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第七章 水力发电工程 第一节 水能的利用和计算 水力发电工程：利用水来发电的工程 水能的大小取决于水流的流量Q及其落差H。 在工程上并不直接使用这个单位，通常用“千瓦(kW)”做为功率的单位，它们之间的关系为 因此，除去发电机一定的能量损失后，水电站实际发出的功率为 水头损失与引水建筑物的条件、形状，水流流速及引水路径长度等因素有关，可由水力学公式计算出来 在水电工程中，水电站实际发出的功率叫做水电站的出力．如果 把 用A表示，则水电站出力为 第二节 水能的开发方式和水电站的主要类型 一、坝式水电站 二、河床式水电站 三、引水式水电站 一、坝式水电站 水头是由坝所形成，即在河道上修筑坝，甩以抬高水位，形成落差 当厂房紧靠着坝体布置在坝体的下游时，称坝后式水电站，如图5-2及图5-3所示 如河谷狭窄而水电站的机组较多，泄洪建筑物与电站厂房的布置有矛盾时，可把厂房置于泄洪建筑物之下而构成厂房顶溢流式水电站 当坝址河谷狭窄且泄洪量大时，为了解决枢纽布置的困难，挡水建筑物可采用空腹混凝土坝的型式；将厂房布置在坝体的空腹内，构成坝内式水电站 二、河床式水电站 三、引水式水电站 引水式水电站的特点是引水道较长，水电站的水头全部或相当大的一部分由引水道所集中 按照引水道的型式可将引水式水电站分为有压引水式和无压引水式两种 引水式水电站的建筑物可分为三部分： (1)首部枢纽 (2)引水建筑物 (3)厂房枢纽 特点：无压引水道引水 坝式、河床式及引水式水电站虽各有其特点，但有时它们之间却难以明确划分 在实际工程中，常将具有一定长度的引水建筑物的水电站统称为引水式水电站 第三节 水电站建筑物 一、水电站进水建筑物 二、水电站引水建筑物 三、水电站平水建筑物 一、水电站进水建筑物 进水建筑物的功用和基本要求如下 (1)要有足够的进水能力 (2)水质要符合要求 (3)水头损失要小 (4)可控制引水流量 (5)经济合理，技术可行，施工方便，维修运行管理方便 （一）有压进水口 有压进水口的主要特征是进水口后接有压隧洞或有压管道 有压进水口的主要类型有洞式进水口、塔式进水口、墙式进水口及坝式进水口等 有压进水口在枢纽中的位置，应尽量使进入进水口的水流平顺、对称，不发生回流和漩涡，不出现淤积，不聚集污物，泄洪时仍能正常进水 有压进水口应低于运行中可能出现的最低水库水位，并有一定的淹没深度 （二）无压进水口及沉沙池 无压引水的电站中采用无压进水口，其特征是水流在取水口及引水道中均有自由水面 进水口后一般接无压引水建筑物 进水口宜设在河流凹岸，以防回流造成漂浮物堆积，且河流中上层清水在弯道环流的作用下流向凹岸，进水口前不易淤积，以便引进上层清水 进水口前一般均设拦污栅或浮排，以便拦截漂浮物 建造拦河闸，坝时，要充分考虑泥沙的影响，原则上是要尽量维持河流原有的形态，洪水期要使上游冲下来的泥沙(特别是推移质)基本上全部经泄水道下泄，不使其堆积起来 要尽可能防止有害泥沙（粒径大于0.25mm的泥沙）进入引水道 通常的做法是防止推移质泥沙进入进水口，悬移质泥沙可以进入，但要设沉沙池将有害泥沙清除 对于推移质泥沙，在进水口前设拦沙坎 被拦截住的推移质泥沙要及时清除，否则堆积过多会使拦沙坎失效 沉沙池是一个静水池，它的基本原理是因它的断面远大于引水渠道的断面 原理:减小流速 降低水流的挟沙能力 沉沙池的长度和宽度都要适宜: 沉沙池长度若不足，则有害泥沙尚未沉到池底即已流出沉沙池，达不到沉沙的效果；沉沙池过长则造成浪费 调节宽度使流速为0.25～0.70m／s 沉沙池内沉积的泥沙的排除方式有连续冲沙，定期冲沙及机械排沙三种 二、水电站引水建筑物 用于发电引水的渠道称为动力渠道 动力渠道必须满足以下基本要求： 足够的输水能力 水头损失要小 水质符合要求 运行安全可靠 (二)引水隧洞 (三)压力水管 压力水管是指从水库、压力前池或调压室将水流直接引入水轮机的水管,又称高压水管 1.分类 2.线路选择 选择线路时主要考虑以下因素： 尽量选择最短最直的线路 选择良好的地质条件 尽量减少水管的转折起伏 3.压力水管的供水方式 (1)单元供水 优点：构造简单，运行方便可靠，当一根水管发生故障或检修时不影响其它机组运行 缺点：水管所费材料较多，土建工程量大，造价较昂贵。一般在水管不长、造价不太高时采用 （2）联合供水 优点：当机组多时水管数目较少，管理方便，也较经济 缺点：当总水管发生故障或检修时，由它供水的机组都要停止运行；每台机组前面都要装阀门，以便检修某台机组时不影响其它机组运行 （3）分组供水此种供水方式的特点介于单元供水和联合供水之间 正面进水适用于水头不高、水管不长的情况下。对于露天式压力水管，