小水电论文范文第1篇

上世纪70年代以来，由于石油价格飞涨、矿石燃料储蓄量的有限性及其严重的温室效应，世界对可再生能源的兴趣持续升温，技术最成熟、经济最可行的小水电尤其受到青睐。上世纪早期就积极开发小水电的西方发达国家，到70年代已经停止发展并废弃了大量小水电站，这时又开始重新发展，包括新开发和恢复更新、改造旧电站。一批发展中国家，也纷纷制订了宏伟的计划，兴建了一批小水电站。经过几十年的运行，许多电站陆续开始老化。最近有一家“水电设备协会”（HEA）从在该协会登记的世界范围小水电站机电设备订货清单中发现近10年来世界性水电站更新改造的潜力有了很大增长。特别是北美洲与欧洲一些国家的小水电站大多是在50年代至80年代建造的，它们所属更新设备的份额在今后10年内估计将保持70％左右（见表1）。

从表1可看出，2004年的估计，北美和欧洲需要更新改造的小水电总容量达到680万kW，这是个不小的数目。加上中、南美洲，中东及非洲，全球估计接近1000万kW。他们对更新改造设备的投入按每千瓦100美元估计，共需10亿美元。事实上，许多改造项目，每千瓦100美元是不够的。

以上统计数字均未包括中国的。

中国小水电大规模建设始于70年代，许多电站迄今已运行10～30年以上不等。据前几年不完全统计，大致情况如下（见表2）：

经初步了解，有更新改造、扩容需求的小水电站约为8000MW，这些电站普遍技术性能差，不同程度存在许多技术问题：如运行不稳定，长期在非优工况下运行，出力不足；或泥砂磨损与汽蚀严重，转轮亟待更换；有的原设计、水文资料不足，使机组选型不当等等。

受世界银行委托，亚太地区小水电研究培训中心于2004年对新疆小水电改造规划作了专题考察，提出了报告。详情见本文实例研究之二。

2改造扩容工作需要有序进行

对旧电站的更新、改造、扩容和开发新电站一样，也应当有序进行，而不能随意、一轰而上。面对全球现有水电站需要更新、改造与扩容的巨大潜力，众多的国际机构，包括世界银行、国际能源署以及国际水电协会等等都纷纷看好这个市场，给予了充分重视。他们注意到，更新改造对现有电站运行性能的改善、效益的提高、寿命的延长都能起到显著作用。为此，世界银行于2004年就委托法国电力公司水电工程中心研发、编制一套旧电站更新、扩容的规划、决策大纲，用以促进现有电站的业主们对旧电站重新投资，予以更新。该大纲于2004年12月编制完成，其目的是帮助决策人员对水电站的更新扩容工作制订出合理的规划以及最佳的实施时间表。

这个大纲全名“大坝与水电站更新改造扩容的规划与决策大纲”，可用以指导大坝与水电站改造扩容过程中的选站、审批、投资及实施等各个环节，使之有序顺利开展并获得较高的内部收益率（IBR）。大纲里所指的更新改造还包括大坝安全与水资源的优化利用。

如前节所说，全球水电站更新改造与扩容的潜力约为1000万kW（不包括中国），水电设备协会（HEA）估计，总需投资至少10亿美元。这么大的投资规模必须在合理规划指导下，有序进行。

水电站是一项长期投资、运行费用极低的工程，可以惠及几代人。项目的初期投资一经归还（如10年左右），这项水电资源所提供的财务、经济、环境和社会效益几乎可延续上百年，作为水与能源交换的一种主要方式，它可以成为全社会持续发展的一个重要工具。

虽然改造扩容工作可以使现有旧电站发挥最大效益，从而对水资源的可持续利用作出贡献，但是电站的性能在运行年限内还受其他一些因素的影响，例如设计、施工和维修的质量。因此，有必要深入研究并明确改造、扩容的具体内容及其定位。

一般说，正确的维护、修理对保证水工结构和机电设备的正常运行是十分重要的，但维修不能完全消除设施的老化过程，因此到了一定时段，为了避免电站收入减少，以及运行维修费用的增加，更新改造仍是必须的。国外有专家把维修和更新改造对电站性能的影响定性地画出一幅曲线图，形象地表示更新、改造的时间。如图1所示，当电站性能降低到加速恶化前，就必须利用更新改造将其恢复到原设计水平；还可通过扩容等手段，进一步提高性能。如何确定这个点，就是我们所要研究的问题。

更新改造与维修和新建项目都有很大不同。并有可能陷于二者之间而被忽视，使决策人不能正确估计改造扩容的方案在满足水与能源增长的需求中的作用。这也是世界银行要求开发这种决策方法的原因，使决策人能够正确评估改造扩容的效益。

