水资源开发方式及水电站的基本类型

水资源开发方式及水电站的基本类型

一、水能资源开发方式

（一）坝式开发

在河流峡谷处，拦河筑坝，坝前壅水，在坝址处集中落差形成水头。

优点：筑坝形成水库，可调节流量，电站引用流量大，电站规模也大，水能利用程度充分；

缺点：水头受坝高限制，坝工程量大，形成水库会造成库区淹没，投资大，工期长。

适用：河道坡降较缓，流量较大，有筑坝建库条件的河段。

（二）引水式开发

在河流坡降较陡的河段上游，通过人工建造的引水道引水到河段下游集中落差，再经压力管道，引水至厂房。

优点：形成水头较高，无水库，不会造成淹没，工程量小，单位造价较低；缺点：水量利用率及综合利用价值较低，装机规模相对前者较小。

适用：河道坡降较大、流量较小的山区河段。

（三）混合式开发

同时采用坝和引水道共同集中落差形成水头的开发方式。

（四）潮汐水能开发

利用海洋涨、落潮形成的水位差引海水发电的方式。

二、水电站的基本类型

按水头大小：可分为高水头、中水头和低水头水电站。中国通常称水头大于70m为高水头水电站，低于30m为低水头水电站，30～70m为中水头水电站。按装机容量大小：可分为大型、中型和小型水电站。75万kW以上：为大(1)型；75万～25万kW为大(2)型；25万～2.5万kW为中型；2.5万～0.05万kw为小(1)型；小于0.05万kW为小(2)型。但统计上常将1.2万kW以下作为小水电站。

按开发方式：可分为坝式水电站、引水式水电站和混合式水电站三种基本类型。

(一)、坝式水电站

用坝集中水头的水电站称为坝式水电站。

1、坝后式水电站

当水头较大时，厂房本身抵抗不了水的推力，将厂房移到坝后，由大坝挡水。坝后式水电站一般修建在河流的中上游，因为河流中上游一般为山区峡谷地段，允许有一定程度的淹没，故可建高坝，此时集中的水头较大，库容较大，调节性能好。

图1-4 坝后式水电站示意图1-5万家寨水电站

举世瞩目的三峡水电站也是坝后式水电站，其装机容量为2240万KW。

图1-6三峡水电站

2、河床式电站

一般修建在河道中下游河道纵坡平缓的河段上，为避免大量淹没，建低坝或闸。厂房和坝（闸）一起建在河床上，厂房本身承受上游水压力，成为挡水建筑物的一部分。引用流量大、水头低，水轮机多采用钢筋混凝土蜗壳。适用水头：大中型：25米以下，小型：8～10米以下。

图1-7 河床式水电站

图1-8 富春江河床式电站

图1-9葛州坝水电站

(二)、引水式水电站

用引水道集中水头的电站称为引水式水电站。

1、无压引水电站

引水建筑物是无压的：明渠、无压隧洞等。

图1-10 无压引水式水电站

2. 有压引水式电站

引水建筑物是有压的：压力隧洞(pressure tunnel) 。

主要建筑物：低坝，有压隧洞，调压室，压力水管，厂房，尾水渠。

图1-11有压引水式水电站

（三）、混合式电站

水电站的水头一部分由坝集中，一部分由引水建筑物集中。

(四)、潮汐电站

潮汐：潮汐现象是海水因受日月引力而产生的周期性升降运动，即海水的潮涨潮落。

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。图1-12潮汐发电原理

(五)、抽水蓄能电站

抽水蓄能：系统负荷低时，利用系统多余的电能带动泵站机组将下库的水抽到上库(电动机+水泵)，以水的势能形式贮存起来；

放水发电：系统负荷高时，将上库的水放下来推动水轮发电机组(水轮机+发电机)发电，以补充系统中电能的不足。

图1-13抽水蓄能电站示意图

图1-14黑麋峰抽水蓄能电站

五、水电站的组成建筑物

（一）挡水建筑物

截断水流，集中落差，形成水库的拦河坝、闸或河床式厂房等水工建筑物，如重力坝、拱坝、土石坝、拦河闸等。

（二）泄水建筑物

宣泄洪水或放空水库的建筑物，如溢洪道、溢流坝、放水底孔等。

（三）进水建筑物

从河道或水库中取水的建筑物，如有压、无压进水口。

（四）引水建筑物

集中河道落差形成水头和输送发电所需水量的建筑物，如渠道、隧洞、压力管道等。

（五）平水建筑物

水电站负荷发生变化时，用以平稳引水建筑物中流量和压力的建筑物，如调压室、压力前池等。

（六）厂房枢纽建筑物

主要指水电站的主、副厂房、变压器场、高压开关站、交通线路及尾水渠等建筑物。

六、代表性的电站

1、三峡水利枢纽

三峡工程采用“一级开发，一次建成，分期蓄水，连续移民”方案。大坝为混凝土重力坝，坝顶总长3035m，坝顶高程185m，正常蓄水位175 m，总库容393 亿m3，其中防洪库容221.5亿m3。装机容量1820万kW，26×70万kW，年均发电量849亿度。泄洪坝段每秒泄洪能力为11万m3/s，左岸通航建筑物，

年单向通过能力500万t。双线五级船闸，可通过万吨级船队；单线一级垂直升船机，可快速通过3000t级客货轮。

三峡工程竣工后，将发挥防洪、发电、航运、养殖、旅游、保护生态、净化环境、开发性移民、南水北调、供水灌溉等十大效益，是世界上任何巨型电站都无法比拟的！三峡工程创造了五个世界第一：

（1）世界施工难度最大的水利工程。2000年砼浇筑量为548.17万m3，月浇筑量最高达55万m3。

（2）施工期流量最大的水利工程。三峡工程截流流量9010 m3/s，施工导流最大洪峰流量7.9万m3/s

（3）世界泄洪能力最大的泄洪闸。最大泄洪能力10.25万m3/s。

（4）世界规模最大、难度最高的升船机。

（5）世界水库移民最多、工作量最为艰巨的移民建设工程三峡工程水库动态移民最终可达113万。

2、小浪底水利枢纽

小浪底水利枢纽位于河南省洛阳市以北40km的黄河干流上，是以防洪为主，兼顾防凌、减淤、灌溉和发电综合利用的一座特大型工程。工程由大坝、泄洪建筑物及发电系统组成。大坝为粘土斜心墙堆石坝，坝顶长1667m，最大坝高154m，库容126.5亿m3，泄水建筑物包括集中布置的10座进水塔，9条泄洪排沙隧洞、一个正常溢洪道和三个消力塘组成；发电系统由6条引水隧洞和一座地下厂房、主变室、尾闸室及三条尾水洞组成。总装机容量6×30万