關(guān)于水資源的開發(fā)利用

第一章水資源的開發(fā)利用1.1概述

1.2水力發(fā)電

1.3防洪

1.4灌溉

1.5其他用水部門

1.7各水利部門間的矛盾及其協(xié)調(diào)

1基本要求：（1）理解幾個(gè)主要用水部門的用水特點(diǎn)；（2）掌握水力發(fā)電的基本原理及水能資源的基本開發(fā)方式；（3）理解滯洪與蓄洪的概念，了解有關(guān)灌溉的基本概念。

水資源開發(fā)利用：根據(jù)對(duì)供水、發(fā)電、灌溉等的要求，采用工程措施及非工程措施，對(duì)水資源進(jìn)行調(diào)節(jié)、控制、保護(hù)及管理，以滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門用水要求。第一章水資源的開發(fā)利用

同一河流或同一地區(qū)的水資源，同時(shí)滿足幾個(gè)水利部門的需要，并且將除水害和興水利結(jié)合起來統(tǒng)籌解決，這種開發(fā)水資源的方式，稱水資源的綜合利用。第一章水資源的開發(fā)利用興水利水力發(fā)電灌溉航運(yùn)給水等除水害防洪治澇“一水多用，一庫(kù)多用”第一節(jié)概述一、水資源綜合利用的重要性

31.水力發(fā)電——只利用水并不消耗水量。2.灌溉——消耗大量水量，用水年內(nèi)變化大，有季節(jié)性。3.航運(yùn)——不耗水量，要求有一定的水深。4.給水——用水較均勻。5.防洪——要求水庫(kù)蓄水，以調(diào)節(jié)徑流。二、主要用水部門的用水特點(diǎn)三、綜合利用水資源——重要原則

用最少的投入來充分合理的開發(fā)利用水資源，滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門近期的和長(zhǎng)遠(yuǎn)的需要，獲得最大最好的效益，除害與興利，一庫(kù)多利，一水多用，協(xié)調(diào)各用水部門的矛盾?？沙掷m(xù)利用:能夠支持人類社會(huì)和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的水資源開發(fā)利用。

河段的潛在水能勢(shì)能(potentialenergy)動(dòng)能(kineticenergy)水能

設(shè)T秒時(shí)段內(nèi)流過兩段面的水量為Wm3)2(2222112121211gVVPPZZWEEE2aaγ-+-+-=-=γ—斷面2-2處水流的總能量為:E2=)2(22222gVPZWaγγ++斷面1-1處水流的總能量為:)2(21111gVPZWaγγ++E1=一、水力發(fā)電的基本原理

第二節(jié)水力發(fā)電

（hydroelectricitygeneration）

V1V21122ΔZ1ΔZ2P1P2

5Z1-Z2

=H1-2-γ21PP?0?0功率出力(output)NTEN2121--=TWH21-=g=γQH1-2(牛頓·米/秒)1千瓦=1000牛頓·米/秒，γ=1000×9.81N/m3N1-2=9.81QH1-2（千瓦）——水流出力計(jì)算公式2222211gVVaa-E1-2=γ·W·H1-2（牛頓·米）＝γ·Q·t·H1-2=9807Q·t·H1-2V1V21122ΔZ1ΔZ2P1P2河段的潛在水能H1-2

61.水量損失2.水頭損失H凈=Z上－Z下－ΔH引3.功率損失水電站效率η=η水×η傳×η電水電站的出力公式為：N=9.81ηQ電

H凈（kw）ΔHAAQΔH引ΔZ下H凈ΔZ上Bη水——水輪機(jī)的效率η傳——傳動(dòng)設(shè)備的效率η電——發(fā)電機(jī)的效率N=9.81ηQH

（kw）

7令A(yù)=9.81η水電站出力計(jì)算公式可表示為：8.5，大型水電站（裝機(jī)N＞300MW）

8.0~8.5，中型水電站（N=50~300MW）

6.0~8.0，小型水電站（N＜50MW）AA——出力系數(shù)N=AQ電

H凈（千瓦）水電站的出力公式為：N=9.81ηQ電

H凈（kw）

8水電站能量轉(zhuǎn)換原理

9二、河川水能資源蘊(yùn)藏量的估算和我國(guó)水能資源概況估算要點(diǎn)：（1）因單位長(zhǎng)度河段的落差和流量都是沿河變化的，因此實(shí)際估算河流水能資源蘊(yùn)藏量時(shí)，常沿河分段計(jì)算水流出力，然后逐段累加以求全河總水流出力。（2）在流量及河流縱比降有較大變化處，單獨(dú)劃分河段。（3）計(jì)算中，流量取河段首尾斷面流量的平均值。（4）根據(jù)多年平均流量Q0計(jì)算所得的水流出力N0，稱水能資源蘊(yùn)藏量。水流出力公式為：N=9.81QH1-2（kw）表明：落差和流量是決定水能資源蘊(yùn)藏量的兩項(xiàng)要素。

10表1-1某河水能資源蘊(yùn)藏量計(jì)算示例斷面序號(hào)高程Z(m)落差H(m)間距L(m)斷面處流量Qi(m3/s)河段平均流量Q0(m3/s)河段水流出力N0(kW)單位長(zhǎng)度水流出力N0/L（kW/km)水流出力累積值∑N0(kW)1350352710263912934196010008.018.523.029.540.02750500022507650153002114711812815327507750100001765032950231516328821427825525234621346

