水利资源计算 水电站水能计算
水电站水能计算程序
水电站水能计算程序1.物理参数输入：用户输入水电站所在地的水资源情况，包括河流水流量、水头高度、水位变化等。
同时还需要输入水电站的设计参数，如装机容量、效率等。
2.水流数据处理：根据用户输入的水流量和水位变化数据，对水流数据进行处理。
可以采用统计学方法对过去一段时间的水流数据进行分析，计算出平均水流量和极值水流量等。
3.水头计算：水头是水电站的重要参数，影响着水电站的发电效率。
根据用户输入的水位变化数据，计算出实时的水头值。
同时，还可以根据不同的水位变化情况，评估水头变化对发电效果的影响。
4.发电量计算：根据水头值、水流量和发电机组的设计效率等参数，计算出水电站的实际发电量。
可以根据用户输入的时间段和发电机组的工作状态，计算出发电量的变化趋势，为后续发电计划提供参考。
5.能力分析：通过对水电站的发电量进行分析，评估水电站的发电能力。
可以根据实际发电情况和设计参数，计算出水电站的利用率、负荷率等指标，评估水电站的运行效果。
6.压力计算：水电站在发电过程中需要克服水流对发电机组的压力，因此需要计算出水电站所承受的压力。
根据水位变化和水流量等参数，计算出水电站的压力值，并进行分析和比较。
7.故障预警：通过对水电站的水能进行长时间的监测和分析，可以对发电机组的运行状态进行监测，并实时判断是否存在潜在的故障风险。
通过设定合理的故障预警指标，可以及时采取措施避免发电机组的故障发生。
8.可行性分析：对于新建水电站的设计和规划，通过对水能计算程序的运行结果进行分析，评估水电站的可行性。
可以对不同的方案进行比较，选择最优的方案。
水能计算程序的开发需要基于专业的水力学和发电理论，并结合实际水电站的参数进行优化和调整。
通过合理利用水能计算程序，可以提高水电站的发电效率，降低运营成本，实现可持续发展。
小型水电站水利及动能计算
小型水电站水利及动能计算4 水利及动能计算4.1 一般规定4.1.1 水利动能设计应坚持水资源综合利用和综合治理的原则，妥善处理需要与可能、近期与远景、上游与下游等方面的关系以及水资源开发与生态环境、征地移民的关系，经济合理地开发水资源。
4.1.2 水利动能设计应以流域综合规划或河流(河段)规划和电力规划为基础。
主要内容应包括：根据综合利用各部门要求确定电站的开发任务、供电范围，选择设计保证率和设计水平年，确定电站的规模和特征值，研究水库和电站的运行方式，阐明工程效益。
4.1.3 水利动能设计应在收集和分析当地社会经济、自然条件、电力系统、生态环境保护等基本资料和综合利用要求的基础上进行。
4.2 径流调节计算4.2.1 径流调节计算应收集长系列逐月(旬)径流、典型年逐日径流，电站下游水位流量关系曲线，水库库面蒸发和库区渗漏，水库水位-容积、面积关系曲线，综合利用部门需水要求、生态用水要求等资料。
4.2.2 径流调节计算应根据电站的调节性能和各部门用水要求，进行水量平衡，计算电站保证出力、多年平均发电量和特征水头，阐明电站运行特征和效益。
4.2.3 电站设计保证率可根据系统中水电站容量占电力系统容量的比重、设计电站的调节性能和容量大小等因素，在80％～90％范围内选取。
4.2.4 径流调节计算应采用时历法。
对于多年调节水库及年调节水库，应采用长系列(不少于30年)，按月(旬)平均流量进行计算；无调节或日调节电站，根据资料条件，可采用长系列逐日平均流量计算，也可采用典型年日平均流量计算。
典型年可选择丰水、平水、枯水三个代表年，也可增加平偏丰水、平偏枯水两个代表年。
4.2.5 当设计电站的上、下游有已建或在设计水平年内拟建的水利水电工程时，应进行梯级电站径流调节计算。
4.2.6 保证出力应根据径流调节计算结果绘制出力保证率曲线，按选定的设计保证率确定。
4.2.7 多年平均发电量可采用长系列年电量或典型年年电量的平均值。
水利工程常用计算公式
水利专业常用计算公式一、枢纽建筑物计算1、进水闸进水流量计算：Q=B0δεm（2gH3）1/2式中：m—堰流流量系数ε—堰流侧收缩系数2、明渠恒定均匀流的基本公式如下：流速公式：u＝Q＝K＝A3△x=f1112 22i-i 2g2g⎭⎝⎭⎝式中：△x——流段长度（m）；g——重力加速度（m/s2）；h 1、h2——分别为流段上游和下游断面的水深（m）；v 1、v2——分别为流段上游和下游断面的平均流速（m/s）；a 1、a2——分别为流段上游和下游断面的动能修正系数；f i——流段的平均水里坡降，一般可采用⎪⎭⎫ ⎝⎛+=-2f 1f -f i i 21i 或⎪⎪⎭⎫⎝⎛+=∆=3/4222224/312121f f v n R v n 21x h i R 式中：h f ——△x 段的水头损失（m ）；n 1、n 2——分别为上、下游断面的曼宁粗糙系数，当壁面条件相同时，则n 1=n 2=n ； R 1、R 2——分别为上、下游断面的水力半径（m ）； A 1、A 2——分别为上、下游断面的过水断面面积（㎡）； 4、各项水头损失的计算如下： （1）沿程水头损失的计算公式为（25（1（2（3（4（5 （66式中：h a —计算断面处的大气压强水柱高（m ）； H v —水的气化压强水柱高（m ） 最小淹没深度S ，可按下式估算：式中：0γF —吼道断面的水流弗劳德数，000gh /V F =γ。
