水利水能规划课件（47清楚明了）

水利利水水能能规规划划总复复习习10/27/20221西华华大大学学能能源源与与环环境境学学院院主要要内内容容水资资源源的的综综合合利利用用兴利利调调节节洪水水调调节节水利利水水电电经经济济计计算算与与评评价价水能能计计算算及及水水电电站站在在电电力力系系统统中中的的运运行行方方式式水电电站站及及水水库库的的主主要要参参数数选选择择水库库群群的的水水利利水水能能计计算算水库调度度10/27/20222西华大学学能源与与环境学学院绪论水资源的的涵义和和特点流动性多用途性性公共性永续性利与害的的两重性性我国的水水资源和和水能资资源我国水资资源的分分布特点点地区分分布不不均匀匀年内分分布不不均匀匀年际变变化大大除水害害兴水利利10/27/20223西华大大学能能源与与环境境学院院水资源源的综综合利利用水力发发电——只利用用水并并不消消耗水水量灌溉——消耗大大量水水量，，用水水年内内变化化大，，有季季节性性航运——不消耗耗水量量，要要求有有一定定的水水深给水——用水较较均匀匀防洪——要求水水库蓄蓄水，，以调调节径径流10/27/20224西华大大学能能源与与环境境学院院水力发发电基本原原理水力发发电的的任务务利用这这些被被无益益消耗耗掉的的水能能来生生产电电能河川水水能资资源蕴蕴藏量量落差和和流量量10/27/20225西华大大学能能源与与环境境学院院河川水水能资资源的的基本本开发发方式式坝式（（damhydropowerstation）坝后式式水电电站——厂房布布置在在坝的的后面面河床式式水电电站——厂房成成为挡挡水建建筑物物一部部分引水式式（diversionhydropowerstation）有压引引水式式无压引引水式式混合式式（mixedhydropowerstation）当河段段上游游坡降降较缓缓且有有筑坝坝建库库条件件，下下游坡坡降陡陡且有有条件件集中中较大大落差差时，，采用用混合合式开开发较较经济济10/27/20226西华大大学能能源与与环境境学院院防洪与与治涝涝洪灾与与涝灾灾的区区别和和联系系洪灾由于江江、河河、湖湖、库库水位位猛涨涨，堤堤坝漫漫溢或或溃决决，使使客水水入境境而造造成的的灾害害。除除对农农业造造成重重大灾灾害外外，还还会造造成工工业甚甚至生生命财财产的的损失失涝灾由于本本地降降水过过多，，地面面径流流不能能及时时排除除，农农田积积水超超过作作物耐耐淹能能力，，造成成农业业减产产的灾灾害共同的的特点点均为地地表积积水（（或径径流））过多多10/27/20227西华大学能能源与环境境学院灌水方法地面灌溉投资省、技技术简单，，但用水量量较大，易易引起地表表土壤板结结地下灌溉土壤湿润均均匀，避免免板结，节节约用水，，但资金及及田间工程程量较大喷灌省水、增产产，但投资资较高且需需要消耗动动力，灌水水质量受风风力影响较较大滴灌省水、省地地、省肥，，但投资较较高10/27/20228西华大学能能源与环境境学院水库特性水库面积特特性水库容积特特性水库的特征征水位和特特征库容死水位（Z死）和死库容容（V死）正常蓄水位位（Z蓄）和兴利库库容（V兴）防洪限制水水位（Z限）和结合库库容（V结）设计洪水位位（Z设洪）和拦洪库库容（V拦）校核洪水位位（Z校核）和调洪库库容（V调洪）总库容（V总）和有效库库容（V效）坝顶高程10/27/20229西华大学能能源与环境境学院死水位死库容正常蓄水位位兴利库容防洪限制水水位防洪高水位位设计洪水位位校核洪水位位坝顶高程结合库容重叠库容防洪库容调洪库容总库容10/27/202210西华大学能能源与环境境学院水库的水量量损失蒸发损失渗漏损失通过坝身及及水工建筑筑物止水不不严实处的的渗漏损失失通过坝基及及绕坝两翼翼的渗漏损损失由坝底、库库边流向较较低水层的的渗漏损失失结冰损失10/27/202211西华华大大学学能能源源与与环环境境学