水資源開(kāi)發(fā)方式及水電站的基本類型

1、水資源開(kāi)發(fā)方式及水電站的基本類型一、水能資源開(kāi)發(fā)方式（一）壩式開(kāi)發(fā)在河流峽谷處，攔河筑壩，壩前壅水，在壩址處集中落差形成水頭。優(yōu)點(diǎn)：筑壩形成水庫(kù)，可調(diào)節(jié)流量，電站引用流量大，電站規(guī)模也大, 水能利用程度充分；缺點(diǎn)：水頭受壩高限制，壩工程量大，形成水庫(kù)會(huì)造成庫(kù)區(qū)淹沒(méi)，投 資大，工期長(zhǎng)。適用：河道坡降較緩，流量較大，有筑壩建庫(kù)條件的河段。（二）引水式開(kāi)發(fā)在河流坡降較陡的河段上游，通過(guò)人工建造的引水道引水到河段下游 集中落差，再經(jīng)壓力管道，引水至廠房。優(yōu)點(diǎn)：形成水頭較高，無(wú)水庫(kù)，不會(huì)造成淹沒(méi)，工程量小，單位造價(jià) 較低；缺點(diǎn)：水量利用率及綜合利用價(jià)值較低，裝機(jī)規(guī)模相對(duì)前者較小。適用：河道坡降較大、流量

2、較小的山區(qū)河段。（三）混合式開(kāi)發(fā) 同時(shí)采用壩和引水道共同集中落差形成水頭的開(kāi)發(fā)方式四)潮汐水能開(kāi)發(fā) 利用海洋漲、落潮形成的水位差引海水發(fā)電的方式。二、水電站的基本類型按水頭大小：可分為高水頭、中水頭和低水頭水電站。中國(guó)通常稱水頭大于70m為高水頭水電站，低于30m為低水頭水電站，3070m為 中水頭水電站。按裝機(jī)容量大小：可分為大型、中型和小型水電站。75萬(wàn)kW以上：為大(1)型；75萬(wàn)25萬(wàn)kW為大 型；25萬(wàn)2.5萬(wàn)kW為中型； 2.5萬(wàn)0.05萬(wàn)kw為小(1)型；小于0.05萬(wàn)kW為小 型。但統(tǒng)計(jì) 上常將1.2萬(wàn)kW以下作為小水電站。按開(kāi)發(fā)方式：可分為壩式水電站、引水式水電站和混合式水電

3、站三種 基本類型。(一) 、壩式水電站用壩集中水頭的水電站稱為壩式水電站。1 、壩后式水電站當(dāng)水頭較大時(shí)，廠房本身抵抗不了水的推力，將廠房移到壩后，由大 壩擋水。壩后式水電站一般修建在河流的中上游，因?yàn)楹恿髦猩嫌我话銥樯絽^(qū) 峽谷地段，允許有一定程度的淹沒(méi)，故可建高壩，此時(shí)集中的水頭較大，庫(kù)容較大，調(diào)節(jié)性能好。圖 1-4 壩后式水電站示意圖 1-5 萬(wàn)家寨水電站 舉世矚目的三峽水電站也是壩后式水電站，其裝機(jī)容量為2240 萬(wàn)KW。圖 1-6 三峽水電站2、河床式電站一般修建在河道中下游河道縱坡平緩的河段上，為避免大量淹沒(méi)，建 低壩或閘。廠房和壩（閘）一起建在河床上，廠房本身承受上游水壓 力，成為

4、擋水建筑物的一部分。引用流量大、水頭低，水輪機(jī)多采用 鋼筋混凝土蝸殼。適用水頭：大中型：25米以下，小型：810米以 下。圖 1-7 河床式水電站圖 1-8 富春江河床式電站圖 1-9 葛州壩水電站（ 二 ） 、引水式水電站用引水道集中水頭的電站稱為引水式水電站。1 、無(wú)壓引水電站引水建筑物是無(wú)壓的：明渠、無(wú)壓隧洞等。圖 1-10 無(wú)壓引水式水電站2. 有壓引水式電站引水建筑物是有壓的：壓力隧洞 （pressure tunnel） 。 主要建筑物：低壩，有壓隧洞，調(diào)壓室，壓力水管，廠房，尾水渠。 圖 1-11 有壓引水式水電站（三）、混合式電站 水電站的水頭一部分由壩集中，一部分由引水建筑物集

