水利水能规划第一章水资源的综合利用[1]

• (2)水文资料；
• (3)综合利用资料。
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水利水能规划第一章水资源的综合利
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用[1]
3rew
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2020/11/22
水利水能规划第一章水资源的综合利 用[1]
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水利水能规划第一章水资源的综合利 用[1]
•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：
•河道坡降陡，流量较小或地形、地质条件不允许筑 坝的河段。
•4 •3
•“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。
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水利水能规划第一章水资源的综合利 • 2
用[1]
•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。
•云南• 以礼河、金落沙差江。梯级电站属于该类型。 •
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水利水能规划第一章水资源的综合利
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用[1]
无压引水式水电站及其主要建筑物
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水利水能规划第一章水资源的综合利 用[1]
• 引水建筑物是有压的：压力隧洞
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。
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用[1]
•（四）抽水蓄能电站
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水利水能规划第一章水资源的综合利
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用[1]
•（五）潮汐水电站（利用潮汐所形成的水位差发电的电站
）
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•
水利水能规划第一章水资源的综合利
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用[1]
•潮 汐 发 电 示 意 图
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水利水能规划第一章水资源的综合利
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用[1]
用[1]
水电站能量转换原理
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水利水能规划第一章水资源的综合利 • 8
用[1]
•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。
•E•1••—2=•E•1-•E•2=•γ •W•(•Z•1-•Z•2+•P••1γ -•P•2+a••1V•1•2•2•-ga•2•V•2•2•)
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水利水能规划第一章水资源的综合利 • 4
用[1]
•Z1-Z2•=H1-2
•P•1-•P•2
•γ
a••1V•1•2-a•2•V•2•2
•水能
• 设T 秒时段内流过两段面
的水量为W m3
•Δ •Δ
•1•P1 •Z1 •V1
•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
•E1=•γ •W•(•Z•1+••γP•1+a••21••Vg•1•2•)
•断面2-2处水流的总能量为:E2
=•γ
•W•(•Z•2+••γP•2+a••22••Vg•2•2•)
•湖北丹江口、浙江新安江水电站属于坝后式
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水利水能规划第一章水资源的综合利
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用[1]
万家寨坝后式水电站
•坝后厂房
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水利水能规划第一章水资源的综合利 用[1]
•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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水利水能规划第一章水资源的综合利
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•1千瓦=1000牛顿·米/秒，
•Nγ=1-12=090.08×1Q9H.811-N2（/m千3瓦）•——水流出力计算公式
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水利水能规划第一章水资源的综合利 • 5
用[1]
•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
0
•2•g 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
•N•1 •-2=•E••T1 •-2 =g•W•TH•1•-2•=γQH1-2 (牛顿·米/秒)
占全国
可能
占全国
地 区 蕴藏量 比重 开发量 比重
备注
（万kW） （%） （万kW） （%）
西 南 47331
70.0
23234
67.8
西 北 8418
12.5
4194
9.9 按发电量
中 南 6408
9.5
6744
15.5 计算占全
东北 华东
1213 3005
1.8 4.4
1199 1790
2.0 国比重 3.6
•Z上 •5
•Δ •Δ
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•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。
•水头H
•2
•6
•7 •1
•Z下 •
水利水能规划第一章水资源的综合利
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用[1]
•（三）混合式水电站(mixed hydropower station)
华 北 1230
1.8
692
1.2
全国 总计
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67605
100.0
37853
100.0
缺台湾省资 料
•
水利水能规划第一章水资源的综合利
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Biblioteka Baidu用[1]
•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. 灌溉——•消耗大量水量，用水年内变化大， •有季节性。
•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
•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
• 径流式••——站不能形进成行水径库流供调径节流。 调节，水电
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• 站只能引取天然流量发电。
•
水利水能规划第一章水资源的综合利
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用[1]
•有回水
4 278 10 19
25
26 60
5 252
34
39 100
6 213
46
23.0 2250
118
29.5 7650
128
40.0 15300 153
10000 17650 32950
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•
水利水能规划第一章水资源的综合利
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用[1]
• 全国各地区水能资源蕴藏量及可能开发量统计
表
理论
• （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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水利水能规划第一章水资源的综合利 • 9
用[1]
•表1-1 某河水能资源蕴藏量计算示例
断面 序号
高程 Z(m)
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用[1]
•（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。
•2. 分类： •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
•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。
• 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。
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水利水能规划第一章水资源的综合利
•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）
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水利水能规划第一章水资源的综合利 • 7
•H
净
•Z下
•Q
•水电站效率η=η水×η传×η电
•η水——水轮机的效率
•B
•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）
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用[1]
•水电站的出力公式为：N=9.81ηQ电 H净（kw）
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。
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水利水能规划第一章水资源的综合利 • 3
用[1]
•第二节 水 力 发 电
（hydroelectricity generation）
•一、水力发电的基本原
•势理能(potential energy)
•动能(kinetic energy)
用[1]
•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。
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水利水能规划第一章水资源的综合利
•四、水能计算的任务和所需资料
• 1.主要任务：确定电站效益与工程规模之间的关 系，具体体现在以下几个方面：
• (1)确定水电站的功能指标; • (2)确定水电站的主要参变量及参变量与功能指标之间
的关系； • （3）对水电站的经济效益进行计算和分析。
• 2.水能计算所需的基本资料：
• (1)水库的特性曲线;
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
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
水利水能规划第一章水 资源的综合利用
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2020/11/22
水利水能规划第一章水资源的综合利 用[1]
•第一章 水资源的综合利用(multipurpose utilization)
•第一节 概 述
•概
•一、水资源综合利用的重要性 念
•水力发电
•兴水利
•灌溉 •航运
•给水等
•除水害•防洪 •治涝