学院院水库库淤淤积积及及淹淹没没、、浸浸没没水库库淤淤积积纵向向淤淤积积形形态态横向向淤淤积积形形态态水库库淤淤积积防防治治水力力排排沙沙水力力冲冲刷刷机械械清清淤淤水库库淹淹没没区区的的划划分分经常常淹淹没没区区———正常常蓄蓄水水位位以以下下库库区区临时时淹淹没没区区———正常常蓄蓄水水位位以以上上一一定定标标准准的的洪洪水水回回水水和和风风浪浪、、冰冰塞塞壅壅水水等等淹淹没没地地区区10/27/202212西华华大大学学能能源源与与环环境境学学院院设计计保保证证率率工作作保保证证率率年保保证证率率多年年期期间间正正常常工工作作年年数数占占运运行行总总年年数数的的百百分分比比蓄水水式式电电站站、、灌灌溉溉用用水水等等采采用用历时保证率多年期间正常常工作历时（（日、旬、月月）占总历时时的百分比径流式电站、、航运用水和和其他不进行行径流调节的的用水部分采采用10/27/202213西华大大学能能源与与环境境学院院兴利调调节计计算径流调调节计计算的的基本本依据据——水量平平衡原原理水库兴兴利调调节计计算的的课题题根据用用水要要求，，确定定兴利利库容容——时历列列表法法根据兴兴利库库容，，确定定设计计保证证率条条件下下的供供水水水平（（调节节流量量）根据据兴兴利利库库容容和和水水库库操操作作方方案案，，求求水水库库运运用用过过程程10/27/202214西华大学学能源与与环境学学院多年调节节计算多年调节节水库兴兴利库容容多年库容容V多——调整年际际径流概率法计计算年库容V年——调节年内内径流时历法计计算10/27/202215西华大学学能源与与环境学学院洪水调节节任务当水库有有下游防防洪任务务时，其其作用主主要是削削减下泄泄洪水流流量，使使其不超超过下游游河床的的安全泄泄量若水库是是防洪与与兴利相相结合的的综合利利用水库库，则除除了滞洪洪作用还还有蓄洪洪作用影响因素素入库洪水水、泄流流建筑物物型式及及尺寸、、汛期水水库的控控制运用用方式以以及下游游的防洪洪要求方法列表试算算法半图解法法10/27/202216西华大学学能源与与环境学学院水库调洪洪计算的的原理基本原理理逐时段地地联立求求解水库库的水量量平衡方方程和水水库的蓄蓄泄方程程水量平衡衡方程闸门开度度不变条条件下水水库蓄水水量与泄泄洪量之之间的关关系10/27/202217西华大学学能源与与环境学学院基本计算算公式分期等收收（付））期值公公式基金存储储公式分期等付付（收））现值公公式本利摊还（资资金回收）公公式一次收付期值值公式一次收付现值值公式10/27/202218西华大学能源源与环境学院院国民经济评价价费用与效益费用国民经济为项项目建设所需需投入的全部部代价水利建设项目目投资达到项目设计计效益所需的的全部一次性性投资，包括括主体工程投投资和相应的的配套工程投投资水利建设项目目的年运行费费项目建成投产产后在运行管管理中每年所所需支付的各各项费用，一一般包括：材材料和燃料动动力费、维修修费、大修理理费、管理费费及其他费用用效益项目为国民经经济所作出的的全部贡献水电效益包括水电站容容量与电量效效益以及水库库防洪、灌溉溉、城镇供水水、航运等综综合利用效益益火电效益包括发电效益益，并计及其其对环境污染染等的负效益益水利建设项目目的效益按功功能分类防洪效益、治治涝效益、灌灌溉效益、城城镇供水效益益、水力发电电效益、航运运效益等从全社会国民民经济的角度度出发，分析析用影子价格格计算项目所所需投入的费费用和可以获获得的效益，，评价建设项项目的经济合合理性10/27/202219西华大学能源源与环境学院院国民经济评价价指标和评价价准则经济内部收益益率（EIRR）项目在计算期期内的经济净净现值累计等等于零时的折折现率，反映映项目对国民民经济所作贡贡献的相对指指标当经济内部收收益率大于或或等于社会折折现率时，该该项目在经济济上是合理的的经济净现值（（ENPV）用社