第一章水资源的综合利用.ppt
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第一章水资源的综合利用本章内容第一节第一节概述概述第二节第二节水力发电水力发电第三节第三节防洪与治涝防洪与治涝第四节第四节灌溉灌溉第五节第五节其他水利部门其他水利部门第六节第六节水利部门间的矛盾及其协调水利部门间的矛盾及其协调第一节概述水资源的综合利用水资源的综合利用使同一河流或同一地区的水利资源同时满使同一河流或同一地区的水利资源同时满足各不同水利部门的需要,并将除水害和兴利结足各不同水利部门的需要,并将除水害和兴利结合起来统筹解决的开发方式。
合起来统筹解决的开发方式。
以最少的投资,最合理地利用水利资源,综合满足有关国民经济部门的要求,以期得到国民经济全面的最高综合效益。
利用原则利用原则综合利用中过去往往被忽略的是环境保护与生态平衡水源污染环境保护出现问题出现问题要做好水资源的综合利用,就必须从当地的客要做好水资源的综合利用,就必须从当地的客观自然条件和用水部门的实际需要出发,抓住主要观自然条件和用水部门的实际需要出发,抓住主要矛盾。
矛盾。
从国民经济总利益最大的角度来考虑,因时从国民经济总利益最大的角度来考虑,因时因地制宜地来制定水利水能规划、切忌凭主观愿望因地制宜地来制定水利水能规划、切忌凭主观愿望盲目决定,尤其不应回顾局部利益而使整个国民经盲目决定,尤其不应回顾局部利益而使整个国民经济遭受不应有的损失。
济遭受不应有的损失。
第二节水力发电一、水力发电的基本原理水力发电是利用天然水能生产电能的过程。
在水力发电是利用天然水能生产电能的过程。
在地球引力(重力)作用下,河水不断向下游流地球引力(重力)作用下,河水不断向下游流动。
水力发电的任务,就是要利用这些被无益动。
水力发电的任务,就是要利用这些被无益消耗掉的水能来生产电能。
消耗掉的水能来生产电能。
流量流量(动能动能)落差落差(势能势能)设断面过水流量为Q(m3/s),T(s)时间内其水体为W=QT(m3),由水力学中的能量方程可知,W(m3)的水体在断面1-1和断面2-2处所有的能量分别为式中:
Z断面的水面高程(m);P/断面处水面的压力水头(m);断面流速的不均匀系数;v断面的平均流速(m3/s);水的容重,通常取98077N/m3。
在不太长的天然河段中,断面1-1至2-2的平均流速相差不大,取1v12/2g=2v22/2g,且两断面的压力差亦是极小的,可近似地取P1/=P2/,则两断面的水流蕴藏量之差为式中,H为两断面间的水位差,称为落差,由水工建筑物集中后的落差称为水头。
在电力工程计算中,把功率称为出力,并用千瓦时(KW.h)(也叫度)作为计量单位,1KW.h=3.6*106J,所以断面1-1至2-2间的水能可以表示为:
这就是该河段上所蕴藏的水能资源在电力行业中,电站发出的电力功率称为出力,因而也用河川水流出力来表示水能资源。
水流出力是单位时间内的水能。
所以断面1-1至2-2之间的水流出力为:
上式是假定上式是假定1-11-1断面至断面至2-22-2断面的流量是相等的条件下断面的流量是相等的条件下得出的。
单在天然河道中流量愈向下游愈增加,所以得出的。
单在天然河道中流量愈向下游愈增加,所以计算理论出力时,必须用两个断面的平均流量。
计算理论出力时,必须用两个断面的平均流量。
二、水能资源的基本开发方式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:
坝坝式式混合式混合式引水式引水式坝式:
在天然河道中拦河筑坝,形成水库,以抬高上游水位,集中河段落差的开发方式。
优点:
由于形成水库,能调节水量,提高径流利用率;优点:
由于形成水库,能调节水量,提高径流利用率;缺点:
基建工程较大,且上游形成淹没区。
缺点:
基建工程较大,且上游形成淹没区。
这类水电站大多建于流量大,河段坡降较缓,这类水电站大多建于流量大,河段坡降较缓,同时还有适合建坝的地形,地质条件的河段。
同时还有适合建坝的地形,地质条件的河段。
