水能资源开发利用第5章-1
第五章 水能计算及电站在电力系统中的运行方式
5.4 水电站在电力系统中的运行方式
运行方式
水电站在电力系统负荷图上的工作位置（不同时期）或 系统负荷在各电站间的最优分配问题。
目的
使各电站扬长避短，供电可靠、经济、资源充分利用 （原因——负荷不均匀、电站特性不同）
1. 水、火电站的工作特性
电力系统中所有用户所需出力N（负荷）随时间t的变化曲线。 负荷N：用户所需出力+厂用电+输电损失 水电站
一年内各日的平均负 荷值所连成的曲线
3.电力系统的容量组成
电力系统中所有电站的装 机 容 量 的 总 和 ——N 装 ， 是影响工程投资和效益的 重要指标。
电站装机容量： N装=N必+N重 =N工+N备+N重 =N工+N负+N事+N检+N重
思考题
教材P153：1，4，6，8
目录
5.1 水能计算的目的与内容 5.2 水能计算的基本方程和主要方法 5.3 电力系统及其容量组成 5.4 水电站在电力系统中的运行方式 5.5 无调节和日调节水电站的水能计算 5.6 年调节和多年调节水电站的水能计算
启动灵活，宜任峰荷 工作可靠性差（径流随机）
火电站
启动缓慢，宜任基荷 工作可靠性高 运行费用高，运行费U火与E成正比
运行费用低，电能成本低
U水=（1/2~1/7)U火 无原料费（用水），厂用电少， 运行费与发电量无关
燃料费用所占比重大，且污染
2. 水电站在电力系统中的运行方式
保证出力（考虑设计保证率）
衡量电站的 动能效益
多年平均发电量
目的：确定装机容量
（1）水电站的出力和发电量概念
出力：水电站在某一时刻输出的电功率称为电站在 该时刻的出力。
第1章 绪论(水文)
1.2水文现象及其研究方法
1.2.1水文现象及其基本规律 （1)水文现象的确定性规律 水文现象同其他自然现象一样，具有必然性和偶然性两方面，在水文学中通常称必然性为
确定性，称偶然性为随机性。 河流每年都有洪水期和枯水的周期性交替；冰雪水源河流具有以日为周期的水量变化。产
01 水资源及其开发利用 02 水文学现象及其研究方法 03 课程主要任务与内容
PART 01
水资源及其开发利用
1.1水资源的涵义及特点
1.1.1水资源的涵义及特点 水资源是一种自然资源，是人类赖以生存和发展不可替代的一种资源。各时期对水资源的
含义存在着不同的见解，2012年联合国教科文组织和世界气象组织共同给出了水资源的涵义： “水资源是指可供利用或有可能被利用的水源，这个水源具有足够的数量和合适的质量，并满 足某一地方在一段时间内具体利用的需求”。
1.1水资源的涵义及特点
1.1.3我国水资源状况 据预测，2030年中国人口将达到16亿，届时人均水资源量仅有1750 m³ 。在充分考虑节
水情况下，预计用水总量为7000亿至8000亿m³ ，要求供水能力比现在增长1300亿至2300亿 m³ ，全国实际可利用水资源量接近合理利用水量上限，水资源开发难度极大。
1.1水资源的涵义及特点
1.1.2水资源的开发利用 水资源是一种动态资源，其特点主要表现为循环性、多用途性、有限性、分布的不均匀性
和利害两重性。人们在长期的生产、生活过程中，为了自身和环境的需要在不断地认识和开发 利用水资源，其开发利用包括兴水利、除水害和保护水环境。
兴水利主要指农田灌溉、水力发电、城乡给排水、水产养殖、航运等； 除水害主要是防止洪水泛滥成灾； 保护水环境主要是防治水污染，维护生态平衡，为子孙后代的可持续利用和发展留一片绿 水青山。
05.第五章 项目资源利用分析评估
2.节约水资源消耗指标分析评估和节水水平评估
（1）节约水资源消耗指标分析评估
单位产品生产耗水量 = ≤ 行业规定的水耗定额 ≤ 国内外同行业的先进水平
项目水耗的重复利用率 ≥ 当地政府规定的指标
（2）节水水平评估
表5-2
计 序 水资源 算 号 名称 单 位
单位产品的水耗表
产品 年产 量 年消 耗水 量
2. 定量分析
（1）土地利用经济效益分析指标： 土地生产率=产量或产值（元） ÷土地面积（m2） →max（大）（指标数值越大越好） 产值差异率=项目土地平均产值÷城市土地平 均产值>1（指标数值越大越好）
（2）土地利用生态效益分析 环境损失=绿地面积×单位面积损失价值 →min 求小 环境贡献=绿地面积×单位面积贡献价值 →max 求大
3.对水资源状况及其他取水户的影响分析，包 括项目开发利用水资源对区域水资源状况的影 响，建设项目开发利用水资源对其他用水户的 影响。
（二）水资源论证（见课本P126）
第三节 资源开发型项目的资源利用评估 一、资源开发综合利用的范围
1. 在矿产资源的开采过程中对共生、伴生矿进行 综合开发与合理利用；
三、能源资源开发利用的合理性分析
1.能源资源开发利用的战略方针是坚持开发与 节约并重，把节约放在首位，以提高能源利用 效率为核心，以节能为重点。
2.能源资源开发利用的合理性分析内容包括： ①分析项目所用能源的来源；②提出能源利用 的优化方案；③列出提高能源资源利用率的具 体措施；④明确能源资源利用要达到的水平。
3. 物质资源与生态资源
①物质资源系指人们直接消费或间接消费的资源， 主要包括矿产资源和生物资源。
②生物资源系指能保持生物圈的生态平衡，从而确 保人类正常的生活环境，能完成一系列基本生命的 重要职能的物质体系，如空气、水和土壤资源。
