水资源开发方式及水电站的基本类型.docx

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水资源开发方式及水电站的基本类型

水资源开发方式及水电站的基本类型

一、水能资源开发方式

（一）坝式开发

在河流峡谷处，拦河筑坝，坝前壅水，在坝址处集中落差形成水头。

优点：

筑坝形成水库，可调节流量，电站引用流量大，电站规模也大，

水能利用程度充分；

缺点：

水头受坝高限制，坝工程量大，形成水库会造成库区淹没，投

资大，工期长。

适用：

河道坡降较缓，流量较大，有筑坝建库条件的河段。

（二）引水式开发

在河流坡降较陡的河段上游，通过人工建造的引水道引水到河段下游

集中落差，再经压力管道，引水至厂房。

优点：

形成水头较高，无水库，不会造成淹没，工程量小，单位造价

较低；

缺点：

水量利用率及综合利用价值较低，装机规模相对前者较小。

适用：

河道坡降较大、流量较小的山区河段。

（三）混合式开发

同时采用坝和引水道共同集中落差形成水头的开发方式。

（四）潮汐水能开发

利用海洋涨、落潮形成的水位差引海水发电的方式。

二、水电站的基本类型

按水头大小：

可分为高水头、中水头和低水头水电站。

中国通常称水

头大于 70m 为高水头水电站，低于 30m 为低水头水电站，30～70m 为

中水头水电站。

按装机容量大小：

可分为大型、中型和小型水电站。

75 万 kW 以上：

为大

（1）型；75 万～25 万 kW 为大

（2）型；25 万～2.5 万 kW 为中型；

2.5 万～0.05 万 kw 为小

（1）型；小于 0.05 万 kW 为小

（2）型。

但统计

上常将 1.2 万 kW 以下作为小水电站。

按开发方式：

可分为坝式水电站、引水式水电站和混合式水电站三种

基本类型。

（一）、坝式水电站

用坝集中水头的水电站称为坝式水电站。

1、坝后式水电站

当水头较大时，厂房本身抵抗不了水的推力，将厂房移到坝后，由大

坝挡水。

坝后式水电站一般修建在河流的中上游，因为河流中上游一般为山区

峡谷地段，允许有一定程度的淹没，故可建高坝，此时集中的水头较

大，库容较大，调节性能好。

图 1-4 坝后式水电站示意图 1-5 万家寨水电站

举世瞩目的三峡水电站也是坝后式水电站，其装机容量为 2240 万

KW。

图 1-6 三峡水电站

2、河床式电站

一般修建在河道中下游河道纵坡平缓的河段上，为避免大量淹没，建

低坝或闸。

厂房和坝（闸）一起建在河床上，厂房本身承受上游水压

力，成为挡水建筑物的一部分。

引用流量大、水头低，水轮机多采用

钢筋混凝土蜗壳。

适用水头：

大中型：

25 米以下，小型：

8～10 米以

下。

图 1-7 河床式水电站

图 1-8 富春江河床式电站

图 1-9 葛州坝水电站

（二）、引水式水电站

用引水道集中水头的电站称为引水式水电站。

1、无压引水电站

引水建筑物是无压的：

明渠、无压隧洞等。

图 1-10 无压引水式水电站

2. 有压引水式电站

引水建筑物是有压的：

压力隧洞（pressure tunnel） 。

主要建筑物：

低坝，有压隧洞，调压室，压力水管，厂房，尾水渠。

图 1-11 有压引水式水电站

（三）、混合式电站

水电站的水头一部分由坝集中，一部分由引水建筑物集中。

（四）、潮汐电站

潮汐：

潮汐现象是海水因受日月引力而产生的周期性升降运动，即海

水的潮涨潮落。

潮汐发电原理：

利用潮水涨、落产生的水位差所具有势能来发电的，

也就是把海水涨、落潮的能量变为机械能，再把机械能转变为电能

（发电）的过程。

图 1-12 潮汐发电原理