虹吸的发动与断流宜选用以下的几种装置和方法来实现： （1）用真空泵抽气发动，可根据设计条件和工况做设备选型； （2）自发动；（3）水力真空装置； （4）水箱抽气装置。
断流装置常采用真空破坏阀。
在已知h B 、a 值时，真空破坏时的瞬间最大进气量可按下式估算： 式中：μ—真空破坏阀系统的流量系数；a ω—真空破坏阀的断面面积（㎡）；a ρρ、—分别为水河空气的密度。
7、水库蓄水容积 1、总库容估算公式（1V B L H K （2V A K 2V ho F C 水库为不完全年调节C=O.2~0.4 水库为完全年调节C=O.5~1 水库为不完全多年调节C=l~1.3 水库为完全多年调节C=1.3~1.5 3、水库灌溉放水流量估算公式：Q=CA Q —最大灌溉放水流量，m3/s 。
水利计算——精选推荐
水利计算作业一、水库特性曲线1.任务：计算并绘制水库特性曲线2.资料：某水库水位面积及水位容积关系计算表3.要求：计算并绘制水库水位~面积、水位~容积关系曲线。
二、某水库年调节计算1.任务：根据设计来水和用水过程，推求某水库兴利库容和设计蓄水位。
2.资料：某水库位于辽宁省东部山区，水库控制流域面积121.0 km2，是一个以灌溉为主，结合防洪、发电（利用灌溉水发电）及养鱼等综合利用水库工程，调节型式为年调节。
已知死库容36×104m3，降雨、径流等项资料具体如下：（1）根据多年降雨、径流资料，求得P=75%的设计年径流量如下表所示。
设计年径流量年内分配表单位：104m3（2）设计年灌溉用水年内配比如下表所示。
设计用水年内分配表（3）水库特性曲线如下表所示。
水库水位~面积和水位~容积关系表（4）蒸发损失值按水量平衡公式推求：已知多年平均径流深为300mm，多年平均降雨量为825mm，年最大水面蒸发深为1651（20cm蒸发皿），折减系数K=0.62，水面蒸发年内分配比如下表所示。
水面蒸发年内分配比表（5）水库每月渗漏损失按月平均蓄水量的2%计。
3.要求：采用时历列表法（不计损失、计入损失），求水库兴利库容、设计蓄水位及蓄水过程。
三、年调节水电站的水能计算1.任务：进行以发电为主的年调节水电站的水能计算2.资料：已知某水库以发电为主，正常蓄水位为70米，死水位为57米，兴利库容为8.0米3/秒·月，死库容为3.5米3/秒·月。
选定发电设计保证率P=90%，水库坝址处有1958~1970年流量资料，库容曲线及电站尾水位~流量曲线分别如下表所示。
分析流量资料后划分了水文年度（3~2月），确定各年枯水期（8~2月）流量及枯水年（P=90%）、平水年（P=50%）、丰水年（P=10%）径流资料如下表所示。
选定出力系数A=7.0及装机容量与保证出力的倍比系数M=3.5。
表1. 水库水位~容积关系表表2. 尾水位~流量关系表表3. 设计代表年各月来水量单位：米3/秒·月3.要求：（1）根据设计枯水年计算保证出力；（2）根据丰、平、枯三个代表年计算多年平均发电量；（3）用保证出力倍比法计算装机容量。
03-第3章 水电站水能计算1-3节
= dv
（3-11） ）
） = ah 3 + bh 2 + ch （3-12）
则把关系式（ ）（ ）（12）代入（ ）即可以的出按时序t作水能调节计算之基本微分方程式 ）（11）（ 则把关系式（10）（ ）（ ）代入（9）即可以的出按时序 作水能调节计算之基本微分方程式 ： （3-13）h是自库底起算之库水位高程或落差；Ho是下游水位基准点距库底之高差如图： N (）h k[Q(t ) − dv / dt ][ H 0 − a0 q n + h(t )] Ho t) =
3
1− 2
1
2
E = HWγ = γQ∆tH
一般的电力计算中
由物理概念，单位时间内所做的功叫功率， 由物理概念，单位时间内所做的功叫功率，故水流的功率是 N
= E / ∆t = γQH
单位为kgf*m/s。 。 单位为
把功率叫出力，并用kW作为计算单位：1kW=102 kgf*m/s。通过变换可得： 作为计算单位： ，把功率叫出力，并用 作为计算单位 。通过变换可得：
γ
a1V12 − a2V22 + )Wγ 单位为kgf*m 2g
