第六章水电站及水库的主要参数选择
第六章水电站水利枢纽概述
第一节 概 述
一、坝式水电站水利枢纽 二、引水式水电站水利枢纽
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一、坝式水电站水利枢纽
1、坝式水电站水利枢纽分为坝后式和河床式。 2、其主要建筑物有挡水、泄水建筑物和水电站厂房， 另外为满足综合利用要求还可能有通航、灌溉取水、工 业取水、鱼道及筏道等建筑物。 3、其主要特点是水头由挡水建筑物来集中，建筑物集 中布置在河床中，互相影响较大，必须合理安排。
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有压引水式水电站水利枢纽示意图
1、有压引水式水电站水利枢纽由三个部分组成： 1）首部枢纽：其组成建筑物有拦河坝和有压进水口； 2）有压引水隧洞； 3）厂区枢纽：包括调压室、压力水管、电站厂 房及尾水渠。
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无压引水式水电站水利枢纽示意图
实例
意大利瓦依昂（Vajont）双曲拱坝，1961年建成，坝 顶长190.5m，顶宽3.4m，底宽22.7m，最大坝高 265.5m，是当时世界上最高的混凝土薄拱坝。1963年10 月9日晚，由于连续降雨，水库水位上涨，左岸靠坝的上游 发生大体积岩石滑坡，近3亿m3的滑坡体以40 m/s的速度 滑入水库并冲上右岸，掀起150m高的涌浪，涌浪溢过坝顶 ，冲向下游，致使2600人丧生，但拱坝并未破坏，仅在坝 肩附近的坝内发生二、三条裂缝。据估算，拱坝当时已承受 住相当于8倍设计荷载的作用力，由此可见该拱坝的超载能 力。 2020/4/10
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一、溢流坝
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二、河岸溢洪道
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小浪底水电站
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水资源规划第6章 水电站主要参数选择 第1节
（kW）
（6-6）
水电站可在峰荷部分工作的日平均出力为：
则参加峰荷工作的日电能为
相应峰荷工作容量N峰可采用前述相同方法求得（如图6-2）。
水电站的最大工作容量 作容量两部分组成，即
由基荷工作容量与峰荷工
（kW）
（6-7）
如果系统的尖峰负荷已由建成的某水电站担任，则拟建 的日调节水电站只能担任系统的腰荷。
N 水事＝
N "水工 N "水工 N "火工
N 系事
对于调节性能良好和靠近负荷中心的大型水电站，可以 多设置一些事故备用容量。
3．检修备用容量 系统中的各种机组设备，都要进行有计划的短期和长期 停机检修。
计划性停机检修完全可以安排在系统负荷的低落时期， 利用空闲容量进行检修。
短期检修：利用日负荷低落的时间进行养护性检查和预 防性小修理；
水利动能设计规范: 事故备用容量等于10％系统最 大工作容量，且不得小于系统中最大一台机组的容量。
事故备用容量如何在水电站与火电站之间合理分配， 可作下列技术经济分析：
（1）在高温高压机组火电站上设置一部分事故备用容 量是可行的、合理的。
（2）在有调节性能的水电站上设置事故备用容量是十 分理想的。
第六章 水电站及水库的主要参数选择
第六章 水电站及水库的主要参数选择
第一节 水电站装机容量选择 第二节 水电站水库正常蓄水位选择 第三节 水电站水库死水位的选择 第四节 水库防洪特征水位选择 第五节 水电站及水库主要参数选择的程序简介
第一节 水电站装机容量选择
装机容量的选择是一个重要的动能经济问题。 本节重点介绍电力电能平衡法选择装机容量的原理与 方法，在此基础上简要介绍以供水、灌溉为主的综合利用水 库的水电站装机容量选择应注意的问题和水电站群装机容量 选择以及装机容量选择的简化法。
第6章(1,2) 水利建设项目的经济评价
第一节 经济评价的目的与任务 水利建设项目经济评价的目的是：根据国民经济发展的要求，在工程技术可行的基础 上，分析与计算建设项目投入的费用和产出的效益，然后进行经济评价，这是对建设 项目进行投资决策的主要依据，也是水利工程项目可行性研究报告和初步设计的重要 内容。
水利建设项目的经济评价，一般包括国民经济评价和财务评价两部分。
水利建设项目的国民经济评价，应以经济效益费用流程表作为基本报表，以 便反映建设项目在计算期内各年的效益、费用和净效益流程，并据以计算经 济内部收益率、净现值、净现值率及经济效益费用比等主要评价指标，现分 述于下。
一、经济内部收益率（EIRR）
经济内部收益率是用以反映水利建设项目对国民经济贡献的相对指标。它是 使项目在计算期内经济净现值累计等于零时的折现率，其表达式为
第一节 经济评价的目的与任务
