水利水能规划第一章水资源的综合利用
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水资源规划与利用1绪论.
冰川和深层 地下水0.3486
亿km3
河流、湖 泊等淡水 不足1%
9
咸水的利用
海水可用于养殖及航运，或引至陆地用作冷却用水。海水淡化后，也 可供生产或生活使用，但成本较贵，目前尚不能大量被利用。
世界许多沿海国家已将海水利用当作解决淡水短缺的重大战略措施。 全球海水淡化日产量约3500万m3，其中80%用于饮用水，解决了1亿多 人的供水问题。全球共有海水淡化厂约1.3万座.我国海水淡化水产量 约为3.1万m3每日.
32
我国水能资源分布特点
（1）总量丰富 水电建设发展很快。旧中国装机容量仅有12 MW，包括东北
日伪时期修建的丰满水电站在内，也只有160 MW，年发电量 只有7亿kW·h，在当时分别居世界的第25位和第23位。自1987 年以来，水电装机容量和年发电量均已上升到世界的第四位， 仅次于美国、俄罗斯和加拿大。2005年，我国水电装机和年 发电量都居世界第一位。
20
水能资源特点
构成水能资源的最基本条件是水流和落差（水从高处降 落到低处时的水位差），流量大，落差大，所包含的能量就大， 即蕴藏的水能资源大。
全世界江河的理论水能资源为48.2万亿kw·h /年，技术上 可开发的水能资源为19.3万亿kw·h。2005年我国水电装机 120000 MW，年发电量4033亿kw·h，已稳居世界第一位。
28
（4）水资源与人口及土地、矿藏等资源的配置不适应 我国南方的长江、珠江及东南诸河、西南诸河等4个流域片，其 耕地和人口分别占全国的36％和54.4％，而拥有的水资源量却 占到全国的81％； 松辽河、海河、黄河、淮河等4个流域片，其耕地和人口分别占 全国的45.2％和38.4％，而水资源仅为全国的9.6％。
水资源规划及利用ppt课件
我国已建抽水蓄能电站有： (1) 广东抽水蓄能电站 (2) 天荒坪抽水蓄能电站 (3) 十三陵抽水蓄能电站 (4) 潘家口抽水蓄能电站 (5) 西藏羊卓雍湖抽水蓄能电站
北京十三陵抽水蓄能电站
（四）抽水蓄能电站(pumped storage power station)
天荒坪抽水蓄能电站
（五）潮汐电站( tidal energy power station)
人与水和谐共处！
安全泄量：河水不发生漫溢或堤防不发生溃决前提下，河床所 能安全通过的最大流量
洪水防治
防洪的主要任务：按照规定的防洪标准，因地制宜，采用恰当的 工程措施，以削减洪峰流量，或者加大河床的过水能力，保证安全 度汛。
防洪措施
工程措施 非工程措施
1 工程措施
2 3
增大河道泄洪能力 拦蓄洪水控制泄量 分洪、滞洪与蓄洪
引水式
无压引水式水电站： （free flow）
有压引水式水电站： （pressure flow）
无压引水式水电站： 沿河岸修筑坡度平缓的明渠或无压隧洞等来集中落差的 水电站。
无压引水式水电站
有压引水式水电站： 用有压隧洞或管道来集中落差的水电站。
有压引水式水电站
（三）混合式（mixed power plant）
增大河道泄洪能力
1
沿河筑堤
2
整治河道、
3
加宽河床断面
4
人工截弯取直、
5
消除河滩障碍
功能
洪量（增 量）如大 并，加河 加但大道 以无泄排 利法洪泄 用控流能 。制 力
拦蓄洪水控制泄量
主要是依靠在防护区上游筑坝建库而形成的多水库防 洪工程系统，是将防洪和兴利相结合的有效工程措施。