5、中。（ 四 ） 、潮汐電站 潮汐：潮汐現(xiàn)象是海水因受日月引力而產(chǎn)生的周期性升降運(yùn)動(dòng)，即海水的潮漲潮落。 潮汐發(fā)電原理：利用潮水漲、落產(chǎn)生的水位差所具有勢(shì)能來(lái)發(fā)電的，也就是把海水漲、落潮的能量變?yōu)闄C(jī)械能，再把機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?（發(fā)電）的過(guò)程。圖 1-12 潮汐發(fā)電原理（五） 、抽水蓄能電站 抽水蓄能：系統(tǒng)負(fù)荷低時(shí)，利用系統(tǒng)多余的電能帶動(dòng)泵站機(jī)組將下庫(kù)的水抽到上庫(kù) （電動(dòng)機(jī) +水泵）， 以水的勢(shì)能形式貯存起來(lái)； 放水發(fā)電：系統(tǒng)負(fù)荷高時(shí)，將上庫(kù)的水放下來(lái)推動(dòng)水輪發(fā)電機(jī)組 （ 水 輪機(jī)+發(fā)電機(jī) ）發(fā)電，以補(bǔ)充系統(tǒng)中電能的不足。圖 1-13 抽水蓄能電站示意圖圖 1-14 黑麋峰抽水蓄能電站五、水電站的

6、組成建筑物（一）擋水建筑物 截?cái)嗨?，集中落差，形成水?kù)的攔河壩、閘或河床式廠房等水工建 筑物，如重力壩、拱壩、土石壩、攔河閘等。（二）泄水建筑物宣泄洪水或放空水庫(kù)的建筑物，如溢洪道、溢流壩、放水底孔等。（三）進(jìn)水建筑物 從河道或水庫(kù)中取水的建筑物，如有壓、無(wú)壓進(jìn)水口。（四）引水建筑物 集中河道落差形成水頭和輸送發(fā)電所需水量的建筑物，如渠道、隧洞、 壓力管道等。（五）平水建筑物 水電站負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，用以平穩(wěn)引水建筑物中流量和壓力的建筑物， 如調(diào)壓室、壓力前池等。六）廠房樞紐建筑物 主要指水電站的主、副廠房、變壓器場(chǎng)、高壓開(kāi)關(guān)站、交通線路及尾 水渠等建筑物。六、代表性的電站1、三峽水利樞紐三峽

7、工程采用“一級(jí)開(kāi)發(fā)，一次建成，分期蓄水，連續(xù)移民”方案。大壩為混凝土重力壩，壩頂總長(zhǎng)3035m壩頂高程185m正常蓄水位175 m 總庫(kù)容393億m3其中防洪庫(kù)容221.5億m3裝機(jī)容量1820 萬(wàn)kW 26X 70萬(wàn)kW年均發(fā)電量849億度。泄洪壩段每秒泄洪能力 為11萬(wàn)m3/s ,左岸通航建筑物，年單向通過(guò)能力 500萬(wàn)t。雙線五 級(jí)船閘，可通過(guò)萬(wàn)噸級(jí)船隊(duì)；單線一級(jí)垂直升船機(jī)，可快速通過(guò)3000t 級(jí)客貨輪。三峽工程竣工后，將發(fā)揮防洪、發(fā)電、航運(yùn)、養(yǎng)殖、旅游、保護(hù)生態(tài)、 凈化環(huán)境、開(kāi)發(fā)性移民、南水北調(diào)、供水灌溉等十大效益，是世界上 任何巨型電站都無(wú)法比擬的！三峽工程創(chuàng)造了五個(gè)世界第一：(1

8、) 世界施工難度最大的水利工程。 2000年砼澆筑量為 548.17 萬(wàn) m3月澆筑量最高達(dá)55萬(wàn)m3(2) 施工期流量最大的水利工程。三峽工程截流流量 9010m3/s，施 工導(dǎo)流最大洪峰流量 7.9 萬(wàn) m3/s(3) 世界泄洪能力最大的泄洪閘。最大泄洪能力10.25 萬(wàn) m3/s。4)世界規(guī)模最大、難度最高的升船機(jī)。5）世界水庫(kù)移民最多、工作量最為艱巨的移民建設(shè)工程三峽工程水庫(kù)動(dòng)態(tài)移民最終可達(dá) 113 萬(wàn)。2、小浪底水利樞紐小浪底水利樞紐位于河南省洛陽(yáng)市以北 40k m的黃河干流上，是以防 洪為主，兼顧防凌、減淤、灌溉和發(fā)電綜合利用的一座特大型工程。 工程由大壩、泄洪建筑物及發(fā)電系統(tǒng)組成

9、。大壩為粘土斜心墻堆石壩， 壩頂長(zhǎng)1667m最大壩高154m庫(kù)容126.5億m3泄水建筑物包括 集中布置的 10 座進(jìn)水塔， 9 條泄洪排沙隧洞、一個(gè)正常溢洪道和三 個(gè)消力塘組成；發(fā)電系統(tǒng)由 6 條引水隧洞和一座地下廠房、主變室、 尾閘室及三條尾水洞組成?？傃b機(jī)容量6X 30萬(wàn)千瓦，多年平均發(fā)電 量 51 億度。3、新安江水電站新安江水電站位于錢(qián)塘江支流新安江上，浙江省建德縣境內(nèi)，由中國(guó) 自己設(shè)計(jì)、施工，自制設(shè)備，自行安裝的第一座大型水電工程。電站 以發(fā)電為主，兼有防洪、灌溉、航運(yùn)等綜合利用效益，電站裝機(jī)容量 662.5MW 保證出力178MW多年平均年發(fā)電量18.6億KW?h 以220KV