对于具有综合利用任务的水利建设项目，一般可先就项目所需的投资和年运 行费在各部门之间进行合理分摊，以便选择经济合理的开发方式和建设规模， 但项目的国民经济评价和财务评价均应以整体评价为主，必要时亦可进行分 项评价。国民经济评价原则上应考虑项目的全部效益与全部费用，财务评价 只计算本项目的实际收入和支出，对间接的即外部的效益与费用不予计入。 水利建设项目经济评价的计算分析期（简称计算期，下同），已如前述，包 括建设期和生产期。计算期的基准年点一般建议定在建设期的第一年年初。 费用投入和效益产出，按实际情况确定在年初、年中或者在年末，但应注意 在第三章中所介绍的许多基本计算公式，极大部分是根据收入和支出都发生 在年末推导出来的。 水利建设项目经济评价所采用的计算方法，主要采用动态经济分析，即在核 算中要考虑资金的时间价值。对于某些小型水利工程，由于投资流程较短， 在进行初步估算时也有采用静态经济评价指标的。 我国经济体制改革正在深入开展，与国民经济评价有关的参数（例如社会折 现率、影子价格等）和与财务评价有关的参数（例如各行业的基准收益率、 现行价格、贷款利率、税率等都是随着经济发展形势、商品和资金的供求关 系等许多因素而不断进行调整，有关财务规定更是经常进行修改和补充。因 此在实际经济评价工作中，应随时注意情况变化，按有关部门的新规定执行。
水能计算及水电站主要参数选择
第三章 水能计算及水电站主要参数选择
【例3-1】某水电站正常蓄水位高程为Z正=760m，死水位Z死 =720m 。水库水位与库容关系见表3-1，水库下游水位与流量 关系见表3-2。某年各月平均的天然来水量见表3-3，求水电 站各月平均出力及发电量。
第三章 水能计算及水电站主要参数选择
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第三章 水能计算及水电站主要参数选择
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第三章 水能计算及水电站主要参数选择
水能计算的方法 ：
时历法
➢ 列表法：概念清晰，应用广泛，尤其适合于有复杂综合
利用任务的水库的水能计算。当方案较多、时间序列较 长时，不适用。
➢ 图解法：计算精度较差、工作量也不比列表法小； ➢ 电算法：从发展方向看，适宜用电算法进行水能计算。
即使方案很多，时间序列很长，也可迅速获得精确的计 算结果。
2.电力用户按其重要性可分为一级、二级和三级。
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第三章 水能计算及水电站主要参数选择
二、电力负荷图
电力负荷：在任何时间内，电力系统中各电站的处理过程和
发电量必须与用户对出力的要求和用电量相适应，这种对电力 系统提出的出力要求，常被称为电力负荷。
电力负荷图：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。
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第三章 水能计算及水电站主要参数选择
3. 多年调节水电站保证出力计算
计算方法与上述年调节水电站保证出力的 计算基本相同。简化计算时，可以设计枯水年 组来计算。一般选用实际水文资料中最枯最不 利的连续枯水段作为设计枯水段。
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第三章 水能计算及水电站主要参数选择
二、水电站多年平均发电量的估算
多年平均年发电量：指水电站在多年工作时期
设计平水系列：指某一水文年段(一般由十几年 的水文系列组成)，该系列平均径流量约等于全部水 文系列的多年平均值，其径流分布符合一般水文规律。 对该系列进行径流调节，求出各年的发电量，其平均 值即为多年平均年发电量。
水利水电工程概论课件 第6章 水电站
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
单向
仅在退潮时利用池中高水
潮汐
位与退潮低水位的落差发
潮
电站
电。
汐
电
坝
河床式 ( H＜30~40m)
式
水
电
引水道布置于坝内
站
厂房位置
坝后式
坝后式厂房 坝内式厂房
引水道布置于河岸
河岸式厂房
河床式水电站
当水头较小，厂房本身能承受水压力，与坝并排 建在河道中，而成为挡水建筑物的一部分。 工程实例：葛洲坝水电站，富春江水电站。
坝后式厂房
适用于水头较高的电站，厂房设置在坝后，厂 房本身不起挡水作用。典型实例：三峡水电站。
易于制作 ▪ 缺点：相同水头损失下，造价较高 ▪ 布置：平面尺寸大，与前室、调压室连接困难 ▪ 适用：(1) 单机流量大、长度短的地下埋管或明管；
(2) 混凝土坝内管道
▪ 压力管道的供水方式Ⅱ
2．联合供水： 一根主管，向多台机组供水。单机规模大，多分
岔管。机组前设快速阀门。 ▪ 优点：相同水头损失下，造价较低 ▪ 缺点：结构复杂（岔管）、灵活性差 ▪ 布置：较容易 ▪ 适用：广泛应用于地下埋管和明管，机组数较
6.3 压力管道的功用和类型
▪ 压力管道的概念
水库 引水管道末端的前池 调压室
有压状态
全部或大 部分水头
水轮机
对坝式电站，压力管道的起点一般是水库进 水口；对无压引水式的电站，压力管道的起点一 般是压力前池；对有压引水式电站，压力管道的 起点一般是从调压室开始。
水力学及水能计算试题含答案
水力学及水能计算试题含答案一、单选题（共20题，每题1分，共20分）1、入库洪水过程线较坝址洪水过程线（）A、峰值变小、推后出现B、峰值相同、同时出现C、峰值变大、提前出现D、峰值变小、提前出现正确答案：C2、防洪限制水位是指( )。
A、汛期，水库兴利允许达到的最高水位B、遇任何频率洪水时，水库正常运用前达到的最高水位C、遇大坝设计标准洪水时，水库正常运用达到的最高水位D、遇下游防护对象设计标准洪水时，水库正常运用达到的最高水位正确答案：A3、某闭合流域多年平均降水量为950mm，多年平均径流深为450mm，则多年平均年蒸发量为（）。