2019-2020学年高中地理人教版选修2学案：第五章 第三节 海洋能的开发利用 Word版含答案
第三节海洋能的开发利用情景导入目标定位材料一钱江明月夜，潮涨月满盈。
随着中秋的到来，钱塘潮如约而至。
2019年9月16日(农历八月十八)是最佳观潮时间。
材料二下图为钱塘潮与杭州湾地形图。
现在钱塘潮不仅是海洋景观，也成为一种重要的海洋能源。
【思考】除了潮汐能，你还知道哪些海洋能源？说出潮汐能、波浪能等的特点，以及海洋能的开发前景。
1.了解海洋能的类型。
2.掌握海洋能的特点。
3.掌握潮汐能、波浪能开发利用的特点和现状。
一、海洋能的特点1．海洋能：通常指海洋中所蕴藏的可再生的自然能源，主要包括潮汐能、波浪能、海流能、海水温差能和盐差能等。
2．海洋能的特点(1)总量大、密度小。
海洋能在海水中蕴藏量巨大，但单位体积、面积上所拥有的能量较小。
(2)可再生。
海洋能来源于太阳辐射能与天体间的万有引力。
(3)污染小。
海洋能属于洁净能源，其开发利用对环境影响较小。
(4)时空分布不均。
在空间上，海洋能因地而异，具有各自的富集海域；在时间上，它们大多具有明显的日变化、月变化和年变化。
1．什么是海流能、温差能、盐差能？提示：海流能：指海水流动的动能。
主要是指海底水道和海峡中较为稳定的流动以及由潮汐导致的有规律的海水流动。
海流能的能量与流速的平方和流量成正比。
相对波浪而言，海流能的变化更平稳且有规律得多。
温差能：指海洋表层海水和深层海水之间水温之差的热能。
一方面，海洋的表面把太阳辐射能的大部分转化成为热水并储存在海洋的上层；另一方面，接近冰点的海水大面积地在不到1 000米的深度从极地缓慢地流向赤道。
这样，就在许多热带或亚热带海域终年形成20 ℃以上的垂直海水温差。
利用这一温差可以实现热力循环并发电。
盐差能：指海水和淡水之间或两种含盐浓度不同的海水之间的化学电位差能。
主要存在于河海交接处。
同时，淡水丰富地区的盐湖和地下盐矿也可以利用盐差能。
盐差能是海洋能中能量密度最大的一种可再生能源。
二、海洋能开发利用前景目前，海洋能的开发主要用于发电。
关于水资源的开发利用
蕴藏量。
10
表1-1 某河水能资源蕴藏量计算示例
断面 序号
1
高程 Z(m)
350
落差 H(m
)
间距 L(m
)
断面处 流量
Qi(m3/s)
N1-2=9.81QH1-2（千瓦）——水流出力计算公式
6
Δ Δ
A Z上 ΔHA ΔH引
1. 水量损失
2. 水头损失
H净=Z上－Z下－ΔH引
3. 功率损失
Q
水电站效率η=η水×η传×η电
η水——水轮机的效率
η传——传动设备的效率 η电——发电机的效率
N=9.81ηQH （kw）
水电站的出力公式为：N=9.81ηQ电 H净（kw）
一、作物需水量 二、作物的灌溉制度 三、灌溉用水量 四、灌溉技术及灌溉措施
1.地面灌溉 2.地下灌溉 3.喷灌 4.滴灌
29
第五节 其他各部门用水
一、供水 二、内河水运 三、环境保护 四、渔业 五、旅游
30
同一河流或同一地区的水资源，同时满 足几个水利部门的需要，并且将除水害和兴 水利结合起来统筹解决，这种开发水资源的 方式，称水资源的综合利用。
第一章 水资源的开发利用
第一节 概 述 一、水资源综合利用的重要性
水力发电
兴水利
灌溉 航运
给水等
除水害 防洪 治涝
“一水多用，一库多用”
3
二、主要用水部门的用水特点
4. 引水式开发的适用条件：
河道坡降陡，流量较小或地形、地质条件不允许筑坝 的河段。
第五章 水利工程概论PPT课件
取水工程（渠首工程）
❖渠首的主要作用是引进河道或水库中的水以满足灌溉 、发电、工业和生活用水需要，是农田水利工程中的重 要建筑物之一。
灌溉取水方式示意图
有坝取水
有坝取水工程示意图
泵站
有引水渠泵站布置图
取水工程（渠首工程）
❖ 无坝取水：不在河流中修建拦河坝，直接引水灌溉。适用 于不经调节，河流水位、流量就能满足灌区用水要求时。
第五章 水利工程概述
你眼中的水利工程？
我国水资源现状
❖ 优点：水资源丰富，可开发利用的水能资源居世界首位。 水资源理论蕴藏量为6.76亿千瓦，其中可开发量3.78亿千 瓦（占全世界可开发水能资源总量的16.7％） ，年发电量 19200亿千瓦时。
❖ 缺点：水资源在时间和地域上的分布经常与对它的需要不 一致。（南多北少，春夏多秋冬少）
水的作用使得水工建筑物工作条件特殊，除一般荷载外，还要 承受水压力、浪压力、冰压力、渗透力、冻胀力等。
水利水电工程地质条件复杂多变，需对地基进行细致周密的处 理和研究。
水利水电工程施工受气候、温度等影响大。
❖ 大型水工结构不仅对社会、经济有很大影响，对自然环 境、生态环境也会产生很大的影响
通过防洪、农田水利、水力发电、港口、航运等为人类造福。 改变自然面貌，对自然环境产生影响（可能是积极的也可能带
中国七大江河
项目
长江
流域面积（万km2） 河长（km）
180.9 6300
年均降水深（mm） 1070
年均径流量（亿m3） 9513
注入
东海黄河 5Leabharlann 2 5464 475 658 渤海
松花江 55.7 2308 527 62 黑龙江
珠江 辽河 海河
水资源规划及利用ppt课件
北京十三陵抽水蓄能电站
（四）抽水蓄能电站(pumped storage power station)
天荒坪抽水蓄能电站
