关于水资源的开发利用

第一章水资源的开发利用1.1概述

1.2水力发电

1.3防洪

1.4灌溉

1.5其他用水部门

1.7各水利部门间的矛盾及其协调

1基本要求：（1）理解几个主要用水部门的用水特点；（2）掌握水力发电的基本原理及水能资源的基本开发方式；（3）理解滞洪与蓄洪的概念，了解有关灌溉的基本概念。

水资源开发利用：根据对供水、发电、灌溉等的要求，采用工程措施及非工程措施，对水资源进行调节、控制、保护及管理，以满足国民经济各部门用水要求。第一章水资源的开发利用

同一河流或同一地区的水资源，同时满足几个水利部门的需要，并且将除水害和兴水利结合起来统筹解决，这种开发水资源的方式，称水资源的综合利用。第一章水资源的开发利用兴水利水力发电灌溉航运给水等除水害防洪治涝“一水多用，一库多用”第一节概述一、水资源综合利用的重要性

31.水力发电——只利用水并不消耗水量。2.灌溉——消耗大量水量，用水年内变化大，有季节性。3.航运——不耗水量，要求有一定的水深。4.给水——用水较均匀。5.防洪——要求水库蓄水，以调节径流。二、主要用水部门的用水特点三、综合利用水资源——重要原则

用最少的投入来充分合理的开发利用水资源，满足国民经济各部门近期的和长远的需要，获得最大最好的效益，除害与兴利，一库多利，一水多用，协调各用水部门的矛盾。可持续利用:能够支持人类社会和经济可持续发展的水资源开发利用。

河段的潜在水能势能(potentialenergy)动能(kineticenergy)水能

设T秒时段内流过两段面的水量为Wm3)2(2222112121211gVVPPZZWEEE2aaγ-+-+-=-=γ—断面2-2处水流的总能量为:E2=)2(22222gVPZWaγγ++断面1-1处水流的总能量为:)2(21111gVPZWaγγ++E1=一、水力发电的基本原理

第二节水力发电

（hydroelectricitygeneration）

V1V21122ΔZ1ΔZ2P1P2

5Z1-Z2

=H1-2-γ21PP»0»0功率出力(output)NTEN2121--=TWH21-=g=γQH1-2(牛顿·米/秒)1千瓦=1000牛顿·米/秒，γ=1000×9.81N/m3N1-2=9.81QH1-2（千瓦）——水流出力计算公式2222211gVVaa-E1-2=γ·W·H1-2（牛顿·米）＝γ·Q·t·H1-2=9807Q·t·H1-2V1V21122ΔZ1ΔZ2P1P2河段的潜在水能H1-2

61.水量损失2.水头损失H净=Z上－Z下－ΔH引3.功率损失水电站效率η=η水×η传×η电水电站的出力公式为：N=9.81ηQ电

H净（kw）ΔHAAQΔH引ΔZ下H净ΔZ上Bη水——水轮机的效率η传——传动设备的效率η电——发电机的效率N=9.81ηQH

（kw）

7令A=9.81η水电站出力计算公式可表示为：8.5，大型水电站（装机N＞300MW）

8.0~8.5，中型水电站（N=50~300MW）

6.0~8.0，小型水电站（N＜50MW）AA——出力系数N=AQ电

H净（千瓦）水电站的出力公式为：N=9.81ηQ电

H净（kw）

8水电站能量转换原理

9二、河川水能资源蕴藏量的估算和我国水能资源概况估算要点：（1）因单位长度河段的落差和流量都是沿河变化的，因此实际估算河流水能资源蕴藏量时，常沿河分段计算水流出力，然后逐段累加以求全河总水流出力。（2）在流量及河流纵比降有较大变化处，单独划分河段。（3）计算中，流量取河段首尾断面流量的平均值。（4）根据多年平均流量Q0计算所得的水流出力N0，称水能资源蕴藏量。水流出力公式为：N=9.81QH1-2（kw）表明：落差和流量是决定水能资源蕴藏量的两项要素。