坝坝式式河床式水电站河床式水电站坝后式水电站坝后式水电站厂房建在坝下游侧,不承受坝上游面的水压力(需厂房建在坝下游侧,不承受坝上游面的水压力(需要筑中高坝抬水,获得较大的水头)要筑中高坝抬水,获得较大的水头)水电站厂房作为挡水建筑物的一部分,厂房承受坝上游水电站厂房作为挡水建筑物的一部分,厂房承受坝上游面的水压力(只需筑低坝或水闸抬水,获得较低的水头)面的水压力(只需筑低坝或水闸抬水,获得较低的水头)径流式水电站径流式水电站蓄水式水电站蓄水式水电站形成比较大的水库,使水电站能进行径流调节,形成比较大的水库,使水电站能进行径流调节,成为蓄水式水电站。
成为蓄水式水电站。
不能形成径流调节用的水库,水电站只能引取天然流量不能形成径流调节用的水库,水电站只能引取天然流量发电,成为径流式水电站发电,成为径流式水电站引水式:
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),并引到引水道末段,再接上压力水管,导入电站厂房发电的开发方式。
优点:
不会形成大的水库优点:
不会形成大的水库,淹没损失较小淹没损失较小,工程量亦较小工程量亦较小缺点:
引水流量较小,水量利用率较低。
缺点:
引水流量较小,水量利用率较低。
引水式水电站适用于流量较小,河道坡度较陡的山区引水式水电站适用于流量较小,河道坡度较陡的山区河流,这是因为通过短距离引水就可获得较大的落差。
河流,这是因为通过短距离引水就可获得较大的落差。
引水式引水式有压引水式水电站有压引水式水电站无压引水式水电站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)来沿河岸修筑坡度平缓的明渠(或无压隧洞等)来集中落差获得水头的水电站。
集中落差获得水头的水电站。
用有压隧洞或管道来集中落差获得水头的水电站用有压隧洞或管道来集中落差获得水头的水电站混和式:
在一个河段上,用把一部分落差,再通过有压引水道(如邃洞)集中把后河段的另一部分落差的开发方式。
混合式开发方式必须具备合适的条件。
一般来说如混合式开发方式必须具备合适的条件。
一般来说如果河段上游坡降较小且淹没损失不大,有筑坝建库果河段上游坡降较小且淹没损失不大,有筑坝建库条件,下游坡降陡(如果有急滩或大河弯)且有条条件,下游坡降陡(如果有急滩或大河弯)且有条件集中较大落差时,采用混合式往往比较经济。
件集中较大落差时,采用混合式往往比较经济。
混合式混合式跨流域引水式跨流域引水式集水网道式集水网道式潮汐发电式潮汐发电式抽水蓄能发电式抽水蓄能发电式由于集中水能的过程中有落差损失、水量损失及机电设备中的能量损失等,所以水电站的出力要小于式(13)中的水流出力。
通常,在初步估算时,可用下式来求水电站出力N水。
即A出力系数,一般采用6.58.5,大型水电站取大值,小型的取小值。
第三节防洪与治涝一、防洪1、洪灾成因:
洪水成灾,一方面要有雨洪,另外还要看河床及堤防的状况而定,如果河床泄洪能力强,堤防坚固,即使洪水较大,也不会泛滥成灾。
反之,若河床浅窄、曲折、泥沙淤塞、堤防残破等,使安全泄量变得较小,则遇到一般洪水也有可能漫溢或决堤。
凌凌汛汛桃桃汛汛22、洪洪水水分分类类春春汛汛伏伏汛汛秋秋汛汛桃花盛开时节因积雪融化而发生桃花盛开时节因积雪融化而发生的河水暴涨的河水暴涨。
俗称冰排,是冰凌对水流产生阻力而俗称冰排,是冰凌对水流产生阻力而引起的江河水位明显上涨的水文现象引起的江河水位明显上涨的水文现象春季江河水位上涨的现象,多因春季春季江河水位上涨的现象,多因春季气候转暖,冰雪融化而引起。
气候转暖,冰雪融化而引起。
在伏天里发生的河水暴涨在伏天里发生的河水暴涨秋季江河水位急剧上涨的现象。
多因秋季江河水位急剧上涨的现象。
多因暴雨或连续霪雨而引起暴雨或连续霪雨而引起3、洪水灾害及防洪任务洪水灾害:
洪水灾害:
破坏工农业生产,交通运输,房屋,造成人民生命,财产损失。
防洪任务:
防洪任务:
按照规定的防洪标准,因地制宜地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,保证安全渡汛。
98989898灾情:
灾情:
灾情:
灾情:
