)該指出，在目前廣泛應(yīng)用電子計算機的情況下，采用電算方法進行長系列水利水能計算，很快即能得出成果。因此，可根據(jù)具體工程情況及各設(shè)計階段對計算精度的要求，確定采用設(shè)計代表期或長系列進行電算。

枯水 系列 徑流

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