物理校本課程

水能和水能資源水能或稱為水力發(fā)電，是運(yùn)用水的勢(shì)能和動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能來(lái)發(fā)電的方式。以水力發(fā)電的工廠稱為水力發(fā)電廠，簡(jiǎn)稱水電廠，又稱水電站。水能主要用于水力發(fā)電，其優(yōu)點(diǎn)是成本低、可連續(xù)再生、無(wú)污染。廣義的水能資源包括河流水能、潮汐水能、波浪能、海流能等能量資源；狹義的水能資源指河流的水能資源。是常規(guī)能源，一次能源。人們目前最易開(kāi)發(fā)和利用的比較成熟的水能也是河流能源，水的落差在重力作用下形成動(dòng)能，從河流或水庫(kù)等高位水源處向低位處引水，利用水的壓力或者流速?zèng)_擊水輪機(jī)，使之旋轉(zhuǎn)，從而將水能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，然后再由水輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，切割磁力線產(chǎn)生交流電。太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)地球上水循環(huán)，使之持續(xù)進(jìn)行。地表水的流動(dòng)是重要的一環(huán)，在落差大、流量大的地區(qū)，水能資源豐富。隨著礦物燃料的日漸減少，水能是非常重要且前景廣闊的替代資源。世界上水力發(fā)電還處于起步階段。河流、潮汐、波浪以及涌浪等水運(yùn)動(dòng)均可以用來(lái)發(fā)電。岷縣水電資源概況圖一岷縣地形圖岷縣位于甘肅南部洮河中游，水資源豐富，境內(nèi)水系分長(zhǎng)江、黃河兩大流域，3個(gè)水系，有洮河、迭藏河等大小河流22條，年平均徑流量42.09億立方米，是我省境內(nèi)少有的水電資源大縣，水能蘊(yùn)藏量33.5萬(wàn)千瓦。黃河上游最大的支流洮河流經(jīng)縣內(nèi)13個(gè)鄉(xiāng)83.5公里，沿洮河可開(kāi)發(fā)梯級(jí)電站６座，裝機(jī)容量１２萬(wàn)千瓦，發(fā)電量６．４億千瓦時(shí)。岷縣水電資源的開(kāi)發(fā)與利用情況近年來(lái)我縣大力開(kāi)發(fā)水電資源，至今已建成劉家浪電站、古城電站、清水電站、坎峰電站，總裝機(jī)容量8.2萬(wàn)千瓦。其中裝機(jī)1萬(wàn)千瓦上網(wǎng)劉家浪水電站累計(jì)銷售收入達(dá)8000余萬(wàn)元，為我縣工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)揮了重要作用。古城水電站總投資2.14億元，裝機(jī)容量2.55萬(wàn)千瓦，級(jí)集發(fā)電、澆灌、養(yǎng)殖、旅游與一體。裝機(jī)容量圖二清水電站分別為2.15萬(wàn)千瓦和1.5萬(wàn)千瓦的清水電站的坎峰電站年發(fā)電均在7800萬(wàn)千瓦時(shí)以上。梅川小水電以電代燃料電站、祥云二號(hào)水電站和龍王臺(tái)電站正處于發(fā)電試運(yùn)行階段。冰橋?yàn)乘娬?、鹿峰水電站、祥云一?hào)水電站已完成項(xiàng)目前期和相關(guān)批復(fù)，即將圖三建設(shè)中的龍王臺(tái)水電站建成。屆時(shí)，長(zhǎng)83.5公里的洮河和長(zhǎng)47.2公里的迭藏河上將亮起璀璨的“夜明珠”。水能資源開(kāi)發(fā)的基本方式壩式（蓄水式）水電站壩式水電站示意圖壩式（蓄水式）水電站由河道上的擋水建筑物壅高水位而集中發(fā)電水頭的水電站。