浅析径流式低水头大流量小水电站的坝型选择
低水头小型水电站机组选型设计
・
设计与研究 ・
低 水头小型水 电站机 组选型设 计
袁锁年 ， 贵 尧
（ 甘肃省玉门市宏远 实业有限责任公司， 甘肃 兰州 ７ ３ ０ ０ ０ ０ ）
摘要 ： 介 绍 了低水 头段灯泡贯流机组和 轴流转桨机 组在 郑旗水 电站选型 比较的 思路 。经综合比较 ， 轴流 转桨机组优
于灯 泡贯 流 机 组 。 郑 旗水 电站 机 型 选 择 推 荐 Ｚ Ｚ ６ ６ ０ 一 Ｉ Ｈ 一 ２ ８ ５型 。 关键词 ： 低 水头； 小 型 水 电站 ； 机组； 选 型
选择 灯 泡贯 流式或 轴流式水 轮机 。 根 据装机 规模 ， 结合 电站具体 情况 ， 机组 台数 可
选 ２台 、 ３台 或 ４台 。
资 的增加 ， 即总投资 比其他 ３个 方案 高。 同时 ， 选择 不 同容量机 组 （ “ ３大 ｌ 小” 方案 ） 将 造 成设 备 布置 及 运 行 管理 、 维 护 困难 。
下 游岷县水文站实测最大断面平均含沙量 为 ２ ２ ２ ｋ ｇ ／ ｍ ， 其 多年 平均悬 移质输 沙量为 １ ９ ８万 ｔ 。 输 沙量 的年际 变化很 大 ， 年 内分配 也很不 均匀 ， 主要集 中在 汛期 ５ － ９月 。 其 输 沙量约 １ ８ ６万 ｔ ， 占年 总输 沙 量 的
轮 机额 定水 头为 ｌ ３ ｍ。 ２ ＿ ２ 水 轮机 型式 、 单 机容量 和机组 台数 的确定 电站机 组 的运行 水头 范 围为 ｌ ０ ． Ｏ ７ ～ １ ６ ． ６ ７ Ｉ Ｉ １ ， 可
小” 轴 流定桨 机组 方案 ，虽 能保证 枯 水季 节 电站 来
水 流量 在 ２ Ｏ ｍ３ ， ｓ 时 机组 运行 的稳定 性 ， 但 ４台机方 案 台数 较多 ． 必将 引起机 电设备 、 土建 及安装 工程 投
低水头水电站规划设计的思考
低水头水电站规划设计的思考RSS 打印复制链接大中小发布时间：2011-05-09 14:31:44摘要：低水头水电站的规划设计相对比较复杂，本人根据几年来的工作实践对于其规划设计进行了分析总结。
关键词：低水头水电站，规划设计，总结。
1、序言现在随着各地水电开发的深入，各地都在充分开发利用大流域的水力资源建设低水头电站，而低水头电站由于其流域集雨面积大，一般位于流域的中下游河谷平原，工程涉及面较广，同时设计水头较低（一般水头范围为3-15m），所以其水力资源开发有其自身的特殊情况，规划设计工作相对比高水头电站复杂，如何开展合理的规划设计工作是个值得研究的问题。
本人根据这几年的低水头水电站工程的规划设计工程实践，从流域水力资源规划、水能开发方式、拦河坝坝型选择、装机规模论证、水轮发电机组选型这五个方面进行分析总结后形成了本次技术论文。
2、低水头电站规划设计总结2.1流域水力资源规划⑴梯级电站的布局流域水力资源规划主要应该与本地区的社会经济发展规划、国土利用规划、城市建设规划和流域综合规划相协调，流域水力资源规划主要涉及到梯级电站的布局，而梯级电站布局关键是各级电站坝址位置的选择，电站坝址位置的选择具体来讲，既要考虑到上下两级电站水位衔接问题，又要考虑到该坝址位置的选择对于上游两岸城镇、农村防洪影响及耕地的淹没，在以上因素兼顾的前提下，各级电站坝址的位置尽量往下游移动，以减少引水渠道或尾水疏浚的长度，提高电站水头利用的稳定性，并节省工程投资。
⑵梯级电站水位的衔接梯级电站里上游电站的尾水位与下游电站正常蓄水位的关系是流域水力资源规划的核心问题。
而低水头电站一般机组装机台数为2-6台，相应的上游电站由于有正常尾水位、平均尾水位、加权平均尾水位、最低尾水位等几种水位，而下游电站有以正常蓄水位、活动坝起翻水位等。
