水电站水能资源开发与计算

汛限水位
汛期兴利蓄水允许达到 的最高水位，设计条件 下水库防洪的起调水位。
死水位
水库在正常运用情况下， 允许消落到的最低水位。
调洪库容 防洪库容 兴总利库库容容
死库容
一、水库及其特性
3、水库的特征水位及其相应库容
水库规模最主要指标——总库容
总库容< 0.01亿 m3 ——小II 型水库
< 0.1亿 m3
——小I型水库
<1亿 m3
——中型水库
<10亿 m3
——大II型水库
大于10亿 m3
——大I水库
大坝高程＝校核洪水位（或设计洪水位）＋浪高+安全高
一、水库及其特性
4、水库的水量损失
➢蒸发损失：水面面积扩大，水面蒸发>陆面蒸发 ➢渗透损失：水库蓄水，水位抬高，水压力的增大 ，因而产生了水库的渗漏损失 ➢结冰损失（临时损失）：冰层滞留在库岸周边
1 水库及其特性 2 河流水能资源分析与估算 3 水能资源开发方式 4 河流水能资源的梯级开发 5 水电站生产过程及动能指标 6 水能计算的基本方法 7 各类水电站水能计算
第一部分
水库及其特性
一、水库及其特性
• 1、水库
➢ 指在河道、山谷等处修建水坝等挡水建筑物形成蓄集水的 人工湖泊。
➢ 作用：兴利（发电、供水、航运、生态）、除害（防洪） ➢ 按河谷形状分：河道型水库、湖泊型水库
=0.0027WH (kW·h)
二、河流水能资源分析与估算
2、河川水能资源蕴藏量
构成水能资源的基本要素是流量和落差。
断面 河长L 高程 流量Q 断面间 落差 平均流量 出力N 累加 单位河长 号i (km) Z(m) (m3/s) 距l(km) H(m) Q(m3/s) (kW) ΣN(kW) 水流出力
1、蓄水位350m，总库容360亿m3 2、装机90万kW，年发电量46亿kW·h。
土地盐碱化；威胁西安。
65～68改建：左岸增建两条泄洪排沙隧洞，改 建四根引水发电钢管。对潼关作用不大。
3、解除黄河下游的洪水威胁
69～73改建：打开原1～8号施工导流底孔，降wk.baidu.com
4、黄河清 5、初期灌溉2220万亩，远景7500万亩
一、水库及其特性
2、水库特性曲线
➢ 面积曲线：水库蓄水位与
库 水
相应水面面积的关系曲线 位
➢ 库容曲线：库水位与累积 Z
容积的关系曲线
➢ 尾水水位流量关系曲线
➢ 泄流能力曲线
1
2
△V
△V
Fi Fi1
水库容积V (106 m3) 水库容积特性和面积特性图 1－水库面积特性; 2－水库容积特性
一、水库及其特性
三、水能资源开发方式
➢开发利用水能时要解决的基本问题是集中落差和 调节流量。 ➢水能开发方式或者叫水电站开发方式，就集中落 差的措施而言，有坝式、引水道式和混合式三种 基本方式
三、水能资源开发方式
1、坝式（蓄水式）水电站
坝式水电站按其建筑物的布置特点，又可分为河床式、坝后式、坝内式等类型
1.起重机 2.主机室 3.发电机 4.水轮机 5.蜗壳 6.尾水管 7.尾水平台 8.尾水导墙 9.泄洪闸门 11.溢流坝 12.主坝 13、闸墩
一、水库及其特性
5、库区淹没、浸没和水库淤积
➢淹没：经常性淹没、临时性淹没
➢浸没：库水位抬高后引起库区周围地区地下水位 上升所带来的危害
➢水库淤积：降低水流挟沙能力，改变泥沙运动规 律，导致泥沙在库区逐渐沉淀淤积
自1960.9蓄水以来，由于泥沙淤积，潼关河床
三门峡水库：泥沙不能承受之重 抬高4.5m(323.4～328.09m)，渭河洪水；关中
E1 rW (Z1 P1 / r a1v12 / 2g)
E2 rW (Z 2 P2 / r a2v22 / 2g)
E12 E1 E2 r(Z1 Z 2 )W rHW
(kg·m) N=9.81QH (kW) E=NT=9.81QHT (kW·h) E=NT=9.81QHT=9.81QHT/3600
1
0
260
0
2
56 218 12
56
42
6
2472 2472
44
3 88 201 18
32
17
15
2502 4974
78
4 110 192 23
22
9
20.5 1810 6784
82
5 146 178 30
36
14
26.5 3640 10432
101
6 188 169 36
42
9
33
2914 13337
河床式水电站示意图
三、水能资源开发方式
坝后式水电站示意图
三、水能资源开发方式
2、引水式水电站
有压引水式和无压引水式
(a)有压引水式水电站
(b)有压引水式水电站 引水式水电站示意图
低发电引水钢管进口13m。 73.11~：现在315m运行，装机41万kW（90） ，年发电量12亿kW·h（46）。潼关河床抬高
3m (328.09m-326.6m)
一、水库及其特性
6、对生态环境等方面的影响
• 对气候的影响
• 对降水、气温、风、雾 等气象因子的影响
• 对水文的影响
• 改变下游河道的流量过程：断流、地下水位下降、自净能力下 降、水位日变幅大、水质恶化等。
3、水库的特征水位及其相应库容
楔形库容（动库容）
遭遇大坝校核标准洪水 时 临遭时遭，时遇，遇水达大 水下库到坝库游非的设正防常最计常洪运高标运保用水准用护坝位洪坝对前。水前象 临设时计达标到准的洪最水高时水，位坝。前 临时达到的最高水位。
正常运用条件下，兴利设 计允许能蓄到的最高水位。
校核洪水位 设计洪水位 防洪高水位 正常蓄水位
• 对水体的影响
• 航运过闸、水温、水质、水面大、蒸发量大、水汽多、水雾多
• 对鱼类和生物的影响
• 洄游鱼类（鱼梯、鱼道；人工繁殖）、生态系统改变
• 对人群健康的影响
• 疾病（疟疾、血吸虫病等）、
第二部分
河流水能资源分析与估算
二、河流水能资源分析与估算
1、水能计算的基本公式
水能：河流中流动着的水流蕴藏着一定的能量。天然情况下，水能消耗 于水流的内部摩擦，克服沿程河床阻力，冲刷河床和挟带泥沙运行等方面。 采用一定的工程技术措施后，可以将水能变为电能。
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二、河流水能资源分析与估算
2、河川水能资源蕴藏量
河流水能蕴藏图又叫河流的查藉曲线。它是我们研究河流开发的基本资 料，对拟定河流梯级开发和选择近期工程有重要的参考价值。由于受技术、 经济和环境等条件的限制，有些流量和落差是不能利用的，所以还要计算技 术和经济可开发水能资源。
第三部分
水能资源开发方式