（五）潮汐电站( tidal energy power station)
人与水和谐共处！
安全泄量：河水不发生漫溢或堤防不发生溃决前提下，河床所 能安全通过的最大流量
洪水防治
防洪的主要任务：按照规定的防洪标准，因地制宜，采用恰当的 工程措施，以削减洪峰流量，或者加大河床的过水能力，保证安全 度汛。
防洪措施
工程措施 非工程措施
1 工程措施
2 3
增大河道泄洪能力 拦蓄洪水控制泄量 分洪、滞洪与蓄洪
引水式
无压引水式水电站： （free flow）
有压引水式水电站： （pressure flow）
无压引水式水电站： 沿河岸修筑坡度平缓的明渠或无压隧洞等来集中落差的 水电站。
无压引水式水电站
有压引水式水电站： 用有压隧洞或管道来集中落差的水电站。
有压引水式水电站
（三）混合式（mixed power plant）
增大河道泄洪能力
1
沿河筑堤
2
整治河道、
3
加宽河床断面
4
人工截弯取直、
5
消除河滩障碍
功能
洪量（增 量）如大 并，加河 加但大道 以无泄排 利法洪泄 用控流能 。制 力
拦蓄洪水控制泄量
主要是依靠在防护区上游筑坝建库而形成的多水库防 洪工程系统，是将防洪和兴利相结合的有效工程措施。
水库拦洪蓄水，一可削减下游洪峰洪量，免受洪水威 胁；二可蓄洪补枯，提高水资源综合利用水平。
第一章 水能资源的开发利用PPT课件
P=104万KW 吉林丰满水电站
一
2、河床式
在平原河段上， 或因地形、地址及 淹没损失等条件不 允许建高坝，则建 低坝或闸的坝式水 电站。
特点：水头不高, 厂 房本身能承受游水 压力，起挡水作用。
图2-4 河床式水电站示意图 一
湖北葛洲坝水电站
主要参数： N=17万KW Z=21台 P=271.5万KW D1=11.3m
一
五、潮汐式(tidal energy type)
✓潮汐：潮汐现象是海水因受日月引力而产生的周期性升降运动，即海水 的潮涨潮落。
✓潮汐发电与原理：利用潮水涨、落产生的水位差所具有势能来发电的， 也就是把海水涨、落潮的能量变为机械能，再把机械能转变为 电能(发电)的过程。
潮汐水能发电示意图
潮汐式水电站
（2）有压引水式电站（ pressure flow diversion type power station）
引水建筑物是有压的：压力隧洞(pressure tunnel)。 主要建筑物：低坝，引水隧洞(有压)，调压室，压力水管，厂房，尾水渠。
图2-8 无压引水式水电站 1-原河道；2-明渠；3-取水口； 4-进水口；5-前池；6-压力水管； 7-水电站厂房；8-尾水渠
图2-10-1 混合式水电站
一
图2-10-2 混合式水电站
1-坝；2-进水口；3-隧洞；4-调压井；5-斜井； 6-钢管；7-地下厂房；8-尾水洞；9-蓄水库
一
吉林云峰水电站 P=40万KW 一
广东流溪河水电站 一
小结3
混合式开发因有蓄水库，可调节流量，它兼有坝式 开发和引水式开发的优点，但必须具备合适的条件。一 般说，河段上部有筑坝建库的条件，下部坡降大（如有 急滩或大河湾），易用混合式开发。
第5章ANSYS水利工程应用实例分析
第5章ANSYS水利工程应用实例分析ANSYS是世界领先的工程仿真软件，可以在各个领域中进行应用，包括水利工程领域。
本文将以ANSYS在水利工程中的应用为例，分析其在水利工程设计和分析中的优点和应用。
水利工程是研究水资源的开发、利用和管理的学科，主要包括水文学、水资源规划、水电站设计、防洪和排涝等内容。
ANSYS可以在这些方面提供强大的仿真和分析能力。
首先，ANSYS可以进行水流、水文和水能分析，帮助水利工程师更好地了解水资源的流动规律和特性。
例如，在水文学中，可以使用ANSYS进行洪水模拟和预测，帮助评估洪水的影响和灾害风险。
在水能资源开发中，可以使用ANSYS进行流场和水力学分析，优化水电站设计，提高能源产出。
其次，ANSYS可以进行水力学分析和建模，帮助优化水利工程的设计和运行。
例如，在水坝和堤坝的设计中，可以使用ANSYS进行结构强度和稳定性分析，评估其抵抗洪水和水压的能力。
在水渠和管道设计中，可以使用ANSYS进行水流分析，优化渠道和管道的几何形状和布局，减少能耗和水浪损失。
此外，ANSYS还可以进行环境影响评估和水质模拟。
在水利工程建设和运营中，需要评估工程对环境的影响，例如对周围土壤、水体和生态系统的影响。
ANSYS可以进行环境模拟和预测，帮助设计和规划水利工程的环保措施和管理措施。
最后，ANSYS还可以进行防洪和排涝方面的分析。
在城市规划和建设中，需要考虑地表和地下水系统的排水问题。
ANSYS可以进行地下水流、水文和水力学模拟，帮助优化城市排水系统的设计，增强排涝能力，减少洪水和内涝的风险。
综上所述，ANSYS在水利工程中的应用非常广泛，可以帮助水利工程师进行水文学、水力学、结构力学和环境模拟等方面的分析和优化。
通过使用ANSYS，可以提高水利工程的设计效率和准确性，降低工程风险和成本，实现水资源的可持续开发和管理。
水利资料答案
第一章一、填空题：1．水电站生产电能的过程是有压水流通过水轮机，将水能转变为旋转机械能,水轮机又带动水轮发电机转动，再将旋转机械能转变为电能.2．水头和流量是构成水能的两个基本要素，是水电站动力特性的重要表征。