A、450mmB、1400mmC、500mmD、950mm正确答案：C4、我国计算日平均水位的日分界为（）。
A、0～24B、12～12C、08～08D、20～20正确答案：A5、当一日内水位变化不大时，计算日平均水位应采用（）。
A、加权平均B、几何平均法C、算术平均法D、面积包围法正确答案：C6、校核洪水位以下的库容称（）。
A、防洪库容B、总库容C、共用库容D、兴利库容正确答案：C7、水位是指河流或其他水体的( )相对于某一固定基面的高程。
A、中部B、水下某点C、自由水面D、底面正确答案：C8、典型洪水同频率放大的次序是（）。
A、峰、长历时洪量、短历时洪量B、短历时洪量、长历时洪量、峰C、短历时洪量、峰、长历时洪量D、峰、短历时洪量、长历时洪量正确答案：D9、P=95%的枯水年，其重现期T等于（）年。
A、95B、20C、5D、50正确答案：B10、对放大后的设计洪水进行修匀是依据（）A、过程线与典型洪水相似B、过程线光滑C、水量平衡D、典型洪水过程线的变化趋势正确答案：C11、水库在设计枯水年份不完全调节（季调节）的运用条件是（）。
A、W来>W用B、W来<W用C、W来=W用D、W来≥W用正确答案：A12、水电站水库（）是水电站参数中最重要也是影响最大的一个参数。
《水电工程设计》第06章 水电站压力钢管设计
第六章水电站压力钢管设计目录第一节概述一、压力钢管在水电工程设计中的作用与地位二、压力钢管的分类三、压力钢管的附件及其他设备第二节材料一、钢材的基本特性二、钢材的设计强度三、结构用材料四、质量监督要点第三节设计基本原则与观测设计一、管道设计特点二、布置形式三、压力钢管选型四、管道的线路五、水力计算六、设计作用(荷载)及作用效应组合七、允许应力法设计八、概率极限状态设计九、一般构造要求十、观测设计十一、水压试验十二、质量监督要点第四节明管一、布置特点二、结构计算三、构造特点四、质量监督要点第五节地下埋管一、布置特点二、结构计算三、构造特点四、质量监督要点第六节坝内埋管一、布置特点二、结构计算三、构造特点四、质量监督要点第七节坝后背管一、布置特点二、结构计算三、构造特点四、质量监督要点第八节岔管一、岔管的种类二、布置特点三、结构计算四、构造特点五、质量监督要点第九节防腐蚀一、水质二、环境三、高速水流的腐蚀或侵蚀四、影响防腐蚀质量的关键因素五、大型钢管除锈工艺六、质量监督要点第六章水电站压力钢管设计第一节概述一、压力钢管在水电工程中的作用与地位压力管道是水电站输水道最常用的形式，特别是在中高水头的水电站中，他将水从水库、前池、或调压室中在承受压力的条件下引入水轮机或其他设备，以满足发电、供水等要求。
管道可用钢材、钢筋混凝土或木材制造。
战前用木板条和钢箍制成的木输水管道，运行情况不坏，在许多电站上，一直到今天，还在运转。
在现代的水电站和水泵站中，已不再使用木管。
钢筋混凝土管，包括预应力钢筋混凝土管，常在水泵站和水电站上作为引水管道和中压（水头60～100m）水轮机管道使用；钢筋混凝土管加钢衬后组成钢衬钢筋混凝土管，承受内压可高达150m～200m，甚至更高。
钢筋混凝土管道和钢管相比耐久性好，运行费用低，造价省，大直径钢筋混凝土管可比钢管节约大量钢材，造价平均低30～40%，但是主要制作工作应在预制厂完成，所以总长度不小于1000m的管道，才划算。
第六章水电站及水库的主要参数选择
E系 、 保 ＝E水 、 保 ＋E火 、 保
E水，保——该时段水电站能保证的出力与相应时段小时数的乘积 该时段水电站能保证的出力与相应时段小时数的乘积 E火、保——火电站有燃料保证的工作容量与相应时段小时数乘积 火电站有燃料保证的工作容量与相应时段小时数乘积
设计枯水年的来水过程 一般选择符合设计保证率要求的设计枯水年的来水过程， 一般选择符合设计保证率要求的设计枯水年的来水过程， 作为电力系统进行电量平衡的基础。 作为电力系统进行电量平衡的基础。
三、水电站重复容量的选定
无调节水电站及调节性能差的水电站，在汛期内会产生大量弃水。 无调节水电站及调节性能差的水电站，在汛期内会产生大量弃水。为 此，可额外加大水电站的容量，使其在丰水期内多发电。 可额外加大水电站的容量，使其在丰水期内多发电。 A. 重复容量的设置的动能经济分析。 重复容量的设置的动能经济分析。 N重的年费用： 重的年费用： 重的年费用 C= ∆ N重k水[(A/P,is,n)+p水] 的有利条件为： 经济上设置 ∆ N重的有利条件为： a ∆N重h经济f≧∆ N重k水[(A/P,is,n)+p水] ≧ （1） ） 即： h经济≧k水[(A/P,is,n)+p水]/(af) 其中： 水 其中： k水——水电站补充千瓦造价 水电站补充千瓦造价 [A/P,is,n]——年资金回收因子（年本利摊还因子） 年资金回收因子（ 年资金回收因子 年本利摊还因子） is——额定资金年收益率 额定资金年收益率 n——重复容量设备经济寿命 n=25年 重复容量设备经济寿命, 重复容量设备经济寿命 年 P水——水电站补充千万容量的年运行费用率，p水＝2～3％ 水电站补充千万容量的年运行费用率， 水电站补充千万容量的年运行费用率 ～ ％ a——水火替代系数，a=1.05 水火替代系数， 水火替代系数 f——火电厂发 火电厂发1kw.h电量所需燃料费 火电厂发 电量所需燃料费
水电站第6章
第六章 水电站进水口
第四节 有压进水口的主要设备
(二) 检修闸门
作用：为事故闸门及其门槽的检修服务。 位置：位于事故闸门之前。 运行条件：静水启闭。 门形及设置：平板钢闸门或钢的、钢筋混凝土的叠梁，可以
几个进水口合用一套。 配用启闭机：一般采用移动式的启闭机或临时启闭设备。
第六章 水电站进水口
