引水式水电站
引水式水电站课件
水库
水库用于储存引来的水，调节 水流，保证水轮发电机组稳定 运行。
水轮发电机组
水轮发电机组是引水式水电站 的发电设备，利用水流驱动发
电机产生电能。
引水式水电站特点
01
02
03
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投资少
引水式水电站结构简单，建设 周期短，投资相对较少。
引水式水电站的环境影响
水资源利用
引水式水电站通过调节水流，改变河 流的自然状态，对水资源利用产生影 响。
生态影响
土地利用和水质变化
水电站建设可能占用土地资源，影响 土地利用和水质变化。
水电站的建设可能对河流生态系统造 成破坏，影响生物多样性。
引水式水电站的可持续性分析
能源可持续性
引水式水电站利用水力发电，是 一种可再生能源，具有能源可持
环境友好
尽可能减少对周边环境的破坏，合理利用水 资源，保护生态环境。
引水式水电站设计要点
水工建筑物设计
包括引水渠、压力前池、调压井等， 需确保水流平稳、减少水头损失。
机电设备选择
根据水电站规模和性能要求，合理选 择水轮机、发电机等设备。
电气系统设计
设计合理的电气主接线、配电装置及 电缆敷设等，确保电站安全稳定运行 。
能转化为机械能。
发电机
水轮机通过传动轴驱动 发电机旋转，将机械能
转换为电能。
输电线路
电能通过输电线路传输 至电网，供用户使用。
引水式水电站效率分析
能量转换效率
引水式水电站的能量转换效率取 决于水轮机和发电机的设计、制 造和运行状态，以及水流条件等
因素。
控制与调节
引水式水电站的控制与调节对效率 有重要影响，合理的调节和控制可 以提高效率。
水能发电站(引水式)工作原理及设备详情.
水轮机
平面设计图
实物
机械能转换成电能
水流驱动水轮机转动，水轮机带动同轴发电机转动，由发 电机将水轮机传来的旋转机械能转化为电能 1、发电机工作的基本原理――电磁感应原理 线将感生电势，闭合导线将感生电流。 导线切割磁力
电枢绕组庞大，故工程上采用磁力线移动去切割固定不动的 电枢绕组（简图）；
磁力线由电磁铁产生，为了得到电磁铁，必先得到直流电 源 2、怎样得到直流电源 直流发电机；交流电通过变压、整流 获得
生产原料——水能
水能的基本要素是流量、水头。当水流具有一定的流量、水头以后，我们说水流具有了一 定的能量。但是水流的水头沿天然河流沿程分布时，我们无法使用，需要将水头集中 以后才利于我们使用。按集中水头的方法，可以将水电厂分为三种类型： 1、坝式水电厂 就是拦河筑坝集中水头。又可以分为河床式和坝后式。优点：有调节能力 和可以综合利用。缺点：水淹面积大；泥沙淤积。 2、引水式水电厂 缺点：无调节能力，属径流式；破坏生态。 3、混合式 将上两种形式相结合。(我厂三站引水系统概况)
电力工业生产的特点
l）电力生产的同时性 发电、输电、供电是同时完成的,电能不能大量储存,必须用多少,发多少。 2）电力生产的整体性 发电厂、变压器、高压输电线路、配电线路和用电设备在电网中形成一 个不可分割的整体,缺少任一环节,电力生产都不可能完成,相反,任何设备 脱离电网都将失去意义。 3）电力生产的快速性 电能输送过程迅速,其传输速度与光速相同, 达到每秒30万公里,即使相距 几万公里,发、供、用都是在一瞬间实现。 4）电力生产的连续性 电能的质量需要实时、连续的监视与调整。 5）电力生产的实时性 电网事故发展迅速,涉及面大,需要实时安全监视。 6）电力生产的随机性： 由于负荷变化、异常情况及事故发生的随机性，电能质量的变化是随机 的，因此，在电力生产过程中，需要实时调度，并需要实时安全监控系 统随时跟踪随机事件，以保证电能质量及电网安全运行。
坝式、引水式等各类水电站特点介绍
水电站的根本开发方式及其布置形式由N = 9.81ηQH可知，要发电必须有流量和水头，关键是形成水头。