3．就集中落差形成水头的措施而言，水能资源的开发方式可分为坝式、引水式和混合式三种基本方式，此外,还有开发利用海洋潮汐水能的潮汐开发方式。
4．坝式水电站较常采用的是河床式水电站和坝后式水电站。
5．引水式水电站据引水建筑物的不同又可分为无压引水式水电站和有压引水式水电站两种类型。
6．根据水能开发方式的不同，水电站有坝式水电站、引水式水电站、混合式水电站、潮汐水电站和抽水蓄能电站种类型. 7．水电站枢纽的组成建筑物有:挡水建筑物、泄水建筑物和进水建筑物、输水建筑物、平水建筑物、厂房枢纽建筑物六种. 8．我国具有丰富的水能资源，理论蕴藏量为 6。
94亿kW ，技术开发量为 5.42亿kW .二、简答题1．水力发电的特点是什么？水力发电供应电能区别于其他能源,具有以下特点：1.水能的再生；2。
水资源可综合利用；3.水能的调节;4。
水力发电的可逆性；5。
机组工作的灵活性；6。
水力发电生产成本低、效率高；7。
有利于改善生态环境。
2．水能资源的开发方式有哪些？就集中落差形成水头的措施而言，水能资源的开发方式可分为坝式、引水式和混合式三种基本方式，此外，还有开发利用海洋潮汐水能的潮汐开发方式。
3．我国水能资源的特点？从我国水能资源蕴藏分布及开发利用的现状来看，我国水能资源具有以下特点：（一）蕴藏丰富，分布不均(二）开发率低，发展迅速（三）前景宏伟4．水电站有哪些基本类型？各类水电站的组成建筑物有哪些？这些建筑物的主要功能是什么?根据水能开发方式的不同，水电站有不同的类型：(一）坝式水电站：采用坝式开发修建的水电站称为坝式水电站。
坝式水电站按大坝和水电站厂房相对位置的不同又可分为河床式、闸墩式、坝后式、坝内式、溢流式等，在实际工程中，较常采用的坝式水电站是河床式水电站和坝后式水电站。
水利水能规划.pdf
水利水能规划主讲：王双银水利与建筑工程学院第一章水资源的开发利用水资源开发利用：人类社会为了生存和发展的需要采用工程措施及非工程措施，对水资源进行控制、调节、治导、开发、管理和保护，以防治水旱灾害并满足国民经济各部门用水要求。
第一章水资源的开发利用 水资源开发利用原则各水力发电防洪灌溉其他用水部门各部门的用水矛盾及其协调公元前256年 都江堰1998年灌溉面积达到到66.87万公顷，灌溉面积已达40余县。
三峡水利枢纽一、综合利用原则水资源综合利用的原则，就是按照国家对环境保护、人水和谐、社会经济可持续发展战略方针，充分合理地开发利用水资源，来满足社会各部门（包括水利、防洪、交通、农业及城市供水、环境、旅游等部门）对水的需求，尽可能获取最大的社会、经济和环境综合效益。
一、综合利用原则从功能和用途方面综合考虑——一水多效 单项工程的综合利用——一库多用地域方面综合利用——上下游统筹兼顾 提高水的重复利用率——循环利用二、可持续利用原则水资源可持续利用：能够支持人类社会和经济可持续发展的水资源开发利用。
二、可持续利用原则淡水资源是有限的防止人类对水的侵害水资源的配置、节约、保护工程和非工程措施并举水资源的统一配置、统一调度、统一管理一、河流水能资源分析与估算水电站损失1.水头损失：沿程水头损失ΔH 1局部水头损失ΔH 2 H 净=H-ΔH 1-ΔH 22.水量损失：蒸发、渗漏、弃水 Q =Q 毛-ΔQ3.功率损失：水轮机效率ηT 、发电机效率ηG)(kW AQH N 净=)(80.9kW QH N 净η=η80.9=A ΔH 1ΔH 2H 净GT ηηη=)(h kW T AQH E ⋅=净一、河流水能资源分析与估算)(KWAQHN净A=8.5 ，大型水电站（装机N＞300MW）8.0~8.5 ，中型水电站（N=50~300MW）7.5~8.0 ，小型水电站（N＜50MW）二、河川水能资源蕴藏量N=9.80Q H1-2（kW）基本思想：沿河分段计算水流出力，然后逐段累加。
《水资源规划及利用》部分课后答案
第一章1、什么是水资源的综合利用和可持续发展？答：水资源综合利用的原则是按照国家对环境保护、人水和谐、社会经济可持续发展战略方针，充分合理地开发利用水资源，来满足社会各部门对水的需求，尽可能获取最大的社会、经济和环境综合效益；水资源的可持续发展就是能够支持人类社会和经济可持续发展的水资源开发利用。
河川水能资源的基本开发方式有哪几种？有何特点？（P12）答：方式表现为集中落差和引用流量的方式。
根据集中落差的方式可分为：坝式（蓄水式）水电站、引水式水电站、混合式水电站、潮汐式和抽水蓄能式水电站。
坝式水电站的特点是：优点：拦河筑坝，形成水库，抬高上游水位，集中河段落差，能调节水量，提高径流利用率。
缺点：基建工程较大，且上游形成淹没区。
引水式水电站的特点：优点：不会形成大的水库，淹没损失小，工程量小缺点是饮水量较小，水量利用率较低。
混合式水电站：综合利用水能，比较经济。
防洪的工程措施和非工程措施有哪些？（P17）答：工程措施：修筑堤坝、河道整治、开辟分洪道和分蓄洪区、水库拦洪、水土保持。
非工程措施：建立洪水预警系统和洪水警报系统、洪泛区管理、洪水保险、防洪调度。
第二章什么是径流调节？分哪几类？（P28）答：为了消除或减轻洪水灾害或是满足兴利需要，通过采取能够控制和调节径流的天然状态，解决供需矛盾，达到兴利除害目的的措施称为径流调节。
径流调节分为两大类：为兴利而利用水库提高枯水径流的径流调节，兴利调节：为削减洪峰流量而利用水库拦蓄洪水，以消除或减轻下游洪涝灾害的调节，洪水调节。