假设上下断面流速及其分布情形是相同的 且其平均压力也相等 相等， 假设上下断面流速及其分布情形是相同的，且其平均压力也相等，即：a1V1 = a2V2 , P = P2 。则刚才 相同 1 的式子可以表示成 ：E ）。 = ( Z − Z )Wγ = HWγ （3-4）。 在天然的河道情况下，这部分能量的消耗在水流的内部摩擦 夹带泥沙及克服沿程河床阻力等 内部摩擦， 在天然的河道情况下，这部分能量的消耗在水流的内部摩擦，夹带泥沙及克服沿程河床阻力等 方面，可以利用的部分往往很小 很小， 能量分散。 方面，可以利用的部分往往很小，且能量分散。 为了充分利用两断面能量，就要有一些水利设施如壅水坝、引水渠道、隧洞等， 落差集中， 为了充分利用两断面能量，就要有一些水利设施如壅水坝、引水渠道、隧洞等，使落差集中， 以减小沿程能量消耗，同时把水流的位能，动能转换成为水轮机的机械能， 以减小沿程能量消耗，同时把水流的位能，动能转换成为水轮机的机械能，通过发电机再转换成电 能。 由于水能利用取决于落差和流量两个因素 且受地形、经济条件等限制，所以水电站开发方式， 两个因素， 由于水能利用取决于落差和流量两个因素，且受地形、经济条件等限制，所以水电站开发方式， 落差 因地区而异。如水电站集中落差的方式来分类，则有蓄水式水电站 引水式水电站和混合式水电站3 蓄水式水电站， 因地区而异。如水电站集中落差的方式来分类，则有蓄水式水电站，引水式水电站和混合式水电站 类。 选择何种开发形式，取得多少能量，主要通过技术经济比较， 选择何种开发形式，取得多少能量，主要通过技术经济比较，而水能计算的目的是定出水电站 及发电量， 的一些基本技术生产指标（或称动能指标） 出力及发电量 的一些基本技术生产指标（或称动能指标）如出力及发电量，水电站的工作情况及这些动能指标与 参变数（正常蓄水位，死水位等）之间的关系，以供规划设计、方案选择之用。 参变数（正常蓄水位，死水位等）之间的关系，以供规划设计、方案选择之用。确定水电站动能指 标值的计算，称为水能计算，或叫水能调节计算，它是水利计算的一个专门部分。 标值的计算，称为水能计算，或叫水能调节计算，它是水利计算的一个专门部分。 水电站的出力计算可应用公式（ ）。设发电流量为Q（ ）。设发电流量为 ）。在 秒内 秒内， 水电站的出力计算可应用公式（3-4）。设发电流量为 （ m / s ）。在△t秒内，有水体 W=Q△t通过水轮机流入下游，则由公式（3-4）可得水量 下降 所做的功： 通过水轮机流入下游， 下降H所做的功 △ 通过水轮机流入下游 则由公式（ ）可得水量W下降 2、图中 H 额 为额定水头，它表示在该水头以上， 、 为额定水头，它表示在该水头以上， 机组可以可以发出额定出力（也称额定容量）。 可以发出额定出力 机组可以可以发出额定出力（也称额定容量）。 在额定水头以下，机组可以发出的最大出力随H 在额定水头以下，机组可以发出的最大出力随 之减小而减小。这是因为 之减小而减小。这是因为 3、水头越小，受阻容量越大，因此在运行时水 、水头越小，受阻容量越大， 头有一定范围，在次范围内水轮机效率较高， 头有一定范围，在次范围内水轮机效率较高，出 力受阻较小。 力受阻较小。这个范围一般以最小水头不小与最 大水头的60%~70%来控制。应该指出，各种型 来控制。 大水头的 来控制 应该指出， 号的水轮机有不同的运转综合特性曲线。 号的水轮机有不同的运转综合特性曲线。
水电站水能资源开发与计算
汛期兴利蓄水允许达到 的最高水位，设计条件 下水库防洪的起调水位。
死水位
水库在正常运用情况下， 允许消落到的最低水位。
调洪库容 防洪库容 兴总利库库容容
死库容
一、水库及其特性
3、水库的特征水位及其相应库容
水库规模最主要指标——总库容
总库容< 0.01亿 m3 ——小II 型水库
< 0.1亿 m3
E1 rW (Z1 P1 / r a1v12 / 2g)
E2 rW (Z 2 P2 / r a2v22 / 2g)
E12 E1 E2 r(Z1 Z 2 )W rHW
(kg·m) N=9.81QH (kW) E=NT=9.81QHT (kW·h) E=NT=9.81QHT=9.81QHT/3600
=0.0027WH (kW·h)
二、河流水能资源分析与估算
2、河川水能资源蕴藏量
构成水能资源的基本要素是流量和落差。
断面 河长L 高程 流量Q 断面间 落差 平均流量 出力N 累加 单位河长 号i (km) Z(m) (m3/s) 距l(km) H(m) Q(m3/s) (kW) ΣN(kW) 水流出力
• 对水体的影响
• 航运过闸、水温、水质、水面大、蒸发量大、水汽多、水雾多
• 对鱼类和生物的影响
• 洄游鱼类（鱼梯、鱼道；人工繁殖）、生态系统改变
• 对人群健康的影响
• 疾病（疟疾、血吸虫病等）、
Байду номын сангаас 第二部分
河流水能资源分析与估算
二、河流水能资源分析与估算
1、水能计算的基本公式
水能：河流中流动着的水流蕴藏着一定的能量。天然情况下，水能消耗 于水流的内部摩擦，克服沿程河床阻力，冲刷河床和挟带泥沙运行等方面。 采用一定的工程技术措施后，可以将水能变为电能。
水利资源计算水电站水能计算
水利资源计算水电站水能计算水电站水能计算是指根据水流量和水头的大小，计算水电站所能利用的水能。
水能是指水流具有的动能和重力势能，可以转化为机械能和电能。
水电站水能计算主要包括两个方面，一是水流量计算，二是水头计算。
水流量计算是指计算单位时间内通过水电站的水的流量。
水流量的计算常采用测流仪器进行实测或间接推算。
