水利水电工程概论

1、1、水资源的自然属性：二、 水资源的特点我国水资源总量丰富，约我国水资源总量丰富，约28124亿亿m3，居世界第，居世界第6位；位；人均占有量少，约人均占有量少，约2200 m3，相当于世界人均占有，相当于世界人均占有量的量的1/4，被联合国列为，被联合国列为13个贫水国之一。个贫水国之一。2、水资源的社会属性：一、洪涝灾害（水多）1.2 水资源面临的问题1、原因：、原因：u水资源时空分布不均水资源时空分布不均u全球气候变化与人类活动影响加剧全球气候变化与人类活动影响加剧u城市化发展迅速城市化发展迅速u江河防洪标准偏低江河防洪标准偏低2、形式：、形式：河流洪水、突发洪水、城市洪涝灾害等河流洪水

2、、突发洪水、城市洪涝灾害等二、干旱缺水（水少）（08年底-09年初）我国水资源短缺主要表现在：农业缺水、城市缺水和生态缺水。 1.农业缺水：我国全部耕地中只有我国全部耕地中只有40%40%能够确保灌溉，全国正常能够确保灌溉，全国正常年份农业缺水量达年份农业缺水量达300300亿立方米亿立方米( (全国总缺水量为近全国总缺水量为近400400亿立方米亿立方米) )。有关资料显示，每年农业因缺水造。有关资料显示，每年农业因缺水造成的损失超过成的损失超过15001500亿元。亿元。 原因：水资源分布与耕地分布不匹配原因：水资源分布与耕地分布不匹配 2.城市缺水：全国全国600600多个城市中，有多个

3、城市中，有400400多个城市存在供水不足，多个城市存在供水不足，其中比较严重的缺水城市达其中比较严重的缺水城市达110110个，全国城市缺水总个，全国城市缺水总量为量为6060亿立方米。在亿立方米。在3232个百万人口以上的特大城市个百万人口以上的特大城市中，有中，有3030个城市长期受缺水困扰个城市长期受缺水困扰 。原因：人口增加、城镇化和经济社会发展加快。原因：人口增加、城镇化和经济社会发展加快。 3.生态缺水：原因：经济用水挤占生态用水原因：经济用水挤占生态用水生态补水工程：生态补水工程：扎龙湿地补水、扎龙湿地补水、白洋淀补水等。白洋淀补水等。三、水环境污染（水脏） 原因原因：人类活动

4、排放的污水、废水量日益增加：人类活动排放的污水、废水量日益增加 危害危害: :（1 1）危害人体健康和生产用水；）危害人体健康和生产用水； （2 2）加剧水资源短缺危机）加剧水资源短缺危机西南诸河区、西北诸河区、长江区、珠江区和东西南诸河区、西北诸河区、长江区、珠江区和东南诸河区水质较好，符合和优于南诸河区水质较好，符合和优于类水的河长占类水的河长占95%95%64%64%；海河区、黄河区、淮河区、辽河区和松花江区水海河区、黄河区、淮河区、辽河区和松花江区水质较差，符合和优于质较差，符合和优于类水的河长占类水的河长占35%35%47%47%。 拦 河 坝砼坝（重力坝，砼拱坝）土石坝（土坝，堆石

5、坝，土石混合坝）浆砌坝（重力坝，拱坝）（810）H adheA超高：ah波浪在坝坡上的爬高（m）风浪引起在坝前水位雍高（m）安全加高，meA20世纪20年代末，碾压砼经常用于高速公路路基和机场路面，当时被称为贫砼，干贫砼。1941年首次建议将碾压砼用于大坝施工。19601961年碾压砼首次用于围堰施工，台湾石门大坝。19611980 理论上不断发展，大量室内试验对碾压砼材料进行了全面研究。20世纪80年代开始，进入正式筑坝阶段1981年，日本建成89m高的岛地川RCD重力坝1982年，美国建成52m高的全碾压的RCC重力坝柳溪坝我国第一座RCC坝：1986年建成的福建坑口水电站坝，H=56.8

6、m。 按曲率分： 均质坝心墙坝斜墙坝混凝土沥青混凝土钢筋混凝土土工膜均均质质坝坝土质心墙坝土质心墙坝土质斜墙坝土质斜墙坝土质斜心墙坝土质斜心墙坝多种土质坝多种土质坝人工材料心墙坝人工材料心墙坝人工材料斜墙坝人工材料斜墙坝坝顶静水位超高adheA超高：ah波浪在坝坡上的爬高（m）风浪引起在坝前水位雍高（m）安全加高，meA 如：1966年美国建成的新埃克斯奇格（new exchegner）坝，H=100m 1971年澳大利亚建成的塞萨纳（Cechana）坝1980年巴西建成的阿利亚河口坝（H=160m）1981年中国建成湖北西北口坝（H95m）西北口面板堆石坝，坝高95m坝面碾压坝面碾压 各种闸

7、门示意图各种闸门示意图三、水闸的工作特点（建在土基上）三、水闸的工作特点（建在土基上） 二、施工导流的设计标准一次断流一次断流分期导流分期导流四、导流建筑物型式四、导流建筑物型式隧隧 洞洞涵管或底孔涵管或底孔明明 渠渠龙口范围加固龙口范围加固水电开发及水能利用水能开发方式与水电站的主要类型水电站的主要建筑物上游水流引水管水轮机尾水管下游水能 机械能 电能冲击水轮机带动发电机转动物理学：单位时间内所做的功称为功率；电站则称功率为出力。3. 水电的实际出力水电的实际出力N33)9.81/9.81EWNHH QttWmkN mNH Qggg gg水流水流水量（水的容重，水流出力：水流出力：式中：式中： 水电站的实际出力要小，因此水轮机变水能为机械能，发电机变机械能为电能，以及在水轮机与发电机的传动过程中，均要有能量损失。水能自上游到下游也有水头损失。9.81()10.8 0.880.65 0.75NHQkw水流 水电站机电设备总的工作效率。大中型水电站：小型水电站： 原理：不考虑水头损失及机械效率的情况下，将 河流分段，分别计算各段的水力资源蕴藏 量，然后叠加。,1,11,1,19.8111ni ii iii ii iNHQkwQi