7月份长江中下游主要站的洪量超过1954年,其中宜昌站1215亿立方米,比1954年多45亿立方米,汉口站1648亿立方米,比1954年多120亿立方米。
长江干堤在九江大堤处发生决口,几天之内堵口成功。
成因:
成因:
成因:
成因:
自6月份起,长江流域出现3次持续大范围强降雨过程。
第一次,是6月12日至27日。
第二次是7月4日至25日。
长江三峡地区、江西中北部、湖南西北部和其他沿长江地区,降雨量比常年同期偏多5成至2倍。
第3次是7月末至8月末,长江上游、汉水流域,四川东部、重庆、湖北西南部、湖南西北部降雨量比常年偏多2至3倍。
受降雨影响,长江发生了自1954年以来第二次全流域大洪水。
损失:
损失:
损失:
损失:
农作物受灾1080.7公顷,成灾728.1万公顷,绝收251.5万公顷;受灾10169.2万人,成灾7094.7万人,死亡人口2140人,伤病人口1522436人,紧急转移1044.7万人;倒塌房屋350万间,损坏房屋732.万间,死亡大牲畜175.7万头;直接经济损失1450.9亿元。
4、防洪工程措施防洪工程措施是指为控制和抗御洪水以减免洪水灾害损失而修建的各种工程措施。
水土保持筑堤防洪与防汛抢险疏浚与整治河道分洪、滞洪与蓄洪5、防洪非工程措施蓄滞洪区的土地合理利用建立洪水预报和报警系统洪水保险抗洪抢险修建村台、躲水楼、安全台等设施水土保持6、现代防洪保障体系需要建立现代防洪成灾保障体系,来达到减少洪灾损失、降低洪水风险具体地说必须做好以下几方面的工作:
做好全流域的防洪规划,加强防洪工程建设;做好防洪预报调度,充分发挥现有防洪措施的作用;重视水土保持等生态措施,加强生态环境治理;重视洪灾保险及社会保障体系的建设;加强防洪法规建设;加强宣传教育,提高全民的环境意识及防洪减灾意识。
中国主要江河重点防洪保护区防洪能力评价表统计统计口径口径项目项目2020年年2020年年5050年年5050年年100100年年100100年年合计合计现状现状面积(面积(km2km2)16176516176515055015055078897788971864118641409853409853占现状总面积占现状总面积比比39.539.536.736.719.319.34.54.5100100规划规划面积(面积(km2km2)27656276568223782237164019164019135941135941409853409853占规划总面积占规划总面积比比6.76.720.720.7404033.233.2100100现状现状达标达标情况情况面积(面积(km2km2)135061350664216421996899682989529895占相应规划面占相应规划面积比积比45.945.97.67.65.95.97.37.3比较项目比较项目美国美国日本日本中国中国可住地面积可住地面积陆地面积陆地面积70.9%70.9%36.6%36.6%32.3%32.3%洪泛区面积洪泛区面积陆地面积陆地面积4.1%4.1%10%10%8%8%洪泛区面积洪泛区面积可住地面积可住地面积5.8%5.8%27.3%27.3%24%24%中美日洪泛区、可住地与陆地面积比较中美日防洪形势比较比较内容比较内容中国中国美国美国日本日本洪泛区面积洪泛区面积约约100100万万km2km2约约7070万万km2km2约约3.83.8万万km2km2洪泛区中人口洪泛区中人口5566亿(亿(40%40%50%50%)约约30003000万(万(1212%)约约60006000万(万(5050%)大水灾中需要大水灾中需要转移的人口转移的人口数万至数百万数万至数百万数千至数十万数千至数十万数千至数十万数千至数十万洪水持续时间洪水持续时间数日至数月数日至数月数日至数月数日至数月数小时至数日数小时至数日洪峰流量洪峰流量数千至数万数千至数万m3m3数千至数万数千至数万m3m3数百至万数百至万m3m3比较内容比较内容中国中国美国美国日本日本防洪策略防洪策略注重工程手
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