2水利水电基本知识

㈠水文学的有关概念
㈠水文学的有关概念
㈡水利水电规划
• 水利水电规划是水利水电建设的一项重要 的前期工作；是防治水害、合理开发利用 和保护水资源而制定的总体安排；也是水 利水电科学的一个重要分支。 • 水利水电规划的类型：流域规划、地区规 划、专业规划、跨流域调水规划、工程规 划等。
㈡水利水电规划
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㈠水文学的有关概念
• 水在地球大气圈、水圈和岩石圈之间的循 水在地球大气圈、 环过程称为大循环过程。 大循环过程 环过程称为大循环过程。 • 大循环的路径：海洋水通过蒸发上升到大 大循环的路径： 气中，水蒸汽随大气环流漂移到陆面上空， 气中，水蒸汽随大气环流漂移到陆面上空， 然后降落到地面， 然后降落到地面，降水的一部分形成地表 径流汇流到江河， 径流汇流到江河，另一部分下渗到土壤形 成地下径流也渗入到江河， 成地下径流也渗入到江河，江河最终流入 海洋，完成循环过程。 海洋，完成循环过程。
㈠水文学的有关概念
• 洪水 河湖在较短时间内发生的流量急剧增加，水 河湖在较短时间内发生的流量急剧增加， 位明显上升的水流现象。 位明显上升的水流现象。 • 洪水按成因和地理位置不同，分为暴雨洪水、融 洪水按成因和地理位置不同，分为暴雨洪水、 雪洪水、山洪、冰凌洪水以及溃坝洪水。 雪洪水、山洪、冰凌洪水以及溃坝洪水。 • 一次洪水的流量最大值称为洪峰流量，一次洪水 一次洪水的流量最大值称为洪峰流量， 洪峰流量 的总水量称为洪水总量或洪量 洪水总量或洪量。 的总水量称为洪水总量或洪量。 • 特定流域一定历时内，气象上可能发生的最大暴 特定流域一定历时内， 雨称可能最大暴雨 将之转化为洪水为可能最大 可能最大暴雨， 雨称可能最大暴雨，将之转化为洪水为可能最大 洪水
位于浙江省的新安江水电厂（水库总库容220亿 立方米、总装机容量66.25万千瓦）
位于四川省的二滩水电站（水库总库容58亿立方米、总装机容量330万千瓦）
㈡水利水电规划
• 径流式水电站是指对天然径流无调节能力的或仅 径流式水电站是指对天然径流无调节能力的或仅 能进行水量日调节的水电站。 能进行水量日调节的水电站。 • 无调节水电站的特点是完全按照天然径流量发电， 无调节水电站的特点是完全按照天然径流量发电， 功率和发电量随着天然流量的变化而变化， 功率和发电量随着天然流量的变化而变化，季节 性电能比重大，水量利用率（ 性电能比重大，水量利用率（发电年用水量与多 年平均径流量之比）常为0.6～ 。 年平均径流量之比）常为 ～0.7。 • 在径流式水电站中，高水头引水式水电站发电水 在径流式水电站中， 头比较固定，电站出力主要取决于来水量;而低水 头比较固定，电站出力主要取决于来水量 而低水 头河床式水电站在洪水时常因下游水位抬高， 头河床式水电站在洪水时常因下游水位抬高，水 头减少，功率反而降低。 头减少，功率反而降低。
㈡水利水电规划
⑵水能利用和开发方式 • 水力发电是将河流、湖泊或海洋等水体所蕴藏的 水力发电是将河流、 水能转换为电能的工程技术。 水能转换为电能的工程技术。水力发电的原理是 利用水体的势能而做功，主要因素是流量（ ） 利用水体的势能而做功，主要因素是流量（Q） 与水头（ ）。 与水头（H）。 • 水力发电的能力以水力发电功率P表示： P=(6.5～8.5)QH 其中水力发电功率P的单位为kw; 流量Q的单位为m 水头H的单位为m 流量Q的单位为m3／s ;水头H的单位为m。
㈠水文学的有关概念
• 中国西北黄土高原大部分河流汛期含沙量 很高，常超过300～400kg／m3,最大含沙量 出现于黄河支流窟野河，为1500 kg／m3。 黄河多年平均含沙量37 kg／m3，海河多年 平均含沙量10.7 kg／m3，辽河多年平均含 沙量5.12kg／m3，长江多年平均含沙量1.21 kg／m3，珠江多年平均含沙量0.2185kg／m3。
㈠水文学的有关概念 水文测验技术