会折现率率将项目计算算期内各年的的净效益，折折算到计算期期初的现值之之和，反映项项目对国民经经济所作贡献献的绝对指标标当经济净现值值大于或等于于零时，该项项目在经济上上是合理的经济效益费用用比（EBCR）项目效益现值值与费用现值值之比，反映映项目单位费费用为国民经经济所作贡献献的一项相对对指标当经济效益费费用比大于或或等于1.0时，该项目在在经济上是合合理的10/27/202220西华大学能能源与环境境学院财务评价费用支出总投资总投资=固定资产投投资+建设期利息息+流动资金年经营成本本包括经营成成本、折旧旧费、摊销销费和利息息支出税金包括增值税税、销售税税金附加和和所得税财务收入电量效益容量效益年利润总额额根据现行财财税制度和和现行财务务价格，分分析测算项项目直接发发生的实际际收入和支支出，编制制财务报表表，计算评评价指标，，考察项目目的盈利能能力、清偿偿能力等财财务状况，，据以判别别项目的财财务可行性性10/27/202221西华大学能能源与环境境学院清偿能力分分析电价测算构成——成本、股息息及红利、、盈余公积积和公益金金、还本利利息和各种种税金借款偿还期期水电建设项项目投产后后用可用于于还贷的资资金偿还固固定资产投投资借款的的本息所需需要的时间间还贷资金还贷利润=税后发电利利润－盈余余公积金－－公益金－－应付利润润资产负债率率10/27/202222西华大学能能源与环境境学院盈利能力分分析财务内部收收益率（FIRR）衡量建设项项目在财务务上是否可可行大于或等于于规定的财财务基准收收益率时财财务上是可可行的投资回收期期（Pt）项目的净收收益抵偿全全部投资所所需要的时时间财务净现值值（FNPV）按行业的基基准收益率率或设定的的折现率，，将项目计计算期内各各年净现金金流量折现现到建设期期初的现值值之和大于或等于于零的建设设项目在财财务上是可可行的投资利润率率项目达到设设计生产能能力后的一一个正常生生产年份的的年利润总总额与项目目投资的比比率年利润总额额=年收入－年年成本－销销售税金附附加投资利税率率项目达到设设计生产能能力后的一一个正常生生产年份的的年利税总总额与项目目总投资的的比率年利利税税总总额额=年收收入入－－年年成成本本+增值值税税10/27/202223西华华大大学学能能源源与与环环境境学学院院水能能计计算算的的目目的的与与内内容容水能能计计算算的的目目的的确定定水水电电站站的的工工作作情情况况出力力、、发发电电量量及及其其变变化化情情况况选择择水水电电站站的的主主要要参参数数水库库的的正正常常蓄蓄水水位位、、死死水水位位和和水水电电站站的的容容量量等等在电电力力系系统统中中的的运运行行方方式式主要要内内容容———水电电站站的的出出力力与与发发电电量量水电站站的出出力概念：：发电电机组组的出出线端端送出出的功功率（kW）水电站站发电电量概念：：水电电站出出力与与相应应时间间的乘乘积（（kW··h）10/27/202224西华大大学能能源与与环境境学院院水电站站保证证出力力计算算水电站站保证证出力力是指水水电站站在长长期工工作中中符合合水电电站设设计保保证率率要求求的枯枯水期期（供供水期期）内内的平平均出出力多年平平均年年发电电量是指水水电站站在多多年工工作时时期内内，平平均每每年所所能生生产的的电能能量10/27/202225西华大大学能能源与与环境境学院院电力系系统及及其用用户特特性电力系系统若干个个电站站及用用户之之间用用输电电线路路联结结成为为一个个共同同的电电力网网包括发发电厂厂、变变电站站、输输电中中、电电力用用户用户特特性工业用用电农业用用电市政用用电交通运运输用用电10/27/202226西华大学学能源与与环境学学院电力负荷荷图日负荷图图负荷在一一昼夜内内的变化化过程线线年负荷图图负荷在一一年内的的变化过过程线电力系统统中各电电站的出出力过程程和发电电量必须须与用电电户对出出力的