水库拦洪蓄水，一可削减下游洪峰洪量，免受洪水威 胁；二可蓄洪补枯，提高水资源综合利用水平。
北京十三陵抽水蓄能电站
（四）抽水蓄能电站(pumped storage power station)
天荒坪抽水蓄能电站
（五）潮汐电站( tidal energy power station)
人与水和谐共处！
安全泄量：河水不发生漫溢或堤防不发生溃决前提下，河床所 能安全通过的最大流量
洪水防治
防洪的主要任务：按照规定的防洪标准，因地制宜，采用恰当的 工程措施，以削减洪峰流量，或者加大河床的过水能力，保证安全 度汛。
防洪措施
工程措施 非工程措施
1 工程措施
2 3
增大河道泄洪能力 拦蓄洪水控制泄量 分洪、滞洪与蓄洪
引水式
无压引水式水电站： （free flow）
有压引水式水电站： （pressure flow）
无压引水式水电站： 沿河岸修筑坡度平缓的明渠或无压隧洞等来集中落差的 水电站。
无压引水式水电站
有压引水式水电站： 用有压隧洞或管道来集中落差的水电站。
有压引水式水电站
（三）混合式（mixed power plant）
增大河道泄洪能力
1
沿河筑堤
2
整治河道、
3
加宽河床断面
4
人工截弯取直、
5
消除河滩障碍
功能
洪量（增 量）如大 并，加河 加但大道 以无泄排 利法洪泄 用控流能 。制 力
拦蓄洪水控制泄量
主要是依靠在防护区上游筑坝建库而形成的多水库防 洪工程系统，是将防洪和兴利相结合的有效工程措施。
水库拦洪蓄水，一可削减下游洪峰洪量，免受洪水威 胁；二可蓄洪补枯，提高水资源综合利用水平。
水能资源的开发
水能资源的开发
1、水资源的综合利用
1.1!水资源综合利用的原则
水资源是国家的宝贵财富!它有多方面的开发利用价值"与水资源关系密切的部门有 #水力发电$农业灌溉$防洪与排涝$工业和城镇供水$航运$水产养殖$水生态环境保护$ 旅 游等"因此!在开发利用河流水资源时!要从整个国民经济可持续发展和环境保护的需要出 发!全面考虑$统筹兼顾!尽可能满足各有关部门的需要!贯彻%综合利用&的原则!开发和利 用水资源!以利于人类社会的生存和发展"
图#!.(.##丹江口水利枢纽总体布置示意图
2、水 力 发 电
2.1!水力发电的原理及基本方程式
天然河流中蕴藏着水能!它在水流流动过程中以克服摩阻"冲刷河床"挟带泥沙等形式 分散地消耗掉#水力发电就是利用这白白消耗掉的水能来产生电能#如图#!.(.’ 表示 的任一河段!取上断面#!.(.#和下断面#!.0.’!它们之间的距离!即河段长度为B$& %!坡降为H#假定在E$;%时段内有0 $&(%的水量流过两断面!则按伯努利方程!两断面水 流能量之差即为该河段的潜在水能!即水体0 在B 河段所具有的能量为
为大气压强#可认为相等%##W’#&#’W’’为 ’+ ’+
流速水头或动能#其差值也相对微小#可忽略不计%F#.’为两断面的水位差#即称落差或
水头’
式!(.#"表明#构成河流水能资源的两个基本要素是河中水量 0 和河段落差 F#.’’ 河中通过的水量愈大#河段的坡降愈陡#蕴藏的水能就愈大’
能量"#.’的单位是 O(&#与功的单位一致#表示 E 时段内流过水量 0 所做的功’ 单位时间内的作功能力叫功率#工程上常称为出力或容量#用 J 表示#则该河段的平均出 力为
1、水资源的综合利用
1.1!水资源综合利用的原则