第二节 有压进水口的主要类型及适用条件
有压进水口按其结构特点，可分为以下六种类型:
(1) 闸门竖井式进水口 (2) 塔式进水口
(3) 岸坡式进水口
Байду номын сангаас
(4) 坝式进水口
(5) 河床式进水口
(6) 分层取水进水口
第六章 水电站进水口
一、闸门竖井式进水口
结构特点：进水口 全部在山体中开挖 出来。进口段开挖 成喇叭形，闸门段 位于开挖出来的竖 井中。 适用：水库岸边地 质条件较好、地形 较陡的水电站。
第六章 水电站进水口
第六章 水电站进水口
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节
进水口的功用和要求 有压进水口的主要类型及适用条件 有压进水口的位置、高程及轮廓尺寸 有压进水口的主要设备 无压进水口及沉沙池
P28
第六章 水电站进水口
第一节 进水口的功用和要求
进水口功用：按负荷要求引进发电用水。 进水口的基本要求：
(三) 启闭机
型式：可动的门式启闭机、固定卷扬式启闭机、用于小型电站 的螺杆式启闭机等。
第六章 水电站进水口
第四节 有压进水口的主要设备
三、通气孔及充水阀
(一) 通气孔
功用：事故闸门关闭、放空引水道时用于进气； 引水道充水、事故闸门开启前用于排气。
【精选】第六章水电站进水口提纲
第六章水电站进水口第一节进水口的功用和要求进水口功用:是按负荷要求引进发电用水。
进水口应满足的要求：(1)、要有足够的进水能力。
(2)、水质要符合要求。
(3)、水头损失要小。
(4)、可控制流量。
(5)、满足水工建筑物的一般要求。
水电站进水口分为有压进水口及无压进水口两大类。
第二节有压进水口的主要类型及适用条件有压进水口通常由进口段、闸门段及渐变段组成。
按照它们的结构特点，有压进水口可分为以下四类。
一、洞式进水口(Tunnel)洞式进水口的进口段和闸门井均从山体中开凿而成，适用于:隧洞进口的地质条件较好、地形坡度适中的情况。
洞式进水口充分利用了岩石的作用，钢筋混凝土工程量较少，是一种既经济又安全的结构形式，因而应用广泛。
图6-1 洞式进水口二、墙式进水口(Wall)适用于:洞口附近地质条件较差或地形陡峻因而不宜采用洞式进水口时。
有时可将墙式结构连同闸门槽依山做成倾斜的，称为斜卧式进水口。
图6-2 墙式进水口三、塔式进水口(Tower)塔式进水口的进口段和闸门段组成一个竖立于水库边的塔式结构。
适用于:洞口附近地质条件较差或地形平缓从而不宜采用洞式进水口时。
当地材料坝的坝下涵管也常采用塔式进水口。
图6-3 塔式进水口四、坝式进水口(Dam)坝式进水口的基本特征是进水口依附在坝体上，进口段和闸门段常合二为一，渐变段衔接紧凑以缩短进水口长度。
坝式进水口形状也随坝型不同而异。
图6-4 坝式进水口第三节有压进水口的位置、高程及轮廓尺寸一、有压进水口的位置(Position)位置：应尽量使入流平顺、对称，不发生回流和旋涡，不出现淤积，不聚集污物，泄洪时仍能正常进水。
进水口还应与其他建筑物相协调（如与洞线布置协调一致），选择地形、地质及水流条件都适宜的位置。
二、有压进水口的高程(Elevation)1、低于运行中可能出现的最低水位，并有一定淹没深度。
临界淹没深度（Submerged Critical Depth）:按戈登（J.L.Gordon）经验公式估算：式中 d --闸门孔口高度，m；v --闸门断面的水流速度，m/s；Scr--闸门门顶低于最低水位的临界淹没深度（m），考虑风浪影响时，计算中采用的最低水位比静水位约低半个浪高；c-经验系数，c=0.55-0.73，对称进水时取小值，侧向进水时取大值。
第五讲(水电站及水库的主要参数选择)
方案比较
2、淹没
876m至878m之间无重要淹没设施和对象，所以淹没 损失不是比选正常蓄水位的主要控制指标。
3、动能指标
各方案动能指标发电量及保护出力、枯期电量随着 正常蓄水位提高略有增加，各方案单位电能投资 基本相同。
综合分析
876m方案调节库容最小，满足综合利用用水程度 较差。 878m比877m方案增加1800万m3,增加枯期电 量，经济指标略优，但回水对映秀湾电站影响水 头0.7m。综合选择877m方案。
（二）、以发电为主的水库特征水位的选择
1、水库正常蓄水位的选择 以上三峡工程为例：
（二）、以发电为主的水库特征水位的选择
三峡工程水库正常蓄水位的选择
分别对正常蓄水位一百五十米、一百六十米、一百七十米、 一百八十米，以及“两级开发”和“一级开发、分期蓄水”等 六个方案进行了全面的技术和经济论证。
紫坪铺比较方案动能经济指标表
项目
保证出力 枯水电量 多年平均发电量 单位千瓦投资（静态） 单位电能投资 经济内部收益率 差值 兴利库容 装机容量 保证出力 年发电量 投资差 增加千瓦投资 增加电能投资 亿m3 万KW 万KW 亿KW.h 万元 元/KW 元/KW.h 0.17 1 0.2 0.2 3381 3381 1.691 0.18 1 0.1 0.1 3331 3331 1.851
案例：紫坪铺水库
（一）防洪标准
都江堰外江又称金马河。 自青城桥至新津县城， 全长78km。两岸71个 乡，29座城镇，人口71 万，属于四川经济最发 达的地区。防洪标准10 年一遇提高至100年为紫 坪铺水库的防洪任务。
案例：紫坪铺水库
紫坪铺水库100年一遇 (5740m3/s)以下洪水限 制泄流后，其泄量与白沙 河100年一遇洪水组合 （2137m3/s），其流量 减去黑沙河和内江引水 后，小于金马河青城大桥 处10年一遇洪峰流量 (3710m3/s)，则水库限 制泄量2393m3/s.