要充分利用河流的水能资源，首先要使水电站的上、下游形成一定的落差，构成发电水头。
因此就开发河流水能的水电站而言，按其集中水头的方式不同分为坝式、引水式和混合式三种根本方式。
另外，抽水蓄能电站和潮汐电站也是水能利用的重要型式。
一、坝式水电站(一) 坝式水电站特点(1) 坝式水电站的水头取决于坝高。
目前坝式水电站的最大水头不超过300m。
(2) 坝式水电站的引用流量较大，电站的规模也大，水能利用较充分。
(由于筑坝，上游形成的水库，可以用来调节流量〕目前世界上装机容量超过2 000MW的巨型水电站大都是坝式水电站。
此外坝式水电站水库的综合利用效益高，可同时满足防洪、发电、供水等兴利要求。
(3) 坝式水电站的投资大，工期长。
原因：工程规模大，水库造成的淹没范围大，迁移人口多。
适用：河道坡降较缓，流量较大，并有筑坝建库的条件。
(二) 坝式水电站的形式1．河床式电站(power station in river channel)——一般修建在河道中下游河道纵坡平缓的河段上，为防止大量淹没，建低坝或闸。
——适用水头：大中型：25米以下，小型：8~10米以下。
适用于较低水头的水电站——厂房和挡水坝并排建在河床中，共同挡水，使之成为挡水建筑物的一局部，故厂房也有抗滑稳定问题；注：厂房本身起挡水作用是河床式水电站的主要特征——厂房高度取决于水头的上下。
——引用流量大、水头低。
——主要包括：挡水坝、泄水坝、厂房、船闸、鱼道等。
葛州坝水电站坝后式水电站2．坝后式水电站(power staion at dam toe)——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。
厂坝之间设置沉陷缝，是两者之间互不传力，厂房不承受水头。
——坝后式水电站一般修建在河流的中上游。
——库容较大，调节性能好。
——如为土坝，可修建河岸式电站。
水电站的布置形式
一、坝式水电站
在河流峡谷处拦河筑坝，坝前雍水，在坝址处形成集中落差，这种 开发方式为坝式开发。在坝址处引取上游水库中水流，通过设在水电站厂 房内的水轮机，发电后将尾水引至下游原河道，上下游的水位差即是水电 站所获取的水头。用坝集中水头的水电站称为坝式水电站。 (一) 坝式水电站特点 (1) 坝式水电站的水头取决于坝高。目前坝式水电站的最大水头不超过 300m。 (2) 坝式水电站的引用流量较大，电站的规模也大，水能利用较充分。 (由于筑坝，上游形成的水库，可以用来调节流量）目前世界上装机容量 超过2 000MW的巨型水电站大都是坝式水电站。此外坝式水电站水库的 综合利用效益高，可同时满足防洪、发电、供水等兴利要求。 (3) 坝式水电站的投资大，工期长。原因：工程规模大，水库造成的 淹没范围大，迁移人口多。 适用：河道坡降较缓，流量较大，并有筑坝建库的条件。
(二) 坝式水电站的形式
1．河床式电站(power station in river channel) 1）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。 2）适用水头：大中型：25米以下，小型：8~10米以下。 3）厂房和挡水坝并排建在河床中，共同挡水，故厂房也有抗滑稳定 问题； 4）厂房高度取决于水头的 高低。 5）引用流量大、水头低。 6）主要包括：挡水坝、泄 水坝、厂房、船闸、鱼道等。 7）注：厂房本身起挡水作 用是河床式水电站的主要特征。
第二节: 水电站的布置形式
由N = 9.81ηQH可知，要发电必须有 流量和水头，关键是形成水头。 要充分利用河流的水能资源，首先要使 水电站的上、下游形成一定的落差，构成发 电水头。因此就开发河流水能的水电站而言 ，按其集中水头的方式不同分为坝式、引水 式和混合式三种基本方式。 抽水蓄能电站和潮汐电站也是水能利用 的重要型式。
例析引水式发电站的优缺点