（五）、抽水蓄能电站

抽水蓄能：

系统负荷低时，利用系统多余的电能带动泵站机组将下库

的水抽到上库（电动机+水泵）， 以水的势能形式贮存起来；

放水发电：

系统负荷高时，将上库的水放下来推动水轮发电机组（水

轮机+发电机）发电，以补充系统中电能的不足。

图 1-13 抽水蓄能电站示意图

图 1-14 黑麋峰抽水蓄能电站

五、水电站的组成建筑物

（一）挡水建筑物

截断水流，集中落差，形成水库的拦河坝、闸或河床式厂房等水工建

筑物，如重力坝、拱坝、土石坝、拦河闸等。

（二）泄水建筑物

宣泄洪水或放空水库的建筑物，如溢洪道、溢流坝、放水底孔等。

（三）进水建筑物

从河道或水库中取水的建筑物，如有压、无压进水口。

（四）引水建筑物

集中河道落差形成水头和输送发电所需水量的建筑物，如渠道、隧洞、

压力管道等。

（五）平水建筑物

水电站负荷发生变化时，用以平稳引水建筑物中流量和压力的建筑物，

如调压室、压力前池等。

（六）厂房枢纽建筑物

主要指水电站的主、副厂房、变压器场、高压开关站、交通线路及尾

水渠等建筑物。

六、代表性的电站

1、三峡水利枢纽

三峡工程采用“一级开发，一次建成，分期蓄水，连续移民”方案。

大坝为混凝土重力坝，坝顶总长 3035m，坝顶高程 185m，正常蓄水位

175 m，总库容 393 亿 m3，其中防洪库容 221.5 亿 m3。

装机容量 1820

万 kW，26×70 万 kW，年均发电量 849 亿度。

泄洪坝段每秒泄洪能力

为 11 万 m3/s，左岸通航建筑物，年单向通过能力 500 万 t。

双线五

级船闸，可通过万吨级船队；单线一级垂直升船机，可快速通过 3000t

级客货轮。

三峡工程竣工后，将发挥防洪、发电、航运、养殖、旅游、保护生态、

净化环境、开发性移民、南水北调、供水灌溉等十大效益，是世界上

任何巨型电站都无法比拟的！

三峡工程创造了五个世界第一：

（1）世界施工难度最大的水利工程。

2000 年砼浇筑量为 548.17 万

m3，月浇筑量最高达 55 万 m3。

（2）施工期流量最大的水利工程。

三峡工程截流流量 9010 m3/s，施

工导流最大洪峰流量 7.9 万 m3/s

（3）世界泄洪能力最大的泄洪闸。

最大泄洪能力 10.25 万 m3/s。

（4）世界规模最大、难度最高的升船机。

（5）世界水库移民最多、工作量最为艰巨的移民建设工程三峡工程

水库动态移民最终可达 113 万。

2、小浪底水利枢纽

小浪底水利枢纽位于河南省洛阳市以北 40km 的黄河干流上，是以防

洪为主，兼顾防凌、减淤、灌溉和发电综合利用的一座特大型工程。

工程由大坝、泄洪建筑物及发电系统组成。

大坝为粘土斜心墙堆石坝，

坝顶长 1667m，最大坝高 154m，库容 126.5 亿 m3，泄水建筑物包括

集中布置的 10 座进水塔，9 条泄洪排沙隧洞、一个正常溢洪道和三

个消力塘组成；发电系统由 6 条引水隧洞和一座地下厂房、主变室、

尾闸室及三条尾水洞组成。

总装机容量 6×30 万千瓦，多年平均发电

量 51 亿度。

3、新安江水电站

新安江水电站位于钱塘江支流新安江上，浙江省建德县境内，由中国

自己设计、施工，自制设备，自行安装的第一座大型水电工程。

电站

以发电为主，兼有防洪、灌溉、航运等综合利用效益，电站装机容量

662.5MW，保证出力 178MW，多年平均年发电量 18.6 亿 KW•h，以 220KV

和 110KV 高压输电线路各 4 回接入华东电力系统。

大坝为混凝土宽缝

隙重力坝，最大坝高 105m。

工程于 1957 年 4 月开工，1960 年 4 月第

一台机组发电，1978 年最后一台机组投运。

4、二滩水电站