《水资源规划及利用》课程笔记
《水资源规划及利用》课程笔记第一章水与人类文明1.1 水的星球- 地球表面约71%被水覆盖，其中97.5%为海水，2.5%为淡水。
- 地球上的水资源主要分布在海洋、河流、湖泊、冰川、地下水等地方。
- 海洋是地球上最大的水体，占地球水资源总量的97%。
1.2 水的解读- 水是由两个氢原子和一个氧原子组成的化合物，化学式为H2O。
- 水具有固态、液态和气态三种状态，是自然界中唯一具有这些状态的物质。
- 水具有高比热容、高热膨胀系数和良好的溶解性等特点，对调节气候、维持生态平衡具有重要意义。
- 水的密度在4℃时最大，这一特性对水生生物的生存具有重要意义。
1.3 水文循环- 水文循环是指地球上水分在不同形态和空间位置之间不断循环的过程，包括蒸发、降水、入渗、地表径流和地下水流等环节。
- 蒸发是指水从地表和水体表面转化为水蒸气进入大气的过程。
- 降水是指大气中的水蒸气凝结成水滴或冰晶并降落到地面的过程，包括雨、雪、雾、露等形式。
- 入渗是指降水或地表水进入土壤并被土壤吸收的过程。
- 地表径流是指降水或融雪后，在地表流动并最终汇入河流、湖泊或海洋的过程。
- 地下水流是指地下水在地下的岩石或土壤空隙中流动的过程。
1.4 水之利害- 水资源对人类社会的利益包括提供饮用水、农业灌溉、工业用水、发电等。
- 水资源对人类社会的潜在危害包括洪涝灾害、水资源短缺、水污染等问题。
- 洪涝灾害是由于降雨过多、河流泛滥等原因导致的水灾，对人类生活和财产安全造成威胁。
- 水资源短缺是由于人口增长、城市化、工农业发展等原因导致的水资源供需矛盾，影响人类的正常生活和经济发展。
- 水污染是由于人类活动导致的水质恶化，对人类健康和生态环境造成危害。
第二章面临的水问题2.1 洪涝灾害频繁成因与危害- 洪涝灾害是指由于降雨过多、河流泛滥等原因导致的水灾，对人类生活和财产安全造成威胁。
- 洪涝灾害的成因包括气候变化、地形地貌、水文条件、人类活动等。
水电站第六章
l-取水库表层水设 置的叠粱闸门； 2-电站进水口
第三节 有压进水口的位置、高程及尺寸
一、位置
原则：水流平顺、对称，不发生回流和漩涡，不出
现淤积，不聚集污物，泄洪时仍能正常进水。进水
口后接压力隧洞，应与洞线布置协调一致，要选择
地形、地质及水流条件均较好的位置。
二、高程 1. 顶部高程：进水口顶部高程应低于最低死水位，
三、岸坡式进水口 特征： 连同闸门槽、拦 污栅槽贴靠在倾 斜的岸坡，水压 力部分或全部传 给山体承受，闸 门尺寸和启闭力 增加。 适用： 地质条件差， 山坡较陡，不易 挖井的情况。
大盈江进水口
四、坝式进水口
特征：进水口依附在坝体的上游面上，并与坝内压力管道 连接。进口段和闸门段常合二为一，布置紧凑。 适用：混凝土重力坝的坝后式厂房、坝内式厂房和河床式 厂房。
盐锅峡水电站：汛期有大量杂物被带到坝前，年总量在 3000m3以上。进水口迎水流布臵，无任何额外防护设施。 1964年汛期，洪峰大、污物多，停机清污十分频繁，3~5天 就要清污一次。8月12日，污物来势凶猛，来不及清理，先 是堵塞拦污栅，接着泥沙受阻淤积，致使栅体压差达到近7 米，最终将拦污栅压垮，被迫停机600多小时，折合损失240 万元。1966年~1967年两年内因停机清污所造成的损失达到 1569万元。 黄坛口水电站由于地形条件不好，在进水口前形成大面积回 流区，并出现漏斗漩涡。洪水季节有大量污物堆积，厚度近 1米，漂浮物一旦被吸入漩涡，就会被附着在拦污栅上。 1961年由于拦污栅堵塞使电站出力降低4000kW，拦污栅压 差达到5.4米，最终导致拦污栅压坏脱落，被迫停机。
门槽时用以堵水。
运用要求：静水中启闭。
布置方式：平板闸门，几个进水口共用一套检修 闸门，启闭可用移动式或临时启闭设备，平时检 修闸门存放在储门室内。
水利水能规划教案
教学重点难点
水力发电的基本原理及河川水能资源的三种基本开发方式
教学方法
讲授法、练习法、启发式、注入式、发现教学法、问题教学法、案例教学法、程序教学法、暗示教学法、自学辅导法、调查访问法、研究性教学法等
教 学 内 容 提 要
第一节概述
一、水资源综合利用的重要性（兴水利、除水害）
二、主要用水部门的用水特点
讨论、练习、作业
讨论：水力发电的基本原理。作业题1.简述水能资源三种基本开发方式的分类、特点及适用条件。2.水能计算的任务和所需资料。3.潮汐发电和抽水蓄能发电的基本原理.
