專利名稱：一種開發(fā)利用水力資源的方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種開發(fā)利用水力資源的方法，具體的說是涉及一種最大限度地開發(fā)和利用水力資源的技術(shù)。
目前，隨著國民經(jīng)濟的迅速發(fā)展和人民生活水平的提高，我國的用電量也與日俱增。因此，如何開發(fā)和利用水力資源提高發(fā)電效率仍是一個很重要的研究課題，而傳統(tǒng)的水電站建設，開發(fā)水力資源的手段普遍囿于建設高水位大壩。建造高水位大壩，一能儲蓄更大的水源，保障發(fā)電所需要的水量；二能增高庫面水位，增大水流的動量。為使水位提高，流速增大動量，增高水庫大壩的確行之有效，但它導致水庫造價以幾何級數(shù)上升，建設周期也同步增長，是一個見效最難的最笨拙的陳舊方法。而且，建設高水位大壩還會帶來許多危害，如使水庫的水表面積增大，將大片肥田沃土淹沒在水底，加劇人口與土地的矛盾，并產(chǎn)生大量移民等一系列棘手問題，水庫水位越高，大壩就越容易崩裂塌陷，水的容量大，對庫區(qū)地殼產(chǎn)生的壓力就大，誘發(fā)庫區(qū)地震的可能性也增大，庫區(qū)水位提高，使地下水位升高，容易導致土壤鹽漬化等等。
通過建造水位大壩提高了庫面水位，增強了水壓，增大了流速，好不容易才累積起一定的水力資源。但在水力發(fā)電的過程中，水動能的利用只是微乎其微的一小部分，而大量的能量仍被浪費掉了。經(jīng)一次性發(fā)電后泄離水輪機的水流，其速度與未經(jīng)發(fā)電的同落差水流相差無幾。也就是說泄離水輪機后的水流仍內(nèi)蘊著巨大落差，因而才具有巨大沖擊力的水動能。因發(fā)電后的高速水流被排放于露天河道，由于各種碰撞便瞬間即化為烏有，水電站由此造成的水動能浪費，大大超過已開發(fā)量的90％。然而，社會上至今還沒有發(fā)明出利用該剩余水動能的技術(shù)。
正由于對密封管道內(nèi)水流運動本質(zhì)的認識尚模糊不清，造成了開發(fā)水力資源時從“重力勢能”的角度去考慮水動能的大小與強弱，以致片面強調(diào)和追求水庫大壩的高度，出水口和水輪發(fā)電機通常就設置在水庫近邊的狹隘地帶內(nèi)，連接水庫與水輪機的引水密封管道都很短，庫面水位與出水口間的高度差便被水壩高度所困，密封管道內(nèi)水流的速度也因此而大受限制，并未做到簡易地充分開發(fā)水力資源。
當今用以推動水輪發(fā)電機運轉(zhuǎn)發(fā)電的水流，并非在露天作自由落體加速運動，而是在密封管道內(nèi)作受壓強原理支配著的勻速運動。建筑高水位大壩能使水流增大速度，增強動量，并不是由此增大了水體自由下落的垂直高度致使重力勢能增大，在實質(zhì)上僅僅是增大了蓄水源的水壓，這與建造水塔蓄養(yǎng)水源的原理一樣，水塔越高，水壓越大，水流越急，沖力越強。如果物體是作自由落體運動，便要受重力加速度的影響從事加速運動，其終端速度要受制于物體下落的垂直高度。受恒定壓強作用的同徑流體運動，是群體勻速運動，其運動速度取決于壓強，與所經(jīng)過的路程長短無關(guān)。從水庫中通過密封涵管流出的水體，在水量充足的前提下，勻速運動的速度只受制于壓強。壓強的大小，取決于出水口與庫面水位的高度差，與密封涵管兩端間的路程長短無關(guān)。
本發(fā)明的目的在于提供一種開發(fā)利用水力資源的方法，以最大限度地開發(fā)和利用水力資源，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的它是利用有水落差的密封管道將多個水輪發(fā)電機組串接而成，其特征在于技術(shù)方案如下①水源的建立在海拔較高的河道上，在其正常徑流量能滿足發(fā)電需要的地方，建筑堅固低水壩稍蓄水源或在水源不足但地形優(yōu)越的高海拔處建造大容量的水塔型水庫，通過抽水入庫以儲蓄水源，②密封管道的設置用密封管道將水流引至低海拔處天然排放，密封引水管道向地勢低處長距離綿延伸展數(shù)百甚至數(shù)千公里，由此簡便創(chuàng)造出的水源水平面與出水口之間的高度差達數(shù)千米，③水輪發(fā)電機組的設置在長長的密封管道上，有規(guī)律的串聯(lián)安裝百個甚至數(shù)百個的水輪發(fā)電機同時運轉(zhuǎn)發(fā)電。