例析引水式发电站的优缺点1.水电站的概述1.1德谷沟水电站的基本情况德谷沟水电站坐落在金阳县城脚下的河沟旁。
德谷沟水电站属于典型的引水式发电站，它只是引水式发电站集群之一。
建设上技术要求较低、投资较小、占地面积少，对生态的影响较弱。
1.2德谷沟电站水利资源丰富，开发量大由于德谷沟狭长，落差较大，坐落在德谷沟上的水电站就有德谷沟电站、芦稿一级电站和仓房水电站-呈阶梯式分布。
阶梯式分布有效的利用了水资源，形成资源节约型发展战略。
德谷沟水资源源头是地下水、源头水量较小但沿途得到了其他水系的汇流和雨水的补充，到达德谷沟取水口水量也然较大了，水量常年富足，即使春冬枯水季节也能满足发电要求。
2.德谷沟电站的优点2.1占地面积及移民少相对于三峡、溪洛渡等大型水电站占地面积少，对占地的补偿也就相应较少了，不及三峡电站的百分之一，三峡基地的占地面积广，总的建筑面积占有很大的比例。
引水式发电站移民也较少基本上不影响居民的生活，移民资金比例也小。
水电站运行不消耗燃料，不污染空气，不排废渣。
由于水体吸收和释放太阳辐射的热量，所以水体会影响当地的气候，增加水体的热容量。
对农业、林业有益影响。
在库区打造美景发展旅游业，吸引游客，发展渔业和服务业（农家乐）使居民增收，促进当地经济发展，增加就业机会。
2.2对地质及施工技术要求低引水式发电站一般采用无坝取水，可以用低格栏珊坝和溢流式小水坝，不需要过多的开挖，对地质的要求不是很高。
取水口的位置可以相应的改变（遇到地质特别差和不满足其他要求时）。
相对大型水坝来说引水式发电站对地质的要求远远不及。
工程建设当中引水式发电站对技术的要求也是较低的，修建的水工建筑物结构较为简单，乙级和丙级资质的水电工程局就可以修建。
所需的技术型人才技能也没那么高的要求。
施工组织设计、施工工艺、施工图简单，施工机械较轻便。
施工导流不必要打导流洞，围堰也不需要太坚固，爆破量较小有时可以用机械代替，爆破的技术要求也不高，地基处理施工简便，需要灌浆的地方较少，混凝土的用量相对较少，坑槽土方量相对较少，地下洞室较少，施工程序简单。
引水式水电站
引水式水电站引水式水电站是自河流坡降较陡、落差比较集中的河段，以及河湾或相邻两河河床高程相差较大的地方，利用坡降平缓的引水道引水而与天然水面形成符合要求的落差(水头)发电的水电站。
简介引水式水电站diversion type hydropower station自河流坡降较陡、落差比较集中的河段，以及河湾或相邻两河河床高程相差引水式水电站较大的地方，利用坡降平缓的引水道引水而与天然水面形成符合要求的落差(水头)发电的水电站。
水电站的装机容量主要取决于水头和流量的大小。
山区河流的特点是流量不大，但天然河道的落差一般较大，这样，发电水头可通过修造引水明渠或引水隧洞来取得，适合于修建引水式水电站。
世界上已建成的引水式水电站，最大水头达 1767m(奥地利赖瑟克山水电站);引水道最长的达39km(挪威考伯尔夫水电站)。
中国已建成的引水式水电站，最大水头为1175m(四川省凉山州昭觉县苏巴姑水电站);引水隧洞最长的为8601m(四川渔子溪一级水电站)。
分类引水式水电站可分为无压引水式水电站(图1) 和有压引水式水电站(图2)。
无压引水式水电站的引水道为明渠、无压隧洞、渡槽等。
有压引水式水电站的引水道，一般多为压力隧洞、压力管道等。
主要建筑物引水式水电站的主要建筑物，根据其位置和用途，可分为以下三引水式水电站个部分。
首部枢纽建筑物有壅高河流水位及将水流引向引水道的挡水建筑物和导流建筑物，有清除污物、杂物和沉淀泥沙的建筑物，有时还有防冰设施和排冰的建筑物，如坝、拦河闸、引水道的进水口、拦污栅、沉沙池、冲淤和排冰设施。
其中，有些建筑物可根据当地的地形、地质等条件，布置在首部枢纽或引水道的沿线。
