專利名稱：一款物理學(xué)重力勢(shì)能計(jì)算方法在烏江彭水水電站的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一款物理學(xué)重力勢(shì)能計(jì)算方法在烏江彭水水電站的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
烏江彭水水電站，原名烏江彭水水電樞紐，位于重慶市彭水自治縣縣城烏江上游11公里處萬(wàn)足鄉(xiāng)境內(nèi)長(zhǎng)溪河壩址，下距河口涪陵142公里。它是國(guó)家計(jì)委列入干流規(guī)劃中的第十個(gè)梯階電站，重慶市唯一的大型水利建設(shè)項(xiàng)目，被國(guó)家和重慶市列為“十五”重慶前期工程項(xiàng)目。是以發(fā)電為主的電網(wǎng)骨干電站，兼顧防洪、航運(yùn)和其他綜合利用，可起調(diào)峰、調(diào)頻、峰谷補(bǔ)償?shù)淖饔谩?br>
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決其技術(shù)問(wèn)題，所采取的技術(shù)方案是:1、電站總裝機(jī)容量:①(按高中物理課本重力勢(shì)能公式)，有效壩高(落差)82米，每秒流下的水量為2800m3/s (2.8 X 106kg)，按水的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的效率為77.77 %，該電站發(fā)電的功率為:2800m3/S水在82米高處的勢(shì)能為:由重力勢(shì)能公式，Ep = mgh 代入 2.8 X IO6 X 9.8 X 82J = 2.25008 X IO9其中轉(zhuǎn)化為電能的部分2.25008X IO9X77.77% J 1.75X IO9J因?yàn)樗玫臅r(shí)間為ls，故發(fā)電功率為1.75X1071000 ^ 1750000Kw，總裝機(jī)容量為175萬(wàn)kw0②電站裝機(jī)容量大，單位造價(jià)低。工程靜態(tài)總投資107.59億元，動(dòng)態(tài)總投資121.51億元。單位造價(jià)6943元?？傃b機(jī)容量由公式得:175萬(wàn)千瓦(約占國(guó)家最大三峽電站1820萬(wàn)千瓦的10% ;占全國(guó)次大水電站金沙江上溪羅渡水電站120萬(wàn)千瓦的15%和向家壩水電站600萬(wàn)千瓦的29% )。安裝5臺(tái)X35萬(wàn)千瓦的大型混流式水輪發(fā)電機(jī)組，保證出力38萬(wàn)千瓦，計(jì)算年平均發(fā)電時(shí)間4374小時(shí)，多年平均發(fā)電量由公式:E年=NXT =1452000X4374 = 63.51億千瓦時(shí)，若考慮上游梯級(jí)成庫(kù)后的調(diào)節(jié)作用，發(fā)電量還會(huì)增加，若與火電生產(chǎn)相同電量比較，每年約可節(jié)約燃煤300萬(wàn)噸，且不污染環(huán)境和大氣。2、烏江源遠(yuǎn)流長(zhǎng)，水量充沛，多年平均流量1370立方米/秒，彭水河口(木棕河)1650立方米/秒。電站以上流域面積69000平方公里，占烏江流域總面積78.5%。電站正常蓄水位293米(黃海高程)，校核洪水位298.85米，相應(yīng)水庫(kù)庫(kù)容14.65億立方米，其中調(diào)節(jié)庫(kù)容5.18億立方米，防洪庫(kù)容2.32億立方米。3、壩址系 高山峽谷，巖石堅(jiān)硬，有良好的地形質(zhì)條件，是建筑大壩的最佳位置。電站壩頂高程301.5米，分別比彭水的烏江大橋(高程253米)高48.5米；縣政府門前(高程245米)高56.5米；濱江大道(高程236米)高65.5米。河床最低開(kāi)挖高度185米，最大壩高116.5米，最大壩底寬度90.26米，大壩為碾壓形混泥土重力壩，共分15個(gè)壩段，其中船閘壩段32米，壩頂長(zhǎng)度325.5米，壩軸線在河床溢流壩段為弧形，半徑450米，大壩采用全表孔泄洪，共設(shè)9孔泄洪堰，堰孔寬14米，堰頂高程268.5米，堰面采用WES曲線，采用挑流或挑面流消能，1#2W孔，反弧半徑43.98米，弧半徑39.75米，鼻孔高度254米，挑角30°。