其特征還在于連接各水輪機的密封管道應采用超過水輪機入水口口徑的密封管道，密封管道應采用優(yōu)質(zhì)混凝土結(jié)構(gòu)或鋼管，鋼管可采用較小口徑多根并聯(lián)，然后在水輪機組前匯合。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，它只需要較小的投資就簡便開發(fā)出巨大的水力資源，又巧妙利用一次性發(fā)電后所剩余的巨大水動能，將兩項技術(shù)有機結(jié)合，使水動能可以被百分之百地簡便開發(fā)，并百分之百地加以利用，使水電站的發(fā)電量得以數(shù)十倍乃至數(shù)百倍地劇增，產(chǎn)生出巨大的經(jīng)濟效益，化解人類發(fā)展所面臨的能源危機。
以下結(jié)合實施例進一步說明本發(fā)明實施例1選擇一座水電站，用密封管道與該水電站的現(xiàn)行出水口連接，然后向水庫外圍地勢低處長距離延伸，現(xiàn)有的絕大多數(shù)水電站只要把是出水口向外移動數(shù)公里或數(shù)十公里，出水口與庫面水位間的高度差就會劇增數(shù)十米甚至百米以上，在長長的密封管道上，有規(guī)律的串聯(lián)安裝數(shù)臺甚至數(shù)十臺的水輪發(fā)電機同時運轉(zhuǎn)發(fā)電，就象是在自來水管上串聯(lián)安裝一個又一個水表一樣，即達到本發(fā)明的目的。
實施例2①水源的建立在海拔2000米高的河道上，在其正常徑流量能滿足發(fā)電需要的地方，建筑堅固低水壩稍蓄水源②密封管道的設置用密封管道將水流引至低海拔處的平原河流上天然排放，密封引水管道向地勢低處長距離綿延伸展30公里，由此簡便創(chuàng)造出的水源水平面與出水口之間的高度差達1000米，③水輪發(fā)電機組的設置在長長的30公里密封管道上，按10米水落差的規(guī)律串聯(lián)安裝100臺水輪發(fā)電機組同時運轉(zhuǎn)發(fā)電，大幅度的提高了發(fā)電的總量。
權(quán)利要求
1.一種開發(fā)利用水力資源的方法，它是利用有水落差的密封管道將多個水輪發(fā)電機組串接而成，其特征在于技術(shù)方案如下①水源的建立在海拔較高的河道上，在其正常徑流量能滿足發(fā)電需要的地方，建筑堅固低水壩稍蓄水源或在水源不足但地形優(yōu)越的高海拔處建造大容量的水塔型水庫，通過抽水入庫以儲蓄水源，②密封管道的設置用密封管道將水流引至低海拔處天然排放，密封引水管道向地勢低處長距離綿延伸展數(shù)百甚至數(shù)千公里，由此簡便創(chuàng)造出的水源水平面與出水口之間的高度差達數(shù)千米，③水輪發(fā)電機組的設置在長長的密封管道上，有規(guī)律的串聯(lián)安裝百個甚至數(shù)百個的水輪發(fā)電機同時運轉(zhuǎn)發(fā)電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種開發(fā)利用水力資源的方法，其特征還在于連接各水輪機的密封管道應采用超過水輪機入水口口徑的密封管道，密封管道應采用優(yōu)質(zhì)混凝土結(jié)構(gòu)或鋼管，鋼管可采用較小口徑多根并聯(lián)，然后在水輪機組前匯合。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種開發(fā)利用水力資源的方法,它是利用有水落差的密封管道將多個水輪發(fā)電機組串接而成。它只需要較小的投資就簡便開發(fā)出巨大的水力資源,又巧妙利用一次性發(fā)電后所剩余的巨大水動能,使水動能可以被百分之百地簡便開發(fā)和利用,使水電站的發(fā)電量得以數(shù)十倍乃至數(shù)百倍地劇增,產(chǎn)生出巨大的經(jīng)濟效益,化解人類發(fā)展所面臨的能源危機。
文檔編號E02B9/00GK1286338SQ00129528
公開日2001年3月7日 申請日期2000年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月8日
發(fā)明者余志紅, 邵紅飛 申請人:余志紅