常用的方法有流速-断面法、闸门耐用法、容量法等。
流速-断面法是通过测量水流速度和流过断面的横截面积，计算出水流量。
测量时，通常采用流速仪器，如流速计或超声波流速仪。
流量计算公式为：Q=V×A，其中Q为单位时间内通过的水流量，V为水流速度，A为横截面积。
闸门耐用法是通过测量闸门的开启时间和闸门的开度，再结合实测的闸门流速，计算出单位时间内通过的水流量。
计算公式为：Q=K×h×B×T，其中Q为单位时间内通过的水流量，K为闸门流速系数，h为闸门水头，B为闸门的宽度，T为闸门的开启时间。
容量法是根据水库库容和泄洪量来计算水流量。
它首先要计算库容曲线，即根据水位-库容关系，确定各个水位对应的库容。
然后通过监测库容变化，来计算单位时间内的泄洪量。
计算公式为：Q=∆V/∆t，其中Q为单位时间内通过的水流量，∆V为单位时间内库容的变化量，∆t为时间。
水头计算是指计算水电站的水头，即水位能和水压能的总和。
水头的计算方式有两种，一种是通过水位差计算，一种是通过水压计算。
水位差计算是根据上游水位和下游水位的差值，计算水头。
计算公式为：H=H1-H2，其中H为水头，H1为上游水位，H2为下游水位。
水压计算是通过测量上游水位和下游水位之间的水压差，计算水头。
计算公式为：H=K×h，其中H为水头，K为水压系数，h为水压差。
水电站水能计算对于水电站的设计、建设和运行管理非常重要，它能够帮助确定水电站的装机容量和发电能力，并对水资源进行合理规划和利用。
通过准确计算水能，可以提高水电站的发电效率，降低能源消耗，保护环境，实现可持续发展。
第5章水电站水能计算
列表试算法（定出力） K=8.3
时段 △t 月 天然 流量 Q
m3 / s
电站 出力 N
发电 流量 Q
水库 蓄放 流量 △Q
m3 / s
水库 初末 蓄水 量 V
m3 / s
水库 弃水 量 Q弃
m3 / s
水库 平均 蓄水 量 *月
m3 / s
上游 平均 水位 （m）
水电站多年平均发电量
是指多年工作期间水电站平均每年所生产的发电量，是水电 站动能效益的指标。在正常蓄水位和死水位已知的情况下， 可以用长系列或代表年法计算。
1.全部水文系列法 共有n年的水文资料，计算时段是t，可求n*t个时段的平均出力数值，按大 小排列，绘制时段出力保证率曲线。将保证率曲线的坐标换算成一年的持续小时 数，则任何保证率p相应的持续小时数为p*8760，根据拟定的装机容量得出多年 平均发电量。 多年平均发电量也可以根据下算式计算： E均=(∑Ei)/n 2.代表年法 E均=(E丰+E平+E枯)/3
（3）火电站启动费时，加荷缓慢，适宜承担基荷。
（二）水电站的工作特性 （1）水电站的重要特性之一，是其出力和发电量岁天然径流量情况而变化，水电站的出力和 发电量的变化势必引起电力系统其他电站出力、电站的变化。
（2）水电是清洁的可再生能源，发电成本较低，只有水电的10%-20%。
（3）水电站建设费用高。 （4）水电站主要设备水轮机具有启动快、增减负荷灵活、自动化程度高的特性。 （5）水电站在调度上的复杂性。主要由来水的不稳定性引起。 （6）水电站的建设地点受到水能资源、地形、地质等条件的限制。
全部水文系列法
第2节 电力系统负荷图
水电站水能计算
三、水能资源开发方式
4、其他开发方式
（二）抽水蓄能发电
抽水蓄能电站根据利用水量的情况可分为两大类：一类是纯抽水 蓄能电站；另一类是混合式抽水蓄能电站。
第四部分
河流水能资源的梯级开发
四、河流水能资源的梯级开发
1、河流综合利用规划
河流综合利用规划要综合地解决防洪、发电、灌溉、 航运、给水、养殖、生态环境等方面的需水问题。
第六部分
水能计算的基本方法
六、水能计算的基本方法
确定水电站动能指标的计算，称为水能计算。水能 计算的目的，在规划设计阶段，为了选择水电站及 水库的主要参数，需假定若干个水库正常蓄水位方 案，计算各方案的水电站动能指标，为最终确定电 站规模提供依据；在运行阶段，由于水电站及水库 的主要参数（正常蓄水位、死水位和装机容量）已 定，则需根据水电站及水库的实际运行情况，计算 水电站在各时段的出力和发电量，以便确定电力系 统中各电站的合理的运行方式。
其余月份为不蓄不供期，水电站按天然流量发电，即水电站引用流量等于入 库流量 。
六、水能计算的基本方法
2、按等流量调节方式的水能计算方法
三、水能资源开发方式
➢开发利用水能时要解决的基本问题是集中落差和 调节流量。 ➢水能开发方式或者叫水电站开发方式，就集中落 差的措施而言，有坝式、引水道式和混合式三种 基本方式
三、水能资源开发方式
1、坝式（蓄水式）水电站
坝式水电站按其建筑物的布置特点，又可分为河床式、坝后式、坝内式等类型
1.起重机 2.主机室 3.发电机 4.水轮机 5.蜗壳 6.尾水管 7.尾水平台 8.尾水导墙 9.泄洪闸门 11.溢流坝 12.主坝 13、闸墩
年平均发电量、装机容量及年利用小时数。
tn
第十四章 水电站水能计算