课后分析
重点：水力发电的基本原理、三种基本开发方式的分类、特点及适用条件。
怎样和学生沟通？
备 注
《水利水能规划》教案
讲 次
第三讲（2学时）
2011年9月22日
教案
授课时间：2011.10~2011.10教案编写时间：2011.10
课程
名称
水利水能规划
课程
编号
07198
总学时：32
讲课：32学时
学 分 数
2.0
课型
必修课（ ） 选修课（√）
理论课（ ） 实验课（ ）
任棵课
教师
巨娟丽
职称
工程师
授课对象
2009级水工专业1、2班
基本教材和主要参考资料
推荐教材:
周之豪、沈曾源、施熙灿等．水利水能规划．北京：中国水利水电出版社，1997.5
参考书目：
[1]吴持恭主编，水力学，高等教育出版社，1982
[2]王维第主编，水电站工程水文 河海大学出版社,1995
[3]任树梅、李靖主编，工程水文与水利计算，中国农业出版社，2005
水电站水利枢纽概述
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4
水口水电站(坝后式)
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5
水口水电站(福建)
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6
万家寨水电站(坝后式)
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7
万家寨水电站
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8
岩滩水电站(坝后式)
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9
岩滩水电站(广西红水河)
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10
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Hale Waihona Puke 11万安水电站(河床式)
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12
万安水电站(江西)
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13
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42
水平推力
扬压力
抗滑力
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2、重力坝的优点及缺点（特点）
优点：
安全可靠。剖面尺寸较大，抵抗水渗漏、洪水漫顶，地
震、战争破坏的能力比较强，因而失事率较低。
对地形、地质条件适应性强。坝体作用于地基的压应力
不高，所以对地质条件的要求也较低，低坝甚至可修建在
土基上。
枢纽泄洪容易解决，便于枢纽布置；施工导流方便，便
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49
2、土坝的类型
土坝安施工方法的不同可分为：
碾压土坝
均质土坝 分区土坝
人工防渗材料坝
水中填土坝；
水中冲填坝等。
被广泛采用。 土料用机械或人工 运至坝上，分层铺 平压实。
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50
土坝和混凝土重力坝不同，它是一种散粒体结构，且多 数建于软弱基础上，由于土粒间的联结力低，抗剪能力小， 为维持稳定，上下游需有一定坡度，剖面都呈梯形。
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19
1、有压引水式水电站水利枢纽由三个部分组成：
1）首部枢纽：其组成建筑物有拦河坝和有压进水口； 2）有压引水隧洞； 3）厂区枢纽：包括调压室、压力水管、电站厂 房及尾水渠。
第六章水电站及水库的主要参数选择
• 由图6-4日电能累积曲 线上可定出相应于水电 站三个最大工作容 量方 案N″水工，1、N″水工，2、 N″水工，3的日电能量E1、 E2、E3。各个方案的其 他月份水电站的峰荷工 作量也均可从图6-3上分 别定出，从而求出各方 案其他月份相应的日电 能量。
• （2）对每个方案 供水期各个月份水 电站的日电能量Ei 除以h=24小时，即 得各月水电站的日 平均出力 N 值， 可在设计水平年电 力系统日平均负荷 年变化图上示出， 如图6-5（P.129） 。
•如果水电站下游河 设下游航运或供 •如果系统的尖 • 这时水电站可在峰 道有航运要求或有 水 要 求 水 电 站 在 峰负荷已由建成 荷部 分 工作 的 日平 供水任务，则水电 一 昼夜内泄出 均 均出力为： N 的某水电站担任， 平均 站必须有一部分工 3/s 匀 流 量 Q （ m =N 保、日 -基N 基 ，则 则拟建的日调节 峰 作容量担任系统的 ） ，峰 则荷工 水电 站 必 参加 作 的日 基荷，保证在一昼 水电站只能担任 电能为 E的 =24N 须 担 任 基荷 工 平均 峰 峰 夜内下游河道具有 系统的腰荷。这 ，相 应 峰荷 工 作量 作容量为 一定的航运水深或 时可采用上述相 N 可采用前述相同 峰 供水流量。在此情 • 似方法在图 N基=9.81ηQ基 H 6-2 方法求得（如图 6-2 况下，日调节水电 （ Kw ） 平均 设 上求出日调节水 ），此时 站的最大工作容量 （6-7 ） • N ″ =N +N 电站在系统中所 水、工 基 峰 的求法如下（如图 担任的腰荷位臵。 6-2 ，P.127）：
