水电站 水库防洪计算

广义的水能资源包括河流水能、潮汐水能、波浪水能和深海温差能源。
狭义的水能资源指河流水能资源。
水力发电的基本原理:
大坝抬高了上游的水位，形成水库，增大了水的势能，打开的闸门，水库里的水沿着导管泻下来，水的势能变成动能，并把大部分动能传递给水轮机的叶轮，使水轮机转动，带动发电机发电 。
水电站的出力主要取决于落差和流量两个因素。
根据集中落差的方式不同，水电站的基本开发方式可分为坝式、引水式和混合式三种。
坝式水电站
方式：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。
优点：由于形成水库，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，投资大
适用条件：这一类水电站大多建于流量大，河段坡降较缓，同时还有适合建坝的地形、地质条件的河段
根据电站厂房的位置分：坝后式、坝内式、河床式
引水式电站
方式：在河道上建低坝和引水工程，将水导入人工建造的引水道（明渠、隧洞、管道等），在引水道末端来集中落差，再接上压力水管，导入电站厂房发电
优点：不会形成大的水库，淹没损失较小，工程量亦较小，投资省。
缺点：引水流量较小，水量利用率较低，部分河道断流。
适用条件：流量较小、河道坡度较陡的山区河流。在瀑布或连续急滩的河段，用不长的引水道可获得较大的水头，在河道急弯处，以裁弯取直引水方式，可集中河段落差修建引水式电站。
根据引水道中水流的不同流态可分为有压引水式水电站和无压引水式水电站。
混合式电站
方式：在一个河段上，用坝集中一部分落差，再通过有压引水道（如隧洞）集中坝后河段的另一部分落差。
合适条件：一般来说，如果河段上游坡降较小且筑坝后淹没损失不大，有筑坝建库条件，下游坡降陡（如有急滩或大河弯）且有条件集中较大落差时，采用混合式开发方式往往是比较经济的。
水电站的设计保证率：水电站在多年工作期间正常工作得到保证的程度。
设计代表段应满足的条件：
（1）在设计代表段内水库至少蓄满一次，放空一次；
（2）设计代表段内必须包括有丰水年、平水年及枯水年；
（3）设计代表段的平均年水量应与多年平均年水量接近。
在各电站之间及电站与用户之间用输电线连成一个网络，该网络称为电力系统。
电力系统中有各种用户，它们有着不同的用电要求，通常按其特点，可将用户分为工业用电、农业用电、交通运输及城镇用电四种类型。
工业用电 ，在一年之内负荷变化不大，而年际之间则由于工业的发展而增长

。在一天之内，三班制生产的工矿企业用电也比较均匀。
农业用电:主要指农业排灌用电，农业耕作用电及农副产品加工用电，其次为农村生活、照明用电。它们都具有明显的季节性变化，特别在排灌季节用电较多，其余时间用电较少。
交通运愉用电:目前主要指电气火车用电，随着铁路运输电气化的发展，其用电量不断增长，这种负荷在一年之内和一天之内都很均匀，仅在电气火车起动时，负荷突然增加，才会出现瞬时的高峰负荷。
市政公用事业用电:包括市内电车、给排水用电和生活、照明用电等。照明负荷在一天内和一年内均有较大变化，如冬季气温低、夜长，则用电较夏季较多；一天内晚间又比白天用电多。
基荷以上，随着负荷的增长，相应供电时间越短，电能增量逐渐减小，所以日电能累积曲线，越向上越陡。
以任一天为例，为了保证系统中各用户用电，必须同时满足两个条件：1 ，电力系统中各电站当天能够随时投入运行的机电设备容量不小于该天最大的日负荷 ；
②电力系统中各电站每天储备的水量以及燃料所能发出的电能，必须不小于日负荷图所要求的电量。
根据机电设备容量的目的和作用，可将整个电力系统的装机容量划分为：工作容量、负荷备用容量、事故备用容量、检修备用容量以及重复容量。
为了满足最大负荷要求而设置的容量称为最大工作容量，以N工表示。它承担负荷图的正常负荷。
除工作容量外，还要增设一定数量的容量，来应付突然的负荷跳动，此部分容量称负荷备用容量。
为了避免因机组发生故障而影响系统正常供电，必须在电力系统中设置一定数量的事故备用容量。
在停机检修时，为了代替检修机组工作而专门设置的容量叫检修备用容量。
利用部分弃水量来替代和减少火电站煤耗，这部分容量称为重复容量。重复容量为水电站所特有。
从运行的观点看，整个系统并不是所有装机任何时候都能投入运行，由于某种原因（如火电站缺乏燃料或水电站的水量、水头不足）不能投入工作的容量，称为受阻容量，以N阻表示。除受阻容量之外，其余称为可用容量。可用容量一般并非都投入工作，对于某一时刻来讲，实际运行的只是当时的工作容量，其余的容量称为待用容量，待用容量中一部分是计划中的备用容量，另一部分称之为空闲容量，以N空表示。
水电站有如下工作特点：
（1）水电站出力和发电量随天然径流情况而变化，一般变化较大，有时甚至会因流量或水头不足，而使正常工作遭到破坏。火电站只要有充足的燃料即可，供电可靠性较高。
（2）水电站由于受地形、地质、

