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1、水利水电工程概论 第一章 绪论第一节 水资源及水能资源 1、什么是水资源地球上（地表、地下和空气中）用于满足人类生活和地球上（地表、地下和空气中）用于满足人类生活和生产需要的水源统称为水资源。生产需要的水源统称为水资源。 水资源包括：海洋、湖泊、河流、泉水、地下水、积水资源包括：海洋、湖泊、河流、泉水、地下水、积雪、冰川、土壤水、以及大气中的水蒸气等。雪、冰川、土壤水、以及大气中的水蒸气等。 广义上的水资源：地球上能够直接或间接使用的各种广义上的水资源：地球上能够直接或间接使用的各种水及水中的物质，包括地球上的全部水体。水及水中的物质，包括地球上的全部水体。狭义的水资源：能够被人类利用的水。狭
2、义的水资源：能够被人类利用的水。 2、水资源的特性资源的循环性资源的循环性 储量的有限性。储量的有限性。 分布的不均匀性。分布的不均匀性。利用的多样性。利用的多样性。 利、害的双重性。利、害的双重性。 总量：总量：2.82.8万亿万亿mm3 3地下水：地下水：1000亿mm3 3 地表水：地表水：2.72.7万亿万亿m3河川径流河川径流地下水地下水3、我国的水资源状况人均占有量人均占有量010002000300040005000600070008000缺水警戒线缺水警戒线缺水警戒线缺水警戒线734222001760世界目前人均世界目前人均世界目前人均世界目前人均我国目前人均我国目前人均我国目前
3、人均我国目前人均m3/P我国我国我国我国20302030年人均年人均年人均年人均1700特点一：总量并不丰富，人均占有量更低特点一：总量并不丰富，人均占有量更低特点一：总量并不丰富，人均占有量更低特点一：总量并不丰富，人均占有量更低 降雨主要集中在汛期；降雨主要集中在汛期；降雨主要集中在汛期；降雨主要集中在汛期； 常有连续丰水或干旱年。常有连续丰水或干旱年。常有连续丰水或干旱年。常有连续丰水或干旱年。汛期汛期 70%30%30% 非汛期非汛期 特点二：年内年际分配不均，旱涝灾害频繁特点二：年内年际分配不均，旱涝灾害频繁特点二：年内年际分配不均，旱涝灾害频繁特点二：年内年际分配不均，旱涝灾害频繁
4、 长江及以南长江及以南长江及以南长江及以南 长江以北长江以北长江以北长江以北 水水水水土地土地土地土地0 02020404060608080100100%81%19%38%62%水土资源分布水土资源分布水土资源分布水土资源分布年降雨量年降雨量400 mm400 mm400 400 mm800 mm800 mm1600 mm1600 mm800 mm800 mm特点三：地区分布不均，水土资源不相匹配特点三：地区分布不均，水土资源不相匹配特点三：地区分布不均，水土资源不相匹配特点三：地区分布不均，水土资源不相匹配 4、水资源的利用和保护水在自然界的循环过程是无限的。因此，水资源是一种无污染，能够源
5、源不断地补给的自然资源。但是，如果水的消耗量超过循环补给量，就会破坏水量平衡。长此以往，将导致地区水环境的恶化。所以，水资源又是有限的。当前摆在我们面前的任务是：正视现实，节约使用，合理调配，保护和爱惜水资源，减少水质污染。目前，政府正在加大宣传力度和治理力度，采取一系列措施解决当前存在的突出问题。如，封山育林，退湖还田，关闭五小工业，加大污水治理，限制超采地下水，治理三江源，以及正在积极准备中的南水北调工程等。 5、我国的水能资源及开发状况全国第五次水能资源普查查明，我国的水能蕴藏量6.76亿kW，可开发装机为3.78亿kW。其中单站装机10MW以上的水电站站址有1,946处，可装机35.7