c、经过以上逐时段演算至供水期末时，若此时水位为死 水位，则计算结束；否则，重新假定出力N0，返回步骤a 进行 大循环计算。 实例
2)等流量调节方式水能计算方法 a、根据设计枯水年入库径流资料，用已知的兴利库容V兴 求调节流量，作为水电站的发电流量q； 供水期的调节流量 蓄水期的调节流量 b、利用入库流量与水电站发电流量作为来、用水资料， 按列表法进行枯水年或枯水年组水能计算。 已知q，求N=? N=AqH=Aq(Z上-Z下) (Q-q)△t=V2-V1 Q q △t V1
NP
P设 P t
4）水位变化不大的无调节水电站，可采用更简单的方法: 由设计保证率在日平均流量频率曲线（图14-8）上查取设 计发电流量QP；再由公式NP=AQPHP=AQP(Z上-Z下-H)计算水电站 的日平均保证出力。 2 代表年法 为了简化计算，可用代表年法进行水能计算。其步骤：
①选择3个设计代表年：设计枯水年(P设)、设计中水年(P 中=50%)。设计丰水年(P丰=1-P设)。
二 多年平均发电量的计算（E年）
1 概念
指水电站年发电量的多年平均值。 2 在水文资料丰富情况下
由前面的计算，可得到无(日)调节水电站的日平均出力历 时曲线。其下包面积，即为天然水量的多年平均发电量。由于 受机组出力的限制，天然流量无法完全利用。实际多年平均发 电量取决于电站的装机容量。 装机容量与多年平均发电
b、将N(i)（i =1,2,…,n）由大到小排序，计算经验频率 P(i)，绘制日(旬)平均出力频率曲线；见右下图。 c、由设计保证率P推求NP. 对于无调节水电站，设计 保证率常用P历时。 NP N
P设
P
2）简化算法
将历年日平均流量由大到小分组，统计其出现日数和累计 出现日数，再按分组流量的平均值来计算出力和推求保证出力 NP。计算公式如下：
水利工程中的水力计算方法
水利工程中的水力计算方法水力计算是水利工程设计与建设中非常重要的环节之一。
水力计算方法的准确性和合理性对于工程的安全和效益具有直接的影响。
本文将介绍水利工程中常用的水力计算方法，包括流量计算、水头计算和水力特性计算。
一、流量计算流量是水力计算的基本参数，常用的流量计算方法有以下几种。
1. 雨量-径流关系法雨量-径流关系法是通过分析雨量和径流之间的关系，来估计流量的一种方法。
通过历史雨量与径流数据的统计分析，可以建立不同降雨强度和流量之间的经验关系，从而预测未来的流量。
2. 集水面积法集水面积法是通过测量水流汇合的面积，来计算流量的方法。
流域面积的大小和形状对流量有很大的影响，通过测量流域面积并结合流域特征参数，可以计算出流域的平均流量。
3. 水位-流量关系法水位-流量关系法是通过观测水位和流量之间的关系，来计算流量的方法。
通过在水利工程中设置水位计和流量计，可以实时监测水位和流量，并建立水位-流量曲线，从而可以根据水位来推算流量。
二、水头计算水头是水利工程中常用的参数，常用的水头计算方法有以下几种。
1. 均匀流速公式均匀流速公式是计算水头损失的常用方法之一。
根据流体力学原理，通过流速、管径和摩阻系数可以计算出单位长度上的水头损失。
2. 白肋公式白肋公式是计算水头损失的另一种常用方法。
该方法是根据流体在曲线管道中的流动特点，通过曲率半径和流速来计算水头损失。
3. 安培公式安培公式是计算水头转换效率的一种方法。
该方法通过计算水轮机的出力和输入水头之间的比值，来评估水轮机的性能。
三、水力特性计算水力特性是指水流在水利工程中的特殊性质，常用的水力特性计算方法有以下几种。
1. 流量流速关系法流量流速关系法是通过观测流量和流速之间的关系，来计算水流的特性。
通过不同位置的流速测量，可以揭示出水流的速度分布和变化规律，从而分析水流的特性。
2. 水马力计算法水马力计算法是计算水轮机水力特性的一种方法。
通过测量水轮机的进口流量、进口水头和出口水头，可以计算出水轮机的水马力，从而评估水轮机的性能。
水能计算
时段末水库蓄水量V末
时段初上游水位Z初 时段末上游水位Z末 月平均上游水位Z上 月平均下游水位Z下 水电站平均水头H 水电站效率η 月平均出力N 月发电量E 万kw 万度
（1） （2） （3） （4） （5） （6） （7） （8） （9）
时段t 天然来水流量Q天 各种损失流量Q损 下游综合利用需要流量Q用 发电需要流量Q电 水库供水流量－ΔQ 水库供水量－ΔW 弃水量W弃 时段初水库蓄水量V初
12 62 9 60 159
150 150 154 ＝115-20-150＝-55 亿m3
（10）
（11） （12） （13） （14） （15） （16） （17） （18）
时段末水库蓄水量V末
时段初上游水位Z初 时段末上游水位Z末 月平均上游水位Z上 月平均下游水位Z下 水电站平均水头H 水电站效率η 月平均出力N 月发电量E 万kw 万度 m
18.479
＝（180+179.56）/2＝179.78
（1） （2） （3） （4） （5） （6） （7） （8） （9）
时段t 天然来水流量Q天 各种损失流量Q损 下游综合利用需要流量Q用 发电需要流量Q电 水库供水流量－ΔQ 水库供水量－ΔW 弃水量W弃 时段初水库蓄水量V初