水文等自然条件的限制，站址和规模常受到制约。火电站可直接兴建在负荷中心。
（3）水电站除修建电厂外，尚需修建一系列水工建筑物，同时还要解决水库区的淹没移民问题，一般工程投资较大，施工期较长。火电站投资较少，收效较快。
（4）水电站的能源是取之不尽、用之不竭的天然再生水能资源，不像火电站那样需要燃料，水电站厂内用电也比较少，运行费较低，而且几乎与生产的电能数量无关。
（5）水电站水轮发电机组启动和停机迅速，增减负荷灵活，一般从启动到满负荷工作只需几分钟。而火电站从启动到满负荷运行一般要2～3小时，火电站发电机组“惯性”很大，不易适应负荷的急速变化，而且当它担任变动负荷时，会增加每度电的燃料消耗，因此水电站在电力系统中比较适应担负峰荷、负荷备用和调节周波的任务。
（6）水电站对环境没有污染，而火电站存在这个问题。
水电站在长期工作中，供水期所能发出相应于设计保证率的平均出力，称之为水电站的保证出力。
设计枯水年的供水期平均出力计算方法：简化等流量法，逐时段等流量法，等出力法。
无调节水电站保证出力计算其步骤如下：
（1）根据水文资料（日或旬平均流量）绘制多年流量过程线。
（2）下游水位过程线Z下～t 。
（3）绘制水头H～t过程线。
（4）计算水流出力过程线N～t。
水电站装机容量由最大工作容量、备用容量和重复容量三部分组成。
日调节水电站最大工作容量主要决定因素：①日保证电能E日，其中，E日=24NP；②水电站在电力系统负荷图上的工作位置。
水电站重复容量越大，增发的电能和节省的燃料费越多，但随着重复容量增加，电能的增率将越来越小。另一方面，随着水电站重复容量增加，弃水越来越少，所增加容量的设备利用率将越来越低，因而需进行经济比较。
水电站增加单位装机容量在多年运行中，平均每年利用的小时数，称为重复容量年利用小时数。
确定装机容量的简化方法 ：保证出力倍比法和装机容量年利用小时数的方法
水库自身安全标准是指设计水工建筑物所采用的洪水标准。
水工建筑物的洪水标准分正常运用和非常运用两种情况。与前者相应的洪水称为设计洪水；与后者相应的洪水称为校核洪水。
防洪措施是指防止或减轻洪水灾害损失的各种手段和对策，它包括防洪工程措施和防洪非工程措施
防洪工程措施指为控制和抗御洪水以减免洪水灾害损失而修建的各种工程措施，主要包括堤防与防洪墙、分蓄洪工程、河道整治工程、水库以及水土保持等
防洪非工程措施是指为了减少洪泛区洪水

灾害损失，采取颁布和实施法令、政策及防洪工程以外的技术手段等方面的措施。如洪泛区管理、避洪安全设施、洪水预报与警报、安全撤离计划、洪水保险等均属于防洪非工程措施。
河道的允许泄量是指防护河段允许通过而不发生泛滥的最大流量。
泄洪建筑物的类型有表面式溢洪道和深水式泄水洞。
表面式溢洪道又分为无闸溢洪道和有闸溢洪道。
调洪计算的任务是在水工建筑物或下游防护对象的防洪标准一定的情况下，根据已知的设计入库洪水过程线、水库地形特性资料、拟定的泄洪建筑物型式和尺寸、调洪方式，通过调洪计算，推求出水库出流过程、最大下泄流量、防洪库容和水库相应的最高洪水位。
按静库容曲线进行调洪计算时，系假设水库水面为水平，采用下泄流量与蓄水量的关系q=f（V）求解。常用的方法有列表试算法和图解分析法。
从防洪的要求出发，防洪限制水位定得愈低（低于正常蓄水位），就会有愈多的兴利库容兼作防拱，一举两得；从兴利用水要求出发，防洪限制水位不能太低，应使汛后回蓄更有保证。