引水道及其辅助建筑物在无压引水道上，常需布设雨水侧向溢流堰、拦沙槛，以及防止崩石、拦截泥石流等保护性工程措施;通常在引水明渠末端建前池或日调节池。
在有压引水道的末端与压力水管之间，常设置调压室，以减少水击影响和改善机组的调节保证条件。
引水式水电站名词解释
引水式水电站名词解释
引水式水电站，简称引水站，是一种使用新鲜水和水力发电的设备。
它的工作原理是围绕水的吸力，将水从一个流域引入另一个流域，从而获得水力发电。
引水站工作原理：装有一台水轮机的进水壶口，通过渠道将水从流域输入，升压泵将水压强度提高，水源坝维护水位，水流流入水轮机，动力机械将水流动能转化为机械能，水轮机通过轴承与发电机的联轴器的联接，发电机将机械能转化为电能，供给需要用电的用户。
引水站引水量能有效改变在某一区域内水位变化，调节水力发电厂可用水量，从而达到节水节电的效果，具有节能减排、环境保护、资源利用价值。
引水站有以下几个优点：1. 可使不同流域之间水资源得到均衡分配；2. 能有效改善降低流域水环境污染；3. 可有效调节水质，抑制水污染点的发展；4. 可使社会高效利用水资源，提高水力发电的利用效率；5. 可为“三峡工程”的后续开发创造条件。
引水式水电站是目前节能减排技术中应用较为广泛的一种技术，它既能有效调节水质，改善水环境，又能够使水资源得到均衡分配，发挥出其最大效用，可谓一举两得。
引水式水电站设计分析
引水式水电站设计分析摘要：随着国民经济水平的不断提高，我国的电力事业也得到了很大的发展。
水电站在电力行业中占有很大的比重，其设计、施工质量对于电力企业的生产具有重要的影响。
引水式水电站是较简单的一种引水发电站类型，工程涉及战线长、范围广、考虑因素多。
文章主要讨论引水式水电站设计对坝址、厂址、引水线路的选择及压力前池设计和电站装机容量的确定等，供引水式水电站设计者参考。
关键词：引水式水电站；坝址；厂址；引水渠道；压力前池一、引水式水电站坝址的选择及布置1.1 水电站坝址的选择在引水式水电站的设计过程中，设计人员要注重坝址的选择。
在实际的操作过程中，相关工作人员要加强对相关河道的自然条件进行调查和分析，关注相关的地质问题，而且还要对工程投资以及综合管理进行分析。
在引水设计方面，要选择河床比较稳定并且水量大的河段。
此外，对于要求比较严格的水电站，相关工作人员要将相关的渠道设置在河水溢出带的下游，这样就能够增大河水从河床两侧的溢出量，可以在很大程度上提高水电站的发电量，使得水电站在冬季能够正常运行。
值得注意的是，对于在春季和冬季上游冰量较多的河道，相关工作人员还要采取一定的除冰设计措施。
要设置科学合理的水闸，使得冰块能够顺利通过。
在渠道型式的选择上，要注重选择合理的模式。
一般来讲，当前使用较多的渠道，其正面一般用作排沙、泄洪以及排冰，而侧面则主要是拦河闸和拦河坝。
在实际的河道考察和设计过程中，要密切注意水流方向以及水流条件，使得河道的轴线与排冰、泄洪能够在一条直线上，这样能够切实地保护相关河道不会受到较多破坏，实现耗水量少、流水效果好的目的。
1.2 枢纽布置在引水式水电站的设计过程中，水电站枢纽的布置非常重要。
在实际操作过程中，应根据工程开发的方式以及河流的水流特点，合理布置枢纽。
当前比较常见的枢纽形式主要包括坝、闸混合式以及全闸布置两种形式。
坝、闸混合式枢纽的优点是运行较为方便灵活，投资相对较少，而且具有较强的安全性能，在投入使用之后，其管理控制相对较为方便。
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验证
提出调压室 方案
（文献调查）
问题分析
非恒定流分析
+
（文献调研）
需求分析
+ 水锤压强计
算
发现问题 改进设计 验证 改进的 实用性
波动分析
+
（系统工程法）
六、课题创新及预期成果
研究视角创新
本课题以引水式水电站中引水系统的非恒定流分析为切入
点，进一步分析了水锤压强产生的原因，如何降低水锤压强， 通过调压室波动稳定分析对调压室进行优化设计。