水资源是国家的宝贵财富!它有多方面的开发利用价值"与水资源关系密切的部门有 #水力发电$农业灌溉$防洪与排涝$工业和城镇供水$航运$水产养殖$水生态环境保护$ 旅 游等"因此!在开发利用河流水资源时!要从整个国民经济可持续发展和环境保护的需要出 发!全面考虑$统筹兼顾!尽可能满足各有关部门的需要!贯彻%综合利用&的原则!开发和利 用水资源!以利于人类社会的生存和发展"
图#!.(.##丹江口水利枢纽总体布置示意图
2、水 力 发 电
2.1!水力发电的原理及基本方程式
天然河流中蕴藏着水能!它在水流流动过程中以克服摩阻"冲刷河床"挟带泥沙等形式 分散地消耗掉#水力发电就是利用这白白消耗掉的水能来产生电能#如图#!.(.’ 表示 的任一河段!取上断面#!.(.#和下断面#!.0.’!它们之间的距离!即河段长度为B$& %!坡降为H#假定在E$;%时段内有0 $&(%的水量流过两断面!则按伯努利方程!两断面水 流能量之差即为该河段的潜在水能!即水体0 在B 河段所具有的能量为
为大气压强#可认为相等%##W’#&#’W’’为 ’+ ’+
流速水头或动能#其差值也相对微小#可忽略不计%F#.’为两断面的水位差#即称落差或
水头’
式!(.#"表明#构成河流水能资源的两个基本要素是河中水量 0 和河段落差 F#.’’ 河中通过的水量愈大#河段的坡降愈陡#蕴藏的水能就愈大’
能量"#.’的单位是 O(&#与功的单位一致#表示 E 时段内流过水量 0 所做的功’ 单位时间内的作功能力叫功率#工程上常称为出力或容量#用 J 表示#则该河段的平均出 力为
水利发电站水能资源综合开发利用方案
水利发电站水能资源综合开发利用方案随着社会经济的发展和人口的增加，对能源的需求也越来越大。
水能作为可再生能源之一，在能源发展中具有广泛的应用前景。
为了更好地利用水能资源，水利发电站的建设和管理变得尤为重要。
本文将提出水利发电站水能资源综合开发利用方案，旨在发挥水能的最大潜力，实现可持续发展。
一、水利发电站的概述水利发电站是利用水能进行发电的设施，其核心是通过水轮机将水能转化为机械能，再经发电机转化为电能。
水利发电站分为大型、中型和小型，根据水电站的规模和水能资源的条件选择不同的发电方式和设备。
二、水能资源的特点1.丰富的资源水能是一种广泛的再生能源，以水库、河流等形式存在于自然界中。
世界上大部分地区都拥有丰富的水能资源，可进行开发和利用。
2.持续稳定性相比其他可再生能源如风能、太阳能等，水能具有持续稳定的特点。
水流量受气候影响较小，能够提供稳定的发电能力，满足电网的需求。
3.可调节性水能可以通过调节水流量实现发电功率的调节。
在高峰时段增加水流量，低谷时段减少水流量，以满足不同时间段的用电需求。
三、水能资源综合开发利用方案1.大型水能开发大型水利发电站在水能资源充沛的河流上建设，利用大坝调节来水量，形成一个水库，再通过水轮机将水能转化为机械能。
这种方式适用于水资源较为丰富的地区，能够提供大量的电能，满足国家电网的需求。
2.小型水能开发小型水利发电站适用于水能资源较小的地区。
利用河流的一段水流，通过悬挂式水轮机或压气式水轮机进行发电。
这种方式不需要建设大型水坝，对环境的影响较小，适合用于农村地区或偏远山区的电网建设。
3.中型水能开发中型水利发电站常常建设在水能资源较为丰富但无法满足大型水电站需求的地区。
通过部分拦截河流水流，实现发电功率的调节，满足局部的电网需求。
四、水能资源综合开发利用的优势与挑战1.优势水能资源的综合开发利用具有以下优势：- 作为可再生能源，水能具有无穷的潜力，不会发生能源枯竭的问题。
水资源的规划利用(51页)
im;第〒节:水库运行凋度❖水專帝规调度水專调度闺t
