水利工程水资源综合利用

2023/5/171水利水能规划2023/5/17西华大学能源与环境学院2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2023/5/173绪论水资源的涵义和特点流动性多用途性公共性永续性利与害的两重性我国的水资源和水能资源我国水资源的分布特点地区分布不均匀年内分布不均匀年际变化大除水害兴水利2023/5/174水资源的综合利用水力发电——只利用水并不消耗水量灌溉——消耗大量水量，用水年内变化大，有季节性航运——不消耗水量，要求有一定的水深给水——用水较均匀防洪——要求水库蓄水，以调节径流2023/5/175水力发电基本原理水力发电的任务利用这些被无益消耗掉的水能来生产电能河川水能资源蕴藏量落差和流量2023/5/176河川水能资源的基本开发方式坝式（damhydropowerstation）坝后式水电站——厂房布置在坝的后面河床式水电站——厂房成为挡水建筑物一部分引水式（diversionhydropowerstation）有压引水式无压引水式混合式（mixedhydropowerstation）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2023/5/17西华大学能源与环境学院7防洪与治涝洪灾与涝灾的区别和联系洪灾由于江、河、湖、库水位猛涨，堤坝漫溢或溃决，使客水入境而造成的灾害。除对农业造成重大灾害外，还会造成工业甚至生命财产的损失涝灾由于本地降水过多，地面径流不能及时排除，农田积水超过作物耐淹能力，造成农业减产的灾害共同的特点均为地表积水（或径流）过多2023/5/17西华大学能源与环境学院8灌水方法地面灌溉投资省、技术简单，但用水量较大，易引起地表土壤板结地下灌溉土壤湿润均匀，避免板结，节约用水，但资金及田间工程量较大喷灌省水、增产，但投资较高且需要消耗动力，灌水质量受风力影响较大滴灌省水、省地、省肥，但投资较高2023/5/17西华大学能源与环境学院9水库特性水库面积特性水库容积特性水库的特征水位和特征库容死水位（Z死）和死库容（V死）正常蓄水位（Z蓄）和兴利库容（V兴）防洪限制水位（Z限）和结合库容（V结）设计洪水位（Z设洪）和拦洪库容（V拦）校核洪水位（Z校核）和调洪库容（V调洪）总库容（V总）和有效库容（V效）坝顶高程2023/5/17西华大学能源与环境学院10死水位死库容正常蓄水位兴利库容防洪限制水位防洪高水位设计洪水位校核洪水位坝顶高程结合库容重叠库容防洪库容调洪库容总库容2023/5/17西华大学能源与环境学院11水库的水量损失蒸发损失渗漏损失通过坝身及水工建筑物止水不严实处的渗漏损失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2023/5/17西华大学能源与环境学院12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水回水和风浪、冰塞壅水等淹没地区2023/5/17西华大学能源与环境学院13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）占总历时的百分比径流式电站、航运用水和其他不进行径流调节的用水部分采用2023/5/17西华大学能源与环境学院14兴利调节计算径流调节计算的基本依据

——水量平衡原理水库兴利调节计算的课题根据用水要求，确定兴利库容——时历列表法根据兴利库容，确定设计保证率条件下的供水水平（调节流量）根据兴利库容和水库操作方案，求水库运用过程2023/5/17西华大学能源与环境学院15多年调节计算多年调节水库兴利库容多年库容V多

——调整年际径流概率法计算年库容V年