水库特征水位和特征库容有哪些？其含义是什么？答：水库工程在不同时期有不同任务，为满足兴利要求和保证防洪安全，需要一些控制性的水位和库容，我们把这些决定水库调节能力，其限定作用的控制水位和库容，称水库的特征水位、特征库容。
它包括：（1）死水位和死库容：在正常运用情况下，水库都有一个允许消落的最低水位，将其称为死水位。
死水位以下的库容成为死库容。
水资源的可持续发展
目录第一章水资源的概述21.1水资源的概念和特点21.2水资源的性质和作用31.3人类活动对水体水质的影响4第二章水资源开发利用中存在的问题及剖析42.1世界水资源存在的问题42.2水资源开发利用中存在的问题的剖析5第三章如何解决水资源存在的问题并使之可持续发展6 3.1解决中国水资源的基本途径63.2解决中国水资源问题的基本方向63.3可持续发展思想的形成73.4解决中国水问题的总体设想8总结10参考文献11致谢12第一章水资源的概述1.1水资源的概念和特点1.1.1水资源的概念水资源名词最早出现于正式的机构名称，是1894年美国地质调查（USGS）内设立水资源处（WRD）并一直延续到现在，在这里水资源是和其他自然资源一道作为路面地表水和地下水的总称，而水资源处的业务范围主要是地表河川径流和地下水的观测以极其资料的整编和分析等，但其业务并未包括覆盖地球表面面积约71％的、总量占全球水储量约96％的海洋水。
1.1.2水资源的特点水资源是在水循环背景上、随时空变化的动态自然资源，它有与其他自然资源不同的特点。
①循环再生性和有限性地球上存在着复杂的、大体为年为周期的水循环,当年水资源的耗用或流逝,又可为来年的大气降水所补给，形成了资源消耗和补给间的循环性，使得水资源不同于矿产资源，而具有可恢复性，是一种再生性自然资源。
就特定区域一定时段（年）而言，年降水量有或大、或水的变化，但总是个有限值。
因而就决定了区域年水资源量的有限性。
水资源的超量开发消耗，或动用区域地表、地下水的静态储量，必然造成超量部分难于恢复，甚至不可恢复，从面破坏自然生态环境的平衡。
就多年均衡意义讲，水资源的平均年耗用量不得超过区域的多年平均资源量。
无限的水循环和有限的降水补给，规定了区域水资源量的可恢复性和有限性。
②利用的广泛性和不可替代性水可用于灌溉、发电、供水、航运、养殖、旅游、净化水环境等各个方面，这些广泛用途决定了水资源开发利用的多功能特点。
第五章 水利工程概论
讲：张晓
你眼中的水利工程？
第五章 水利工程概论
我国水资源现状
优点：水资源丰富，可开发利用的水能资源居世界首位。 优点：水资源丰富，可开发利用的水能资源居世界首位。 水资源理论蕴藏量为6.76亿千瓦，其中可开发量3.78亿千 瓦（占全世界可开发水能资源总量的16.7％） ，年发电量 19200亿千瓦时。 缺点： 缺点：水资源在时间和地域上的分布经常与对它的需要不 一致。（南多北少，春夏多秋冬少） 。（南多北少 一致。（南多北少，春夏多秋冬少） 中国七大江河
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鱼嘴
飞沙堰
宝瓶口
5.1.1灌溉工程 5.1.1灌溉工程
2、灌溉水源：我国灌溉水源的分类及其各自所 、灌溉水源： 占比例如下图：
取水工程（渠首工程） 取水工程（渠首工程）
渠首的主要作用是引进河道或水库中的水以满足灌溉 渠首的主要作用是引进河道或水库中的水以满足灌溉 发电、工业和生活用水需要， 、发电、工业和生活用水需要，是农田水利工程中的重 要建筑物之一。 要建筑物之一。
水利水电工程分类
分类
按其承担的任务分类 （1）水力发电工程 （2）农田水利工程 （3）防洪工程 （4）供水排水工程 （5）港口及航道工程 （6）环境水利工程 注：综合水利工程为一项工 程同时兼有几种任务。 按其对水的作用分类 （1）蓄水工程 （2）排水工程 （3）取水工程 （4）输水工程 （5）提水工程 （6）水质净化工程 （7）污水处理工程
5.2.2水电站建筑物
1 坝式电站 坝式电站——河床式水电站 河床式水电站 在河道平缓的河段上，为避免大量淹没，建低 坝或闸。 主要特征：水头低，因此引用流量大 。水电站 产房既用来发电同时也用来挡水。。
第五章 水利工程概论
1第五章-水电站输水系统(2013.3)解析
抽水蓄能和放水发电两个过程：
抽水蓄能：系统负荷低时，利用系统多余 的电能带动泵站机组将下库的水抽到上库 (电动机+水泵)， 以水的势能形式贮存起来；
放水发电：系统负荷高时，将上库的水放 下来推动水轮发电机组(水轮机+发电机)发 电，以补充系统中电能的不足。
系统日负荷 发电运行
抽水蓄能电站出 力
水位
港湾 潮差 潮期 时间（小时）
海岸 厂房
水库 土坝
泄水闸 海洋
海岸
潮汐电站 布置示意图
六、河流的梯级开发和梯级水电站
一条河流的水力蕴藏量是一定的，如果在 下游建一个高坝大库，则调节能力很好， 但淹没损失太大。如果修多个较低的坝形 成一系列的较小的水库，则淹没小得多。 后一种方式为梯级开发。梯级开发方案是 一条河流的综合利用规划。
(3) 电站库容很小，基本无水库淹没损失，工程量 较小，单位造价较低。
类型：(1) 无压引水式：引水道是无压的(如明渠)
(2) 有压引水式：引水道是有压的(压力隧洞)
适用条件： 适合河道坡降较陡，流量较小的山区
性河段。
1． 无压引水式电站