地下電站布置在右岸山體內(nèi)，主體建筑物有引水渠、進(jìn)水塔、引水隧洞、引水壓力鋼管、主廠房、開(kāi)關(guān)站、引水檢修閘門廊道(井)，尾水渠和廠外防滲排水系統(tǒng)等組成；五條引水隧洞采用一機(jī)一孔布置，1、2、3、號(hào)洞徑14米，4號(hào)洞徑12.5米，5號(hào)機(jī)洞徑10.5米，地下廠房252X30X76米，這一特大跨度的地下廠房居全國(guó)第一，引水壓力鋼管直徑亞洲為最，并取消傳統(tǒng)的調(diào)壓井，在全國(guó)首次采用變頂高尾水?dāng)U容減壓高新技術(shù)。4、電站導(dǎo)流洞布置在河床左岸，共兩條，斷面為馬蹄形，每條導(dǎo)流隧洞凈斷面積207.54平方米，進(jìn)口高程208米，隧洞洞身軸線長(zhǎng)分別為1338米、988米(支洞)、1230.7米，導(dǎo)流隧洞為四級(jí)建筑物，由進(jìn)口明渠、進(jìn)水塔、洞身及出口明渠四部分組成。電站施工導(dǎo)流采用了河床一次導(dǎo)流，枯水期隧洞導(dǎo)流，汛期圍堰過(guò)水，基坑淹沒(méi)的導(dǎo)流方案。5、電站在發(fā)電的同時(shí)，充分滿足航運(yùn)要求。通航建筑物布置在左岸，由500噸級(jí)兩級(jí)垂直升船機(jī)、中間渠道和單線船閘等過(guò)壩建筑物組成，它使現(xiàn)有烏江渠化為深水航道113公里，使70余險(xiǎn)灘夷為鏡湖，通航能力由200噸級(jí)提高到500噸級(jí)；為下游枯水期增補(bǔ)流量30立方米/秒，改善了下游通航條件；汛期與上游的構(gòu)皮灘、烏江渡等水電站的大型防洪水庫(kù)，攙臂聯(lián)合運(yùn)用，同時(shí)與山峽水庫(kù)緊密配合，可防長(zhǎng)江中下游洪魔逞狂。寬闊的水庫(kù)既是水產(chǎn)優(yōu)等養(yǎng)殖場(chǎng)，又可解決城市供水，尤其是彭水水廠在電站源頭取水，可以減少抽水揚(yáng)程100余米，讓庫(kù)區(qū)人民吃上甘美可口衛(wèi)生的自來(lái)水，庫(kù)區(qū)沿岸提水灌溉，盡可能作到綜合利用，使水庫(kù)做到發(fā)揮多種效能，取得最大的經(jīng)濟(jì)效益。6、電站淹沒(méi)損失小，移民搬遷較少。庫(kù)區(qū)多系峽谷山地，地少人稀，淹沒(méi)或影響的實(shí)物指標(biāo)涉及重慶市彭水、酉陽(yáng)縣、貴州省銅仁地區(qū)沿河縣等共23個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，108個(gè)村，380個(gè)組，需要安置搬遷、淹沒(méi)或遷復(fù)建單位168個(gè)，人口 28971人，(其中彭水3235人，酉陽(yáng)8202人)房屋面積101.4萬(wàn)平方米，土地4.4萬(wàn)畝。7、電站位置好，交通方便。區(qū)域位置居中，距主要負(fù)荷中心的重慶市區(qū)輸電距離僅180公里，屬大型電站送電最佳距離，使輸電工程的投入大大減少，同時(shí)可以節(jié)約電力成本，提高電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)效益。輸電工程規(guī)模:張家壩500KV變電站為武陵山區(qū)樞紐電網(wǎng)，占地160畝，場(chǎng)面之壯觀，令人震憾。工程一期為開(kāi)關(guān)站，無(wú)主變，最終主變規(guī)模2X 750MVA ;500KV出線，一期5回，最終12回，220KV出線，最終10回，投資系重慶電網(wǎng)公司。工程鐵塔和輸電線正在緊鑼密鼓地架設(shè)。它西接湖南張家界電網(wǎng)，東與重慶電網(wǎng)接入，預(yù)計(jì)2007年6月前竣工。工程交通方便，水運(yùn)可直達(dá)壩址，正在改造的彭(水)酉(陽(yáng))二級(jí)公路通過(guò)壩址，距渝湘高速公路出口 11公里，渝懷鐵路的彭水火車站距壩址僅20公里。工程資金來(lái)源是由項(xiàng)目業(yè)主控股，通過(guò)融資解決。