11全國(guó)各地區(qū)水能資源蘊(yùn)藏量及可能開發(fā)量統(tǒng)計(jì)表地區(qū)理論蘊(yùn)藏量（萬kW）占全國(guó)比重（%）可能開發(fā)量（萬kW）占全國(guó)比重（%）備注西南西北中南東北華東華北473318418640812133005123070.012.59.51.84.41.823234419467441199179069267.89.915.52.03.61.2按發(fā)電量計(jì)算占全國(guó)比重全國(guó)總計(jì)67605100.037853100.0缺臺(tái)灣省資料

12三、河川水能資源的開發(fā)方式（一）壩式(damhydropowerstation)蓄水式

徑流式——形成水庫(kù)來集中水能，水電站能進(jìn)行徑流調(diào)節(jié)。

——不形成水庫(kù)供徑流調(diào)節(jié)，水電站只能引取天然流量發(fā)電。2.壩式水電站的分類：1.概念：在天然河道中攔河筑壩，形成水庫(kù)，以抬高上游水位，集中河段落差，這種開發(fā)方式稱為壩式開發(fā)。壩后式

河床式——廠房布置在壩的后面

——廠房成為擋水建筑物一部分

13有回水湖北丹江口、浙江新安江水電站屬于壩后式

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萬家寨壩后式水電站壩后廠房湖北葛洲壩、浙江富春江水電站屬于河床式河床式電站

163.壩式開發(fā)的特點(diǎn)：①水頭相對(duì)較?。虎谝话隳苄纬尚钏畮?kù)，電站引用流量大，綜合利用效益高；③投資大，工期長(zhǎng)，通常單位造價(jià)高，且上游形成淹沒區(qū)。4.壩式開發(fā)的適用條件：適于流量大，坡降緩，且有筑壩建庫(kù)條件的河段。

17（二）引水式(diversionhydropowerstation)無壓引水式水電站:沿岸修建坡度平緩的明渠來集中落差。有壓引水式水電站:有壓隧洞或管道集中落差。1.概念：在河道上建壩和引水工程．將水導(dǎo)入人工建造的引水道(明渠、隧洞、管道等)，并引到引水道末端以集中落差，再接上壓力水管，導(dǎo)入電站廠房發(fā)電。2.分類：云南以禮河、金沙江梯級(jí)電站屬于該類型。

18無壓引水式水電站及其主要建筑物有壓引水式水電站引水建筑物是有壓的：壓力隧洞主要建筑物：低壩，有壓隧洞，調(diào)壓室，壓力水管，廠房，尾水渠。3.引水式開發(fā)的特點(diǎn)：①水頭較高；②電站引用流量小，水量利用率差，綜合利用效益低；③無水庫(kù)淹沒損失，工程量小，單價(jià)一般較低。4.引水式開發(fā)的適用條件：河道坡降陡，流量較小或地形、地質(zhì)條件不允許筑壩的河段。1—原河道；水頭HΔZ上ΔZ下2—明渠；3—取水壩；4—進(jìn)水口；5—前池；6—壓力水管；7—水電站廠房。1234567

21（三）混合式水電站(mixedhydropowerstation)2.開發(fā)條件：當(dāng)河段上游坡降較緩且有筑壩建庫(kù)條件，下游坡降陡且有條件集中較大落差時(shí)，采用混合式開發(fā)較經(jīng)濟(jì)。1.概念：在一個(gè)河段上，用壩集中一部分落差，再通過有壓引水道集中壩后河段的另一部分落差。

我國(guó)四川獅子灘、福建古田溪、東北鏡泊湖等屬于混合式開發(fā)方式。

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23（三）混合式水電站(mixedhydropowerstation)圖1-6混合式水電站（四）潮汐水電站（利用潮汐所形成的水位差發(fā)電的電站）

24潮汐發(fā)電示意圖

25（五）抽水蓄能電站

26四、水能計(jì)算的任務(wù)和所需資料1.主要任務(wù)：確定電站效益與工程規(guī)模之間的關(guān)系，具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

(1)確定水電站的功能指標(biāo);(2)確定水電站的主要參變量及參變量與功能指標(biāo)之間的關(guān)系；（3）對(duì)水電站的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行計(jì)算和分析。2.水能計(jì)算所需的基本資料：

(1)水庫(kù)的特性曲線;(2)水文資料；

(3)綜合利用資料。

27第三節(jié)防洪1.防洪工程措施：采用工程措施控制和抗御洪水。

(1)修筑堤防;(2)河道整治；（3）開辟分洪道和分蓄洪工程；（4）水庫(kù)攔洪；（5）水土保持。2.防洪非工程措施

(1)建立洪水預(yù)報(bào)系統(tǒng)和洪水警報(bào)系統(tǒng);(2)洪泛區(qū)管理；

(3)洪水保險(xiǎn)；（4）防洪調(diào)度。

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29第四節(jié)灌溉一、作物需水量二、作物的灌溉制度三、灌溉用水量四、灌溉技術(shù)及灌溉措施

1.地面灌溉