3改造扩容规划决策大纲的框架

法国电力公司编制的这个决策大纲为改造扩容项目提供了一个实用的决策方法，用以选择易于吸引投资、便于实施的优化项目。大纲的实施按下列6个步骤进行（见图2）：

1）先对大坝和水电站作一个基本情况评估，包括扩容和性能优化方案的鉴定；

2）对已明确的水量和电力供应、以及安全、环保与社会发展的需求进行审查；

3）根据上述2个步骤所取得的资料，明确可能改造扩容项目的规模；

4）以多条件定性分析的方法对一批可能的项目进行筛选，选出一批数目适当的项目供研究；

5）以多条件定量的方法对选出的项目进行排队，包括深入的经济分析以及确定风险等级、社会与环境性能、融资的可能情况和实施的时间进度等等；

6）对首选的几个项目编制一份实施计划，包括时间进度、预期的融资安排、设备采购措施、初步工作计划以及对可行性研究的任务要求。

上述大纲框架的最主要部分是各种需求的系统分析以及能否及时引入资金的情况，这二者影响最终结果。此外，这个大纲的方法也是为了将可比的项目数限制在合理的范围内，从而尽可能精简方案评估过程。

当然，这种方法并不能到处生搬硬套，而仍需要因地、因项目制宜，从明确主要目的开始，并对有些已经具备开工条件的项目多加考虑。

4改造、扩容的决策人与投资人需考虑的重点

除了上述决策方法外，法国电力公司还研究提出了一些建议供决策人和融、投资方考虑：

1）为便于旧电站基本情况评估，业主应建立并保存正确的运行、维修记录；

2）在决策过程中，应明确界定业主和运行单位各自应负的责任，以保证继续维护与改造扩容工作的顺利转换；

3）非结构性措施如水管理优化等应予充分挖掘；

4）改造、扩容实施（施工期）的“机会之窗”应充分论证、确定（如影响和费用损失最小的停机时间）；

5）在充分利用设备供应商的现代新技术的同时，独立专家在决策过程中的重要作用也应予以重视；

6）采取与决策过程中不同阶段相适应的创新、灵活的设备订购方式；

7）为保证改造、扩容效益的持续性，还应建立一套新的健全的电站维护方案；

8）决策人在考虑新设施的方案时，还应同时研究现有设施扩容的方案；

9）对改造扩容的项目应考虑其现有环境与社会情况的处置，适当分配合作伙伴之间的利益、成本和责任；

10）应采用适当的规程以保证改造扩容项目的合理开发与实施；

11）对有些不能产生直接效益的改造扩容项目，如大坝安全项目，则需要多边投资机构的支持；

12）必须提高各类决策人（如电力公司，有关部门和投融资商等等）对改造扩容的特殊效益的认识。

5资金筹集问题

改造扩容项目的内部收益率IBR是很有吸引力的，常可达到20％以上，可以说是典型的高收益项目。但是，水电站的改、扩工程在头几年内的资金流还是要比火电站等项目差，所以仍可能面临资金不足的挑战。从图2的进程中看，选择对投资人具有吸引力的项目是第4步（即项目筛选）所需注意的重要条件。

在水电站的改造、扩建项目中，采用公、私合作多渠道融资及分期投入的方式是可行的。对多机组的水电站，改造、扩建期较长，但只要在第一台机改、扩完工后，即可先行投产，资金收入情况就会好转。这种分期投产的方式可以减少对投资的需求，还可以降低工程成本。因此，项目业主应当充分利用改扩项目的这种分期投入的创新的方法。当然，在项目实施的初期，还是需要多边投资机构（这是从国际上说。但从国内说还是要政府机构）的支持，而在部分机组投产后，就可由私营企业接管，继续投资。对于一些资本金不足的私营企业，政府仍是重要的推动者和靠山。

6实例研究

实例研究之一：土耳其

土耳其具有世界水电资源的1％左右，土耳其电力总局（EUAS）和其他一些主管部门研究的成果表明，土耳其的技术经济可开发的水电资源为3500万kW，其中有340万kW正在开发施工中。

土耳其电力总局拥有100多座水电站，总装机容量1160万kW，其发电量为全国电力的113。这些电站中，有的是早在1902年投产的，容量从0．2～240万kW。直至2004年以前，还没有进行过改造工作。2004年，土耳其电力总局委托法国电力公司水电工程中心（EDF-CIH）制订一个规划大纲并对优选的项目提出一份可行性研究报告。该任务从2004年7月开始，2005年3月完成，并另由法国电力公司未参与该规划开发工作的几位工程师对规划大纲进行评估，以保证大纲为水电专家所理解，并有现实意义。

这个实例研究了在土耳其如何应用这个大纲，对决策有什么予期，大纲又怎样指导具体改造扩建项目的实施。在完成需求审查和原有设施基本情况的评估等过程后，确定了5个规模不同的项目，从一项设备的改造到整个电网全部设施的更新。该5个项目为：