另外，根据实际工作情况来看，有的地方考虑上游正常尾水位与下游正常蓄水位衔接的方案，有的地方考虑上游平均尾水位与下游正常蓄水位衔接的方案，有的地方考虑上游加权平均尾水位与下游正常蓄水位衔接的方案，有的地方考虑上游最低尾水位与下游正常蓄水位衔接的方案，所以上游两级电站水位如何衔接是个应该仔细分析的技术问题。
径流式低水头大流量小水电站的坝型选择
及 发 电厂 房 布置要 求 。主河 床 泄水 建 筑 物选 择 自 控 翻板 闸门 、 冲砂 闸结合 敞开式 溢 流 坝 ， 泄水 建 筑 物 总长 ２ ４ 翻板 闸 门高 ３ ｍ。两 岸挡 水 建 筑物 ４ ｍ， ． ２
有 发 电厂 房挡 水 坝段 、重力 坝 段 和粘 土 心 墙砂 砾
根 据 本 工程 是 建在 头 道 松 花 江 上 ，汛 期 洪 峰
［ 秘 日期 】２ １ ． Ｉ２ 牧 ００－ － ２ Ｉ ［ 者 简 介 】 刘 维功 （ ９ ３ ） 男 ， 吉林 省 抚 松 县 人 ，工 程 幅 ，删． 作 １７一 。 ｕ事 水利 工 程 的设 计 币 ￡等 工 作 。 ，
的坝 型建 径流 式 低水 头 大 流量 小水 电站 不 失 为 一 种行 之有 效 的方法 。
３ 电站 的 坝 型选 择
３１ 坝 线 选 择 ．
２ 福 生水 电站 的地 理 位 置 及 概 况
福 生 水 电站 位 于 白山 市靖 宇 县 花 园 口镇 高 雨 城 子 村北 ．该 工 程 在松 花 江 流域 头 道松 花 江 中 上 游． 松花 江流 域上 游开 发 了多个 梯级 电站 。幅生 小 水 电站 站 址 上 游 已建 的 梯 级 电 站 有 小 山 电站 、 双
福 生水 电站 工程 是 头道 松 花 江上 的河 床 式 径
流 电站 ， 坝上 控 制流 域 面积 ４ ７ ０ ｍ ， 年 平 均 径 ５ ｋ ２多 流量 ７ ．ｍ ， 库 库 容小 无 调 蓄 能力 。头 道 松 花 ５８ 水 江洪 峰 流量 大 。 需要 较 长 的泄水 宽 度 。根 据 本工 程 泄 水 建 筑 物和 发 电厂 房 布 置 长度 较 长 ，经 现 场 初 选 并 经 实 测地 形 资料 。坝 轴线 选 在 松 江 河 梯 级 电
径流式水电站
径流式水电站作者：佚名转贴自：电力安全论坛点击数：132 更新时间：2008—8-14 基本不调节径流，按来水流量发电的水电站。
当来水流量大于电站水轮机过水能力时，水电站满出力运行，多余的水量不通过机组发电，直接经泄水道泄向下游，称为弃水；当来水较少时,全部来水通过机组发电，但有部分装机容量因缺水而未被利用。
水电站这种运行方式称为径流发电。
与径流式水电站相对应的是调节式水电站,其运行方式是用水库调节径流，据用电要求发电：来水多于需要时,水库蓄水；不足时,水库补水。
调节式水电站包括有多年调节、年(季)调节、周调节、日调节等水电站(见径流调节)。
其中日调节水电站一般只在枯水季进行日调节,在汛期常采用径流发电方式，所以有人认为日调节水电站也属径流式水电站。
径流式水电站中有高水头或低水头的引水式水电站，也有低水头的坝式水电站。
径流式水电站之所以不调节径流有两方面原因：①水库不具备相应的调节库容，没有能力调节.②虽有一定库容，但受综合利用要求制约而不调节径流。
如建在中国长江上的葛洲坝水利枢纽，其水库总库容15.8亿m3，在枯水期本可进行日调节，但为适应下游航运要求而不调节径流.当上游三峡水利枢纽建成运行后，葛洲坝将不再作径流发电运行而承担反调节任务，即把三峡水利枢纽因调峰运行而放出的24h不均匀流量反调节成均匀流量出库以适应下游航运要求.径流式水电站在24h内一般均匀发电，但当电力系统调峰能力不足时也可不均匀发电,即在负荷高峰时利用全部流量发电或机组满出力运行；在负荷低谷时相对减少发电出力,致使部分流量不通过机组发电而弃水出库。