引水建筑物是无压的：明渠、无压隧洞
主要建筑物：低坝，进水口，沉沙池，引水渠 (洞)，日调节池，压力前池，压力水管，厂房， 尾水渠。
2．有压引水式电站
引水建筑物是有压的：压力隧洞 主要建筑物：低坝，引水隧洞(有压)，调压室， 压力水管，厂房，尾水渠。
无压引水式电站
有压引水式电站
四、抽水蓄能电站
随着经济的发展以及人民生活水平的提高，电 力负荷和电网日益扩大，系统负荷的峰谷差越 来越大，21世纪，东北、华北、华东峰谷差将 达到1万MW，因此解决调峰填谷的任务愈来愈 迫切。
发电行业清洁能源与节能减排方案
发电行业清洁能源与节能减排方案第一章清洁能源概述 (2)1.1 清洁能源的定义与分类 (2)1.2 清洁能源的发展趋势 (3)第二章风能开发与利用 (4)2.1 风能资源评估 (4)2.2 风力发电技术 (4)2.3 风电场规划与设计 (4)第三章太阳能开发与利用 (5)3.1 太阳能资源评估 (5)3.2 太阳能光伏发电技术 (5)3.3 太阳能热发电技术 (5)第四章水电开发与利用 (6)4.1 水电资源评估 (6)4.2 水电发电技术 (6)4.3 水电工程规划与设计 (6)第五章生物质能开发与利用 (7)5.1 生物质能资源评估 (7)5.2 生物质能发电技术 (7)5.2.1 生物质直接燃烧发电 (7)5.2.2 生物质气化发电 (7)5.2.3 生物质固化发电 (8)5.3 生物质能工程规划与设计 (8)5.3.1 项目选址 (8)5.3.2 技术选择 (8)5.3.3 设备选型 (8)5.3.4 环保措施 (8)5.3.5 经济分析 (8)5.3.6 运营管理 (8)第六章地热能开发与利用 (8)6.1 地热能资源评估 (8)6.1.1 地热资源分布 (9)6.1.2 地热资源潜力 (9)6.1.3 地热资源开发条件 (9)6.2 地热能发电技术 (9)6.2.1 地热蒸汽发电 (9)6.2.2 地热水发电 (9)6.2.3 干热岩发电 (9)6.3 地热能工程规划与设计 (9)6.3.1 工程规划 (9)6.3.2 工程设计 (9)6.3.3 环境保护与安全措施 (10)第七章节能减排策略 (10)7.1 节能减排的定义与目标 (10)7.1.1 定义 (10)7.1.2 目标 (10)7.2 节能减排技术 (10)7.2.1 高效发电技术 (10)7.2.2 脱硫、脱硝和除尘技术 (10)7.2.3 余热利用技术 (11)7.2.4 节能型变压器和电机 (11)7.2.5 智能调度与优化运行 (11)7.3 节能减排政策与法规 (11)7.3.1 政策措施 (11)7.3.2 法规标准 (11)第八章火电行业清洁能源改造 (11)8.1 火电行业现状与问题 (11)8.1.1 行业现状 (11)8.1.2 存在问题 (12)8.2 清洁能源改造技术 (12)8.2.1 燃料替代技术 (12)8.2.2 节能技术 (12)8.2.3 污染物治理技术 (12)8.3 清洁能源改造案例分析 (12)8.3.1 项目背景 (12)8.3.2 改造措施 (13)8.3.3 改造效果 (13)第九章清洁能源产业发展 (13)9.1 清洁能源产业链分析 (13)9.2 清洁能源产业政策与规划 (13)9.3 清洁能源产业投资与市场前景 (14)第十章国际合作与交流 (14)10.1 国际清洁能源发展趋势 (14)10.2 国际合作项目案例 (14)10.3 清洁能源国际交流与合作策略 (15)第一章清洁能源概述1.1 清洁能源的定义与分类清洁能源是指在生产和使用过程中，对环境污染小、温室气体排放低、可持续利用的能源。
水能开发
第三章水库兴利调节计算兴利调节是水库针对用水部门（如灌溉、发电、给水、航运等）的需要而进行的调节。
在规划设计阶段，根据水库的来水，在一定的兴利用水和供水保证率的要求下，经调节计算就可求得水库的兴利库容。
第三章水库兴利调节计算了解: 兴利调节计算的原理掌握: 兴利调节计算的方法；已知用水过程、求水库兴利库容V的方法；根据兴利库容确定调节兴流量;根据兴利库容和水库操作方案，推求水库运用过程；设计兴利库容的推求。
理解: 概率法的方法步骤，概率法的特点及适用性，多年调节水库的调节计算方法。
第三章水库兴利调节计算◆兴利调节的原理与方法◆兴利调节时历列表法◆兴利调节模拟计算法◆多年调节兴利计算◆综合利用水库兴利调节计算第三章水库兴利调节计算◆兴利调节的原理与方法1 径流调节计算基本原理2 兴利调节周期中水库运用情况分析3 兴利调节计算课题4 兴利调节计算方法◆兴利调节的原理与方法第三章水库兴利调节计算1 径流调节计算基本原理基本原理：水库的水量平衡。
将整个调节周期划分为若干个计算期（一般取月或旬），然后按时历顺序进行逐时段的水库水量平衡计算。
某一计算时段Δt内水库水量平衡方程式式中：ΔW1——时段Δt内的入库水量，m3；ΔW2——时段Δt内的出库水量，m3；ΔV——时段Δt内水库蓄水容积的增减值，m3。
◆兴利调节的原理与方法第三章水库兴利调节计算1 径流调节计算基本原理当用时段平均流量表示时，则上式改写为或式中：Q I ——天然入库流量，m 3/s ；Q P ——调节流量，即用水流量，m 3/s ；Q V ——取用或存入水库的平均流量，简称“水库流量”，m 3/s 。