10、和110KV高壓輸電線路各4回接入華東電力系統(tǒng)。大壩為混凝土寬縫 隙重力壩，最大壩高105m工程于1957年4月開(kāi)工，1960年4月第 一臺(tái)機(jī)組發(fā)電， 1978年最后一臺(tái)機(jī)組投運(yùn)。4、二灘水電站二灘工程是二十世紀(jì)建成的中國(guó)最大的水電站?？傃b機(jī)容量330萬(wàn) kW，單機(jī)容量55萬(wàn)kW這在21世紀(jì)初三峽電站建成之前，均列全國(guó)第 一，單機(jī)容量排世界前 10 位。二灘拱壩壩咼240m為中國(guó)第一咼壩。在雙曲拱壩排行中，咼度居亞洲第一、世界第三；承受總荷載 980萬(wàn) t ，列世界第一?？傂顾?22480m3/s,在高壩中為世界第一。進(jìn)水口高度 80m調(diào)壓室高度 70m均居全國(guó)第一。亞洲最大的地下廠房洞室群

11、。由廠房、主變壓器室、尾水調(diào)壓室三大 洞室及壓力管道、尾水管、尾水洞、母線洞、交通洞、通風(fēng)洞、排水 洞（廊道）、進(jìn)風(fēng)豎井、排風(fēng)豎井、電梯豎井、電纜斜井等組成龐大 洞室群。地下洞室開(kāi)挖量 370萬(wàn)m3其中，廠房長(zhǎng)280m寬25.5m、 高 65m。5 、溪洛渡電站溪洛渡水電站位于四川省雷波縣和云南省永善縣境內(nèi)金沙江干流上， 是一座以發(fā)電為主，兼有防洪、攔沙和改善下游航運(yùn)條件等巨大綜合 效益的工程。溪洛渡電站裝機(jī)容量1260萬(wàn)kw,位居中國(guó)第二，世界 第三。溪洛渡水電站樞紐由攔河壩、泄洪、引水、發(fā)電等建筑物組成。攔河壩為混凝土雙曲拱壩，壩頂高程 610m最大壩高278m，壩頂中 心線弧長(zhǎng)698.0

12、9m;左右兩岸布置地下廠房，各安裝9臺(tái)單機(jī)容量70萬(wàn)千瓦的水輪發(fā)電機(jī)組，年發(fā)電量為571640億kw?h。溪洛渡水庫(kù)正常蓄水位600m 死水位540m 水庫(kù)總?cè)萘?26.7億m3水庫(kù)長(zhǎng)約200km平均寬度約700m正常蓄水位600m以下，庫(kù)容 115.7億m3水庫(kù)總庫(kù)容126.7億m3水庫(kù)淹沒(méi)涉及四川省雷波、 金陽(yáng)、布拖、昭覺(jué)、寧南和云南永善、昭陽(yáng)、魯?shù)楹颓杉业?9 個(gè)縣 （區(qū)）。溪洛渡工程 2 0 0 3年開(kāi)始籌建， 2005年底主體工程開(kāi)工， 2015年 竣工投產(chǎn)，總工期約 1 3年。按2005年一季度價(jià)格指數(shù)計(jì)算，整個(gè)工 程靜態(tài)投資 503.4 億元人民幣。溪洛渡水電站是金沙江下游梯級(jí)電

13、站 中第一個(gè)開(kāi)工建設(shè)的項(xiàng)目，標(biāo)志著金沙江干流水電開(kāi)發(fā)邁出實(shí)質(zhì)性步 伐。6、向家壩電站向家壩水電站是金沙江下游梯級(jí)開(kāi)發(fā)中最末的一個(gè)梯級(jí)，壩址位于川 滇兩省交界的金沙江下游河段上，左岸為四川省宜賓縣，右岸是云南 省水富縣。向家壩水電站的開(kāi)發(fā)任務(wù)以發(fā)電為主，兼顧防洪、改善通 航條件、灌溉，同時(shí)具有攔沙和為溪洛渡水電站進(jìn)行反調(diào)節(jié)等作用。 電站主要供電華中、華東地區(qū)，兼顧川、滇兩省用電需要。向家壩水電站樞紐由攔河大壩、泄洪排沙建筑物、左岸壩后廠房、 右岸地下廠房、左岸垂直升船機(jī)和兩岸灌溉取水口等組成。攔河大壩 為混凝土重力壩，壩頂高程384m,最大壩高162m,壩頂長(zhǎng)度909.26m。左岸壩后廠房位于溢流壩左側(cè)，右岸地下廠房位于右岸壩 肩上游山體內(nèi)，左右岸各裝機(jī)4臺(tái)單機(jī)容量80萬(wàn)kw的水輪發(fā)電機(jī)組， 總裝機(jī)600萬(wàn)kw,年發(fā)電量307.47億kw- h。垂直升船機(jī)位于左岸 壩后廠房左側(cè)，按四級(jí)航道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，最大提升高度11