壩式水電站由擋水建筑物、泄水建筑物、壓力管道、廠房及機(jī)電設(shè)備等組成。由壩作擋水建筑物時(shí)多為中高水頭水電站。由閘作擋水建筑物時(shí)多為低水頭水電站。當(dāng)水頭不高且河道較寬闊時(shí)，可用廠房作為擋水建筑物的一部分，這類水電站又稱河床式水電站，也屬壩式水電站。壩式水電站適宜建在河道坡降較緩且流量較大的河段。此類電站有葛洲壩電站和三峽水電站。引水式水電站引水式水電站引水式水電站是自河流坡降較陡、落差比較集中的河段，以及河灣或相鄰兩河河床高程相差較大的地方，利用坡降平緩的引水道引水而與天然水面形成符合要求的落差(水頭)發(fā)電的水電站。山區(qū)河流的特點(diǎn)是流量不大，但天然河道的落差一般較大，這樣，發(fā)電水頭可通過(guò)修造引水明渠或引水隧洞來(lái)取得，適合于修建引水式水電站。中國(guó)已建成的引水式水電站，最大水頭為629m（云南以禮河第三級(jí)鹽水溝水電站）；引水隧洞最長(zhǎng)的為8601m（四川漁子溪一級(jí)水電站）?；旌鲜剿娬净旌鲜剿娬臼疽鈭D由壩和引水道兩種建筑物共同形成發(fā)電水頭的水電站，即發(fā)電水頭一部分靠攔河壩壅高水位取得，另一部分靠引水道集中落差取得。混合式水電站可以充分利用河流有利的天然條件，在坡降平緩河段上筑壩形成水庫(kù)，以利徑流調(diào)節(jié)，在其下游坡降很陡或落差集中的河段采用引水方式得到大的水頭。這種水電站通常兼有壩式水電站和引水式水電站的優(yōu)點(diǎn)和工程特點(diǎn)?；旌鲜剿娬具m用于上游有良好壩址，適宜建庫(kù)，而緊鄰水庫(kù)的下游河道突然變陡或河流有較大轉(zhuǎn)彎的情況?；旌鲜剿娬竞鸵剿娬局g沒(méi)有明確的分界線。嚴(yán)格說(shuō)來(lái)，混合式水電站的水頭是由壩河引水建筑物共同形成的，且壩一般構(gòu)成水庫(kù)。而引水式水電站的水頭，只由引水建筑物形成，壩只起到抬高上游水位的作用。四川獅子灘、福建古田溪、廣東流溪河、東北鏡泊湖水電站均屬該類型水電站。梯級(jí)開(kāi)發(fā)和梯級(jí)水電站梯級(jí)水電站是在在同一條河流上、下游有水流聯(lián)系的水電站群。梯級(jí)水電站對(duì)河流的水能利用特征非常明顯：在水頭利用上，是分級(jí)開(kāi)發(fā)、分段利用；在水量利用上是多次開(kāi)發(fā)、重復(fù)利用，因此，在上下梯級(jí)之間表現(xiàn)出明顯的相互影響的制約。1933年，美國(guó)在田納西河流域的開(kāi)發(fā)方案中首次提出多目標(biāo)梯級(jí)開(kāi)發(fā)的主張，并加以實(shí)施。我國(guó)在黃河上游經(jīng)過(guò)50年的梯級(jí)開(kāi)發(fā)建設(shè)，已建成5座大中型電站，形成312億立方米的庫(kù)容和擁有300萬(wàn)千瓦的裝機(jī)。目前，世界上梯級(jí)水電站開(kāi)發(fā)建設(shè)最完善的有美國(guó)和加拿大境內(nèi)的哥倫比亞河，干支流共建42座梯級(jí)、總裝機(jī)達(dá)3335萬(wàn)千瓦，是世界上梯級(jí)數(shù)最多的河流。衡量一個(gè)河流梯級(jí)的效益大小，不在于梯級(jí)中個(gè)別電站的效益大小。一個(gè)梯級(jí)總廠的整體效益大于該梯級(jí)內(nèi)各個(gè)電站效益之和。這個(gè)道理是顯而易見(jiàn)的。因此，梯級(jí)電站的管理應(yīng)該把整個(gè)梯級(jí)的宏觀效益放在首位。首先，在調(diào)度管理上，必須在梯級(jí)優(yōu)化調(diào)度的前提下再進(jìn)行電站和機(jī)組間的優(yōu)化調(diào)度和負(fù)荷分配，使水能資源利用最充分、最合理，機(jī)