水利资源计算 水电站水能计算
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湖北丹江口、浙江新安江水电站属于坝后式
2020年6月1日12时57分
河床式电站
湖北葛洲坝、浙江富春江水电站属于河床式
2020年6月1日12时57分
万家寨坝后式水电站
坝后厂房
2020年6月1日12时57分
（二）引水式
1. 概念：沿河修建引水道，以使原河段的落差集中到 引水道末厂房处，从而获得水电站的水头，所引取的 平均流量为河段首处的平均流量。 2. 分类：
=
V - V1
V1 + Q = V + q t 2 t 2
q N V + q t 2
出力
落差
发电流量
下游 水位
（104Kw) （m） （m3/s) （m）
6.4
49 157.4 191.86
52 148.3 191.80
55 140.2 191.75
58 132.9 191.70
61 126.4
6.6
我国四川狮子滩、福建古田溪、东北镜泊湖 等属于混合式开发方式。
2020年6月1日12时57分
3、水能计算内容 水能计算任务是确定电站效益与工程规模之间的 关系。电站效益通常用保证出力和多年平均电能两指 标来衡量，而工程规模则以水库正常蓄水位和有效库 容、引水渠道尺寸及电站装机容量为指标。 水能计算或水能设计的主要内容是通过不同方案的 综合经济比较来选定合理的正常蓄水位，保证出力，装 机容量和多年平均电能。
Q
（m3/s)
水库 蓄水量
V
（m3/s)月
V1 + Q t 2
上游 水位 （m） 240.86 243.80
246.75
249.70
水库 蓄水量 （m3/s)月 64.0 75.0
89.5
105.5 125.0
V +q t 2
（m3/s) 142.7 149.1 159.6 172.0 188.2
2020年6月1日12时57分
4.2 半图解法
天然 时段 流量
)
断面2-2处水流的总能量为:E2 =
γ
W
(Z2
+
P2 γ
+
a
2V22 2g
)
E1—2 =
E1 - E2 = γ
W (Z1 - Z2 +
P1 γ
P2
+
a 1V12 - a 2V22
) 2g
2020年6月1日12时57分
Z1-Z2 =H1-2
P1 - P2
γ 0
a 1V12 - a 2V22
2g
0
E1-2=γ·W·H1-2（牛顿·米）
河道坡降陡，流量较小或地形、地质条件不允许筑坝 的河段。
Δ Δ
43
Z上 5
1—原河道； 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。
2020年6月1日12时57分
2 1
水头H
6 7
Z下
无压引水式水电站及其主要建筑物
2020年6月1日12时57分
• 引水建筑物是有压的：压力隧洞
第一节 水能计算的基本方程和主要方法
1、水能计算的基本概念
1 P1 Z1
2
Δ Δ
势能(potential energy)
动能(kinetic energy)
水能
P2 Z2 V1
设T 秒时段内流过两段面
V2
的水量为W m3
断面1-1处水流的总能量为:
1
2
河段的潜在水能
E1=γ
W
(Z1
+
P1 γ
+
a
1V12 2g
H净 Z下
B
水电站的出力公式为：N=9.81ηQ电 H净（kw） 令A=9.81η A——出力系数 水电站出力计算公式可表示为： N= A Q电 H净（千瓦） 8.5 ， 大型水电站（装机N＞25万千瓦）
A 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）
无压引水式水电站:沿岸修建坡度平缓的 明渠来集中落差。
有压引水式水电站:有压隧洞或管道集中 落差。
云南以礼河、金沙江梯级电站属于该类型。
2020年6月1日12时57分
3. 引水式开发的特点：
①水头较高； ②电站引用流量小，水量利用率差，综合利用效益低； ③无水库淹没损失，工程量小，单价一般较低。
4. 引水式开发的适用条件：
＝γ·Q·t·H1-2=9807Q·t·H1-2
功率 出力(output) N
1 P1 Z1
V1
Δ Δ
2 P2 Z2
