水资源开发方式及水电站的基本类型_水电站开发方式
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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(preure 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。
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