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场地评估:测量流程 & Head

Matt Deady,物理学教授,巴德学院物理项目主任

决定你能从水电站获得的功率和能量的两个主要因素是流量, 或者数量和头部. 在这里了解流量、面积和速度之间的关系: 可汗学院:流量

测量流

流量, Q, 通过截面的液体的体积是每单位时间, 单位:立方米/秒(m³/s).  因为水是高度不可压缩的, 对于一个给定的水道, 水的体积必须始终保持不变.

如图1所示的水通过管道, 体积流速保持不变, 但随着管道截面积的减小, 水的速度增加了.  这是流量之间的关系, 水速度, 横截面积用方程表示, Q = A V, 其中A是横截面积,V是水流速度.  也就是说,在图1的示例中, Q = A1 V1 = A2 V2 .   这种关系也适用于河流或堰的宽度变化.

以获得最准确的流量数据,为您的网站在较长一段时间, 查看历史流量数据是很重要的.  365体育备用网提供了使用美国地质调查局网站流量数据的指南 使用国家水信息系统.  如果您的站点的最近数据不可用,那么查看附近站点的数据可能会有帮助, 通常在50英里半径内.  这样的距离是理想的,因为只有天气和地质模式相似的地点才能进行准确的比较.

现场的流速可以用流量计现场测量, 或者这里描述的其他技术, 但是仅仅几个测量数据并不能给出你所期望的全年或多年的流量的完整图像, 你需要哪一个来预测站点作为水电资源的可靠性.  全年, 随着季节的变化,流动的水体将经历自然的变化.  这些机构也可能经历干旱或洪水,这取决于季节,知道这些事件的时间是非常重要的,当涉及到您的站点的可行性.  可视化站点可靠性的常用方法是生成一个流持续时间曲线.  您可以通过从站点获取流量数据,并将这些数据组织到一个图表中,以便查看站点产生一定流量的频率.

测量头

水头是在进水口位置的水面与涡轮之间的高度差.  有几种方法可以用来确定一个地点对水电是否可行.  第一种方法估计一个地点的头是利用地理信息系统(GIS)数据, 可通过美国地质调查局(USGS)获得.  支持这种分析的最一致的数据是一个10米分辨率的高程模型.  这些数据太不准确了,不能用于小型水电站,如半米(1.5英尺)额外的水头已经可以决定一个项目在经济上是否可行.  其他来源有一些更高分辨率的数据,但在整个州都不一致.  在美国也有一些地方.S. 哪里有更高的分辨率, 在不久的将来,这些地图的质量和细节也可能在其他地方得到改善.

遥感是另一种方法,可以用来确定你是否有一个可行的水电站点.  这种方法可能包括多种方法,包括从空中机器人(小型无人驾驶系统或sUAS)捕获的图像。, 地面近距离摄影测量, 以及基于地面的激光扫描,或者这些的一些或全部的组合.  这三种方法都需要特定的设备和熟练的专业人员才能成功.  灌木, 在考虑遥感技术时,树木和场地特定的地质地形可能会导致复杂性. 用遥感技术完美分析目前水头差异所需要的努力可能很容易超过在小型水电场址评估潜在水头的适当努力.

直接测量依靠传统的测量技术,直接测量两点之间的高差. 这种方法无需任何特殊设备即可使用, 虽然激光测距仪内置电平可以提高这种方法的效率和精度.  直接测量需要一个两个人的团队.  一种方法是在下坡工作时使用一个视平仪,而你的助手使用一根沿着其侧面标有刻度的高杆.  在进气口的表面,水平地照射视线水平,水平激光的高度高于地面,可以由你的助手用高杆测量.  一旦测量了这个高度差, 将视线水平移至杆子底部,重复第一步.  继续重复这些步骤,直到你到达建议的涡轮机位置.  一旦你到达这个位置, 将所有测量的高度相加,计算出网站的总浏览量.  测量上坡作业场地的顶部, 在建议的涡轮机位置上方固定距离水平照射瞄准器.  让你的助手站在你前面上坡的光线照射地面的地方.  从这个位置, 当上升到进气口高度时,重复第一步.  一旦你达到了摄入量, 把所有的测量值加起来,计算出你的网站的总浏览量.

这里介绍的是在文中描述的方法的重新措辞 Micro-hydro-power.com 和类似的地方. 其他方法也在 能源.政府.


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