1）更新135万kW的柯班电站；

2）对幼发拉底河流域所有水电站全面运行情况的更新；

3）对萨卡耶河流域主要水电站的改造；

4）提高少数几个主要水电站的水轮机效率；

5）改进少数几个主要（有战略意义的）水电站的服务设施，如担任旋转备用和全停电后的起动能力等等。

按照大纲工作步骤进行，柯班水电站被选为在土耳其进行改造、扩容的最佳项目。建在幼发拉底河上的柯班电站是土耳其第三大水电站，分两阶段建成的：柯班1站为4台15．75万kW，于1974年投产；柯班2站为4台18万kW，于1985年投产。

然后对柯班改造项目进行可行性研究，以确定项目的具体细节，包括所需成本与收益。该项目的改造任务为：

1）更新水轮机导叶以减少渗漏；

2）将柯班1站的发电机定子线圈更换为F级绝缘以增加机组出力；

3）将柯班2站的发电机定子接线恢复到原来的性能与效率；

4）改造频率与电压调节系统；

5）改造机组控制系统；

6）实施一套全自动控制系统。

根据评估结果，业主决定实施改造计划，于2006年开工，2011年完工。编制工程设计与设备订货任务的咨询单位已经选定。主要招标工作计划于2006年底起动。目前，业主正在为此筹资。

“大纲”在土耳其改、扩项目中的成功应用，说明其实用性，可作为决策者的有力工具，并适应国家在时间和任务范围方面的限制。该大纲可使改扩项目的决策和实施过程更为有效，并保证所选项目在水电对持续发展的一般贡献范畴内发挥全面效益。

实例研究之二：中国新疆

受世界银行委托，亚太地区小水电研究培训中心于2004年派专家组对新疆小水电作了系统调查，并对20余座电站作了深入的考察。考察报告认为新疆现有119万kW小水电站运行时间都已有20～40年，存在问题很多。经分析和初步规划、筛选，提出了有必要改造、技术上可行、且今后有能力归还贷款的15座小水电站，作为第一批改造项目，这批项目原有装机总容量10．4万千瓦，改造、扩容后可增容2．98万kW，约为原有装机容量的29％，需要投入资金约1亿元，平均每千瓦投资3600元，远低于当地新建电站投资6000～8000元／kW。说明更新改造的经济效益是十分明显的。

考察报告指出，现有小水电存在的问题为：机组性能落后，制造质量差；控制、保护设备陈旧，自动化程度低；机组部件磨损与汽蚀严重；有的设备严重老化，绝缘下降等等。并提出技术改造的规划方案与原则。对需要改造的电站进行分类，采取不同改造方式。针对电站具体情况，因地制宜、进行优化设计，紧密结合和妥善处理各个电站的不可变或不宜改变的制约条件，在有限的投资情况下，尽量增加年发电量、提高电站经济效益。不同电站大体分类如下：

1）需要对设备进行整体更换的；

2）主设备局部改造，辅机及电气控制、保护设备整体更换；

3）对现在的实际水头或流量比原设计大的或小的电站，可增容改造或减容改造。

改造规划除对上述各类改造提出了详细技术方案和措施，还对增容改造的电站提出了一些关键性技术环节。

从规划的原则、实施细则及其可操作性来看，和法国电力公司编制的“大纲”，有许多相似之处，又有一些不同之处，可以互为补充。利用二者结合的方法，可作为今后一个国家或一个地区小水电改造规划的指导，可能产生理想的效果。

参考文献：

小水电论文范文第2篇

1.1水土流失的影响

众所周知，贵州山区的地质条件极为恶劣，山地的高低不平也会给水流失现象严重。对山区进行小水电开发时，建造取水坝、厂房以及引水扭枢纽的过程中，极易造成区域的水土流失现象，再加上工程进行之前对地质勘察不足的原因，更会造成滑坡、垮塌等现象，对土地土质造成破坏，一旦土地的生产力下降，其保持水分的能力也会随之下降，从而引发水土流失，导致泥石流的产生。

1.2对生态环境的影响

山区是自然生态系统的重要区域，其中包括森林生态系统、河流湿地生态系统、灌丛生态系统、农田生态系统等。在对山区进行小水电开发施工的过程中，闸坝的修剪、厂房的建设、材料厂和推渣场的设置、生活垃圾的排放等可能会对部分的生态环境造成破坏，甚至会对大面积生态环境造成影响。

1.3对水环境的影响

山区小水电在进行开发的过程中，大量的施工废水、生活污水等可能会流入到附近的河流或渗入地下水流，对附近的水源造成一定的污染，尤其是对一些机械进行清洗维护时，所产生的含油污水对水源的污染更为严重，导致附近河流水源的PH值发生变化，无论是附近水域还是其中水生物都受到严重的破坏。

