第十章 水力學(xué)基礎(chǔ)和水力發(fā)電開發(fā)利用方式

1、第十章第十章 水力學(xué)基礎(chǔ)和水力水力學(xué)基礎(chǔ)和水力發(fā)電開發(fā)利用方式發(fā)電開發(fā)利用方式第一節(jié)第一節(jié) 我國水利水電開發(fā)現(xiàn)狀和水電開發(fā)方針我國水利水電開發(fā)現(xiàn)狀和水電開發(fā)方針一、我國水力資源、可開發(fā)水能蘊藏量和水力資源開發(fā)現(xiàn)狀一、我國水力資源、可開發(fā)水能蘊藏量和水力資源開發(fā)現(xiàn)狀水能儲量：水能儲量：5.4164億億KW，年發(fā)電量：，年發(fā)電量：2.474億萬億萬KW.h 2010：水電裝機(jī)容量：水電裝機(jī)容量1.9億億KW；5萬萬KW以上：以上：230座座 100萬萬KW以上：以上：25座座小型水電廠：小型水電廠：4萬余座萬余座目前最大的水電站：三峽水電廠：目前最大的水電站：三峽水電廠：32700（）（）、我國水

2、能資源豐富的六大水系、我國水能資源豐富的六大水系（）黃河上流水系（李家峽、劉家峽、小浪底）（）黃河上流水系（李家峽、劉家峽、小浪底）（）瀾滄江水系（漫灣、小灣、大朝山）（）瀾滄江水系（漫灣、小灣、大朝山）（）雅礱江水系（二灘、錦屏）（）雅礱江水系（二灘、錦屏）（）大渡河水系：（）大渡河水系：（龔嘴、瀑布溝）龔嘴、瀑布溝）（）紅水河水系：（）紅水河水系：（魯布革、天生橋一級、二級）（魯布革、天生橋一級、二級）（）金沙江水系：（在建：白鶴灘、溪落渡、向家壩）（）金沙江水系：（在建：白鶴灘、溪落渡、向家壩）、三峽水利工程、三峽水利工程左岸：左岸：14臺；右岸：臺；右岸：12臺；地下：臺；單機(jī)臺；地下

3、：臺；單機(jī)700第二節(jié)水能資源特性和水力發(fā)電基本原理第二節(jié)水能資源特性和水力發(fā)電基本原理 一、水系特性及其一般概念一、水系特性及其一般概念、干流、支流和水系、干流、支流和水系干流：水直接流入海洋或內(nèi)陸湖泊的河流；干流：水直接流入海洋或內(nèi)陸湖泊的河流；支流：匯入干流的河流。支流：匯入干流的河流。水系：干流和文流構(gòu)成了脈絡(luò)相通、經(jīng)常有水的河流系水系：干流和文流構(gòu)成了脈絡(luò)相通、經(jīng)常有水的河流系統(tǒng)，稱為水系通常用干流的河名來命名，如長江水系、黃統(tǒng)，稱為水系通常用干流的河名來命名，如長江水系、黃河水系等。在研究某一支流或某一地區(qū)的水文問題時，往河水系等。在研究某一支流或某一地區(qū)的水文問題時，往往也用支流

4、河名來稱呼，如金沙江水系，雅礱江水系等。往也用支流河名來稱呼，如金沙江水系，雅礱江水系等。、河流的分段、河流的分段河源（源頭）、河床、上游、中游、下游、河口河源（源頭）、河床、上游、中游、下游、河口、河流的基本特性、河流的基本特性豀線、水位、過水?dāng)嗝?、流量、流速、水力坡度豀線、水位、過水?dāng)嗝?、流量、流速、水力坡度、河流的徑流和流域、河流的徑流和流域徑流：徑流：水在循環(huán)過程中，從地表和地下向著河段出水在循環(huán)過程中，從地表和地下向著河段出口斷面匯集的全部水流；口斷面匯集的全部水流；流域：流域：河段的集水區(qū)域。流域的邊界稱為分水線河段的集水區(qū)域。流域的邊界稱為分水線( (分水嶺或分水界分水嶺或分水界