汇报提纲
一、课题名称 二、选题背景及意义
三、国内外关于该课题的研究现状
四、研究目标及研究内容 五、拟采取的研究方法、技术路线和可行性分析 六、本课题的创新之处和可预期的创造性成果 七、经费预算及进度计划
一、课题名称
本课题名称：引水式水电站引水系统的水锤压强及调压室波动
稳定分析研究
课题组成员及分工
序号
（3）文献检索费
（4）论文出版费 2.材料费（调压室模型制作）
500
1000 2000
检索资料
发表论文 购置材料
300
0 2000
200
1000 0
为引水式水电站调压室波动稳定分析 提供理论支持和实践依据
四、研究目标及内容
水电站引水系统中引起非恒定流现象的原因分析
以压力波动为特征的水锤压强研究 以质量波动为特征的调压室波动研究 引水式水电站调压室的优化设计与验证
五、拟采取的研究方法和技术路线
调查研究 构建研究 方案优化
各方案比较
经验性评估 可用性测试
发展（研究了调压室受简谐振动时的水压力分布，得出了水击压
力系数的计算公式，并研究了气垫式调压室的水击穿室问题）
现状（解决了广州抽水蓄能电站、溪洛渡电站、龙潭电站、向
家坝水电站等具有复杂调压室的复杂引水发电系统的水力过渡 问题。）
四、研究目标及内容
引水式电站引 水系统分析 调压室涌浪分析
发现问题 进行水锤压强计算 确定合适的调压井
研究方法创新
本研究将在大量的调研和实践基础上，优化了引水式水电 站调压室设计，对选取案例进行优化设计并验证其有效性。该 方法可为相关水电站建设提供借鉴和参考。
六、课题创新及预期成果
优化的引水式水电站调压室设计方案
《引水式水电站调压室稳定断面分析计算的方
法研究》论文
七、课题研究计划及经费预算
2016.6－2010.7：搜集查阅相关的资料，了解国内外的研究现状
必要性
水能资 源利用
好处
我国水能资源总 量丰富 水能资源开发利用 率高
建设调压井工程
二、选题背景及意义
理论价值
调压室的稳定性是水电站厂房稳定出力的保障
调压室中的水位波动以及压力管道水击压强的确定 对调压系统的正确设计和确保电站调压系统的正常运行至
关重要
实践意义
开展并总结调压井工程设计与关键施工技术研究将 有力地推动我国调压井工程设计与施工技术进步
三、该课题的研究现状
起始（60年代起，电子计算机进行水击压强计算） 国 外 研 究 现 状
发展（有关水击波通过阻抗式调压室底部传递到隧洞的研
究分析）
现状（可解决复杂调压室的引水发电系统的水力过渡问题）
三、该课题的研究现状
国 内 研 究 现 状
起始（流溪河、长湖、澄碧绿水河及龙源等电站都进行过有 压引水系统非恒定流、尾水系统的反水击的原型观测）
1
2
姓名
冯熊
冯永斌
专业
水利水电工程
水利水电工程
职称
讲师
副教授
工作任务
论文选题、调查研究搜集资料、 撰写论文 资料搜集、数值计算分析
备注
3
4 5
闫世伟
张常利 王保周
水利水电工程
农业水利工程 水利水电工程
讲师
助教 助教
调查国内外相关课题的研究情况
调压室波动稳定分析 水锤压强计算分析
二、选题背景及意义
水电建设工程 逐渐西移 工程建设地 质条件复杂 水能资源开发利 用进一步加大 水能资源是一种可 再生能源
2016.8－2016.10：论证课题的重要理论、现实意义及可行性
2016.11－2017.5： 相关专业理论知识学习，数值分析研究
2017.6－2017.8： 选取案例进行相关验证，撰写部分论文
2017.9-2017.10： 课题结题，发表论文。
七、课题研究计划及经费预算
阶段下达经费计划（元） 开支科目 预算经费（元） 主要用途 前半阶段 预算经费总额 1.业务费 （1）计算、分析、测试费 （2）会议费 5000 3000 1000 500 数值分析计算 会议讨论费 500 300 500 200 后半阶 段