在重慶市和貴州省的支持下，大唐國(guó)際發(fā)電股份有限公司與重慶市建設(shè)投資公司、重慶鼎泰(集團(tuán))有限公司、重慶拓源實(shí)業(yè)有限公司、貴州省開(kāi)發(fā)投資公司、貴州烏江水電站開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司等，于2003年8月簽訂了投資協(xié)議，其中大唐占40%股份(相對(duì)控股)，其他五家公司各占12%，組建重慶大唐國(guó)際彭水水電開(kāi)發(fā)有限公司(定員43人)負(fù)責(zé)彭水水電站的工程建設(shè)和發(fā)電運(yùn)營(yíng)。工程進(jìn)度不斷刷新。截止9月底，工程建設(shè)累計(jì)完成投資418700萬(wàn)元。其中，建設(shè)工程費(fèi)230147萬(wàn)元、安裝工程費(fèi)5977萬(wàn)元、設(shè)備費(fèi)58502萬(wàn)元、其他費(fèi)124074萬(wàn)元(主要是移民費(fèi)用)。資金到位累計(jì)406477萬(wàn)元，其中資本金50684萬(wàn)元(大唐國(guó)際24890萬(wàn)元、重慶建設(shè)7467萬(wàn)元、貴州開(kāi)投4500萬(wàn)元、貴州烏電7467萬(wàn)元、重慶鼎泰3180萬(wàn)元、重慶拓源3180萬(wàn)元)，銀行貸款355793萬(wàn)元(農(nóng)行141480萬(wàn)元、開(kāi)行31613萬(wàn)元、中行47930萬(wàn)元、工行50000萬(wàn)元、開(kāi)行技援20000萬(wàn)元、建行1090萬(wàn)元、中行短貸63680萬(wàn)元)。目前工程已進(jìn)入攻堅(jiān)階段。電站標(biāo)致性工程大壩澆筑初具規(guī)模，澆筑高度已達(dá)63米，引水發(fā)電系統(tǒng)正按計(jì)劃推進(jìn)，進(jìn)水塔主體工程混凝土澆筑全線封頂，地下廠房正在進(jìn)行機(jī)組肘管、蝸殼、錐管安裝和混凝土澆筑；移民搬遷已全面啟動(dòng)，集鎮(zhèn)遷建和專業(yè)項(xiàng)目復(fù)建工作在和諧互惠的基礎(chǔ)上，取得顯著進(jìn)展。建設(shè)彭水水電站是彭水三代人的夙愿，2007年首臺(tái)機(jī)組發(fā)電。于2004年8月3日國(guó)家發(fā)改委以發(fā)改能源〔2004〕1527號(hào)文件批復(fù)了《重慶市烏江彭水水電站項(xiàng)目申請(qǐng)報(bào)告》，電站于2003年開(kāi)工，2004年底實(shí)現(xiàn)了大江截流，工程建設(shè)日新月異，預(yù)計(jì)2007年10月下旬蓄水，首臺(tái)機(jī)組發(fā)電，年底第二臺(tái)機(jī)組投產(chǎn)，之后，連續(xù)每隔4月投產(chǎn)I臺(tái)機(jī)組，2008年全面竣工。雄偉工程竣工之時(shí)，必將是彭水經(jīng)濟(jì)新高地的一靚點(diǎn)，屆時(shí)它將有效促進(jìn)彭水經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，壯大彭水經(jīng)濟(jì)實(shí)力，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整。烏江彭水電站的建成，每年可提高63.51億千瓦時(shí)清潔、安全的綠色能源，據(jù)測(cè)算電網(wǎng)電價(jià)按0.244元/千瓦時(shí)計(jì)算，可實(shí)現(xiàn)年銷售收入15.5億元，將直接增加⑶P產(chǎn)值15億元左右，相當(dāng)于2005年全縣生產(chǎn)總值的50 %以上，屆時(shí)將是彭水一大支柱產(chǎn)業(yè)。特別是稅收效益，增值稅17 %，約2.635億元，按國(guó)家與地方分成比例0.75: 0.25，若以對(duì)少數(shù)民族和不發(fā)達(dá)地區(qū)有倒分成的傾斜政策報(bào)批實(shí)現(xiàn)，則地方可新增稅收I億元以上至2億元左右。