月 m3/s
9 115 20 100
10 85 12 92
11 70 10 125
（11） （12） （13） （14） （15） （16） （17） （18）
时段末水库蓄水量V末
时段初上游水位Z初 时段末上游水位Z末 月平均上游水位Z上 月平均下游水位Z下 水电站平均水头H 水电站效率η 月平均出力N 月发电量E 万kw 万度 m
23.755
水利水能规划第五章 水能计算
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2.水电站出力
（1）水电站：能量转换装置——水能机械能电能
有区别
（2）水流出力水电站水电站出力 （水电站出力<水流出力）
（3）水能资源开发方式： 将分散的落差集中，形成水电站水头H
坝式水电站 引水式水电站 混合式水电站
用水库或调节池调节引用流量
径流式水电站 蓄水式水电站
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（4）水电站出力：
N 9.81QH 净 9.81QH 水轮机 传 发电机 反映水电站效率
N AQH
A 9.81 出力系数，A 6.0 ~ 8.5
H z上 z下 h h — 落差损失
（5）水电站发电量
E12
t2 Ndt
t1
或
n
E12 N i t i 1
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二.水能计算的基本方法
H z上 z下 h h — 落差损失
1.径流式水I 电m 站（日N 或a 无调o 节g ） e
（1）长系列法
由n年径流资料进行n年水能 N日
计算，得n365个 N日 ，按递减
m
排列由 p n 100%计算p，绘
N保
N日 ~ p
由p设′（历时设计保证率）查
曲线得 N保，
p设
p(%
N AQH
水能计算：求水电站出力N和发电量E的计算 方法：统计法和时历法（列表法——数值法：半图解法、图
解法） 与水电站调节类型有关
1.径流式水电站
——靠天然径流发电的水电站
（1）无调节水电站（如葛洲坝水电站）
N AQH AQ(z上 z下 h)
z上 z蓄 （不变）
Q
Q天 Q上引 当Q净 QT时
N供 ~ p
第5章水电站水能计算-精选文档
第一节 水能计算的目的和主要内容
一、水能计算的目的 河流中蕴藏着巨大的能量，水电站就是利用河流水能生产电能的动力生产 企业，其产品为电能。水能计算的目的在于确定水电站的工作情况，比如出 力和发电量。 水库兴利调节计算的实质是解决来水、用水、设计保证率和水库库容之 间的关系，水能计算中将“库容”可以理解为水利工程的规模，“需水”变 成了需电，和径流调节不同的是水能计算更复杂一点，因为其中有了水头因 素。 工程规划阶段，一般是先要拟定几个正常蓄水位方案，针对每一个方案 去求装机容量、保证出力、多年平均发电量和有利的死水位等指标，这也是 水能计算的主要任务。
三、水能计算的基本方程和主要方法
（1）数值计算法。这是解微分方程的一种近似解，有欧拉法、梯形法、龙格—库塔法等（可以
参看有关书籍）。此种方法要多次迭代，计算工作量颇大，随着电子计算机广泛应用，它还是挺 有前途的。
Q q ） t V V V 1 2 （2）列表试算法。 （ 通过假定某个位置的q平均，逐步求解各
水电站多年平均发电量
是指多年工作期间水电站平均每年所生产的发电量，是水电 站动能效益的指标。在正常蓄水位和死水位已知的情况下， 可以用长系列或代表年法计算。
1.全部水文系列法 共有n年的水文资料，计算时段是t，可求n*t个时段的平均出力数值，按大 小排列，绘制时段出力保证率曲线。将保证率曲线的坐标换算成一年的持续小时 数，则任何保证率p相应的持续小时数为p*8760，根据拟定的装机容量得出多年 平均发电量。 多年平均发电量也可以根据下算式计算： E均=(∑Ei)/n 2.代表年法 E均=(E丰+E平+E枯)/3
个方程式。如果与假定值不符，再重新假定（如表）。
水利水能规划第五章 水能计算
区别：将 q～V 换为 Q～N (即出力公式）
水量平衡式： (Q净 Q)t V2 V1 .......... .......( 1)
出力方程式： Q N AH .......... .......... .......... ...( 2)
V
1 2
(V1
V2
)
V2 2V V1
（Q净
Q) t 2
解法） 与水电站调节类型有关
1.径流式水电站
——靠天然径流发电的水电站
（1）无调节水电站（如葛洲坝水电站）
N AQH AQ(z上 z下 h)
z上 z蓄 （不变）
Q
Q天 Q上引 当Q净 QT时 QT (水电站过水能力）
当Q净 QT时
z下 f (Q)
（2）日调节水电站：将一日内日水量重新分配
V兴
z下：Q调查z下 ~ Q