◆兴利调节的原理与方法第三章水库兴利调节计算1 径流调节计算基本原理当考虑水库的水量损失，出库水量为几个部门所分用水以及当水库已蓄满将产生弃水时，则可进一步表达为：式中：——水库水量损失，包括蒸发和渗漏等损失，m 3/s ；Q P1，Q P2，…——各部门所分的调节流量，m 3/s ；Q S ——水库弃水流量，即通过泄水建筑物弃泄的流量，m 3/s 。
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第五章水电站水能计算了解: 水力发电的基本原理；水能资源分析与估算掌握: 水电站水能计算的基本方法(等流量、等出力) 掌握保证出力、多年平均发电量计算方法（各种调节类型水电站）；理解: 水电站生产过程及动能指标；水能资源开发利用方式及梯级开发第五章水电站水能计算◆河流水能资源分析与估算◆水能资源开发方式◆河流水能资源的梯级开发◆水电站生产过程及动能指标◆水能计算的基本方法◆各类水电站水能计算第五章水电站水能计算◆河流水能资源分析与估算水能计算的基本公式河川水能资源蕴藏量水能计算的基本公式第五章水电站水能计算河段的潜在水能势能(potential energy)动能(kinetic energy)水能设T秒时段内流过两断面的水量为W 米3)2(2222112121211gV V P P Z Z W E E E 2ααγ−+−+−=−=γ—2V P α断面2-2处水流的总能量为:E 2 =)2(2222gZ W γγ++断面1-1处水流的总能量为:)2(21111gV P Z W αγγ++E 1=V 1V 21122ΔZ 1ΔZ 2P 1P 2◆河流水能资源分析与估算Z 1-Z 2 =H 1-2−γ21P P ≈0≈0E 1-2=γ·W ·H 1-2（牛顿·米）功率出力(output)N T E N 2121−−=T WH 21−=γ=γQH 1-2 (牛顿·米/秒)1千瓦=1000牛顿·米/秒，γ=1000×9.81牛顿/米3N 1-2=9.81QH 1-2（千瓦）——水流出力计算公式2222211gV V αα−V 1V 21122ΔZ 1ΔZ 2P 1P 2河段的潜在水能H 1－2第五章水电站水能计算◆河流水能资源分析与估算水能计算的基本公式1. 水量损失2. 水头损失净上下引H 净=Z 上－Z 下－ΔH 引3. 功率损失水传电水电站效率η=η水×η传×η电电净水电站的出力公式为：N=9.81ηQ 电H 净（kw ）ΔHAAQΔH 引ΔZ 下H净ΔZ 上Bη水——水轮机的效率η水——水轮机的效率η传——传动设备的效率η传——传动设备的效率η电——发电机的效率η电——发电机的效率N=9.81QH （kw ）第五章水电站水能计算◆河流水能资源分析与估算水能计算的基本公式令A=9.81η水电站出力计算公式可表示为：8.5大型水电站（装机N ＞25万千瓦）8.0~8.5 中型水电站（N=2.5~25万千瓦）6.0~8.0 小型水电站（N ＜2.5万千瓦）A A——出力系数电净N= A Q 电H 净（千瓦）第五章水电站水能计算◆河流水能资源分析与估算水能计算的基本公式E=NT=9.81QHT=0.0027WH(kw·h)第五章水电站水能计算◆河流水能资源分析与估算河川水能资源蕴藏量N i =9.81 Q i ·H i第五章水电站水能计算◆河流水能资源分析与估算河川水能资源蕴藏量第五章水电站水能计算◆河流水能资源分析与估算河川水能资源蕴藏量第五章水电站水能计算◆河流水能资源分析与估算河川水能资源蕴藏量河流水能资源是狭义上的水能资源；广义的水能资源还应包括:¾潮汐水能¾波浪能¾海洋热能第五章水电站水能计算◆河流水能资源分析与估算◆水能资源开发方式◆河流水能资源的梯级开发◆水电站生产过程及动能指标◆水能计算的基本方法◆各类水电站水能计算第五章水电站水能计算◆水能资源开发方式水电站按调节能力分成：无调节水电站、有调节水电站按水电站的集中落差方式不同分为：坝式、引水式、混合式电站第五章水电站水能计算◆水能资源开发方式水电站的布置特点及组成重点：坝式引水式混合式开发抽水蓄能电站和潮汐电站也是水能利用的重要型式。
第五章水电站水能计算◆水能资源开发方式坝式（蓄水式）水电站引水式水电站分级混合式水电站潮汐发电其他开发方式抽水蓄能电站第五章水电站水能计算◆水能资源开发方式坝式（蓄水式）水电站用坝集中水头的水电站称为坝式水电站其特点有：¾水头取决于坝高。
¾引用流量较大，电站的规模也大，水能利用较充分，综合利用效益高。
¾投资大，工期长。
适用：河道坡降较缓，流量较大，并有筑坝建库的条件第五章水电站水能计算◆水能资源开发方式坝式（蓄水式）水电站分类：坝后式河床式厂房布置在坝的后面——厂房布置在坝的后面厂房成为挡水建筑物——厂房成为挡水建筑物一部分坝内式——厂房布置在坝体内第五章水电站水能计算◆水能资源开发方式坝式（蓄水式）水电站分类：河床式葛州坝水电站一般修建在河道中下游河道纵坡平缓的河段上，为避免大量淹没，建低坝或闸。
适用水头：大中型：25米以下，小型：8~10米以下。
厂房和挡水坝并排建在河床中，共同挡水，故厂房也有抗滑稳定问题；厂房高度取决于水头的高低。
引用流量大、水头低厂房本身起挡水作用是河床式水电站的主要特征。
第五章水电站水能计算◆水能资源开发方式坝式（蓄水式）水电站分类：当水头较大时，厂房本身抵抗不了水的推力，将厂房移到坝后，由大坝挡水。
坝后式水电站一般修建在河流的中上游。