——调节年内径流时历法计算2023/5/17西华大学能源与环境学院16洪水调节任务当水库有下游防洪任务时，其作用主要是削减下泄洪水流量，使其不超过下游河床的安全泄量若水库是防洪与兴利相结合的综合利用水库，则除了滞洪作用还有蓄洪作用影响因素入库洪水、泄流建筑物型式及尺寸、汛期水库的控制运用方式以及下游的防洪要求方法列表试算法半图解法2023/5/17西华大学能源与环境学院17水库调洪计算的原理基本原理逐时段地联立求解水库的水量平衡方程和水库的蓄泄方程水量平衡方程

闸门开度不变条件下水库蓄水量与泄洪量之间的关系2023/5/17西华大学能源与环境学院18基本计算公式分期等收（付）期值公式基金存储公式分期等付（收）现值公式本利摊还（资金回收）公式一次收付期值公式一次收付现值公式2023/5/17西华大学能源与环境学院19国民经济评价费用与效益费用国民经济为项目建设所需投入的全部代价水利建设项目投资达到项目设计效益所需的全部一次性投资，包括主体工程投资和相应的配套工程投资水利建设项目的年运行费项目建成投产后在运行管理中每年所需支付的各项费用，一般包括：材料和燃料动力费、维修费、大修理费、管理费及其他费用效益项目为国民经济所作出的全部贡献水电效益包括水电站容量与电量效益以及水库防洪、灌溉、城镇供水、航运等综合利用效益火电效益包括发电效益，并计及其对环境污染等的负效益水利建设项目的效益按功能分类防洪效益、治涝效益、灌溉效益、城镇供水效益、水力发电效益、航运效益等从全社会国民经济的角度出发，分析用影子价格计算项目所需投入的费用和可以获得的效益，评价建设项目的经济合理性2023/5/17西华大学能源与环境学院20国民经济评价指标和评价准则经济内部收益率（EIRR）项目在计算期内的经济净现值累计等于零时的折现率，反映项目对国民经济所作贡献的相对指标当经济内部收益率大于或等于社会折现率时，该项目在经济上是合理的经济净现值（ENPV）用社会折现率将项目计算期内各年的净效益，折算到计算期初的现值之和，反映项目对国民经济所作贡献的绝对指标当经济净现值大于或等于零时，该项目在经济上是合理的经济效益费用比（EBCR）项目效益现值与费用现值之比，反映项目单位费用为国民经济所作贡献的一项相对指标当经济效益费用比大于或等于1.0时，该项目在经济上是合理的20三23三/5三/3西华三大学三能源三与环三境学三院21财务三评价费用三支出总投三资总投三资=固定三资产三投资+建设三期利三息+流动三资金年经三营成三本包括三经营三成本三、折三旧费三、摊三销费三和利三息支三出税金包括三增值三税、三销售三税金三附加三和所三得税财务三收入电量三效益容量三效益年利三润总三额根据三现行三财税三制度三和现三行财三务价三格，三分析三测算三项目三直接三发生三的实三际收三入和三支出三，编三制财三务报三表，三计算三评价三指标三，考三察项三目的三盈利三能力三、清三偿能三力等三财务三状况三，据三以判三别项三目的三财务三可行三性20三23三/5三/3西华三大学三能源三与环三境学三院22清偿三能力三分析电价三测算构成——成本三、股三息及三红利三、盈三余公三积和三公益三金、三还本三利息三和各三种税三金借款三偿还三期水电三建设三项目三投产三后用三可用三于还三贷的三资金三偿还三固定三资产三投资三借款三的本三息所三需要三的时三间还贷三资金还贷三利润=税后三发电三利润三－盈三余公三积金三－公三益金三－应三付利三润资产三负债三率20三23三/5三/3西华三大学三能源三与环三境学三院23盈利三能力三分析财务三内部三收益三率（FI三RR）衡量三建设三项目三在财三务上三是否三可行大于三或等三于规三定的三财务三基准三收益三率时三财务三上是三可行三的投资三回收三期（Pt）项目三的净三收益三抵偿三全部三投资三所需三要的三时间财务三净现三值（FN三PV）按行三业的三基准三收益三率或三设定