V2
1 2
河段的潜在水能
N1-2=
E1-2 T
g
=
WH T
1-
2
=γQH1-2
(牛顿·米/秒)
1千瓦=1000牛顿·米/秒， γ=1000×9.81N/m3
N1-2=9.81QH1-2（千瓦）——水流出力计算公式
2020年6月1日12时57分
2、水力发电的方式
（一）坝式
1.概念：在天然河道中拦河筑坝，形成水库，以抬 高上游水位，集中河段落差，这种开发方式称为坝 式开发。
2. 坝式水电站的分类： 坝后式 ——厂房布置在坝的后面 河床式 ——厂房成为挡水建筑物一部分 蓄水式 ——形成水库来集中水能，水电 站能进行径流调节。 径流式 ——不形成水库供径流调节，水电 站只能引取天然流量发电。
2020年6月1日12时57分
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
水电站的出力公式为：N=9.81ηQ电 H净（kw）
2020年6月1日12时57分
本章介绍正常蓄水位已定条件下的水能计算方法。
2020年6月1日12时57分
4、水能计算的基本方程和主要方法 4.1 列表试算法
N = kq(Z上 - Z下)
(Q - q)t = v = V2 -V1
2020年6月1日12时57分
4.2 半图解法
(Q - பைடு நூலகம்)t = V2 - V1
(Q - q)
t 2
2020年6月1日12时57分
3. 坝式开发的特点： ① 水头相对较小； ② 一般能形成蓄水库，电站引用流量大， 综合利用效益高； ③ 投资大，工期长，通常单位造价高，且 上游形成淹没区。
4. 坝式开发的适用条件： 适于流量大，坡降缓，且有筑坝建库条件 的河段。
2020年6月1日12时57分
有回水
有压引水式水电站 • 主要建筑物：低坝，有压隧洞，调
压室，压力水管，厂房，尾水渠。
2020年6月1日12时57分
（三）混合式水电站
1.概念：在一个河段上，用坝集中一部分落差 ，再通过有压引水道集中坝后河段的另一部分 落差。 2.开发条件：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。
2020年6月1日12时57分
河床式电站
湖北葛洲坝、浙江富春江水电站属于河床式
2020年6月1日12时57分
万家寨坝后式水电站
坝后厂房
2020年6月1日12时57分
（二）引水式
1. 概念：沿河修建引水道，以使原河段的落差集中到 引水道末厂房处，从而获得水电站的水头，所引取的 平均流量为河段首处的平均流量。 2. 分类：
=
V - V1
V1 + Q = V + q t 2 t 2
q N V + q t 2
出力
落差
发电流量
下游 水位
（104Kw) （m） （m3/s) （m）
6.4
49 157.4 191.86
52 148.3 191.80
55 140.2 191.75
58 132.9 191.70
61 126.4
6.6
我国四川狮子滩、福建古田溪、东北镜泊湖 等属于混合式开发方式。
2020年6月1日12时57分
3、水能计算内容 水能计算任务是确定电站效益与工程规模之间的 关系。电站效益通常用保证出力和多年平均电能两指 标来衡量，而工程规模则以水库正常蓄水位和有效库 容、引水渠道尺寸及电站装机容量为指标。 水能计算或水能设计的主要内容是通过不同方案的 综合经济比较来选定合理的正常蓄水位，保证出力，装 机容量和多年平均电能。
Q
（m3/s)
水库 蓄水量
V
（m3/s)月
V1 + Q t 2
上游 水位 （m） 240.86 243.80
246.75
249.70
水库 蓄水量 （m3/s)月 64.0 75.0
89.5
105.5 125.0
V +q t 2
（m3/s) 142.7 149.1 159.6 172.0 188.2
2020年6月1日12时57分
4.2 半图解法
天然 时段 流量
)
断面2-2处水流的总能量为:E2 =
γ
W
(Z2
+
P2 γ
+
a
2V22 2g
)
E1—2 =
E1 - E2 = γ
W (Z1 - Z2 +
P1 γ
P2
+
a 1V12 - a 2V22