二、电力系统各种备用容量的确定
1、负荷备用容量 •• 担任电力系统负荷备用容量的电站，通常被称为调 电力系统日负荷一般有两个高峰和两个低谷，无论 频电站。调频电站的选择，应能保证电力系统周波稳 日负荷在上升或下降阶段，都有锯齿状的负荷波动， 定、运行性能经济为原则，所以靠近负荷中心，具有 这是由于系统中总有一些用电户的负荷变化是十分猛 大水库、大机组的坝后式水电站，应优先选作调频电 烈而急促的。电力系统必须随时准备一部分备用电量， 站。对于引水式水电站，应选择引水道较短的电站作 当突荷出现时，不致因系统容量不足而使周波降低到 为调频电站。对于电站下游有通航等综合利用要求的 小于规定值，从而影响供电质量，这部分备用容量称 水电站，在选作调频水电站时，应考虑由于下游流量 负荷备用容量N负备，周波是电能质量的重要指标之一， 和水位发生剧烈变化对航运等引起的不利影响。当系 它偏离正常规定值会降低许多用电部门的产品质量。 统负荷波动的变幅不大时，可由某一电站担任调频任 根据水利动能设计规范的规定，调整周波所需的负荷 务，而当负荷波动的变幅较大时，尤其电力系统范围 备用容量，可采用系统最大负荷的5%左右，大型电 较广、输电距离较远时，应由分布在不同地区的若干 力系统可采用较小值。 电站分别担任该地区的调频任务。
大中型水电站水库调度规范(GB17261-1998)
大中型水电站水库调度规范1（1998年12月17日由国家质量技术监督局批准，1999年4月1日实施）1范围本标准规定了大中型水电站水库调度的原则、任务、方法、外部条件和科学管理要求。
1本标准适用于大中型水电站水库，其他水库可参照使用。
2总则2．1水库调度的基本原则：按设计本规范中凡涉及到的设计均指经过有审批权限的主管部门批准的设计。
确定的任务、参数、指标及有关运用原则，在保证枢纽工程安全的前提下，充分发挥水库的综合利用效益。
2．2并入电网运行的水电站必须服从电网的统一调度。
在汛期承担下游防洪任务的水库，其汛期防洪限制水位以上的防洪库容的运用，必须服从有管辖权的防汛指挥机构的指挥和监督。
2．3水库调度管理单位及其上级主管部门水库调度管理单位是指直接负责水库调度业务和管理的单位。
这些单位有水力发电厂、水利枢纽管理局、水库管理局（处）、水电开发有限责任公司、有关电力调度机构等。
水库调度管理单位的上级主管部门是指水库调度管理单位的上一级行政领导单位。
应加强对水库调度的工作的领导，建立专职机构，健全规章制度，配备专业技术人员，注重人员培训，不断提高人员素质和技术、管理水平。
2．4水库调度管理单位必须具备齐全的水库设计资料，掌握了解水库上、下游流域内的自然地理、水文气象、社会经济及综合利用等基本情况，为水库调度工作提供可靠依据。
2．5水库的设计参数及指标是指导水库运行调度的依据，未经批准不得任意改变。
2．6水库调度工作的主要内容包括：编制水库调度方案、运用计划，及时掌握、处理、传递水文气象和水库运用等信息，进行水文气象预报，实施水库调度运用并分析总结。
2．7水库调度管理单位及其上级主管部门应充分采用先进技术、装备，加强科学研究，积极开展水情自动测报、水调自动化和优化调度等工作，不断提高水库调度水平。
2．8水库调度管理单位应根据本规范并结合具体情况，编制水库调度运用规程，按照隶属关系报上级主管部门审定。
13水库运用参数和基本资料3水库运用参数和基本资料3．1水库调度运用的主要参数及指标应包括：水库正常蓄水位、设计洪水位、校核洪水位、汛期限制水位、死水位及上述水位相应的水库库容，水电站装机容量、发电量、保证出力及相应保证率，控制泄量等；有防洪任务的水库还应包括防洪高水位和防洪库容，下游防洪标准和安全泄量，汛期预留防洪库容的分期起讫时间等；兼有灌溉、给水任务的水库还应包括设计规定的灌溉、给水的水量、水位要求，以及相应的保证率和配水过程；有航运、漂木任务的水库还应包括设计规定的各类过坝运量的过坝方式，满足下游河道水深要求的相应流量等。
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3.重复容量选择
• 在洪水期，为了减小弃水，提高径流利用
率，加大电站装机容量，以代替火电站电 能，节约煤耗。 • 设置重复容量是否经济合理，一方面看弃 水量利用程度，另一方面同替代煤耗的经 济性有关。
重复容量年补充利用小时数计算
• 季节性电能增加并不和重复容量的增加成
线形关系。所以要分析重复容量和年补充 千瓦利用小时数（年季节性电能）关系。
流不利用发电就会弃水，故只能任基（如 下图），尽量发电。此时水电站工作容量N 工=NP=kqpH
日调节水电站工作容量的选择
这种水电站在电力系统中的位置一般以任 峰，腰荷较有利。 下面分几种情况进行讨论： 1.当日调节水电站任峰荷时N工的计算。 2.下游有综合利用要求时N工的计算。 3.当设计水电站只任第二调峰时N工的计算。
检修备用容量
系统中的机组都要有计划的检修，减少发生事 故和延长机组寿命。每台机组的检修时间，火电 30天左右，水电15天左右。 机组检修应该尽可能安排在系统负荷较低的时 段，火电站检修多安排在汛期，水电站检修多安 排在枯水期。 应该尽可能利用系统的空闲容量来做机组检 修，当系统容量的空闲部分不能使全部机组轮检 一边时，设置专门的检修容量，否则不予设置。