三峡电站初期的规划是26台70万千瓦的机组，也就是 装机容量为1820万千瓦，年发电量847亿度。后又在 右岸大坝“白石尖”山体内建设地下电站，建6台70 万千瓦的水轮发电机。在加上三峡电站自身的两台5万 千瓦的电源电站。总装机容量达到了2250万千瓦，年 发电量1000亿度。
出n年（个）供水期的平均出力 ，绘制 N供
由 p设′ 查曲线
得N供N~保。p
N供 ~ p
（2）典型年法 ：
由 p设选设计枯水年，对此年供水期进行水能计算，得 设计枯水年的平均出力 ，则：N供
N保=AQ调H供
（3）简化法
：Q调，供
W供 V兴 T供
H供
（z 上供 z下
h）
z
上供：由V
V死
1 2
（1）等流量调节（列表法）
利用V兴，使水电站引用流量均匀，等流量
(完整版)水利工程常用计算公式
水利专业常用计算公式一、枢纽建筑物计算1、进水闸进水流量计算：Q=B 0δεm（2gH 03）1/2式中：m —堰流流量系数ε—堰流侧收缩系数2、 明渠恒定均匀流的基本公式如下：流速公式：u ＝ RiC 流量公式Q ＝Au ＝A RiC 流量模数K ＝A RC 式中：C —谢才系数，对于平方摩阻区宜按曼宁公式确定，即C ＝6/1n 1RR —水力半径（m ）；i —渠道纵坡；A —过水断面面积（m 2）；n —曼宁粗糙系数，其值按SL 18确定。
3、水电站引水渠道中的水流为缓流。
水面线以a1型壅水曲线和b1型落水曲线最为常见。
求解明渠恒定缓变流水面曲线，宜采用逐段试算法，对棱柱体和非棱柱渠道均可应用。
逐段试算法的基本公式为△x=f21112222i -i 2g v a h 2g v a h ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+ 式中：△x ——流段长度（m ）；g ——重力加速度（m/s ²）；h 1、h 2——分别为流段上游和下游断面的水深（m ）；v 1、v 2——分别为流段上游和下游断面的平均流速（m/s ）；a 1、a 2——分别为流段上游和下游断面的动能修正系数；f i ——流段的平均水里坡降，一般可采用⎪⎭⎫ ⎝⎛+=-2f 1f -f i i 21i 或⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=∆=3/4222224/312121f f v n R v n 21x h i R式中：h f ——△x 段的水头损失（m ）； n 1、n 2——分别为上、下游断面的曼宁粗糙系数，当壁面条件相同时，则n 1=n 2=n ； R 1、R 2——分别为上、下游断面的水力半径（m ）；A 1、A 2——分别为上、下游断面的过水断面面积（㎡）；4、各项水头损失的计算如下：（1）沿程水头损失的计算公式为⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+∆=3/4222223/412121f v n v n 2x h R R （2）渐变段的水头损失，当断面渐缩变化时，水头损失计算公式为：L f 2122c f c i g 2v g 2v f h h h -+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=+=ω 5、前池虹吸式进水口的设计公式（1）吼道断面的宽高比：b 0/h 0=1.5—2.5；（2）吼道中心半径与吼道高之比：r 0/h 0=1.5—2.5；（3）进口断面面积与吼道断面面积之比：A 1/A 0=2—2.5；（4）吼道断面面积与压力管道面积之比：A 0/A M =1—1.65；（5）吼道断面底部高程（b 点）在前池正常水位以上的超高值：△z=0.1m —0.2m ；（6）进口断面河吼道断面间的水平距离与其高度之比：l/P=0.7—0.9；6、最大负压值出现在吼道断面定点a 处，a 点的最大负压值按下式确定：γανp *w 20a h g 2h h -+++Z +∆Z =∑、B式中：Z —前池内正常水位与最低水位之间的高差（m ）；h 0—吼道断面高度（m ）；∑w h—从进水口断面至吼道断面间的水头损失（m ）； γ/p *—因法向加速度所产生的附加压强水头（m ）。
水利水能规划水能计算及水电站在电力系统中的运行方式讲义
Q（m3/s）
8000
7000
6000
5000
4000
3000 QP=2010 2000
1000 0 0
10 20 30 40 50
P=85%
60 70 80 90 100 P（％）
某无调节水电站日平均流量保证率曲线
水利水能规划水能计算及水电站在电力 系统中的运行方式
年调节水电站保证出力计算
【例3】某水电站为坝式年调节水电站，设计保
证率为80%。水库以发电为主，兴利库容V兴＝ 3152万m3，死库容V死＝1050万m3。，库区无其
它部门引水。设计枯水代表年月平均流量资料 如下表第(1)、(2)栏所示。试求该水电站的保
证出力 (其中出力系数A＝7)。
水利水能规划水能计算及水电站在电力 系统中的运行方式
水利水能规划水能计算及水电站在电力 系统中的运行方式