1.4生态水问题

目前，贵定在建的两个水电站均属引水式电站，每个电站均有近4公里的引水隧道，而水电站开发商受利益驱使，有可能大量引水发电，从而极易造成原河床生态水无法保障，影响到原河床生物环境的用水需求。

1.5库尾沙化问题

水利设施特别是大型水库建设，库尾沙化是难以避免的问题，库尾的沙化将造成部分农田无法耕作，农作物减产，特别是对当地生态环境造成不利的影响，因此，水库建设中的库尾沙化问题必须引起当地政府的高度重视。

1.6其他的影响

山区小水电开发施工的过程中，会使用大量的机械，而机械的运行会产生噪音，对附近居民以及生物造成声环境污染。另外，施工过程中所产生的扬尘、二氧化硫、一氧化碳等会对大气环境造成污染，尤其是在爆破施工过程，所产生的化学污染气体对大气环境污染更为严重。此外，施工过程中所产生的固体废弃物、生物垃圾等随意丢弃的现象，会对附近的卫生环境造成严重的影响。

2山区小水电开发对生态环境的保护对策

2.1完善小水电开发环境保护

立法山区小水电在进行开发的过程中，给生态环境带来不好影响的主要原因，是在环境保护立法上的控制不够全面，对此，必须要完善小水电开发环境的保护立法。首先，应明确环境保护立法的主体及权限，并根据山区小水电开发的特征来完善和改进确定立法的程序，尤其是在立法确定的过程中，需要考虑到法律背后可能涉及到的各种利益问题，要巧妙运用立法技术来进行协调，提高环境保护立法运行的效率。其次，在立法的过程中，应确定立法的侧重点，主要是侧重于生态环境的防范，同时要制定生态环境保护的预警机制，由于山区地质地貌、地形特点都会存在很大的差别，因此，在完善预警机制时，必须要重点考虑到山区所具备特点，同时还要将生态环境保护与山区的经济、社会及需求等建立有效的联系，这样才能确保生态环境保护立法的完善性。

2.2建立健全的山区小水电开发可持续发展机制

我国对于山地区域不断开发，山区小水电开发已成为山区开发的重点工程，为了避免山区开发对生态环境造成的持续性污染，应建立健全的山区小水电开发可持续发展机制。首先，应对以往山区小水电开发的机制进行分析，了解传统发展机制中存在的弊端，结合当今市场的发展形势，不断完善山区小水电开发机制。其次，要对山区小水电开发建立可持续的发展机制，要本着山区小水电开发不以牺牲生态资源环境为代价为原则，确保生态环境系统发展的良性循环。另外，在保障生态环境良性发展的基础上，对山区的小水电工程进行开发，从而实现山区经济、资源、环境等的发展。

2.3全面提升人员的生态保护意识

近些年来，山区小水电开发对生态环境的破坏已经突现出来，从整体情况来看，主要是因为人员对生态保护意识薄弱而引发的，因此，应全面提升人员的生态保护意识。山区大多数都处在偏远的位置，在山区居住的人民具有生产力水平偏低、经济条件较差、人口素质较低、生产工艺不发达等特征，大多数人员的生态保护意识都不高，未能认识到生态环境在受到破坏后给人们生活带来的影响，因此，针对这种情况，特别是作为小水电开发监督部门，要加强生态保护的宣传工作，让更多的人员了解生态保护环境的重要性，通过保护生态环境来富足自己的生活，保护生态环境从自身做起，从而确保贵定小水电开发建设的科学合理性。

2.4加强对山区小水电开发的监督和管理

贵定县小水电在开发过程中，如果监督和管理不到位就会造成水土流失，对生态环境、水环境等造成影响，对生态环境的影响极为严重，对此，必须加强山区小水电开发的监督和管理工作。首先，要加强对山区小水电开发过程的监督管理，由于小水电施工过程中可能会涉及到大量的施工机械操作、施工材料的使用以及市场场地的占用等，任何一个环节如果出现问题的话，影响的不仅是小水电工程的施工质量，更可能对生态环境造成极大的影响，因此，要严格对每个施工环境进行监督和管理，一旦发现施工不合理，不符合相关规范要求就必须及时改进，确保山区小水电开发的规范性。其次，要从生态环境保护的角度进行监督和管理，山区小水电开发的过程中，能不对生态环境产生破坏尽量不要去对其产生影响，一方面要保证整个开发过程的规范化进行，另一方面要将对生态环境的破坏控制到最低，确保小水电开发的可持续发展。第三，对水电站引水过程中保证预留生态水的监管，监管部门要严格规划要求，督促电站预留生态水，特别是在枯水期，要随时抽查生态水预留量，做到宁可不发电，也要保证生态用水量的排放，不以牺牲环境为代价。第四是库尾沙化问题的解决，要求生产企业制定处理方案，要将库尾沙化治理作为电站的一项常态工作来抓，尽量将库尾沙化给环境带来的影响降到最低，以实现电站的近期利益与长远利益有机结合。

