关于在陆地上建立水力发电站的技术初探

邱允健

（石狮广播电视台，福建 石狮362700）

0 前言

人类不断地寻找无污染、不破坏环境和生态平衡的新能源技术。在此，笔者将日常工作中的点滴经验积累和一些心的体会及异想天开的想法与天下有识之士、老师们讨论、交流请教，意在抛砖引玉。请圣贤们多加指点。发电厂种类很多、有风能、热能、核能和火力。应用最多的是水力发电。其特点是利用天然江河流水拦筑成库产生水流落差后形成强大的物理势能推动水轮发电机发电。虽然无污染，但可能影响生态平衡。而且、可筑水库地带能源越来越少。那么，笔者的想法是在陆地上模拟河流拦筑成库建立水电站。下面将讨论。

1 特性发现，物理分析

设置容器、模拟水库蓄水。

设置了一个带有阀门开关装有水的容器。在容器里的水中放入一个可以悬浮的物体（以后简称浮物）图1。那么，装有水的容器就象一个河流拦筑成型的水库。容器的阀门就象水库的闸门，当打开容器的阀门水就向下流动图2。那么，浸浮在水中的物体随水量减少水位下降而移动。根据物理学原理：功等于力和受力物体在力的方向所通过的路程（距离）的乘积。

图1

图2

图3

即：W=F×S。那么，从图1中可以看出浮物所移动的路程（距离）乘以浮物自身重量G，就是浮物在这段时间里所作的功。浮物作功W=浮物重量G乘以所通过路程，即W=G×S值得一提是浮物付出这个功是不靠任何外力输入的，而是随容器里的水量减少水位下降而移动产生的结果。这是个伟大的重大的特性。下面我们就来分析讨论浮力的一些现象。根据阿基米德浮力定律：浸在液中的物体总要受到一个向上的托力。第一，如果物体的重量大于它全部浸入液体时所受的最大浮力即大于物体所排开的等体积的量物体就要下沉一直沉到底部。第二，如果物体的重量等于它所受到的最大浮力，这时，物体可以在液体中的任何位置平衡或静止不动，即悬浮在液体中，例如：鸡蛋的比重稍大于1、放在清水中要沉到水底，但放在浓度适度的盐水中就可以静止在盐水中的任何位置处。第三，如果物体的重量小于最大浮力，物体就要上浮。

根据以上三大特点。为了获得浮物能够输出最大的功率但又不能让它沉到底部处，.尽可能做到（浮物重）/（液体重）比值越大越好。既然浮物不靠任何外力输入能够做功。我们可以利用这功来补偿容器里的液体外流损失。看图3，我们做了一个回流装置，由水泵、转动轮、转动轴组成。转动轮通过绳索与浮物连接。浮物向下移动可带动转动轮1、转动轮2转动，转动轮2可带动水泵转动抽水到储存容器里待用。当容器里的水流完，浮物也随之降到底部处。一轮运行结束。当把储存容器的阀门打开、容器1的阀门关闭，新一轮的补水开始，浮物随着容器里的水量增多水位上升而向上移动到设置的位置处停止。浮物在做向上移动时是不需要输入任何外力的结果。这是阿基米德发现浮力的一个重要特性。将储存容器阀门关闭，打开容器1的阀门新一轮运行又开始。总结以上论述归纳以下几点：

1）浸在水中的浮物G随水量的增多或减少自动作上下移动、移动时产生了功W=F×S。

2）浮物做功时不靠任何外力输入牵引拉动，这是一个伟大重大的特性。

3）浮物作功可对容器里水外流损失补偿。

4）根据图1实验表明浮物重量G与其所浸的水的重量M的比值是3.0左右。

图4

2 大胆设想模拟水力发电

根据以上结论，笔者设想做了一个摸拟水力发电站的模型。图4，按照模型的工作原理，从物理学的理论来讨论是否成立。打开容器A的阀门、水将向下流动推动水轮发电机运行。水向下流动产生势能。可是这个流水如果没有补偿，经过一段时间将结束流动。所以要有补偿方法。也就是将容器A里流出的水收回储存待用。因此，笔者在容器的上平面设立二个容器，即容器A和容器B，其底部是与容器相通，容器A与容器B都设置有浮物。根据第二章里讨论过的原理，容器里的水向下流动，与之相通的容器A,容器B将有一个水位下降，浮物下移做功，带动水泵抽水回另一个容器储存待用，从理论上讲，笔者猜想周而复始运行。根据模拟水电站的模型运行原理，可做以下几点结论：

1）容器是模拟筑坝成库的原理。

2）回流补偿装置是对容器里的水流失后进行补偿。运作时，两个补偿容器切换装水，切换空着待用。

3）运用两套回流装置A、B轮换抽水补偿，是利用物理学中的虹吸原理。

4）运行中可能出现浮物做功W=F×S不能大于或等于抽水回流补偿所需要的功，即W1=F×S不大于不等于W2=M×H。其中W1是浮物做功，W2是抽水回流所需的功，M为水量质量，H为水位下降高度。

5）运作前需要投入其他设备蓄水

6）将自然风能，雨水能补偿本机。便形成了一套天然与人造有机结合。模拟传统的水力发电技术、可在陆地上、湖海中等多处建立水力发电站。

综合以上描述，可用以下方格图表示：

图5