6、万MW，平均年发电量可达19,200亿kWh。单站装机250MW以上的大型水电站站址203处，其装机容量和平均年发电量占资源总量的80%左右。2,000MW以上的特大型水电站站址33处，其装机容量和年平均发电量约占资源总量的50%。我国的地形特征为西高东低，主要河流多发源于西南高原，加上南方雨量充沛，全国约70%的水能资源集中在西南地区。截止2005年8月，全国水电总装机达到为1亿kW。特点一：总量丰富，特点一：总量丰富，特点一：总量丰富，特点一：总量丰富，特点一：总量丰富，特点一：总量丰富，开发不足开发不足开发不足开发不足开发不足开发不足 可开发总量世界第一，可开发总量世界第一，可开发总量世
7、界第一，可开发总量世界第一，占世界总量占世界总量占世界总量占世界总量16.716.7。到到到到20042004年，开发量仅年，开发量仅年，开发量仅年，开发量仅占可开发量占可开发量占可开发量占可开发量1/41/4，远低，远低，远低，远低于发达国家于发达国家于发达国家于发达国家6060的平的平的平的平均水平。均水平。均水平。均水平。特点二：地区分布不均，与经济发展不匹配特点二：地区分布不均，与经济发展不匹配特点二：地区分布不均，与经济发展不匹配特点二：地区分布不均，与经济发展不匹配特点二：地区分布不均，与经济发展不匹配特点二：地区分布不均，与经济发展不匹配 7878水能资源水能资源水能资源水能资源
8、集中于集中于集中于集中于西部，西部，西部，西部，东部仅东部仅东部仅东部仅6 6；5151用电量在东部。用电量在东部。用电量在东部。用电量在东部。雅鲁藏布江雅鲁藏布江年内降雨集中在汛期；年内降雨集中在汛期；年内降雨集中在汛期；年内降雨集中在汛期；年际间江河来水量变化大。年际间江河来水量变化大。年际间江河来水量变化大。年际间江河来水量变化大。 特点三：江河来水量时间分布不均特点三：江河来水量时间分布不均特点三：江河来水量时间分布不均特点三：江河来水量时间分布不均 汛期70%30%30% 非汛期 第二节 水利事业为了充分利用水资源，研究自然界的水资源，对河为了充分利用水资源，研究自然界的水资源，对河
9、流进行控制和改造，采取工程措施，合理使用和调流进行控制和改造，采取工程措施，合理使用和调配水资源，以达到兴利除害的各部门从事的事业统配水资源，以达到兴利除害的各部门从事的事业统称为水利事业。水利水电工程是以水力发电为主的称为水利事业。水利水电工程是以水力发电为主的水利事业。水利事业。水利事业的根本任务是除水害和兴水利。除水害主水利事业的根本任务是除水害和兴水利。除水害主要是防止洪水泛滥和旱涝成灾；兴水利则是从多方要是防止洪水泛滥和旱涝成灾；兴水利则是从多方面利用水资源为人类服务。主要措施有：兴建水库，面利用水资源为人类服务。主要措施有：兴建水库，加固堤防，整治河道、增设防洪道，利用洼地湖泊加固
10、堤防，整治河道、增设防洪道，利用洼地湖泊蓄洪，修建提水泵站、及配套的输水渠道和隧洞。蓄洪，修建提水泵站、及配套的输水渠道和隧洞。水利事业的效益主要有：防洪、农田水利、水力发水利事业的效益主要有：防洪、农田水利、水力发电、工业及生活供水、排水、航运、水产等。电、工业及生活供水、排水、航运、水产等。1、防洪防止洪灾的几项主要措施有：1增加植被、加强水土保持；2提高河槽行洪能力；3提高蓄洪、滞洪能力。2、农田水利在全国的总用水量中，80%以上的用水量是农业用水。良好的排灌水利设施是保证农业丰收的主要措施。修建水库、堰塘、渠道、泵站等水利设施可以提高农业的生产保障，是水利事业中的重要内容。3、水力发电
11、水能资源由太阳能转变而来，是以位能、压能和动能等形式存在于水体中的能量资源，亦称水力资源。广义的水能资源包括河流水能、潮汐水能、波浪水能和深海温差能源。狭义的水能资源指河流水能资源。水力发电不消耗水量，没有污染，清洁，运行成本低，是优先考虑发展的能源。4、给水和排水工业和民用供水需要供水质量好，供水保证率高。修建水库等储水供水设施可提高供水保证率和供水质量。生活和工业污水排放是城市市政建设和工业设施的一部分。当前，污水排放是江河污染的源头，采用一定的污水处理措施是必要的。积水排渍工程是城市防洪工程的一部分。5、航运和养殖一方面，水利水电工程修建了拦河大坝等建筑物后，阻隔了江河水流的天然通道，隔