要要求和用用电量相相适应，，这种对对电力系系统提出出的出力力要求称称为电力力负荷电力生产产就是利利用电能能发、供供、用同同时进行行的特点点进行的的10/27/202227西华大学学能源与与环境学学院电力系统统的容量量组成电力系统统的容量量组成装机容量量——所有电站站装机容容量的总总和，即即铭牌出出力必需容量量最大工作作容量：：为了满足足系统最最大负荷荷要求而而设置备用容量量：准备额外外的容量量，由负负荷备用用容量、、事故备备用容量量和检修修备用容容量所组组成重复容量量——利用弃水水额外增增发季节节性电能能所需额额外增加加的一部部分容量量，它不不必增加加水库、、大坝等等水工建建筑物的的投资10/27/202228西华大学学能源与与环境学学院水电站的的技术特特性水电站的的出力和和发电量量是随天天然径流流量和水水库调节节能力变变化而变变化水库具有有综合利利用任务务，但各各部门的的用水要要求不同同，水电电站所承承受的调调节能力力也有所所不同水能是再再生性能能源，水水电站的的年运行行费用与与所生产产的电能能量无关关，因此此在丰水水期内应应尽可能能多发水水电，以以节省系系统燃料料消耗水电站机机组开停停灵便，，迅速，，因此水水电站适适宜担任任系统的的调峰、、调频和和事故备备用等任任务水电站的的建设地地点要受受水能资资源、地地形、地地质等条条件的限限制。水水工建筑筑物工程程量大，，水库淹淹没损失失较大，，但水电电站发电电不需消消耗燃料料，故单单位电能能成本比比火电站站低10/27/202229西华大学能能源与环境境学院火电站的特特点工作特点只要保证燃燃料供应，，火电站就就可以全年年按额定出出力工作火电站适宜宜担任电力力系统的基基荷，这样样单位煤耗耗较小；火火电站机组组启动比较较费时火电站高温温高压机组组可以获得得最高的热热效率和最最小的煤耗耗火电站本身身单位千瓦瓦的投资比比水电站的的低火电站单位位发电成本本比水电站站高10/27/202230西华大学能能源与环境境学院水电电站站在在电电力力系系统统中中的的运运行行方方式式水电电站站在在电电力力系系统统中中的的运运行行方方式式无调调节节水水电电站站任何何时时刻刻的的出出力力主主要要决决定定于于河河中中天天然然流流量量的的大大小小日调调节节水水电电站站除弃水期外，，在任何一日日内所能生产产的电能量，，与该日天然然来水量所能能发出的电能能量相等年调节水电站站供水期、蓄水水期、弃水期期、不蓄不供供期多年调调节水水电站站径流调调节程程度和和水量量利用用率都都比年年调节节水库库大10/27/202231西华大学能能源与环境境学院水电站装机机容量选择择水电站装机机容量最大工作容容量备用容量重复容量满足电力系统统正常工作的的基本要求系统电力平衡衡系统电量平衡衡系统容量平衡衡10/27/202232西华大学能源源与环境学院院工作容量的确确定水电站最大工工作容量的确确定电站的保证出出力电站在电力系系统中的工作作位置不同调节型式式水电站最大大工作容量的的确定电力系统各种种备用容量的的确定负荷备用容量量事故备用容量量检修备用容量量水电站重复容容量的确定经济比较10/27/202233西华大学能源源与环境学院院水电站装机容容量选择收集基本资料料确定水电站的的最大工作容容量确定水电站的的备用容量确定水电站的的重复容量选择水电站装装机容量以上三项容量量之和大致等等于水电站的的装机容量根据水电站的的水头和出力力变化范围定定出机组的型型式、台数、、单位容量进行系统容量量平衡动能经济比较较10/27/202234西华大学能源源与环境学院院水库正常蓄水水位的选择正常蓄水位与与有关经济和和工程技术问问题随着正常蓄水水位的增高而而产生的变化化水利枢纽的投投资和年运行行费是递增的的水库淹没损失失必然增加受坝址地质及及库区岩性的的制约因素愈愈多结论对综合利用各各水利部门效效益的有利影影响——受到投资、水水库淹没