3 有关计算
3.1 基本资料整理
从坝址天然长系列历年逐月平均流量中扣除灌溉、船闸用水，得新的供发电计算使用的径流系列见表3。
表3 五强溪水电站坝址1951年4月至1981年3月历年逐月可供发电的流量（新序列） 单位：m3/s
续表
3.2 死水位确定
死水位是指水库在正常运用情况下允许消落的最低水位，死水位影响因素比较复杂，通常需要通过方案的综合比较才能确定，而且它与正常蓄水位、装机容量等其他兴利指标相互制约，相互影响，严格求解必须利用系统分析方法，本课题死水位的选择根据课程设计指示书要求，采用简化处理，主要考虑3个因素。
（1）水库使用寿命及泥沙淤积。计算为
V淤=V年×T
式中 T——水库使用寿命，本工程按50年计；
V年——年泥沙淤积量；
V淤——水库使用寿命内的总泥沙淤积量。
根据V淤确定为防淤要求的死水位Z1。
根据资料，取V年=669m3/年，T=50年，得到V淤=3.345亿m3，查库容曲线得对应的Z1=75.98m。
（2）灌溉、航运、养殖及旅游等综合利用要求，水库消落的最低水位不小于Z2=82.00m。
（3）水轮机最小水头的限制，水库消落深度不大于水电站最大水头的35%，由此条件可以根据课程设计任务指示书的步骤及附录的程序计算出Z3。其中，Z死=max（Z1，Z2，Z3）
死水位的计算过程及结果见表4。
表4 五强溪各正常蓄水位方案死水位计算过程表
注：第二次试算的死水位与第三次的一样，而对应的死库容却不一样的缘故是有效位数。
3.3 保证出力计算
对五强溪坝址全系列径流进行等出力径流调节计算，把各年供水期的平均出力进行排频计算，选择保证率P=87.5%对应的供水期平均出力即为设计电站的保证出力，保证出力的计算由课程附录的程序完成，计算过程不再列出，结果见表5和图3。
表5 保证出力的计算结果
图3 保证出力图
3.4 必需容量选择
（1）保证出力中部分担任航运基荷N基保=10万kW。
（2）担任峰荷的保证出力N峰保=Np-N基。
（3）峰荷的工作容量N峰工=3.08×N峰保+7。
（4）水电站工作容量N工=N基保+N峰工。
（5）水电站必要容量N必=N工+N备。
五强溪方案四必需容量计算见表6。
表6 五强溪方案四必需容量计算表 单位：万kW
注：正常蓄水位方案的备用容量由任务指示书给出。
3.5 调度图绘制
3.5.1 防破坏线的计算及绘制
根据课程设计任务指示书中的步骤如下：
（1）选择设计保证率范围内的径流系列资料（从原始系列中剔除来水小于设计枯水年的年份）。
（2）逐年从供水期末开始，按Np等出力逆时序操作，求得各年迟蓄方案水库蓄水量过程线。
（3）将各年迟蓄方案水库蓄水量过程线点绘在同一张图上，取其外包线，即为防破坏线。
根据正常蓄水位方案的保证出力及如上所述的步骤，用课程设计任务指示书附录的程序进行正常蓄水位方案防破坏线的计算，计算过程略，计算结果见表7、图4。
表7 五强溪各正常蓄水位方案防破坏线计算成果表（月末水位） 单位：万m3
图4 库蓄水量图（100m方案防破坏线）
3.5.2 防洪限制水位确定
防洪限制水位是体现防洪与兴利相互结合的重要参数，选择恰当，可在不影响兴利可靠性前提下，降低大坝高度，节省投资。按照本课程设计任务指示书的要求，本设计以获得最大结合库容为原则选择。根据五强溪水电站洪水资料分析，该库洪水最迟发生在7月底、8月初，故防洪限制水位取值为7月底、8月初防破坏线上的坐标值。
如此，五强溪水电站正常蓄水位、100m对应的防洪限制水位为94.00m。
3.5.3 加大出力辅助线的绘制
在汛期防洪限制水位与破坏线之间为加大出力区，水库水位处于此区时，为减少操作的任意性，在该区中增加三条辅助线，本设计采用简化计算方法确定该辅助线，计算为
Zit=Z死+（Z汛-Z死）/4×i
式中 Zit——第i条加大出力辅助线t时刻的坐标。
用三条辅助线Zit将加大出力区分成四个区域，第i区的加大出力值按Ni=Np+（Ny-Np）/4×I计算，确定其上限、下限，是电能计算的控制条件。水库调度图见图5。
3.6 重复容量选择与多年平均电能
3.6.1 重复容量选择
水电站在洪水期往往会产生大量弃水，为了利用弃水增发季节性电能，节省火电站的燃料消耗，增加一部分装机容量，由于它不能替代火电站的工作容量，因而称它为重复容量。
本次设计N重采用经济利用小时数h经济=2500h。补充千瓦利用小时数计算是确定重复容量的关键，但其核心是计算不同重复容量的多年平均电能，多年平均电能的计算与调度图或调度规划有关，本次设计调度按以下规则操作：
（1）当时段初水位位于防破坏线内时，时段出力Nt=Np。
（2）汛期时段初水位位于加大出力区时，按加大出力线工作，即Nt=Ni。
（3）段初水位在防破坏线以上时，使时段水位尽可能向防破坏线上靠，同时要考虑装机容量的限制。
（4）当满装机发电，且水位超过Z防限或Z正时，才允许弃水。
图5 水库调度图（Z正=100m）
现以方案四计算重复容量的选择及多年平均电能计算。假设重复容量N重等于0、10万、20万、30万、40万kW时，分别计算新系列多年平均发电量E及重复容量年利用小时数，计算结果见表8、图6。因重复容量年利用小时数均小于2500h，故方案一重复容量为0。点绘N重～h利曲线，再根据h经济=2500h确定方案四N重=3.7万kW。
表8 重复容量计算表（方案四）
（5）装机容量的确定。装机容量由必须容量和重复容量确定，方案四的装机容量为Ny=N必+N重=68.76+3.7=72.46万kW。
（6）多年平均电能计算。利用上述计算结果点绘Ny（Ny=N必+N重）—E的关系图，查得方案四多年平均发电量见表9。
图6 重复容量计算
表9 方案四多年平均发电量
3.6.2 多年平均电能的计算
根据重复容量计算成果可以根据N装=N必+N重计算出五强溪正常蓄水位100.00m对应的装机容量72.46万kW。根据确定的装机容量，从表9中可以求出五强溪正常蓄水位100.00m对应的多年平均发电量53.6亿kW·h。
3.6.3 径流利用系数的计算
径流利用系数η的计算公式为
式中 Q0——五强溪电站多年平均流量，m3/s；
Q弃——五强溪电站多年平均弃水流量，m3/s。
根据各正常蓄水位选定方案的调度图操作计算，五强溪正常蓄水位100.00m方案对应的径流利用系数91.4%。