根据卖刪往洗对屑特性齐料和相纽的綍合利用 任务编制而成，由若千具有控制性意义的水碑意 水量「或水往）交化过程或r称为调度钱j组成。 ■水專帝规兴利调发兴利调度的任务：依据规利设计的幵发q标.遨用参敦和兴利部门问 的立.次关糸及要求，合理调纪求量、水能，改善求 质，充分发拌水库焯合利用效益。■年调w水库调度阁绘制
偿配酋.；■第：阶段
但仍属于 ___
■第■:阶段（1978年甩今），水资源产权和配置制度改革和政策变迁 的吋期，技济*1:杆成为主费调抟手段之一，多元化配置机制也逐渐发 抨效应。
::::::::::第二节水资源合理配置：：：::厂:
■水奔源3己置的内农及i要任各水洚涞合理軋直的司标是：淺过对sK脊源A对问，全间.教量和质f 上分配，解决各种恥 齐源供需矛省r包托各地区与部门用求免争、纹济与生恚坏境用 农故益，当代枝会与未束社会用爪等等j ,从有F艮的表於源获得 素大的利用政益，沭足社会.校本、生态的协调的，可持铁的发 展O■水资源配界的内'样：■ 攻会经^齐乳 M >51 A■水坏境3 W可题■水：求/司奶■水价问题■水!> 开戈存J用方式、水4J工布5-J«l - 'L■供水及丸伸疋•生及环境问败■供帶平气杆分析Jill题■ 技 术与T^开琦只里■水^■源货理诚吧
第
水库运行凋度
結合利用水專的帝规调度方法■具有防洪任务的发电水库调度图（图8-6）
共有 防洪任备的发电水辱碉度田
* • •I
第一节水库运行凋度
■防洪调度级和兴利调度找不相交或仪交于一戍，该图即为 i蘭兄防洪和兴寿U要求的消度困o•防洪训度线和兴利的防破坏找相交，讯期独■«■利要求的》 水位将超it防洪PR诛|」水位，PP不能保iiEJ黨足下游的防洪要 求； 若iR期！S：*lJ兴彳U岔水位不超过防"i共P艮衡J水位，iR后将 不保证访;计保证本以内年份的正常供水，将影确兴利效 益的发体。技疋方法：■ 水库以兴利为主（囝8-7）■水库以防洪为主a应牙!）用水文领报进辛亍防"i共芳55R调 度。■具有发电和灌溉任务的水库调度•水电站上游库区51水滚承时的水車谓度,水电站下游有引水滚妖时的水库训度
根据卖刪往洗对屑特性齐料和相纽的綍合利用 任务编制而成，由若千具有控制性意义的水碑意 水量「或水往）交化过程或r称为调度钱j组成。 ■水專帝规兴利调发兴利调度的任务：依据规利设计的幵发q标.遨用参敦和兴利部门问 的立.次关糸及要求，合理调纪求量、水能，改善求 质，充分发拌水库焯合利用效益。■年调w水库调度阁绘制
偿配酋.；■第：阶段
但仍属于 ___
■第■:阶段（1978年甩今），水资源产权和配置制度改革和政策变迁 的吋期，技济*1:杆成为主费调抟手段之一，多元化配置机制也逐渐发 抨效应。
::::::::::第二节水资源合理配置：：：::厂:
■水奔源3己置的内农及i要任各水洚涞合理軋直的司标是：淺过对sK脊源A对问，全间.教量和质f 上分配，解决各种恥 齐源供需矛省r包托各地区与部门用求免争、纹济与生恚坏境用 农故益，当代枝会与未束社会用爪等等j ,从有F艮的表於源获得 素大的利用政益，沭足社会.校本、生态的协调的，可持铁的发 展O■水资源配界的内'样：■ 攻会经^齐乳 M >51 A■水坏境3 W可题■水：求/司奶■水价问题■水!> 开戈存J用方式、水4J工布5-J«l - 'L■供水及丸伸疋•生及环境问败■供帶平气杆分析Jill题■ 技 术与T^开琦只里■水^■源货理诚吧
第
水库运行凋度
結合利用水專的帝规调度方法■具有防洪任务的发电水库调度图（图8-6）