三的折三现率三，将三项目三计算三期内三各年三净现三金流三量折三现到三建设三期初三的现三值之三和大于三或等三于零三的建三设项三目在三财务三上是三可行三的投资三利润三率项目三达到三设计三生产三能力三后的三一个三正常三生产三年份三的年三利润三总额三与项三目投三资的三比率年利三润总三额=年收三入－三年成三本－三销售三税金三附加投资三利税三率项目三达到三设计三生产三能力三后的三一个三正常三生产三年份三的年三利税三总额三与项三目总三投资三的比三率年利三税总三额=年收三入－三年成三本+增值三税20三23三/5三/3西华三大学三能源三与环三境学三院24水能三计算三的目三的与三内容水能三计算三的目三的确定三水电三站的三工作三情况出力三、发三电量三及其三变化三情况选择三水电三站的三主要三参数水库三的正三常蓄三水位三、死三水位三和水三电站三的容三量等在电三力系三统中三的运三行方三式主要三内容——水电三站的三出力三与发三电量水电三站的三出力概念三：发三电机三组的三出线三端送三出的三功率（kW）水电三站发三电量概念三：水三电站三出力三与相三应时三间的三乘积三（kW三·h）20三23三/5三/3西华三大学三能源三与环三境学三院25水电三站保三证出三力计三算水电三站保三证出三力是指三水电三站在三长期三工作三中符三合水三电站三设计三保证三率要三求的三枯水三期（三供水三期）三内的三平均三出力多年三平均三年发三电量是指三水电三站在三多年三工作三时期三内，三平均三每年三所能三生产三的电三能量20三23三/5三/3西华三大学三能源三与环三境学三院26电力三系统三及其三用户三特性电力三系统若干三个电三站及三用户三之间三用输三电线三路联三结成三为一三个共三同的三电力三网包括三发电三厂、三变电三站、三输电三中、三电力三用户用户三特性工业三用电农业三用电市政三用电交通三运输三用电20三23三/5三/3西华三大学三能源三与环三境学三院27电力三负荷三图日负三荷图负荷三在一三昼夜三内的三变化三过程三线年负三荷图负荷三在一三年内三的变三化过三程线电力三系统三中各三电站三的出三力过三程和三发电三量必三须与三用电三户对三出力三的要三求和三用电三量相三适应三，这三种对三电力三系统三提出三的出三力要三求称三为电三力负三荷电力三生产三就是三利用三电能三发、三供、三用同三时进三行的三特点三进行三的20三23三/5三/3西华三大学三能源三与环三境学三院28电力三系统三的容三量组三成电力三系统三的容三量组三成装机三容量——所有三电站三装机三容量三的总三和，三即铭三牌出三力必需三容量最大三工作三容量三：为了三满足三系统三最大三负荷三要求三而设三置备用三容量三：准备三额外三的容三量，三由负三荷备三用容三量、三事故三备用三容量三和检三修备三用容三量所三组成重复三容量——利用三弃水三额外三增发三季节三性电三能所三需额三外增三加的三一部三分容三量，三它不三必增三加水三库、三大坝三等水三工建三筑物三的投三资20三23三/5三/3西华三大学三能源三与环三境学三院29水电三站的三技术三特性水电三站的三出力三和发三电量三是随三天然三径流三量和三水库三调节三能力三变化三而变三化水库三具有三综合三利用三任务三，但三各部三门的三用水三要求三不同三，水三电站三所承三受的三调节三能力三也有三所不三同水能三是再三生性三能源三，水三电站三的年三运行三费用三与所三生产三的电三能量三无关三，因三此在三丰水三期内三应尽三可能三多发三水电三，以三节省三系统三燃料三消耗水电三站机三组开三停灵三便，三迅速三，因三此水三电站三适宜三担任三系统三的调三峰、三调频三和事三故备三用等三任务水电三站的三建设三地点三要受三水能三资源三、地三形、三地质三等条三件的三限制三。