) 2g
2020年6月1日12时57分
Z1-Z2 =H1-2
P1 - P2
γ 0
a 1V12 - a 2V22
2g
0
E1-2=γ·W·H1-2（牛顿·米）
河道坡降陡，流量较小或地形、地质条件不允许筑坝 的河段。
Δ Δ
43
Z上 5
1—原河道； 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。
2020年6月1日12时57分
2 1
水头H
6 7
Z下
无压引水式水电站及其主要建筑物
2020年6月1日12时57分
• 引水建筑物是有压的：压力隧洞
第一节 水能计算的基本方程和主要方法
1、水能计算的基本概念
1 P1 Z1
2
Δ Δ
势能(potential energy)
动能(kinetic energy)
水能
P2 Z2 V1
设T 秒时段内流过两段面
V2
的水量为W m3
断面1-1处水流的总能量为:
1
2
河段的潜在水能
E1=γ
W
(Z1
+
P1 γ
+
a
1V12 2g
H净 Z下
B
水电站的出力公式为：N=9.81ηQ电 H净（kw） 令A=9.81η A——出力系数 水电站出力计算公式可表示为： N= A Q电 H净（千瓦） 8.5 ， 大型水电站（装机N＞25万千瓦）
A 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）
无压引水式水电站:沿岸修建坡度平缓的 明渠来集中落差。
有压引水式水电站:有压隧洞或管道集中 落差。
云南以礼河、金沙江梯级电站属于该类型。
2020年6月1日12时57分
3. 引水式开发的特点：
①水头较高； ②电站引用流量小，水量利用率差，综合利用效益低； ③无水库淹没损失，工程量小，单价一般较低。
4. 引水式开发的适用条件：
＝γ·Q·t·H1-2=9807Q·t·H1-2
功率 出力(output) N
1 P1 Z1
V1
Δ Δ
2 P2 Z2
V2
1 2
河段的潜在水能
N1-2=
E1-2 T
g
=
WH T
1-
2
=γQH1-2
(牛顿·米/秒)
1千瓦=1000牛顿·米/秒， γ=1000×9.81N/m3
N1-2=9.81QH1-2（千瓦）——水流出力计算公式
2020年6月1日12时57分
2、水力发电的方式
（一）坝式
1.概念：在天然河道中拦河筑坝，形成水库，以抬 高上游水位，集中河段落差，这种开发方式称为坝 式开发。
2. 坝式水电站的分类： 坝后式 ——厂房布置在坝的后面 河床式 ——厂房成为挡水建筑物一部分 蓄水式 ——形成水库来集中水能，水电 站能进行径流调节。 径流式 ——不形成水库供径流调节，水电 站只能引取天然流量发电。
2020年6月1日12时57分
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
水电站的出力公式为：N=9.81ηQ电 H净（kw）
2020年6月1日12时57分
本章介绍正常蓄水位已定条件下的水能计算方法。
2020年6月1日12时57分
4、水能计算的基本方程和主要方法 4.1 列表试算法
N = kq(Z上 - Z下)
(Q - q)t = v = V2 -V1
2020年6月1日12时57分
4.2 半图解法
(Q - பைடு நூலகம்)t = V2 - V1
(Q - q)
t 2
2020年6月1日12时57分
3. 坝式开发的特点： ① 水头相对较小； ② 一般能形成蓄水库，电站引用流量大， 综合利用效益高； ③ 投资大，工期长，通常单位造价高，且 上游形成淹没区。
4. 坝式开发的适用条件： 适于流量大，坡降缓，且有筑坝建库条件 的河段。
2020年6月1日12时57分
有回水
有压引水式水电站 • 主要建筑物：低坝，有压隧洞，调
压室，压力水管，厂房，尾水渠。
2020年6月1日12时57分
（三）混合式水电站
1.概念：在一个河段上，用坝集中一部分落差 ，再通过有压引水道集中坝后河段的另一部分 落差。 2.开发条件：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。