共有 防洪任备的发电水辱碉度田
* • •I
第一节水库运行凋度
■防洪调度级和兴利调度找不相交或仪交于一戍，该图即为 i蘭兄防洪和兴寿U要求的消度困o•防洪训度线和兴利的防破坏找相交，讯期独■«■利要求的》 水位将超it防洪PR诛|」水位，PP不能保iiEJ黨足下游的防洪要 求； 若iR期！S：*lJ兴彳U岔水位不超过防"i共P艮衡J水位，iR后将 不保证访;计保证本以内年份的正常供水，将影确兴利效 益的发体。技疋方法：■ 水库以兴利为主（囝8-7）■水库以防洪为主a应牙!）用水文领报进辛亍防"i共芳55R调 度。■具有发电和灌溉任务的水库调度•水电站上游库区51水滚承时的水車谓度,水电站下游有引水滚妖时的水库训度
水资源规划及利用
2020年2月17日星期一
14
坝后式水电站：power station at dam toe
? 当水头较大时，厂房本身抵抗不了水的推力，将厂房移到坝后，由大坝挡水。 ? 坝后式水电站一般修建在河流的中上游。 ? 库容较大，调节性能好。 ? 举世瞩目的三峡水电站就是坝后式水电站。
2020年2月17日星期一
2020年2月17日星期一
4
水资源开发利用
水资源综合利用
从功能和用途方面考虑综
合利用
一
水
多
单项工程的综合利用
用
，
一
从地域方面考虑应讲求综
库
合利用
多
用
提高水资源重复利用率
水资源可持续利用
支
持
人
水资源的供需平衡类社会经水资源的合理配置济
可
持 续
水资源的节约和保护
发
展
水资源的动态平衡
2020年2月17日星期一
引取流量
2020年2月17日星期一
12
根据开发河段的自然条件不同，集中水能的方式主要有以下几类：
（一）坝式（抬水式）:
拦河筑坝或闸抬高开发河段水位，获得水电站水头。
2020年2月17日星期一
坝式取水的基本示意图
13
输电电线，将 电力传送到住 户或商厦
水坝，作储 水用 水门，将水 送至涡轮机
发电机，被 涡轮机推动 而发电
5
? 水资源利用（water resources utilization）：是指通过水资源 开发为各类用户提供符合质量要求的地表水和地下水可用水源以及 各个用户使用水的过程。
水资源利用分类：
按利用方式 ： 渔业
河道内用水 航运 水上娱乐 生态用水
水资源综合利用2PPT课件
值，对于固定的渠系，可以根据渠首引水量与田间引水量来 求得。
5. 我国农业用水状况
1949年为95%，19 80年为 86%，1997 年为73%，到了200
4年降至64.6%
农业用水所占比重虽然在不断下降，但仍然较高 农业灌溉水利用效率较低，浪费现象依然严重
节水意识不强，现代节水灌溉技术应用程度较低
统筹考虑，供水经济安全
3. 2取水方式
泵站抽取地表水示意图
抽取地下水示意图
3.3 净水处理
以地下水作为水源时，由于水质较好，通常不需任何处理，仅 经消毒即可，工艺简单。以地表水作为水源时，生活饮用水 处理工艺流程下图：
地表水二次净化工艺流程
4.生活用水量计算
生活用水一般包括人类和牲畜的使用水量之和。 其计算方法有：直接计算法和定额估算法。
第一章 水资源综合利用
1.1 概述 1.2 1.3 1.4 灌溉 1.5 工业用水 1.6 1.7 其他用水部门
1
第三节 生活用水 （domestic water use）
1. 生活用水的定义及分类
定义：生活用水是人类日常生活及其相关活动用水的总称。
生活用水分为城市生活用水和农村生活用水
5. 生活节水
第四节 农业用水 （agricultural water use）