3结束语

小水电论文范文第3篇

1.1重视预防性检修

定期的预防性检修要求对小水电站机电设备进行全面、彻底的排查。这样就能够提前发现设备已经出现或将要出现的故障，排除隐患。对已经出现的设备故障，要及时采取相应措施，彻底解决问题。对可能出现的故障，则要做好预防措施，并作出相应的调整，预防故障的发生。这样就能够避免因故障导致的水电机组无法正常运行的状况。状态维修是预防性检修不可或缺的部分。状态维修往往会使用三种方法。一是人工排查，二是电子实时监测，三是专业技术人员的高效诊断。三管齐下能够趁早判断机电设备的正常运行情况。即使出现故障，也能尽早处理。检测故障的情况，有利于制定出系统的、具有针对性的解决方案，以便给予及时地处理和维修。预防性检修不仅可以降低小水电站机电设备发生故障的频率，还能减少设备发生故障时进行故障排查所需的时间，从而达到出人意料的效果。有条件的小水电站可能会引进多种设备，采用多种设备同时运行的方法。相对应地，维修也要相应的采用多种检修办法。

1.2故障出现后的维修

这种维修是指对机电设备运行时所出现的故障而进行的一种维修。当故障出现时，应及时采取相应的措施来解决，以使机组尽早正常运行。如果工作人员在预防诊断设备故障的时候未能全部将隐患检测出来，那么机电设备就会在运行过程中发生故障。事故发生后再进行维修，虽然更具有确定性、针对性和明显的效果，但是维修所需的时间和所花费的成本远远高于事前预防性检修。因此，小水电站必须重视对机电设备的预防性检修。将隐患扼杀在摇篮里才能最大化地节约维护和维修的成本。

1.3维修时的预防

设备进行预防是近年来水电站维护设备最普遍的作法。预防的重点在于维修预防措施的确定。其目的就是尽可能地减少维修次数，从而减少维修过程中所占成本的比例。一方面，能有效避免设备在使用过程中出现不可预测的故障，导致意外事故的发生。另一方面，也能尽量降低维修费用。某地区有一台水龙头为140cm左右，额定输出功率在26mw左右的高水龙头机组。含沙量的增加会影响水流速度，致使主轴密封处漏水。工作人员对方案作出了相应的调整，将密封材料改用聚氟乙烯。聚氟乙烯做密封材料，能够延长主轴的使用时间，从而提高密封性能。这是对设备故障进行的预见性的解决。

1.4设备在使用过程中进行优化维修

优化维修是对机电设备的改良和组装。作出变动和调整不是简单随意的。首先，技术工作人员引进大量的先进技术。由于每组机电设备的实际使用情况是不一样的。因此要根据实际情况来选择最佳的组装和改良工艺方案。机电设备经过量体裁衣的优化后，其性能、结构都得到了全方位的升级。设备的运转效率也得到了极大提高。凡事都不是绝对。因此，再完美的设备都有改良的空间。遇到水文地理条件特殊的情况时，水电站可以对机电设备进行改装。前后水龙头变化困难的，经技术人员与专家综合研究，设计改装与之相吻合的优质轮。这既能提高水电站的运营效率，还能降低运营成本的消耗。

2完善机电设备优化方案、维修的制度和技术

2.1完善维护的制度

机电设备的维护维修制度的制定不是纸上谈兵，必须以机电设备的实际使用情况为依据。制度的制定必须确保机电设备能够正常运行，设备的使用性能也要得到提高。使用说明书往往是最易被人们忽视的东西，却是产品最重要的部分。它是使用设备的操作依据。因此，制定机电设备的维护维修制度还应参照使用说明书。同时还要综合水电站的日常运行状况等因素来合理的安排维护工作。这就要求水电站应制定出一套完整、合理、全面的预见性检修方案。只有对机电设备进行定期的预见性检修，才能更好地维护设备，保证工作的正常进行。倘若一台设备在出厂时标注的使用期限是10000小时，那么机组的检修周期就得缩短到9800小时。只有这样才能有效的防止故障的发生。早发现早治疗，最省钱。在萌芽状态下就能够将其有效的解决，能够最大限度地节约时间和花费上的成本。而且也不会因为检修而妨碍机电设备的正常运行而影响工作效率。对已经形成的故障也能够及时地采用各种检修措施将其解决处理。水电站的机电检修相对复杂和特殊。检修分为现场检修和预见性检修。现场检修是被动的检修。往往是在设备出现问题时才进行的检修。而预防性检修则是一种未雨绸缪。即使是当前运行状况比较良好的设备也需要对其做日常的维护和检修。这是小水电站设备维护的重要环节。因此，预见性检修才是小水电站维护工作的重点，也是最主要的维护方法。