12、挡了船只的航行。需要在水利水电枢纽工程中修建船闸、升船机等通航建筑物，帮助船只克服上游水位抬升造成的落差。另一方面，某些河段的天然情况或是落差大、水流急，或是水深浅、河滩多。在这些河流中，有些只能作季节性通航，有些却根本无法通航。高坝大库可以彻底解决深山狭谷的船只通航问题。同样需要用通航建筑物使船只逐级通过这些建筑物。修建水利工程为库区养鱼提供广阔的水域条件。同时也阻碍了回游鱼类的生存环境，需要用一定措施来帮助鱼类生存，如水利水电工程中鱼道、鱼闸等。6、旅游及其它大型水库宽阔的水域将库内一些山体包围成岛屿，形成有山有水的美丽风景，是旅游的理想去处。甚至工程自身也能成为旅游热点。如，浙江省新安江
13、水库的千岛湖，湖北长江三峡水利枢纽。大型水利水电枢纽的建设往往可以刺激当地经济的发展，成为当地经济的支柱产业。如：湖北宜昌市、丹江口市，河南三门峡市。第三节 我国水利事业的发展我国在水利建设方面有两个繁荣时期：春秋战国时期和新中国成立以后。（一）春秋时期的水利建设春秋时期著名工程有：四川的都江堰、广西的灵渠、陕西的郑国渠、安徽的芍陂(quebei)、河北的引漳十二渠、江苏的邗(hn)沟和河南的鸿沟等。 在其后近两千年的过程中，尚有汉代的鸿隙陂、南北朝的浮山堰、唐代的它山堰、隋代的南北大运河、宋代的高家堰等工程。但是，由于长期封建制度的束缚作用，中国的水利事业发展极为缓慢。1、都江堰中国最古老的
14、灌溉工程 公元前公元前256256年，秦年，秦昭襄王任李冰为蜀郡守。昭襄王任李冰为蜀郡守。据传，李冰是一个能知据传，李冰是一个能知天文地理的水利专家、天文地理的水利专家、他在任期间，秉承先贤他在任期间，秉承先贤治水之余绪，亲自实地治水之余绪，亲自实地踏勘，访察水脉，审时踏勘，访察水脉，审时度势，因地制宜，组织度势，因地制宜，组织蜀地民众蜀地民众 于大江之上修于大江之上修筑分水堤，布设溢洪坝，筑分水堤，布设溢洪坝，开凿宝瓶口。同时，又开凿宝瓶口。同时，又穿二江引水行舟溉田，穿二江引水行舟溉田，分供减灾；立分供减灾；立 石人，以石人，以观测水势变化；从而创观测水势变化；从而创建了都江堰这座举世瞩建
15、了都江堰这座举世瞩目，造福千秋的水利工目，造福千秋的水利工程。程。 都江堰灌区自然地理概况都江堰灌区自然地理概况 n都江堰 灌区位于四川盆地西部，地跨岷、涪、沱三江，东临涪江。总体规划面积为2.86 万km2，现灌区幅员面积2.32万km2，受益范围包括成都、德阳、绵阳、乐山、眉山、遂宁、资阳7市37个县（市、区），总体规划灌溉面积1500万亩，目前实际灌溉面积1007万亩。 都江堰灌区主要由成都平原区、岷江、涪江、沱江流域部分丘陵区及龙泉山低山区组成。都江堰渠首工程与灌区 岷江流至都江堰，地岷江流至都江堰，地势由高山峡谷突变为平原，势由高山峡谷突变为平原，河床陡然开阔，水势趋缓，河床陡然开阔
16、，水势趋缓，为都江堰渠首工程的建设提为都江堰渠首工程的建设提供了得天独厚的地形条件。供了得天独厚的地形条件。此处位于呈扇形伸展的成都此处位于呈扇形伸展的成都平原的顶部，海拔平原的顶部，海拔739m739m，是整个都江堰灌区的制高点，是整个都江堰灌区的制高点，良好的地理位置，使都江堰良好的地理位置，使都江堰既可扼制住刚出峡谷的岷江既可扼制住刚出峡谷的岷江水势，使其不能直泻成都平水势，使其不能直泻成都平原，又可因地势高而控灌整原，又可因地势高而控灌整个都江堰灌区，是设置渠首个都江堰灌区，是设置渠首枢纽的最佳位置。枢纽的最佳位置。 都江堰渠首工程由鱼嘴、飞沙堰、宝瓶口三大主体工程和人字都江堰渠首工程由鱼嘴、飞沙堰、宝瓶口三大主体工程和人字堤、外江闸等附属工程组成。其中，三大主体工程充分利用了周围的堤、外江闸等附属工程组成。其中，三大主体工程充分利用了周围的地形环境和岷江河床弯道环流的水流规律，相辅相成，布局合理，配地形环境和岷江河床弯道环流的水流规律，相辅相成，布局合理，配合巧妙，协调运行，在整个渠首工程中起主导作用，很好地完成了引合巧妙，协调运行，在整个渠首工程中起主导作用，很好地完成了引