库容较大，调节性能好。
如为土坝，可修建河岸式电站。
举世瞩目的三峡水电站就是坝后式水电站，其装机容量为18 200MW 。
坝后式三峡水电站第五章水电站水能计算◆水能资源开发方式引水式水电站1—原河道水头HΔZ 上ΔZ 下2—明渠3—取水坝4—进水口5—前池6—压力水管7—水电站厂房1234567特点：¾水头相对较高，目前最大水头已达2000米以上。
¾引用流量较小，没有水库调节径流，水量利用率较低，综合利用价值较差。
¾电站库容很小，基本无水库淹没损失，工程量较小，单位造价较低。
适用条件：适合河道坡降较陡，流量较小的山区性河段用引水道集中水头的电站称为引水式水电站第五章水电站水能计算◆水能资源开发方式引水式水电站类型：无压引水式(free flow)：引水道是无压的有压引水式(pressure flow)：引水道是有压的1.无压引水电站引水建筑物是无压的:渠道或无压隧洞主要建筑物：低坝，进水口，沉沙池，引水渠(洞)，日调节池，压力前池，压力水管，厂房，尾水渠第五章水电站水能计算◆水能资源开发方式引水式水电站2. 有压引水式电站引水建筑物是有压的：压力隧洞(pressure tunnel)主要建筑物：低坝，有压隧洞，调压室，压力水管，厂房，尾水渠。
第五章水电站水能计算◆水能资源开发方式分级混合式水电站混合式水电站(mixed hydropower station)当河段上游坡降较缓且有筑坝建库条件，下游坡降陡且有条件集中较大落差时，采用混合式当河段上游坡降较缓且有筑坝建库条件，下游坡降陡且有条件集中较大落差时，采用混合式开发较经济。
第五章水电站水能计算◆水能资源开发方式分级混合式水电站石龙坝水电站 由坝和引水道分别集中一部分水头，电站的总水头等于这两部分之和。
适用于上游有优良坝址，适宜建库，而紧接水库以下河道突然变陡或河流有较大的转弯。
同时兼有坝式和引水式水电站的优点。
在工程中多称为引水式水电站。
第五章水电站水能计算◆水能资源开发方式其他开发方式潮汐发电潮汐：潮汐现象是海水因受日月引力而产生的周期性升降运动，即海水的潮涨潮落。
潮汐发电原理：利用潮水涨、落产生的水位差所具有势能来发电的，也就是把海水涨、落潮的能量变为机械能，再把机械能转变为电能（发电）的过程。
潮汐发电原理第五章水电站水能计算◆水能资源开发方式其他开发方式潮汐发电世界第一座潮汐电站于1913年建于德国北海之滨最大的潮汐电站是法国建于圣玛珞湾的朗斯潮汐电站，装机24万千瓦。
我国中国第一座潮汐能电站：温岭江厦潮汐电站我国的海岸线长度达18000千米，据普查结果估计，至少有2157万千瓦潮汐电力资源，年发电量最低不下600亿千瓦时。
我国可开发潮汐电站一览表江厦潮汐电站第五章水电站水能计算◆水能资源开发方式其他开发方式抽水蓄能电站抽水蓄能：系统负荷低时，利用系统多余的电能带动泵站机组将下库的水抽到上库(电动机+水泵)，以水的势能形式贮存起来；放水发电：系统负荷高时，将上库的水放下来推动水轮发电机组(水轮机+发电机)发电以补充系统中电能的不足。
第五章水电站水能计算◆水能资源开发方式其他开发方式抽水蓄能电站第五章水电站水能计算◆水能资源开发方式其他开发方式抽水蓄能电站我国己在9个省、市建成10余座抽水蓄能电站，装机容量约570万kW。
其中大型4座，即广州抽水蓄能、浙江天荒坪、北京十三陵和河北的潘家口。
目前在建的抽水蓄能电站有9座，装机规模为930万kW，分别是山东泰安100万kW、河北张河湾100万kW、山西西龙池120万kW、浙江桐柏90万kW、安徽琅琊山60万kW、江苏宜兴100万kW、河南宝泉120万kW、湖北白莲河120万kW、湖南黑麋峰120万kW。
我国在西藏还建设了世界上海拔最高的羊卓雍湖抽水蓄能电站第五章水电站水能计算◆河流水能资源分析与估算◆水能资源开发方式◆河流水能资源的梯级开发◆水电站生产过程及动能指标◆水能计算的基本方法◆各类水电站水能计算第五章水电站水能计算◆河流水能资源的梯级开发河流综合利用规划河段开发方案的比较河流梯级开发方案和近期工程的选择第五章水电站水能计算◆河流水能资源的梯级开发河流综合利用规划河流综合规划是开发或治理一条河流首先要进行的规划设计工作。
河流综合规划的任务是根据国民经济发展计划与本地区的经济建设计划所提出的要求，结合河流自然条件和各种资源的自然特征，制定全流域经济合理的综合利用方案，针对整条河流布置一系列的水利枢纽，制定梯级开发方案，并经过政治、经济与技术方面的分析论证，以选定最优的河流梯级开发方案及近期工程。
河流综合规划要综合地解决防洪、发电、灌溉、航运、供水、养殖、生态环境等方面的需水问题。
——综合利用原则第五章水电站水能计算◆河流水能资源的梯级开发河流综合利用规划基础河段开发方案的比较第五章水电站水能计算◆河流水能资源的梯级开发河段开发方案的比较河段开发方式的选择是水电站规划设计的重要任务之一。
主要影响因素有：地形；地质；水文；技术经济；方案比较第五章水电站水能计算◆河流水能资源的梯级开发河段开发方案的比较河段开发方式的比较选择，还必须联系到上下游河段的开发方式，而不能孤立地进行。
第五章水电站水能计算◆河流水能资源的梯级开发河流梯级开发方案和近期工程的选择河流梯级开发：对全河流由上而下拟定一个河段连接一个河段的水利枢纽系列，呈阶梯状的分布形式。
一条河流上一连串的水电站系列称为梯级水电站，并由上而下定出级名。