5、) )。分水線通常是流域四周的山脊線，。分水線通常是流域四周的山脊線，如秦嶺是黃河與長江的分水線，如秦嶺是黃河與長江的分水線，、水流的泥沙攜帶、水流的泥沙攜帶含沙量、輸沙率、輸沙量含沙量、輸沙率、輸沙量二、水力資源的綜合利用二、水力資源的綜合利用水資源：使地面和地下水源成為一種自然資源，水資源：使地面和地下水源成為一種自然資源，水利開發(fā)：就是充分合理地利用江河水域的地上地下水源。水利開發(fā)：就是充分合理地利用江河水域的地上地下水源。發(fā)電、灌溉、防洪、航運、養(yǎng)殖、給水發(fā)電、灌溉、防洪、航運、養(yǎng)殖、給水三、水利發(fā)電的基本原理三、水利發(fā)電的基本原理水力發(fā)電的基本過程：水力發(fā)電的基本過程：水能水能機(jī)械能

6、機(jī)械能電能。電能。水力發(fā)電廠：水力發(fā)電廠：為實現(xiàn)上述連續(xù)地能量轉(zhuǎn)換而修建的水工建為實現(xiàn)上述連續(xù)地能量轉(zhuǎn)換而修建的水工建筑物和水輪機(jī)發(fā)電設(shè)備的總體。筑物和水輪機(jī)發(fā)電設(shè)備的總體。水力發(fā)電的主要生產(chǎn)過程大體可分為四個階段：水力發(fā)電的主要生產(chǎn)過程大體可分為四個階段：集中能量階段：建壩集中河流徑流和分散的河段落差，集中能量階段：建壩集中河流徑流和分散的河段落差，形成水電廠集中的水體和發(fā)電用的水頭；形成水電廠集中的水體和發(fā)電用的水頭；輸人能量階段：利用渠道或管道，把水以盡可能小的損輸人能量階段：利用渠道或管道，把水以盡可能小的損失輸送至水電廠；失輸送至水電廠；轉(zhuǎn)換能量階段：調(diào)整水輪發(fā)電機(jī)組的運行，將水能高

7、效轉(zhuǎn)換能量階段：調(diào)整水輪發(fā)電機(jī)組的運行，將水能高效率地轉(zhuǎn)換成電能；率地轉(zhuǎn)換成電能；輸出能量階段：將發(fā)電機(jī)生產(chǎn)的電能，經(jīng)變壓、輸電、輸出能量階段：將發(fā)電機(jī)生產(chǎn)的電能，經(jīng)變壓、輸電、配電環(huán)節(jié)供給用戶。配電環(huán)節(jié)供給用戶。第三節(jié)水力學(xué)基礎(chǔ)知識和水流的水能計算第三節(jié)水力學(xué)基礎(chǔ)知識和水流的水能計算一、水的主要物理性質(zhì)一、水的主要物理性質(zhì)密度、黏滯性、壓縮性、慣性密度、黏滯性、壓縮性、慣性三、水流運動基本方程式三、水流運動基本方程式、水流運動的一般概念、水流運動的一般概念過水?dāng)嗝妫捍怪庇谒鞣较虻乃w橫斷面；過水?dāng)嗝妫捍怪庇谒鞣较虻乃w橫斷面；斷面平均流速：斷面平均流速：流量：指單位時間內(nèi)，通過過水?dāng)嗝娴?/p>

8、水體體積流量：指單位時間內(nèi)，通過過水?dāng)嗝娴乃w體積Q = f c 恒定流與非恒定流。恒定流與非恒定流。、恒定流流量方程、恒定流流量方程 Q1=Q2=.=Q (f1c1=f2c2=.=fc)3、恒定流的伯努利方程、恒定流的伯努利方程、水頭損失和水力坡度、水頭損失和水力坡度 水頭損失：水頭損失：河道或管路中，單位重量水流的能量損失，分河道或管路中，單位重量水流的能量損失，分為沿程水頭損失和局部水頭損失。為沿程水頭損失和局部水頭損失。水力坡度：水力坡度：總水頭總水頭H1和和H之差與兩過水?dāng)嗝嬷g流程長之差與兩過水?dāng)嗝嬷g流程長度之比度之比四、水流的水能計算四、水流的水能計算、天然水流的理論能量、天然