事故备用容量
为了防止电站发生事故而致使电力系统无法正 常工作而设置的一部分容量，这部分容量在系统 发生事故时投入工作容量， 称为事故备用容量。 事故备用容量一般分布在几个电站上，不宜 集中设置。实际设计中，尚无确定事故备用容量 的严格算法，一般取系统最大负荷的10%，但不 得小于系统中最大一台机组的容量。 对于水电站而言，系统事故备用容量必须有 备用水量，一般事故备用容量承担基荷连续工作 15天的需水量计算求得。
1.水电站最大工作容量的确定 首先要知道电站的保证出力。 其次要知道电站在电力系统中工作的位置。 （如图所示）
分成四种情况： • 无调节水电站工作容量的选择 • 日调节水电站工作容量的选择 • 年调节水电站工作容量的选择 • 多年调节水电站工作容量的选择
无调节水电站工作容量的选择
• 无调节水电站因为没有调节库容，天然径
• 假设额外设置重复容量为△N重，平均每年
工作为h经济小时，则每年生产电能为： △E= △ N重h经济 水电站总支出为： △ N重K水（1+PT抵 ） 火电站总支出为：α△ N重h经济（K燃+uT抵） 比较上面两式，只有当前者小于后者时， 增加水电站重复容量才有利，即： h经济≥ K水（1+PT抵 ）/ α（K燃+uT抵）
2.备用容量的确定
为了使电力系统正常进行工作，并保证 其供电具有足够的可靠性，系统中除了最 大工作容量以外，还需要设置一部分备用 容量。
负荷备用容量
系统负荷实际上在不断的发生变化，特 别是系统中有大型的轧钢机、电气机车等 用户时，常出现冲击负荷，称为突荷，为 此需要设置一部分负荷备用容量来承担这 种短时间的突荷。 电力系统中的负荷备用一般设置在蓄 水式水电站上，根据水利水能规范，系统 的负荷备用容量可采用系统最大负荷的5%。
第六章 水电站及水库的主要参数选择
• 水电站装机容量的选择 • 以发电为主水库特征水位选择
第一节 水电站装机容量选择
•
装机容量是水电站的重要参数，它决定了水电站 的规模和水利资源利用程度，也关系到水电站效 益和投资的合理性。它要通过电力系统容量平衡 和电量平衡计算及技术经济比较而定。 装机容量由工作容量，备用容量，重复容量组成。 电力系统中所有电站的装机容量的总和，必须大 于系统的最大负荷。水电站最大工作容量，是指 设计水平年电力系统负荷最高时水电站能担负的 最大发电容量。
• 电力平衡
电力系统中电站的出力须随时满足系统 的负荷要求，各电站的最大工作容量之和， 必须等于电力系统的最大负荷，两者保持 平衡，这是电力系统正常工作所需要满足 的电力平衡。 • 电量平衡 在任何时段内电力系统所需要保证的 电量，应等于各电站所能提供的电量的和。
•
当水电站的正常蓄水位和死水位方案拟定 以后，水电站的保证出力或保证电能就确 定下来了。但是改变水电站在电力系统负 荷图上的工作位置，相应水电站的最大工 作容量却不同。
（4）每个假定的方案都可用上面的方法求出 供水期电能。从而绘制出不同工作容量与 供水期电能的关系曲线。再由水电站保证 电能E供查得相应水电站工作容量。 （如下图）
多年调节水电站工作容量的选择： 多年调节水电站计算方法和年调节一样， 先绘制工作容量与相应全年电能关系曲线， 再由水电站保证电能值查得相应的工作容 量。
步骤： • 1.必需容量已经知。 • 2.先假定各种重复容量值。 • 3.由2可定出装机容量。 • 4.通过水能调节计算求出多年平均电能。 • 5.根据4可计算年电量差值。 • 6.可由5除以2可得。
• 根据上面这张表，可以画出重复容量年持
续曲线。（见下图） • 图中h经济为经济利用小时数。
重复容量动能经济计算
4.水电站装机容量选择
按前述方法确定了各部分的容量，则水 电站的装机容量初步定值为以上三部分的 和。 据此即可进行机组的初步选择，初定 合适的机组型号、台数、单机容量等。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第二节 以发电为主的水库特征水位的选择
• 正常蓄水位的选择 • 死水位的选择
水期做电力电量平衡，而一般的汛期电能 总是能得到保证的。
步骤如下： （1）假设几个水电站工作容量方案N1工，N2工 ……。然后再电力系统年负荷图上划出相应的 水平线，以确定水火电站的工作范围。 （如下图）
（2）对每个假定的工作容量，可在图中查得 相应的不同月份水电站最大工作容量N工t
（ 3）分别在供水期各月典型日负荷分析曲 线上，用各月最大工作容量N工，查出任峰 荷时的电能E日。 于是，供水期所需总电能为： E供=30.4∑（σE日）
担任第二调峰水电站时N工的计算。
•
将其工作位置 安排在已定的第 一调峰电站以下。 在第一调峰电站 位置下限ab水平 线上，由分析曲 线左边点a取 ab=Ep，并作出 直线bc垂直横坐 标，交电能累积 曲线于c点，则bc 为水电站的最大 工作容量。
年调节水电站工作容量的选择
• 这类电站一般担任峰荷和腰荷。 • 一般在电力系统年负荷负荷较高的相应供
当日调节水电站任峰荷时N工的计算。
由水电站保证电能EP，查最打日负荷分析 曲线，求出工作容量。（如下图）
下游有综合利用要求时N工的计算。
• 如下游有航运要求时，须不间断地泄放最
小通航流量q航，故由其所发出力N=kqpH 只能在基荷工作。余下电能担任峰荷。 E峰=EP-E航=EP-24N航 N工=N工峰+N航