水利水能规划 第一章 水资源的综合利用.ppt

第一章水资源的综合利用
概述
水力发电
防洪与治涝
灌溉
水利水能规划的主要内容
各水利部门间的矛盾及其协调
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第一章水资源的综合利用(multipurpose utilization)
兴水利
水力发电
灌溉
航运
给水等
除水害
防洪
治涝
“一水多用,一库多用”
第一节概述
一、水资源综合利用的重要性
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。
概念
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1. 水力发电——
只利用水并不消耗水量。
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。
二、主要用水部门的用水特点
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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河段的潜在水能
势能(potential energy)
动能(ic energy)
水能
设T 秒时段内流过两段面的水量为W m3
)
2
(
2
2
2
2
1
1
2
1
2
1
2
1
1
g
V
V
P
P
Z
Z
W
E
E
E
2
a
a
γ
-
+
-
+
-
=
-
=
γ
—
断面2-2处水流的总能量为:E2 =
)
2
(
2
2
2
2
2
g
V
P
Z
W
a
γ
γ
+
+
断面1-1处水流的总能量为:
)
2
(
2
1
1
1
1
g
V
P
Z
W
a
γ
γ
+
+
E1=
一、水力发电的基本原理
第二节水力发电(hydroelectricity generation)
V1
V2
1
1
2
2
Δ
Z1
Δ
Z2
P1
P2
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Z1-Z2
=H1-2
-
γ
2
1
P
P
» 0
» 0
功率
出力(output)
N
T
E
N
2
1
2
1
-
-
=
T
WH
2
1
-
=
g
=γQH1-2 (牛顿·米/秒)
1千瓦=1000牛顿·米/秒,γ=1000×
N1-2=-2(千瓦)
——水流出力计算公式
2
2
2
2
2
1
1
g
V
V
a
a
-
E1-2=γ·W·H1-2(牛顿·米)
=γ·Q·t·H1-2=9807Q·t·H1-2
V1
V2
1
1
2
2
Δ
Z1
Δ
Z2
P1
P2
河段的潜在水能
H1-2
5
1. 水量损失
2. 水头损失
H净=Z上-Z下-ΔH引
3. 功率损失
水电站效率η=η水×η传×η电
水电站的出力公式为:N= H净(kw)
ΔHA
A
Q
ΔH引
Δ
Z下
H净
Δ
Z上
B
η水——水轮机的效率
η传——传动设备的效率
η电——发电机的效率
N= (kw)
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令A=
水电站出力计算公式可表示为:
, 大型水电站(装机N>25万千瓦)
~ , 中型水电站(N=~25万千瓦)
~ , 小型水电站(N<)
A
A——出力系数
N= A Q电 H净(千瓦)
水电站的出力公式为:N= H净(kw)
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水电站能量转换原理
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二、河川水能资源蕴藏量的估算和我国水能资源概况
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。
(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。
水流出力公式为:N= 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。
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表1-1 某河水能资源蕴藏量计算示例
断面
序号
高程
Z(m)
落差
H(m)
间距
L(m)
断面处
流量
Qi(m3/s)
河段平
均流量
Q0(m3/s)
河段水
流出力
N0(kW)