1. 定义：
是农、林、牧、副、渔业等各部门和乡镇、农场企事业 单位以及农村居民生产用水的总称。
在农业用水中，灌溉用水占主要地位。以合理的人工灌
溉来满足农作物需水，是保障农业生产的重要措施。
2. 农业用水的供水系统： 蓄水工程
分类：
2. 生活用水的特征
用水量增长较快 用水量时程变化较大 供水保证率要求高 对水质要求高 水量浪费严重 生活污水水质污染程度小于工业废水
5. 我国农业用水状况
1949年为95%，19 80年为 86%，1997 年为73%，到了200
4年降至64.6%
农业用水所占比重虽然在不断下降，但仍然较高 农业灌溉水利用效率较低，浪费现象依然严重
节水意识不强，现代节水灌溉技术应用程度较低
统筹考虑，供水经济安全
3. 2取水方式
泵站抽取地表水示意图
抽取地下水示意图
3.3 净水处理
以地下水作为水源时，由于水质较好，通常不需任何处理，仅 经消毒即可，工艺简单。以地表水作为水源时，生活饮用水 处理工艺流程下图：
地表水二次净化工艺流程
4.生活用水量计算
生活用水一般包括人类和牲畜的使用水量之和。 其计算方法有：直接计算法和定额估算法。
第一章 水资源综合利用
1.1 概述 1.2 1.3 1.4 灌溉 1.5 工业用水 1.6 1.7 其他用水部门
1
第三节 生活用水 （domestic water use）
1. 生活用水的定义及分类
定义：生活用水是人类日常生活及其相关活动用水的总称。
生活用水分为城市生活用水和农村生活用水
5. 生活节水
第四节 农业用水 （agricultural water use）
1. 定义：
是农、林、牧、副、渔业等各部门和乡镇、农场企事业 单位以及农村居民生产用水的总称。
在农业用水中，灌溉用水占主要地位。以合理的人工灌
溉来满足农作物需水，是保障农业生产的重要措施。
2. 农业用水的供水系统： 蓄水工程
分类：
2. 生活用水的特征
用水量增长较快 用水量时程变化较大 供水保证率要求高 对水质要求高 水量浪费严重 生活污水水质污染程度小于工业废水
水利工程水资源综合利用培训课件
水回水和风浪、冰塞壅水等淹没地区
2020/11/7
西华大学能源与环境学院
12
设计保证率
工作保证率
年保证率
多年期间正常工作年数占运行总年数的百分比
蓄水式电站、灌溉用水等采用
P
正常工作年数 运行总年数
100 %
运行总年数 工作遭破坏年数 运行总年数
历时保证率
多年期间正常工作历时（日、旬、月）占总历时的 百分比
通过坝基及绕坝两翼的渗漏损失 由坝底、库边流向较低水层的渗漏损失
结冰损失
2020/11/7
西华大学能源与环境学院
11
水库淤积及淹没、浸没
水库淤积
纵向淤积形态
横向淤积形态
水库淤积防治
水力排沙
水力冲刷
机械清淤
水库淹没区的划分
经常淹没区——正常蓄水位以下库区
临时淹没区——正常蓄水位以上一定标准的洪
方法
列表试算法
半图解法
2020/11/7
西华大学能源与环境学院
16
水库调洪计算的原理 水量
Q
q
1 2
(Q1
Q2 )
1 2
(q1
q2 )
V2 V1 t
V t
平衡 方程
基本原理
逐时段地联立求解水库的水量平 V2、q2
衡方程和水库的蓄泄方程
q f (V )
闸门开度不变条 件下水库蓄水量与 泄洪量之间的关系
水利水能规划
2020/11/7
1
主要内容
水资源的综合利用 兴利调节 洪水调节 水利水电经济计算与评价 水能计算及水电站在电力系统中的运行方式 水电站及水库的主要参数选择 水库群的水利水能计算 水库调度