水利水能规划第一章水资源的综合利用

6 213
46
23.0 2250
118
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
29.5 7650
128
40.0 15300 153
10000 17650 32950
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全国各地区水能资源蕴藏量及可能开发量统计表
理论 占全国 可能 占全国 地 区 蕴藏量 比重 开发量 比重
（万kW） （%） （万kW） （%）
备注
西南 西北 中南 东北 华东 华北
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”
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。
2
二、主要用水部门的用水特点
1. 水力发电 —— 只利用水并不消耗水量。
2. 灌溉—— 消耗大量水量，用水年内变化大， 有季节性。
2g
0
E1-2=γ·W·H1-2（牛顿·米）
＝γ·Q·t·H1-2=9807Q·t·H1-2
功率 出力(output) N
1 P1 Z1
V1
Δ Δ
2 P2 Z2 H1-2
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，
Nγ1=-21=090.801×Q9H.81-12N（/千m瓦3 ）——水流出力计算公式
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三、河川水能资源的开发方式
（一）坝式(dam hydropower station)
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。
3. 航运—— 不耗水量，要求有一定的水深。
4. 给水—— 用水较均匀。 5. 防洪—— 要求水库蓄水，以调节径流。
三、综合利用水资源——重要原则
用最少的投入来充分合理的开发利用水资源，满足 国民经济各部门近期的和长远的需要，获得最大最好 的效益，除害与兴利，一库多利，一水多用，协调各 用水部门的矛盾。
（2）在流量及河流纵比降有较大变化处，单独划分河段。 （3）计算中，流量取河段首尾断面流量的平均值。 （4）根据多年平均流量Q0计算所得的水流出力N0，称水能资源
蕴藏量。
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表1-1 某河水能资源蕴藏量计算示例
断面 序号
高程 Z(m)
落差 间距
断面处 流量
河段平 均流量
河段水 流出力
单位长度 水流出力
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有回水
湖北丹江口、浙江新安江水电站属于坝后式
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万家寨坝后式水电站
坝后厂房
河床式电站
湖北葛洲坝、浙江富春江水电站属于河床式
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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。
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）
7
水电站能量转换原理
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二、河川水能资源蕴藏量的估算和我国水能资源概况
水流出力公式为：N=9.81Q H1-2（kw） 表明：落差和流量是决定水能资源蕴藏量的两项要素。
估算要点：
（1）因单位长度河段的落差和流量都是沿河变化的，因此实际 估算河流水能资源蕴藏量时，常沿河分段计算水流出力，然 后逐段累加以求全河总水流出力。
第一章 水资源的综合利用
1.1 概述 1.2 水力发电 1.3 防洪与治涝 1.4 灌溉 1.6 水利水能规划的主要内容 1.7 各水利部门间的矛盾及其协调
1
第一章 水资源的综合利用(multipurpose utilization)
第一节 概 述
概念
一、水资源综合利用的重要性
水力发电
3
第二节 水 力 发 电
（hydroelectricity generation）
一、水力发电的基本原理
势能(potential energy)
动能(kinetic energy)
水能
设T 秒时段内流过两段面
的水量为W m3
1P1 Z1 V1
Δ Δ
2 P2 Z2
V2
断面1-1处水流的总能量为:
1 河段的潜2在水能
5
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）
H净 Z下
B
6
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）
全国 总计
47331 8418 6408 1213 3005 1230
67605
70.0 12.5 9.5 1.8 4.4 1.8
100.0
23234 4194 6744 1199 1790 692
37853
67.8 9.9 按发电量 15.5 计算占全 2.0 国比重 3.6 1.2
100.0
缺台湾省资 料
E1=γ
W
(Z1
+
P1 γ
+
a
1V12 2g
)
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
4
Z1-Z2 =H1-2
P1 - P2
γ 0
a 1V12 - a 2V22
水流出力 累积值
H(m)
L(m)
Qi(m3/s)
Q0(m3/s)
N0(kW)
N0/L （kW/km)
∑N0(kW)
1 350
0
2 315 35 129 16 3 288 27 34 21
8.0 2750
21
18.5 5000
147
2750 7750
4 278 10 19
25
26 60
5 252
34
39 100
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（二）引水式(diversion hydropower station)
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。