二滩工程是二十世纪建成的中国最大的水电站。

总装机容量 330 万 kW，

单机容量 55 万 kW，这在 21 世纪初三峡电站建成之前，均列全国第

一，单机容量排世界前 10 位。

二滩拱坝坝高 240m 为中国第一高坝。

在双曲拱坝排行中，高度居亚

洲第一、世界第三；承受总荷载 980 万 t，列世界第一。

总泄水量

22480m3/s，在高坝中为世界第一。

进水口高度 80m，调压室高度

70m，均居全国第一。

亚洲最大的地下厂房洞室群。

由厂房、主变压器室、尾水调压室三大

洞室及压力管道、尾水管、尾水洞、母线洞、交通洞、通风洞、排水

洞（廊道）、进风竖井、排风竖井、电梯竖井、电缆斜井等组成庞大

洞室群。

地下洞室开挖量 370 万 m3。

其中，厂房长 280m、宽 25.5m、

高 65m。

5、溪洛渡电站

溪洛渡水电站位于四川省雷波县和云南省永善县境内金沙江干流上，

是一座以发电为主，兼有防洪、拦沙和改善下游航运条件等巨大综合

效益的工程。

溪洛渡电站装机容量 1260 万 kw，位居中国第二，世界

第三。

　　溪洛渡水电站枢纽由拦河坝、泄洪、引水、发电等建筑物组成。

拦河坝为混凝土双曲拱坝，坝顶高程 610m，最大坝高 278m ，坝顶中

心线弧长 698.09m；左右两岸布置地下厂房，各安装 9 台单机容量 70

万千瓦的水轮发电机组，年发电量为 571~640 亿 kw•h。

溪洛渡水库

正常蓄水位 600m，死水位 540m，水库总容量 126.7 亿 m3。

水库长约 200km，平均宽度约 700m，正常蓄水位 600m 以下，库容

115.7 亿 m3，水库总库容 126.7 亿 m3，水库淹没涉及四川省雷波、

金阳、布拖、昭觉、宁南和云南永善、昭阳、鲁甸和巧家等 9 个县

（区）。

　　溪洛渡工程 2003 年开始筹建，2005 年底主体工程开工，2015 年

竣工投产，总工期约 13 年。

按 2005 年一季度价格指数计算，整个工

程静态投资 503.4 亿元人民币。

溪洛渡水电站是金沙江下游梯级电站

中第一个开工建设的项目，标志着金沙江干流水电开发迈出实质性步

伐。

6、向家坝电站

向家坝水电站是金沙江下游梯级开发中最末的一个梯级，坝址位于川

滇两省交界的金沙江下游河段上，左岸为四川省宜宾县，右岸是云南

省水富县。

向家坝水电站的开发任务以发电为主，兼顾防洪、改善通

航条件、灌溉，同时具有拦沙和为溪洛渡水电站进行反调节等作用。

电站主要供电华中、华东地区，兼顾川、滇两省用电需要。

　　向家坝水电站枢纽由拦河大坝、泄洪排沙建筑物、左岸坝后厂房、

右岸地下厂房、左岸垂直升船机和两岸灌溉取水口等组成。

拦河大坝

为 混 凝 土 重 力 坝 ， 坝 顶 高 程 384m ， 最 大 坝 高 162m ， 坝 顶 长 度

909.26m。

左岸坝后厂房位于溢流坝左侧，右岸地下厂房位于右岸坝

肩上游山体内，左右岸各装机４台单机容量 80 万 kw 的水轮发电机组，

总装机 600 万 kw，年发电量 307.47 亿 kw·h。

垂直升船机位于左岸

坝后厂房左侧，按四级航道标准设计，最大提升高度 114.2m，设计

年过坝货运量 112 万 t，年客运量 40 万人次，可通过 2×500t 级船

队。

灌溉取水口布置在两岸非溢流坝，规划灌溉面积 370 余万亩。

　　向家坝水库正常蓄水位 380m，死水位 370m，水库总库容 51.63

亿 m3，调节库容 9.03 亿 m3，可进行不完全年调节。

工程于 2004 年

4 月开始筹建，2006 年 10 月主体工程正式开工，计划于 2012 年首批

机组发电，2015 年全部竣工，总工期约 9 年 6 个月。