10表1-1某河水能资源蕴藏量计算示例断面序号高程Z(m)落差H(m)间距L(m)断面处流量Qi(m3/s)河段平均流量Q0(m3/s)河段水流出力N0(kW)单位长度水流出力N0/L（kW/km)水流出力累积值∑N0(kW)1350352710263912934196010008.018.523.029.540.02750500022507650153002114711812815327507750100001765032950231516328821427825525234621346

11全国各地区水能资源蕴藏量及可能开发量统计表地区理论蕴藏量（万kW）占全国比重（%）可能开发量（万kW）占全国比重（%）备注西南西北中南东北华东华北473318418640812133005123070.012.59.51.84.41.823234419467441199179069267.89.915.52.03.61.2按发电量计算占全国比重全国总计67605100.037853100.0缺台湾省资料

12三、河川水能资源的开发方式（一）坝式(damhydropowerstation)蓄水式

径流式——形成水库来集中水能，水电站能进行径流调节。

——不形成水库供径流调节，水电站只能引取天然流量发电。2.坝式水电站的分类：1.概念：在天然河道中拦河筑坝，形成水库，以抬高上游水位，集中河段落差，这种开发方式称为坝式开发。坝后式

河床式——厂房布置在坝的后面

——厂房成为挡水建筑物一部分

13有回水湖北丹江口、浙江新安江水电站属于坝后式

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万家寨坝后式水电站坝后厂房湖北葛洲坝、浙江富春江水电站属于河床式河床式电站

163.坝式开发的特点：①水头相对较小；②一般能形成蓄水库，电站引用流量大，综合利用效益高；③投资大，工期长，通常单位造价高，且上游形成淹没区。4.坝式开发的适用条件：适于流量大，坡降缓，且有筑坝建库条件的河段。

17（二）引水式(diversionhydropowerstation)无压引水式水电站:沿岸修建坡度平缓的明渠来集中落差。有压引水式水电站:有压隧洞或管道集中落差。1.概念：在河道上建坝和引水工程．将水导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，再接上压力水管，导入电站厂房发电。2.分类：云南以礼河、金沙江梯级电站属于该类型。

18无压引水式水电站及其主要建筑物有压引水式水电站引水建筑物是有压的：压力隧洞主要建筑物：低坝，有压隧洞，调压室，压力水管，厂房，尾水渠。3.引水式开发的特点：①水头较高；②电站引用流量小，水量利用率差，综合利用效益低；③无水库淹没损失，工程量小，单价一般较低。4.引水式开发的适用条件：河道坡降陡，流量较小或地形、地质条件不允许筑坝的河段。1—原河道；水头HΔZ上ΔZ下2—明渠；3—取水坝；4—进水口；5—前池；6—压力水管；7—水电站厂房。1234567

21（三）混合式水电站(mixedhydropowerstation)2.开发条件：当河段上游坡降较缓且有筑坝建库条件，下游坡降陡且有条件集中较大落差时，采用混合式开发较经济。1.概念：在一个河段上，用坝集中一部分落差，再通过有压引水道集中坝后河段的另一部分落差。

我国四川狮子滩、福建古田溪、东北镜泊湖等属于混合式开发方式。

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23（三）混合式水电站(mixedhydropowerstation)图1-6混合式水电站（四）潮汐水电站（利用潮汐所形成的水位差发电的电站）

24潮汐发电示意图

25（五）抽水蓄能电站

26四、水能计算的任务和所需资料1.主要任务：确定电站效益与工程规模之间的关系，具体体现在以下几个方面：

(1)确定水电站的功能指标;(2)确定水电站的主要参变量及参变量与功能指标之间的关系；（3）对水电站的经济效益进行计算和分析。2.水能计算所需的基本资料：

(1)水库的特性曲线;(2)水文资料；

(3)综合利用资料。

27第三节防洪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）开辟分洪道和分蓄洪工程；（4）水库拦洪；（5）水土保持。2.防洪非工程措施

(1)建立洪水预报系统和洪水警报系统;(2)洪泛区管理；

(3)洪水保险；（4）防洪调度。

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29第四节灌溉一、作物需水量二、作物的灌溉制度三、灌溉用水量四、灌溉技术及灌溉措施

1.地面灌溉