9、水流的理論能量 p1=p2、 c1=c2： E1-E2=H E=HWg、匯集水流的功率、匯集水流的功率 水流的理論出力（功率）：水流的理論出力（功率）：匯集水量在單位時間內(nèi)，匯集水量在單位時間內(nèi)，由壩前通過引水設(shè)施引泄到壩后下游河道時，所做的功由壩前通過引水設(shè)施引泄到壩后下游河道時，所做的功第四節(jié)水資源開發(fā)方式和水電廠基本類型第四節(jié)水資源開發(fā)方式和水電廠基本類型一、堤壩式開發(fā)和堤壩式水電廠一、堤壩式開發(fā)和堤壩式水電廠壩式開發(fā)：在河道上攔河建壩、治高上游水位，造成壩上下壩式開發(fā)：在河道上攔河建壩、治高上游水位，造成壩上下游水位差。游水位差。壩式水電廠：采用壩式開發(fā)修建起來的水電廠。壩式水電廠：采

10、用壩式開發(fā)修建起來的水電廠。壩和水電廠廠房相對布置位置的不同，分為河床式和壩后式壩和水電廠廠房相對布置位置的不同，分為河床式和壩后式、河床式、河床式廠房直接和大廠房直接和大壩并建造在河壩并建造在河床中。床中。自右岸到左岸依次為大江沖沙閘、大江自右岸到左岸依次為大江沖沙閘、大江 1 號船閘、大江電廠、二江泄號船閘、大江電廠、二江泄水閘、二江電廠和三江水閘、二江電廠和三江 2 號、號、 3 號船閘及三江沖沙閘等號船閘及三江沖沙閘等 2、壩后式水電廠：、壩后式水電廠：廠房建在大壩的后面廠房建在大壩的后面安康水電站安康水電站三峽水電站三峽水電站二、引水式開發(fā)和引水式電廠二、引水式開發(fā)和引水式電廠無壓引

11、水式水電廠：無壓引水式水電廠：地勢險峻、水流湍急的河流中上地勢險峻、水流湍急的河流中上游，或河道坡度較陡的河段上，可修筑縱向坡度遠(yuǎn)小游，或河道坡度較陡的河段上，可修筑縱向坡度遠(yuǎn)小于天然河段的引水明渠于天然河段的引水明渠(或無壓隧道或無壓隧道)集中水頭，然后用集中水頭，然后用壓力水管把水引入置于河段下游的水電廠。壓力水管把水引入置于河段下游的水電廠。 豁線深度大的上游河段或水體，可采用有壓引水方式。豁線深度大的上游河段或水體，可采用有壓引水方式。三、混合式開發(fā)和混合式水電廠三、混合式開發(fā)和混合式水電廠開發(fā)利用具有堤壩式和引水式兩方面的特點，這便是混合式開發(fā)利用具有堤壩式和引水式兩方面的特點，這便是混合式開發(fā)，建立混合式水電廠。開發(fā)，建立混合式水電廠。當(dāng)一條河流可開發(fā)的全長超當(dāng)一條河流可開發(fā)的全長超過了一級開發(fā)所能達(dá)到的技過了一級開發(fā)所能達(dá)到的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)允許長度時，就要術(shù)、經(jīng)濟(jì)允許長度時，就要合理地分段開發(fā)利用，在河合理地分段開發(fā)利用，在河段上開發(fā)工程自上而下，一段上開發(fā)工程自上而下，一個接一個，猶如一級級的階個接一個，猶如一級級的階梯，稱為梯級開發(fā)。梯級開梯，稱為梯級開發(fā)。梯級開發(fā)布置的水電廠又稱作梯級發(fā)布置的水電廠又稱作梯級電廠。電廠。四、抽水蓄能式水電廠四、抽水蓄能式水電廠它