这种运行方式称为弃水调峰，由于弃水而未被利用的电量称为强迫弃水电量。
径流式水电站运行特点：①24h内出力基本不变,适宜担负电力系统的基底负荷.②年内备月电量变化大,枯水期电量明显少于汛期,为此使系统内火电站或其他电站要在汛期少发电,枯水期多发电,降低系统电源装机容量利用率。
③弃水多，径流式水电站的水量利用系数一般较低,当上游有调节水库时,弃水会不同程度地减少.④坝式低水头径流式水电站的机组在汛期常因下游水位升高而发不足额定出力（见水电站设计水头)，甚至不能发电什么是压力水头在流体力学中，根据伯努力方程:总水头＝Z+P/ρg+u^2/2g=Z+P/ρg+u^2/2g＋[hw]［hw]是水头损失,z是水流高程（自定基点)u是流速，p是水流的压强。
径流式低水头大流量小水电站的坝型选择
面、下面同时过水的特点；它能保证有较大的过水 制系统简单可靠，在汛期或需坍顶时，打开控制阀
能力和较小的上游水位壅高值，使坝体工程量大为 门，放空袋内的水，将坝袋坍落到底板上，即可复
减少，且省去了启闭设备和工作桥，不需人工和电 原河道的行洪断面。另外，其施工简单、造价低
力操作，运行费用低；可由专业厂家生产定型产 廉、维修费用较少，坝体造型优美、线条流畅，坝
挡水坝非溢流坝段采用浆砌石重力坝，溢流坝 段要妥善解决蓄水发电及泄洪需要，在设计初始考 虑了自溃坝、水力自动翻板闸门坝、橡胶坝等几种 类型。 !6# 自溃坝
在当地建成的多数小型水电站中，采用自溃坝 最为普遍［#］。它可以就地、就近取材，节约大量的 水泥、钢材、木材等建筑材料，造价低廉；与同规 模 的 闸 坝 相 比，造 价 可 降 低 &"B > ("B 。另 外， 其结构简单，便于加高、扩建和管理维修；施工技 术简单，工序少，便于组织机械化快速施工；能适 应各种 复 杂 的 自 然 条 件， 可 在 较 差 地 质 条 件 下 建 坝；运行安全可靠，不需要任何控制设施，还具有 可以排泄坝前水流挟来的漂浮物等优点。
来极大损失。如果将溃坝建造得坚固些，坝体在达 胶坝具有施工期短、结构简单、运行方便、工程造
到自溃水位时却不能溃坝，通常需要准备炸药爆 价低等优势，可以控制上游区间的淹没损失，较好
破，难以满足及时排泄洪水的需要，既给上游及区 的适应地基的不均匀沉陷，有利于排洪排沙，提高
间带来淹没损失，又严重影响了河道行洪。
· &# ·
水电建设与管理
35644 789:; <;=>: !"%*!"#$， %"&’( !"#)**
径流式水电站水头~出力特性在装机容量选择中的应用
蓄水位43.0 m,为减小单位电能耗水率,使机组在高水
头下运行，修山水电站基本保持在正常蓄水位运行。白 竹洲水电站下游水位流量关系考虑修山正常蓄水位
43.0 m情况下的顶托影响。白竹洲水电站下游水位流 量关系成果见表1和图lo
表1白竹洲水电站下游水位流■关系曲线
位~流量关系有密切的一一对应的关系。如图3为白竹 洲水电站水头~坝址来流量关系图。
它们的关系可以用指数公式H=C-K0表示。
10 000
8 000 _ 9 £ 、瞩 6 000 無
4 000
2 000
0
净水头/m
•净水头~坝址来流
图3白竹洲水电站水头~坝址来流关系图
2.3白竹洲水电站水头〜出力关系
当径流式水电站下游水位不受顶托影响或下流梯级 水库水位比较固定时，下游水位与坝址流量呈一一对应 的关系，而径流式水电站上游水位一般保持正常蓄水位 运行，所以水头与流量呈一一对应的关系。电站理论计算 出力与水头和流量的乘积成正比关系，因此，径流式水电