2.2完善维修的管理方案

大多数小水电站都会选择比较偏僻的地方。这会造成多方面的不便，如交通运输、经济、文化等。从而导致水电站在运行的时候遇到很大的阻碍，尤其是对设备进行维修时。为了弥补这些缺陷，唯有进一步地完善设备的维修方案。首先，提高相关工作人员的专业性和技术性。开设专业的培训课程，能够让工作人员都能够掌握更多的核心技术。其次，在设备运行的时候进行定期诊断。这有利于及时发现故障，并采取相应措施给予解决。最后，生产技术部门要能够给出合理、完整的维修方案。机电设备的使用说明书只是其中的一部分，根据设备的内部构造以及设备运行所处的环境等制定出合理的维修方案，也能够弥补地理位置带来维修上的不便。

2.3在更新机电设备时要注重技术的先进性

喜新厌旧不是不无道理的。水电站里的机电设备应该给予及时地更新。许多建立较早的水电站还在使用早期的机电设备。这些旧设备落后于时代，跟不上技术的步伐，时刻存在安全隐患。设备在运行过程中出现各种的故障，造成机组运行效率逐渐低下，从而影响小水电站的整体的效益。因此，更新小水电站的机电设备迫在眉睫。

3结束语

小水电论文范文第4篇

某小型水电站工程位于阿坝州黑水县小黑水河下游，其作为小黑水河梯级开发工程的次一级水电站，整个小型水电站工程的开发模式以引水式水电站为主要形式，工程施工阶段需要依次完成首部枢纽、引水隧洞、调压井、压力管道、厂房以及升压站等构筑物的施工，所以该小型水电站工程在本质上属于典型的中水头径流引水式电站。该小型水电站在设计过程中的引水流量为16．90m3/s，其中首部底格栅栏坝的引水流量设计标准为2．11m3/s，将其与上游水电站尾水设计流量14．76m3/s，共同作为该小型水电站的设计引水流量，所以该小型水电站工程的装机容量为21MW，小型水电站每年需要运行近4745h，同时该小型水电站工程开发中不具备其他综合利用的要求。

2、对小型水电站引水系统进行优化设计的必要性

小型水电站工程在实际开发展具有良好的经济价值与应用前景，是水利水电工程领域中一种较为先进的流域开发方式，可以作为未来水利水电工程建设的成功案例进行参考。由于该小型水电站工程需要引用上级电站的发电尾水，上级发电站的发电尾水为14．76m3/s则基本可以达到其设计引用流量的87%左右，如果在该小型水电站设计阶段可以将这一部分尾水直接引入引水隧洞，由于这一部分尾水的清洁度较高则不需要设置底格栅栏坝引水廊道和沉砂池，这对降低该小型水电站首部的工程量与成本投入有着重要作用。

本文认为梯级水电站中上一级水电站与次一级水电站不仅存在电力联系，水力联系也是梯级水电站设计过程中不能忽略的一个主要因素，虽然电网负荷的平衡、机组躲避振动区、机组出力限制等方面会对其产生约束，同时也要满足防洪、灌溉、航运、生活及工业用水等多个社会方面的需求。因此，该小型水电站引水系统优化设计过程中，设计人员应充分考虑电离平衡、水量平衡、区间径流以及尾水衔接等多项问题，该梯级流域中上下2级水电站在设计中均设置了带有调压室的长隧洞，所以在引水系统优化设计中要充分考虑其缺少一个稳定的无压过渡段，再加上优化设计中由于要涉及到上下2级水电站不同的运行方式，所以要实现水力过渡这一过程是一个相对复杂的内容。

该小型水电站在运行过程中由于其引用流量的87%都是来自上级水电站，所以两所水电站的负荷变化容易对彼此之间产生影响，上级水电站在正常运行中如果突然丢弃全部负荷，则会导致该小型水电站在运行中的发电引用流量随之不断降低，这会导致该小型水电站需要通过立即关闭全部机组来避免其受到影响。如果导叶或调速系统在该种情况下发生故障，则要立即采取关系碟阀的措施来及时完成停机处理，才能避免该小型水电站的压力隧洞进水口不会因进气对系统产生影响，所以在充分考虑上下游两级水电站平顺连接和该小型水电站调节性能的要求，本文认为应该采用无压隧洞的优化设计方案来做为两级水电站的过渡段，避免该小型水电站在联合运行过程中因引水隧洞进气或水压过大而发生一些安全事故。