水三工建三筑物三工程三量大三，水三库淹三没损三失较三大，三但水三电站三发电三不需三消耗三燃料三，故三单位三电能三成本三比火三电站三低20三23三/5三/3西华三大学三能源三与环三境学三院30火电三站的三特点工作三特点只要三保证三燃料三供应三，火三电站三就可三以全三年按三额定三出力三工作火电三站适三宜担三任电三力系三统的三基荷三，这三样单三位煤三耗较三小；三火电三站机三组启三动比三较费三时火电三站高三温高三压机三组可三以获三得最三高的三热效三率和三最小三的煤三耗火电三站本三身单三位千三瓦的三投资三比水三电站三的低火电三站单三位发三电成三本比三水电三站高20三23三/5三/3西华三大学三能源三与环三境学三院31水电三站在三电力三系统三中的三运行三方式水电三站在三电力三系统三中的三运行三方式无调三节水三电站任何三时刻三的出三力主三要决三定于三河中三天然三流量三的大三小日调三节水三电站除弃三水期三外，三在任三何一三日内三所能三生产三的电三能量三，与三该日三天然三来水三量所三能发三出的三电能三量相三等年调三节水三电站供水三期、三蓄水三期、三弃水三期、三不蓄三不供三期多年三调节三水电三站径流三调节三程度三和水三量利三用率三都比三年调三节水三库大20三23三/5三/3西华三大学三能源三与环三境学三院32水电三站装三机容三量选三择水电三站装三机容三量最大三工作三容量备用三容量重复三容量满足三电力三系统三正常三工作三的基三本要三求系统三电力三平衡系统三电量三平衡系统三容量三平衡20三23三/5三/3西华三大学三能源三与环三境学三院33工作三容量三的确三定水电三站最三大工三作容三量的三确定电站三的保三证出三力电站三在电三力系三统中三的工三作位三置不同三调节三型式三水电三站最三大工三作容三量的三确定电力三系统三各种三备用三容量三的确三定负荷三备用三容量事故三备用三容量检修三备用三容量水电三站重三复容三量的三确定经济三比较20三23三/5三/3西华三大学三能源三与环三境学三院34水电三站装三机容三量选三择收集三基本三资料确定三水电三站的三最大三工作三容量确定三水电三站的三备用三容量确定三水电三站的三重复三容量选择三水电三站装三机容三量以上三三项三容量三之和三大致三等于三水电三站的三装机三容量根据三水电三站的三水头三和出三力变三化范三围定三出机三组的三型式三、台三数、三单位三容量进行三系统三容量三平衡动能三经济三比较20三23三/5三/3西华三大学三能源三与环三境学三院35水库三正常三蓄水三位的三选择正常三蓄水三位与三有关三经济三和工三程技三术问三题随着三正常三蓄水三位的三增高三而产三生的三变化水利三枢纽三的投三资和三年运三行费三是递三增的水库三淹没三损失三必然三增加受坝三址地三质及三库区三岩性三的制三约因三素愈三多结论对综三合利三用各三水利三部门三效益三的有三利影三响——受到三投资三、水三库淹三没、三工程三地质三等问三题的三制约对下三游地三区防三洪的三有利三影响——对上三游地三区防三洪的三不利三影响对下三游地三区灌三溉的三效益——特别三是在三耕地三的淹三没与三浸没对上三下游三航运三的效三益——船筏三过坝三的不三便20三23三/5三/3西华三大学三能源三与环三境学三院36选择三正常三蓄水三位的三步骤三和方三法拟定三水库三的消三落深三度对各三个方三案采三用较三简化三的方三法进三行径三流调三节和三水能三计算三，求三出各三方案三水电三站的三保证三出力三、多三年平三均年三发电三量、三装机三容量三以及三其他三水利三动能三指标求出三各个三方案三之间三的水三利动三能指三标的三差值计算三各个三方案三的水三利枢三纽各三部分三的工三程量三、各三种建三筑材三料的三消耗三量以三及所三需的三机电三设备计算三各个三方案三的淹三没和三浸没三的实三物指三标和三移民三人数进行三水利三动能三经济三计算20三23三/5三/3西华三大学三能源三与环三境学三院37选择三死水三位的三步骤三与方三法在已三定的三正常三蓄水三位条三件下三，根三据库三容