图2 竹子坪生态水电站下游水位流量关系曲线
H=C-KQa
式中
H——电站净水头（m）； Q——过坝流量（含过机流量）（m3/s）; C—一与上游正常水位、下游死水位及水头损失
有关的常数（m）；
K---- 系数；
a一一指数。 从图3可知，电站水头和坝址来水流量成---- 对 应的关系。来水流量较小时，水头较高（最高水头5.7 m）,随着流量的增大，水头减小，直到水头为0o
1 000 177.99 177.99 180.67 185.3 190.19 195.15 2gl3 205.12
1 500 179.29 179.29 181.25 185.53 190.31 195.22 200.17 205.15
浅析小水电技术及发展现状
浅析小水电技术及发展现状作者：张超进来源：《科技传播》2010年第24期摘要水电仍然是世界范围内可再生电力产品的重要组成部分。
在加快发展我国经济过程中，加快小水电建设发展，促进农村的电气化，不仅关系到能源与农业两个战略重点，而且还关系到农村的经济全面振兴。
目前中国国内农村的生产力还较为落后。
因此，建设具有中国特色的农村电气化，具有重要的战略意义，因此倡导发展和利用小水电技术是十分必要的。
很多的业内人士也都相信：小水电在未来的10年～20年内将在世界范围内有强烈复苏的势头。
本文主要分析小水电优势和优点，探讨了不同的小水电技术目前的发展状况。
关键词水电；电气化；小水电技术中图分类号TM72 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2010）33-0098-020 引言小型水力发电被认为是当今社会最经济最环保最有利的能源技术之一，目前我国小水电发电量占中国清洁可再生能源发电量的比重在95%以上，在推动中国清洁可再生能源发展方面发挥了基础性作用。
小型水力发电站建造不复杂，而且建造的周期短，可以大量地利用当地的材料与劳动力，投产运行后效益明显。
当前，各种现有的并且已经过实践验证的先进水电站设计技术方案，不论是在建造方面，还是在运行方面，都可以根据各地的实际情况广泛的运用于的不同环境。
一般的小水电站基本都是径流式电站，这种电站通常只是建造的低矮拦洪坝或者引水堰。
小水电站的一般由建筑拦洪坝、引水建筑物、压力前池、压力钢管、发电厂房及变电站工程组成。
电站通过拦洪坝蓄水，河水通过引水建筑物、压力前池、压力钢管进入电站厂房的冲刷水轮机带动发电机转动，从而将水的势能和动能转变为电能。
发出电能后经过配电监控设备系统后送上电网或用户。
1 小水电的优势和优点我国水电资源十分丰富，分布广泛，遍及全国30个省（区、市），65％的小水电集中西部地区。
西南地区的小水电资源占全国的50％以上。
我国政府对水电的开发实行了积极的扶持政策，小水电被纳入农村电气化发展和建设规划，水电已经在中国的电气化，特别是农村电气化方面发挥了重要作用。
径流式低水头大流量小水电站的坝型选择
径流式低水头大流量小水电站的坝型选择刘维功;燕立德【摘要】本文以福生水电站设计的坝型选择为例,综合阐速了利用大中型水电站发电尾水,选择适合的坝型建低水头大流量小水电站具有可观的前景.【期刊名称】《吉林水利》【年(卷),期】2011(000)001【总页数】3页(P4-6)【关键词】水电站;低水头;大流量;坝型;泄洪;翻板闸门【作者】刘维功;燕立德【作者单位】吉林省抚松县水利局,吉林,抚松,134500;吉林省抚松县水利局,吉林,抚松,134500【正文语种】中文【中图分类】TV7421 引言为了加快农村能源建设，扩大“小水电代燃料”工程建设规模和实施范围，缓解当地电网供电紧张的局面，改善能源布置结构，保护森林植被，减少大气污染，净化空气，改善气候，促进生态良性循环，利用大中型水电站的发电尾水，选择适合的坝型建径流式低水头大流量小水电站不失为一种行之有效的方法。