再是最高分稅區(qū)年限10年(三峽湖北)若實(shí)現(xiàn)寬限期(未達(dá)產(chǎn)時(shí)，分稅區(qū)延后分稅)，目前縣財(cái)政收入僅2億元左右，這個(gè)數(shù)字將大大刷新，彭水縣財(cái)政將寬松自如過(guò)日子。據(jù)大唐業(yè)主估算，投產(chǎn)后可創(chuàng)20億元回報(bào)股東，為大唐不斷發(fā)展壯大經(jīng)濟(jì)實(shí)力，提高國(guó)際聲譽(yù)。電站建成后將拉動(dòng)庫(kù)區(qū)旅游業(yè)的發(fā)展，雄偉壯觀的大壩本身就是一處堪稱世紀(jì)之作的旅游景點(diǎn)。加上彭水百里烏江畫廊這舉世公認(rèn)的千里烏江最精彩段面，景色秀麗宜人，人文景點(diǎn)甚多；水庫(kù)蓄水后，將進(jìn)一步增加景區(qū)水域面積，那高峽平湖的壯麗景觀，將成為彭水未來(lái)的旅游勝地，大家成為興致勃勃迎接新一天比肩接踵到來(lái)的客人。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。圖1是烏江彭水壩式水電站示意圖。圖2是烏江彭水電站勘探設(shè)計(jì)不意圖。圖中1.死水位211.59米2.正常蓄水位293米3.防洪高水位4.沒(méi)計(jì)洪水位
5.校核洪水位298.85米6.防洪限制水位7.死庫(kù)容8.水庫(kù)庫(kù)容14.65億立方米9.消落深度10.防洪庫(kù)容2.3億立方米11.調(diào)洪庫(kù)容12.9孔泄洪堰13.閘門14.混泥土重力壩15.河道枯水位線
具體實(shí)施例方式在圖1中，電站大壩為碾壓形混泥土重力壩(14)，采用全表孔泄洪，共設(shè)9孔泄洪堰(12)，地下電站布置在右岸山體內(nèi)，五條引水隧洞采用一機(jī)一孔布置，地下廠房252X30X76 米。在圖2中，死水位211.59米(I)，正常蓄水位293米(2)，校核洪水位298米(5)，水庫(kù)庫(kù)容14.65億立方米(8)，其中調(diào)節(jié)庫(kù)容5.18億立方米，防洪庫(kù)容2.32億立方米，消落深度(9)，河道枯水位線(15)。
權(quán)利要求
1.一款物理學(xué)重力勢(shì)能計(jì)算方法在烏江彭水水電站的應(yīng)用，其特征是: ①電站總裝機(jī)容量:(按高中物理課本)，有效壩高(落差)82米，每秒流下的水量為2800m3/s (2.8X 106kg)，按水的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的效率為77.77 %，該電站發(fā)電的功率為: 2800m3/S水在82米高處的勢(shì)能為:由重力勢(shì)能公式，Ep = mgh 代入 2.8 X IO6X 9.8 X 82J = 2.25008 X IO9 其中轉(zhuǎn)化為電能的部分2.25008X IO9X77.77% J≈ 1.75X IO9J 因?yàn)樗玫臅r(shí)間為ls，故發(fā)電功率為1.75 X 109/1000 ≈ 1750000Kw,總轉(zhuǎn)機(jī)容量為175萬(wàn)kwo ②電站裝機(jī)容量大，單位 造價(jià)低。工程靜態(tài)總投資107.59億元，動(dòng)態(tài)總投資121.51億元。單位造價(jià)6943元 ?？傃b機(jī)容量由公式得:175萬(wàn)千瓦。安裝5臺(tái)X35萬(wàn)千瓦的大型混流式水輪發(fā)電機(jī)組，保證出力38萬(wàn)千瓦，計(jì)算年平均發(fā)電時(shí)間4374小時(shí)，多年平均發(fā)電量由公式:E年=NXT-1452000X4374 = 63.51億千瓦時(shí)，若考慮上游梯級(jí)成庫(kù)后的調(diào)節(jié)作用，發(fā)電量還會(huì)增加，若與火電生產(chǎn)相同電量比較，每年約可節(jié)約燃煤300萬(wàn)噸，且不污染環(huán)境和大氣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一款物理學(xué)重力勢(shì)能計(jì)算方法在烏江彭水水電站的應(yīng)用，其特征是:烏江源遠(yuǎn)流長(zhǎng)，水量充沛，多年平均流量1370立方米/秒，彭水河口(木棕河)1650立方米/秒。