、工工程地质等问问题的制约对下游地区防防洪的有利影影响——对上游地区防防洪的不利影影响对下游地区灌灌溉的效益——特别是在耕地地的淹没与浸浸没对上下游航运运的效益——船筏过坝的不不便10/27/202235西华大学能源源与环境学院院选择正常蓄水水位的步骤和和方法拟定水库的消消落深度对各个方案采采用较简化的的方法进行径径流调节和水水能计算，求求出各方案水水电站的保证证出力、多年年平均年发电电量、装机容容量以及其他他水利动能指指标求出各个方案案之间的水利利动能指标的的差值计算各个方案案的水利枢纽纽各部分的工工程量、各种种建筑材料的的消耗量以及及所需的机电电设备计算各个方案案的淹没和浸浸没的实物指指标和移民人人数进行水利动能能经济计算10/27/202236西华大学能源源与环境学院院选择死水位的的步骤与方法法在已定的正常常蓄水位条件件下，根据库库容特性、综综合利用要求求、地形地质质条件、水工工、施工、机机电设备等要要求，确定死死水位的上、、下限，然后后在上、下限限之间，拟定定若干个死水水位方案进行行比较根据水库情况况及统计数据据确定最有利利消落深度选择水库死水水位的上限选择水库死水水位的下限求出相应的兴兴利库容和水水库消落深度度，并利用设设计枯水年或或枯水年系列列资料进行径径流调节，得得出各方案的的调节流量和和平均水头对各个死水位位方案，计算算保证出力和和多年平均年年发电量，通通过系统电力力电量平衡，，求出各个方方案水电站的的各种容量计算各方案的的水工建筑物物和机电设备备的投资以及及年运行费，，求出不同死死水位方案的的年费用AC水求出不同死水水位方案替代代电站的补充充年费用AC火根据系统年费费用最小准则则，并考虑综综合利用要求求以及其他因因素，最终选选择合理的死死水位方案10/27/202237西华大学能源源与环境学院院水电站水库群群的布置方式式梯级水库群（（串联水库群群）位于同一条河河流的上下游游，以串联方方式连接而成成的水库群并联水库群在同一个电力力系统中，位位于不同河流流上或位于同同一河流的不不同支流上的的水库群串并联组合的的混合水库群群位于同一河流流或不同河流流上串联与并并联混合的水水库群形式10/27/202238西华大学能源源与环境学院院串联水库群串联水库（梯梯级水库）一般的大江大大河上，都分分布着串联水水库群理想的梯级水水电站开发方方式为下一级级回水正好衔衔接到上一级级的底水而形形成梯级，即即充分利用落落差从发电角度来来说，最理想想的是在最上上游找到一个个调节性能好好的水电站，，它的调节可可以给下游梯梯级带来效益益从防洪角度来来说，最好是是在最接近被被保护地区有有一大的防洪洪库容，可以以调节以上流流域的全部洪洪水10/27/202239西华大学能源源与环境学院院水库群之间的的补偿作用径流补偿调调节的概念念和作用径流补偿就是利用各各个水库的的来水过程程的不一致致性和水库库调节性能能的不一致致性，互相相配合工作作，取长补补短，以达达到提高水水库群的总总保证流量量的目的径流补偿调调节的目的就是各水库库联合运用用以达到比比单独运行行更大的效效益水文补偿利用两河（（或两支流流）丰、枯枯水期的起起迄时间不不完全一致致、最枯水水时间相互互错开的特特点，把它它们联系起起来，共同同满足用水水或用电需需要，相互互补充水量量，提高两两河的保证证流量库容补偿利用各水库库调节性能能的差异，，即库容差差异所进行行的径流补补偿10/27/202240西华大学学能源与与环境学学院梯级水库库的径流流补偿梯级（串串联）水水库的径径流补偿偿调节上游水库库调节性性能差，，下游好好此时按一一般梯级级水库径径流调节节即可，，上游单单独调节节放水，，加上区区间入流流，再对对下游水水库进行行径流调调节计算算上游水库库调节性性能好，，下游差差进行补偿偿调节计计算上下游水水库都有有一定的的调节性性能也要进行行补偿调调节计算算10/27/20224