2 福生水电站的地理位置及概况福生水电站位于白山市靖宇县花园口镇高丽城子村北，该工程在松花江流域头道松花江中上游，松花江流域上游开发了多个梯级电站。
福生小水电站站址上游已建的梯级电站有小山电站、双沟电站、石龙电站、北江电站等多个梯级电站。
坝址上游距抚松县北江电站尾水渠2.8km，下游750m处为白山电站库尾，电站距抚松县城5.4km。
电站总装机为8 000kW，年利用小时数2 264h，多年平均发电量为1 840万kWh，总投资6 310万元。
该工程是一座以发电为主，兼顾旅游等综合利用的小型水利工程。
该工程主要由挡水坝、溢流坝、泄水闸、冲砂闸、发电厂房等组成。
坝址位于头道松花江干流上，库区河道地势平坦，河床变化不大，坝址区为不对称的“U”型河谷，谷宽为250―300m，河床大部分为砂砾石层覆盖，基岩为玄武安山岩。
左岸为一级、二级阶地，阶地均高于河床5m以上，表层为砂壤土。
右岸为山体，由安山岩组成。
该工程左岸有201国道通过，对外交通便利。
电站下游500m处有抚松至抽水乡的66kv高压线路通过,联网十分方便。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
浅析径流式低水头大流量小水电站的坝型选择
在当前的农村水利电力建设中，径流式低水头大流量小水电站建设数量每年成高速发展状态。
因此做好这类水电站建设，特别是水坝建设技术研究，对于水电站建设、整体安全、上下游安全、日常管理等各项工作都起到了不可忽视的作用。
标签：径流式低水头；小水电站；坝型
随着我国乡镇农村对于电力资源的日益需求，以及可再生资源发电理念的不断发展，各类小型水电站建设在我国农村地区得到了广泛应用。
其中径流式水电站因其工程量较小、技术简单等优势，成为了我国水量较为丰富的农村小水电站建设的主要类型。
而在径流式水电站模式中，采用水坝结构的低水头、大流量模式们水电站结构，因其较高的安全性得到了水电工程管理者的广泛重视。
为此我们结合小水电站特征，开展了这类水电站的坝型选择研究，为这类水电站建设提供技术研究支持。
一、坝型选择应考虑的主要因素
在径流量低水头小型水电站坝型选择过程中，技术设计人员应考虑的因素包括了以下三个因素。
（一）水电站自然环境因素
在水电站建设水坝坝型选择中，设计者首先需要考虑的是水电站所处的自然环境因素，因此水坝设计者在设计工作开始前，应对水坝周边的水文、地质等情况进行实地勘测，并对周边已建成的水利电力工程进行实地考察与分析，形成数据化的书面勘测报告，为水坝设计提供全民的技术前期支持。
（二）施工工程建设因素
在施工工程管理中，其建设中的技术与管理因素也是坝型选择中应考虑的主要因素。
（1）工程建设工期与造价，既确保工程施工按期完成，且成本得到有效控制。
（2）施工技术简便，利于小型水电站施工简易化原则。
（3）工程建设不能对环境，如地质环境、河流上下游环境造成严重影响。
（三）电站使用性能因素
在坝型选择中，管理者还应根据其使用中的性能需求选择坝型。
（1）水坝的使用性能，如水坝的防洪、灌溉性能等。
（2）工程维护管理简单，进而减少其后期管理的工作量与技术要求。
（3）长期使用性能，如水坝长期使用是否会对地区环境、水文等造成不良影响等。
二、当前常用的主要坝型及选择研究
在小水电站设计中，挡水非溢流坝段一般会使用浆砌石重力坝型式。
而其在溢流坝设计中需要根据技术需求，合理的选择坝型形式。