3、小型水电站引水系统的优化设计方案

3．1首部枢纽的优化设计

该小型水电站上级水电站尾水池后利用有压引水箱涵将尾水引入到左岸取水口处，引水箱涵在设计阶段以地下室暗涵的方式作为主要结构形式，其设计标准为长32m、宽7．1m、高3．4m的钢筋混凝土地下室暗涵，并通过分为2孔的方式进行布置，单孔的设计标准为宽2．3m、高2．4m。钢筋混凝土引水箱涵主要布置于沉沙池下游干砌石海漫段，在施工过程中要采用砂卵石对其进行分层碾压确保其密实度，底部需要通过合理设置盲沟排水来满足其运行要求，过水表层通过浇筑埋石混凝土来确保其整体性能可以满足运行要求。弼石沟来水需要经过沉沙池后才能进入到左岸取水口，这样便可以与上级水电站尾水会合后流入到该小型水电站的引水隧洞。

3．2 引水隧洞的优化设计

该小型水电站引水系统优化设计过程中需要对引水隧道的局部构造形式进行调整，将引水隧洞结构形式由原设计方案的马蹄形有压隧洞调整为城门洞形的无压隧洞，同时也要将城门洞形无压隧洞的设计标准调整为底宽3．1m、直墙高3．4m、最大净高4．41m，并且要将整个隧洞的进口底板高程控制在2292．8m，隧洞在施工过程中需要采用混凝土或钢筋混凝土衬砌，并要通过加固围岩来确保其整体稳定性，利用锚杆与固结灌浆来确保整个引水隧洞的结构强度可以满足运行要求。本文在优化设计中充分考虑到无压与有压隧洞之间连接的平顺，避免小型水电站运行中因上级水电站丢失负荷而出现无压隧洞封顶的事件，则要在有压隧洞与无压隧洞结合处通过设置侧堰溢流建筑物和溢洪道，并要通过将施工支洞改为泄洪洞来满足其整体运行要求。

3．3泄水隧洞的优化设计

为了满足该小型水电站运行需求则要将施工支洞改为泄水隧洞，泄洪隧洞在设计过程中要以垂直引水隧道方向进行布置，这样便可以溢流下泄的多余水量通过其排放到冲沟，然后汇入到主河中避免其对该小型水电站的整体运行状况产生影响。溢流侧堰与泄水隧洞在设计过程中要按照机组全甩负荷工况下的泄流量为标准，为了在设计过程中可以对洞室横向宽度进行适当的调整，进一步降低整个洞室在开挖施工中的施工难度，并要充分考虑侧堰只需要在小型水电站甩负荷时发挥泄流作用，所以在优化设计阶段采用薄壁堰作为主要的结构形式，将堰顶高程要控制在高出正常水位近0．1m左右，这样才能满足该小型水电站甩负荷时的整体运行要求。同时也要对与溢流堰后泄水陡槽相连接的泄水隧道形式进行优化设计，本文认为其可以采用城门洞形来满足整个系统运行要求，其设计标准为底宽1．7m、纵坡8．2%，这样便可以确保其泄流量达到16．88m3/s时泄洪隧洞的水深可以控制在1．174m左右，完全可以满足整个小型水电站引水系统的运行性能要求。

4、小型水电站引水系统优化设计结果分析

该小型水电站在优化设计中将有压隧洞前设置底坡为12．4%的无压过渡段，则可以作为上下两级水电站在运行过程中的无压引水与有压引水的连接过渡，其设计标准为长101.34m、底坡12．4%、前81．34m，其后20m部位则要作为一个平段，断面尺寸在设计过程中要与有压隧洞的断面尺寸保持高度一致。该小型水电站引水系统经过优化设计后，其底部栅栏坝的底宽优化为6．0m，沉沙池的净宽也优化为7．5m，其平均工作水深也优化为5m。进过对该小型水电站引水系统的整体优化设计，有效降低了施工单位在该小型水电站施工过程中的首部整体工程量，同时技术人员经过计算可以确定该小型水电站在采用无压隧洞后，上级水电站丢弃负荷后可以确保其有压隧洞在12min以内不会进入空气，这一段的时间完全可以做为该小型水电站在上级水电站故障后的应急事故处理时间，与原方案相比该优化后的方案设计不仅可以有效降低工程量，同时也对加强该小型水电站的管理与机组运行效率有着重要作用。

