土木工程概论水利水电工程

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28124亿m3，居世界第6位；人均占有量少，约2200m3，相当于世界人均占有量的1/4，被联合国列为13个贫水国之一。2、水资源的社会属性：1.2水资源面临的问题一、洪涝灾害（水多）1、原因：水资源时空分布不均全球气候变化与人类活动影响加剧城市化发展迅速江河防洪标准偏低2、形式：河流洪水、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40%能够确保灌溉，全国正常年份农业缺水量达300亿立方米(全国总缺水量为近400亿立方米)。有关资料显示，每年农业因缺水造成的损失超过1500亿元。原因：水资源分布与耕地分布不匹配2.城市缺水：全国600多个城市中，有400多个城市存在供水不足，其中比较严重的缺水城市达110个，全国城市缺水总

量为60亿立方米。在32个百万人口以上的特大城市

中，有30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。3.生态缺水：原因：经济用水挤占生态用水生态补水工程：扎龙湿地补水、白洋淀补水等。三、水环境污染（水脏）原因：人类活动排放的污水、废水量日益增加危害:（1）危害人体健康和生产用水；（2）加剧水资源短缺危机西南诸河区、西北诸河区、长江区、珠江区和东南诸河区水质较好，符合和优于Ⅲ类水的河长占95%～64%；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Ⅲ类水的河长占35%～47%。拦

河

坝砼坝（重力坝，砼拱坝）土石坝（土坝，堆石坝，土石混合坝）浆砌坝（重力坝，拱坝）（8～10）％Ha超高：d

h

e

Aah－－波浪在坝坡上的爬高（m）e

－－风浪引起在坝前水位雍高（m）A

－－安全加高，m20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。1960～1961年碾压砼首次用于围堰施工，台湾石门大坝。1961～1980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=56.8m。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质坝土质心墙坝土质斜心墙坝土质斜墙坝多种土质坝人工材料心墙坝人工材料斜墙坝坝顶

＝静水位＋超高a超高：d

h

e

Aha

－－波浪在坝坡上的爬高（m）e

－－风浪引起在坝前水位雍高（m）A

－－安全加高，m如：1966年美国建成的新埃克斯奇格（new

exchegner）坝H=100m1971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（H＝95m）西北口面板堆石坝，坝高95m坝面碾压坝面碾压各种闸门示意图三、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分期导流四、导流建筑物型式隧洞涵管或底孔明渠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

冲击水轮机机械能

带动发电机转动

电能物理学：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NtN

E

H

W

g

H

gQg

gt水流W

水量（m3

)

水的容重，9.81kN

/m3

N水流

9.81H

gQ水流出力：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。(kw)

N水流

9.81

HQ

水电站机电设备总的工作效率。

1大中型水电站：

0.8

~

0.88小型水电站：

0.65

~

0.75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。nN总

9.81

Hi,i

1

gQi,i

1i

1(kw)Qi,i

1

i

断面与i

1断面上的多年平均流量；Hi,i

1－－i

断面与i

1断面多年平均水位差（m）;n