在当前径流式水电站设计中，其常用的坝型形式包括了自溃坝、水力自动翻板闸门坝、橡胶坝等三种主要的类型。
下面我们分别就这几类坝型特点进行分析。
（一）自溃坝及其主要应用特点
在我国农村小型水电站的建设中，自溃坝是一种应用较多的坝型模式。
较之其他的坝体形式，其主要特点包括了以下两个方面。
（1）优势特点。
在水坝建设中，自溃坝的主要优势包括了以下几点。
一是材料优势。
自溃坝建设中主要不使用水泥、钢材等建筑材料，而是采用就地取材的方式获得建筑材料，因此其建筑成本较低，同时材料的便利性较强。
二是建筑技术简便优势。
由于自溃坝自身的整体结构简单，因此便于其后期建筑管理工作的开展。
三是使用中的优势。
自溃坝在使用中具有安全性较强、不需要另建控制设施，以及对水中的漂浮物可以起到一定排泄作用等特征。
（2）使用中的劣势。
自溃坝在使用中除了以上优势外，在使用中也存在一定的劣势问题。
这一问题主要集中在水电站坝体启溃水位的控制中，这一问题包括了三种情况。
一是如果河道中杂物过多，就会对坝体造成严重冲击进而影响坝体自身的整体质量，进而导致水壩在水位没有达到自溃水位状态下就发生溃坝，造成严重的事故。
二是自溃坝发生溃坝后需要完全重建，投资成本高。
三是如坝体无法正常溃坝，就必须采用爆破方式进行处理，时间长、效果差，容易对河道上下游安全造成严重影响。
（二）水力自动翻板闸门坝以及主要特点
在水利设施建设中，水力自动翻板闸门作为一种较为常见的水力自动闸门，也是小型水电站建设的重要坝体形式。
在使用的主要的特点包括了以下两方面。
（1）优势特点。
在这一坝体的使用中，其主要的优势包括了以下几点。
一是其整体结构较为简单，进而便于施工管理工作与技术控制；二是在使用中水流可以通过闸门上下面过水，确保了水坝过水能力以及避免了上游水位壅高值的情况；三是工程中不需要单独建设启闭设备和工作桥，以及相关的操作设备，减少了工程建设与运行费用；四是其设备可以由专业企业定制，材料使用与维护成本较低，管理简单。
（2）使用中的劣势。
在这类坝体的使用中，其最大的劣势在于其闸门结构较为薄弱，已收到外力影响。
因此在河流中杂物过多、水流过大以及泄洪等情况下，闸门受力过大就会因为力系失衡造成其开度变化，甚至出现闸门失稳、闸门与坝体出现结构毁坏等问题，影响其使用寿命。
严重时甚至出现闸门无法正常启闭，不能满足河道正常流水以及行洪技术要求。
（三）橡胶坝以及主要特点
橡胶坝体是当前一种新型的水坝建设模式，由于其技术含量较高因此在当前小型水利设施中得到了广泛应用。
在当前的水利设施建设中，其主要技术优势包括了以下几点。
（1）材料节约。
此类坝型使用的建筑材料，特别是钢材、水泥以及木材等较少，适合小型水利工程建设。
（2）具有较强的地形适应性。
橡胶坝在使用中可以适应多种水文与地质条件，且坝后工程较为简单。
（3）成本较低。
在水坝使用中橡胶坝的基础底板、下游消能与上游防渗等主要结构，可以根据水坝使用具体情况进行简化，进而减少了建设投资成本。
（4）建设施工期较短。
橡胶坝建设中使用工厂定制的坝袋建设，并利用现场安装的方式，其建设工期较短，同时质量可以得到保障。
（5）控制操作较为灵活。
橡胶坝体在使用中可升可降，其挡水与泄水功能个完善，且在运行维护成本低于其他类型坝体。
总之在三类当前常用的坝体形式中，橡胶坝型式在实用性、成本与工期、施工技术层面、使用性能等因素中，其综合性能较为突出，适用于当前大部分浅析径流式低水头大流量小水电站使用，因此在农村水利建设中得到了有效推广。
参考文献：
[1]孙燕峰. 甘肃省酒泉市洪水河水库坝型比选设计[J]. 水利技术监督. 2017（05）
[2]张明. 盘县西得泥水库坝线和坝型选择[J]. 水利科技与经济. 2014（01）。