電站以上流域面積69000平方公里，占烏江流域總面積78.5%。電站正常蓄水位293米(黃海高程)，校核洪水位298.85米，相應(yīng)水庫(kù)庫(kù)容14.65億立方米，其中調(diào)節(jié)庫(kù)容5.18億立方米，防洪庫(kù)容2.32億立方米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一款物理學(xué)重力勢(shì)能計(jì)算方法在烏江彭水水電站的應(yīng)用，其特征是:壩址系高山峽谷，巖石堅(jiān)硬，有良好的地形質(zhì)條件，是建筑大壩的最佳位置。電站壩頂高程301.5米，河床最低開(kāi)挖高度185米，最大壩高116.5米，最大壩底寬度90.26米，大壩為碾壓形混泥土重力壩，共分15個(gè)壩段，其中船閘壩段32米，壩頂長(zhǎng)度325.5米，壩軸線在河床溢流壩段為弧形，半徑450米，大壩采用全表孔泄洪，共設(shè)9孔泄洪堰，堰孔寬14米，堰頂高程268.5米，米，大壩采用全表孔泄洪，共設(shè)9孔泄洪堰，堰孔寬14米，堰頂高程268.5米，堰面采用WES曲線，采用挑流或挑面流消能，1#2W孔，反弧半徑43.98米，弧半徑39.75米，鼻孔高度254米，挑角30°。地下電站布置在右岸山體內(nèi)，主體建筑物有引水渠、進(jìn)水塔、引水隧洞、引水壓力鋼管、主廠房、開(kāi)關(guān)站、引水檢修閘門廊道(井)，尾水渠和廠外防滲排水系統(tǒng)等組成；五條引水隧洞采用一機(jī)一孔布置，1、2、3、號(hào)洞徑14米，4號(hào)洞徑.12.5米，5號(hào)機(jī)洞徑10.5米，地下廠房252X30X76米，這一特大跨度的地下廠房居全國(guó)第一，引水壓力鋼管直徑亞洲為最，并取消傳統(tǒng)的調(diào)壓井，在全國(guó)首次采用變頂高尾水?dāng)U容減壓高新技術(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一款物理學(xué)重力勢(shì)能計(jì)算方法在烏江彭水水電站的應(yīng)用，其特征是:電站導(dǎo)流洞布置在河床左岸，共兩條，斷面為馬蹄形，每條導(dǎo)流隧洞凈斷面積.207.54平方米，進(jìn)口高程208米，隧洞洞身軸線長(zhǎng)分別為1338米、988米(支洞)、1230.7米，導(dǎo)流隧洞為四級(jí)建筑物，由進(jìn)口明渠、進(jìn)水塔、洞身及出口明渠四部分組成。電站施工導(dǎo)流采用了河床一次導(dǎo)流，枯水期隧洞導(dǎo)流，汛期圍堰過(guò)水，基坑淹沒(méi)的導(dǎo)流方案。
全文摘要
一款物理學(xué)重力勢(shì)能計(jì)算方法在烏江彭水水電站的應(yīng)用，烏江彭水水電站，位于重慶市彭水自治縣縣城烏江上游11公里處萬(wàn)足鄉(xiāng)境內(nèi)長(zhǎng)溪河壩址。它是國(guó)家計(jì)委列入干流規(guī)劃中的第十個(gè)梯階電站，重慶市唯一的大型水利建設(shè)項(xiàng)目，是以發(fā)電為主的電網(wǎng)骨干電站，兼顧防洪、航運(yùn)和其他綜合利用，可起調(diào)峰、調(diào)頻、峰谷補(bǔ)償?shù)淖饔?。電站總裝機(jī)容量有效壩高(落差)82米，每秒流下的水量為2800m3/s(2.8×106kg)由重力勢(shì)能公式和按水的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的效率為77.77％，電站發(fā)電的功率為1.75×109/1000≈1750000Kw，總裝機(jī)容量為175萬(wàn)kw。
文檔編號(hào)E02B9/00GK103174116SQ20131012522
公開(kāi)日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2013年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月29日
發(fā)明者肖功寬 申請(qǐng)人:肖功寬