5、结语

小水电论文范文第5篇

在设计水电站工程时，一定要对工程周边的水环境非常了解。当水电枢纽建筑在拦河坝的轴线上时，我们可以选择其中适合的一方设计厂方，需要对左右厂方对比之后再选择合适的地址。其次拦河坝的位置和拦河坝对水位的影响要进行分析，拦河坝对水流所产生的影响要认真分析。船闸的选择和布置，也需要根据溢流拦河坝进行分析之后再做决定，溢流坝需要考虑其泄流能力。这样就涉及到如何选择水轮机的问题。水轮机是一个电站必不可少的运行设备。其中，水流的动能和势能之间机械式的相互转换就是通过水轮机的工作才实现的。水轮机的选择一定要合理，因为其工作状况直接影响到机组的效率和运行的经济性和安全性。其中，通过多年的设计经验总结得来，一般农村的小水电枢纽设计的机组台数一般是4台以下，最好选择合适的同型号的机组一起并联使用，这样便于在运行出现故障的情况下更换相同的零部件，降低维修成本。水轮机型号的选型设计，也关系到水电枢纽建筑的运行状况。我们需要选择标准化的厂家生产出来的水轮机，最重要的是水轮机的运行工况，需要水轮机选运转特性曲线图处于高效率的区域。特别是在机组进行运行时，需要在谁能机性能范围以内的水头变化，不然的话会加剧水轮机的震动和腐蚀，从而降低了水轮机的使用寿命和运行效率。

2枢纽建筑物设计

2.1溢流坝

水电枢纽建筑设计第一步，就是要设计合理的溢流坝。溢流坝的布置位置一般选择河床偏右边的主的河槽中，其中主要包括了左岸梯形溢流坝和右岸梯形溢流坝。在设计的过程中，溢流坝的长度和坝顶的高程都需要根据现场的实际情况来进行设计，坝体的布置形式也需要因地制宜。不同形式的布置形式，对于坝体在工作中的作用会有很大的影响，所以说，任何情况下我们都需要根据现场的水流情况，结合实际的运行工况需求，设计合理的溢流坝形式。

2.2厂房及开关站

小水电枢纽的厂房和开关站的设计也很重要。其中这两个因素的设计，受到水电站水流的大小和水流的形式影响。根据建筑现场的实际情况，在河床的左岸，溢流坝段左侧布置厂房。在设计的过程中，副厂房和主机的安装位置，也受到水流的影响，因此都得根据现场的实际情况，选择厂房的大小和厂房机组的布置位置。其中机组与机组之间的间距，也需要根据厂房的大小和机组的多少来进行合理的布置。选择好合适的机组以后，就需要对机组的安装条件进行考虑，尤其是水轮机的安装高度，水轮机的安装高度，直接影响到流道的进水高程和出水高程，所以水轮机需要客观的安装在合适的位置。根据机电设备布置和实际运行过程中工作的需要，管道层的高程和运行的高程都需要认真分析计算之后再确定。厂房的大小，其中最重要的就是厂房的高度设计，也受机电设备安装高度的影响。开关站的布置位置可以是最高层的副厂房内，设置成为室内的开关站，便于在机电设备运行的过程中，进行先关的操作。主变压器设于安装间下游坝顶平台上。

2.3厂区

由于小水电枢纽的建筑设计，受到地势的影响，因此我们需要考虑到厂区的设计。根据现场生活区和厂区的地势之间的实际情况，考虑到洪水的高位和地位状态，从而考虑如果直接把厂房的上下游墙用来挡水的情况。由于在厂房设计的过程中，需要考虑到防洪过程中厂房是否能够发挥最大的作用，因此厂房旁边一般需要设计一个较深的缓冲沟，根据平时的设计经验，其深度一般10m左右。用厂房开挖的渣滓将缓冲沟进行回填，这样也省去渣土外运的中间环节。另外，沿着重构的地步需要预设一条排沟暗沟，这条暗沟的宽度一般控制在1m左右就比较合适了。另外在这些缓冲沟和排沟暗沟的沿线，一定要间隔一定的距离，设置一个检查井，方便运行出现问题时，能够及时的找到问题发生的位置并及时做出应急处理，保证小水电枢纽的正常运行。

2.4坝基处理

根据水电站附近的地质钻探结果，并结合小水电枢纽沿线的不同坝段、厂房段基岩为弱风化粉砂质泥岩，岩体节理裂隙较发育，可以对水电枢纽当地的泥土岩石的发育进行一定的了解和分析。其地质的结构和吸水率也可以利用现有的先进仪器，分析和检测出来。坝基是小型水电枢纽建筑的基础，其在水电站正常运行的过程中，不断的经受各种各样现实环境的考验，所以需要选择岩石层非常合适的地方。其地址结构中泥土和岩块的组成都需要符合建筑设计的要求。我们要在设计的过程中，充分考虑一切可能出现的情况，选择自然环境和地理条件最合适的地方进行坝基的建设。在必要的时候，我们可以采用混凝土填的方式对坝基进行加固处理。对于被深挖的坝基，也可以采用混凝土回填的方式进行处理，其目的都是为了使坝基更加牢固。总之，坝基的开挖和填充处理，都必须要保证大坝在未来运行的过程中，能承受最大的水流通过时的运行工况，能够保证在最恶劣的条件下，大坝的基础工程也是稳如泰山的。这样才能保证小水电枢纽的其他组成部分正常稳定的运行，从而发挥其作用和社会价值，更好的为人们的生活提供服务。