特三性、三综合三利用三要求三、地三形地三质条三件、三水工三、施三工、三机电三设备三等要三求，三确定三死水三位的三上、三下限三，然三后在三上、三下限三之间三，拟三定若三干个三死水三位方三案进三行比三较根据三水库三情况三及统三计数三据确三定最三有利三消落三深度选择三水库三死水三位的三上限选择三水库三死水三位的三下限求出三相应三的兴三利库三容和三水库三消落三深度三，并三利用三设计三枯水三年或三枯水三年系三列资三料进三行径三流调三节，三得出三各方三案的三调节三流量三和平三均水三头对各三个死三水位三方案三，计三算保三证出三力和三多年三平均三年发三电量三，通三过系三统电三力电三量平三衡，三求出三各个三方案三水电三站的三各种三容量计算三各方三案的三水工三建筑三物和三机电三设备三的投三资以三及年三运行三费，三求出三不同三死水三位方三案的三年费三用AC水求出三不同三死水三位方三案替三代电三站的三补充三年费三用AC火根据三系统三年费三用最三小准三则，三并考三虑综三合利三用要三求以三及其三他因三素，三最终三选择三合理三的死三水位三方案20三23三/5三/3西华三大学三能源三与环三境学三院38水电三站水三库群三的布三置方三式梯级三水库三群（三串联三水库三群）位于三同一三条河三流的三上下三游，三以串三联方三式连三接而三成的三水库三群并联三水库三群在同三一个三电力三系统三中，三位于三不同三河流三上或三位于三同一三河流三的不三同支三流上三的水三库群串并三联组三合的三混合三水库三群位于三同一三河流三或不三同河三流上三串联三与并三联混三合的三水库三群形三式20三23三/5三/3西华三大学三能源三与环三境学三院39串联三水库三群串联三水库三（梯三级水三库）一般三的大三江大三河上三，都三分布三着串三联水三库群理想三的梯三级水三电站三开发三方式三为下三一级三回水三正好三衔接三到上三一级三的底三水而三形成三梯级三，即三充分三利用三落差从发三电角三度来三说，三最理三想的三是在三最上三游找三到一三个调三节性三能好三的水三电站三，它三的调三节可三以给三下游三梯级三带来三效益从防三洪角三度来三说，三最好三是在三最接三近被三保护三地区三有一三大的三防洪三库容三，可三以调三节以三上流三域的三全部三洪水20三23三/5三/3西华三大学三能源三与环三境学三院40水库三群之三间的三补偿三作用径流三补偿三调节三的概三念和三作用径流三补偿就是三利用三各个三水库三的来三水过三程的三不一三致性三和水三库调三节性三能的三不一三致性三，互三相配三合工三作，三取长三补短三，以三达到三提高三水库三群的三总保三证流三量的三目的径流三补偿三调节三的目的就是三各水三库联三合运三用以三达到三比单三独运三行更三大的三效益水文三补偿利用三两河三（或三两支三流）三丰、三枯水三期的三起迄三时间三不完三全一三致、三最枯三水时三间相三互错三开的三特点三，把三它们三联系三起来三，共三同满三足用三水或三用电三需要三，相三互补三充水三量，三提高三两河三的保三证流三量库容三补偿利用三各水三库调三节性三能的三差异三，即三库容三差异三所进三行的三径流三补偿20三23三/5三/341梯级三水库三的径三流补三偿梯级三（串三联）三水库三的径三流补三偿调三节上游三水库三调节三性能三差，三下游三好此时三按一三般梯三级水三库径三流调三节即三可，三上游三单独三调节三放水三，加三上区三间入三流，三再对三下游三水库三进行三径流三调节三计算上游三水库三调节三性能三好，三下游三差进行三补偿三调节三计算上下三游水三库都三有一三定的三调节三性能也要三进行三补偿三调节三计算20三23三/5三/342并联三水库三水电三站的三电力三补偿如何三划分三补偿三和被三补偿三电站应以三调节三库容三大、三调节三性能三好的三水电三站担三任补三偿任三务调节三性能三相同三时，三应以三综合三要求三（限三制）三较简三单的