计工 算作 越量 来逐 越渐 精加 确大
水利水能规划水能计算及水电站在电力 系统中的运行方式
设计中水年法
基本步骤： 1）选择设计中水年，要求该年的年径流量及 其年内分配均接近于多年平均情况； 2）列出所选设计中水年各月（或旬、日）的 净来水流量； 3）根据国民经济各部门的用水要求，列出各 月（或旬、日）的用水流量； 4）对于年调节水电站，可按月进行径流调节 计算，对于季调节或日调节、无调节水电站，可按 旬进行径流调节计算，求出相应各时段的平均水头 H均及其平均出力N均；
年调节水电站的水能计算
年调节水电站保证出力：符合设计保证率要求的供水期平均出力。
计算方法：设计枯水年法，长系列法。
设计枯水年法： ➢①根据实测年径流系列统计计算成果与年径流频率曲线，按 已知的设计保证率求得年径流量； ➢②选年径流与设计年径流相近，年内分配不利的年份作为典 型年； ➢③用设计年径流量与典型年径流量之比表示的年内分配系数 推求设计枯水年的径流年内分配； ➢④最后根据给定的Z蓄、Z死及相应的兴利库容求出供水期的 调节流量，进而求出供水期的平均出力。
水电机组水能利用率计算公式
水电机组水能利用率计算公式
水电机组的水能利用率是指水电站实际发电能力与水能理论发电能力的比值，是评价水电站运行效率的重要指标。
根据水电站的具体情况，可以采用不同的水能利用率计算公式。
下面是常用的几种计算公式及其详细介绍。
1.水能利用率（全年水位利用率）：
水能利用率=平均出力/装机容量
其中，平均出力为水电站一年内的电能输出平均值，装机容量为水电机组额定容量之和。
2.水能利用率（水能利用度）：
水能利用率=水电站发电量/水电站水资源总量
其中，水电站发电量为水电站一年内的电能输出总量，水电站水资源总量为水库或河流中的可利用水资源总量。
3.水能利用率（进口效率）：
水能利用率=发电量/浸没水能总量
其中，发电量为水电站的电能输出总量，浸没水能总量为河道中单位时间内通过水电站的水流总能量。
4.水能利用率（发电效率）：
水能利用率=水能转换成电能的总能量/水能总能量
其中，水能转换成电能的总能量为水电机组发电的总能量，水能总能量为水能资源的总能量。
5.水能利用率（水能发电效率）：
水能利用率=水能转化为电能的实际输出功率/水流过程中的水能总能量
其中，水能转化为电能的实际输出功率为水电机组的发电功率，水流过程中的水能总能量为水流动时所蕴含的总能量。
不同的水电站运行参数和计算目的决定了不同的水能利用率计算公式的选择。
在实际应用中，需要根据水电站的特点和需求，选择合适的公式进行计算和评价。
此外，水能利用率的提高是水电站技术改造和运行管理的重要目标之一、通过优化水电机组运行方式、提高设备效率、合理调度水库水位等措施，可以有效提高水能利用率，减少资源浪费，实现更加经济高效的水电发电。
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=
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
＝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
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
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
Q
（m3/s)
水库 蓄水量
V
（m3/s)月
V1 + Q t 2
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）
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：
)
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）
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 - q)t = V2 - V1
(Q - q)
t 2
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：
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。
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。
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
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
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.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