• 近年来，我国从国外引进了许多水文测验 技术先进设备，如声学多普勒测流设备、 水质自动监测设备等。 • 目前，我国水位、雨量观测实现采集传输 自动化，流量、泥沙、水质在线监测有很 大进展，在测验方法上保持与国外先进水 平同步发展，但在测验设备研发上还相当 滞后。
水文职工使用流速仪测流
湖南省茶陵县青年水电站（径流式、河道蓄水、低水头）
浙江省景宁县宁润水电站（径流式电站，高水头引水式）
吉林省双山水电站(径流式，高水头引水式）
安徽皖南山区小水电站（径流式、橡胶坝挡水形成低水头 河床式）
㈡水利水电规划
⑶径流调节 • 径流调节:运用湖泊、水库对天然径流进行控制和重新分 用湖泊、 用湖泊 配，以适度改变天然径流在时空上的分布不均，称为径流 以适度改变天然径流在时空上的分布不均， 调节。 调节。 • 径流调节的目的蓄丰补枯，提高枯水期流量。径流调节的 径流调节的目的蓄丰补枯，提高枯水期流量。 原理为水量平衡。 原理为水量平衡。 水量平衡公式： 水量平衡公式：W来—W用=△V 式中W 式中W来为某一时段从河道进入水库的天然来水量 W用为某一时段水库向下游的供水量 表示水库蓄水，库水位上升， △V为库容增量 △V＞0，表示水库蓄水，库水位上升， 库容增加。 库容增加。 表示水库供水，库水位下降， △V＜0，表示水库供水，库水位下降， 库容减少。 库容减少。
㈠水文学的有关概念
• 海洋水文学：研究海水的化学成分和物理特性、海洋中的 波浪、潮汐、海流、海岸泥沙运动。 • 水文气象学：研究水圈和气圈的相互关系，包括大气中的 水文循环和水量平衡、暴雨和干旱的发生规律和发展规律， 它是水文学和气象学的边缘学科。 • 陆地水文学：研究陆地上水的分布、运动、化学和物理性 质以及水与环境相互关系的学科。 • 应用水文学：运用水文学及有关学科的理论，研究解决各 种实际水文问题的途径和方法，为农业、水利、林业、电 力、交通、城镇供水和排水、环境保护等提供水文参数、 水文数据和水文预报服务的一门应用科学。是现代水文学 中最富有生气的分支学科。
水文职工正在抢测洪峰
天津海河闸数字化水文站
黄河温家川水文站超声波水位计
黄河河源区水文自动测报装置
㈠水文学的有关概念
• 水循环（又称水分循环或水文循环）的定义：地 球上的水分通过蒸发、水汽输送、降水、下渗、 径流等过程不断转化、迁移的现象。 • 水循环由海洋的、大陆的以及各种不同尺度的局 部循环系统组成，他们相互联系、周而复始，形 成庞大而复杂的动态系统。 • 水循环的范围：向上伸展到大气层约15㏎高，向 下深入到地壳平均约1㏎深之间的大气圈、岩石圈、 生物圈。 • 根据水在自然界的循环路径，水循环可分为大循 环和小循环
㈠水文学的有关概念
㈠水文学的有关概念
自然界水量平衡：
Hale Waihona Puke ㈠水文学的有关概念㈠水文学的有关概念
㈠水文学的有关概念
• 地表水：分别存在于河流、湖泊、沼泽、 冰川和冰盖等水体中水分的总称，又称陆 地水。 • 流域：河流或湖泊由地表水及地下水的分 水线所包围的集水区。集水区的面积，称 作流域面积。 • 流域按河道水流归宿的不同，分为外流流 域和内流流域。
我国水能资源分布图
㈡水利水电规划
• ⑴水电站在电网中的作用
水轮发电机组开停灵活、快速，能适应电力负荷的变化。 有水库调节的水电站适应在腰荷和峰荷工作。没有调节能 力的径流式水电站适合在基荷工作。 在一个较大的供电区域内，用高压 输电线路将各种不同类型的发电厂 （火电、水电、核电、风电、潮汐 电站等）连接在一起，统一向用电 户供电的系统，称为电力系统，也 称电网。 在电力系统中，用电户在某一时刻 所需的电力功率称为电力负荷。
㈡水利水电规划
• 按水电站的开发方式，分为蓄水式水电站 按水电站的开发方式，分为蓄水式水电站 径流式水电站。 和径流式水电站。 • 按水电站的结构形式，分为坝式水电站、 按水电站的结构形式，分为坝式水电站 坝式水电站、 引水式水电站和混合式水电站。 引水式水电站和混合式水电站。 • 蓄水式水电站采用拦河坝形成水库，用输 蓄水式水电站采用拦河坝形成水库， 水管道或输水隧洞，在短距离内形成水头， 水管道或输水隧洞，在短距离内形成水头， 集中落差发电。 集中落差发电。坝式水电站和混合式水电 站都属于蓄水式水电站。 站都属于蓄水式水电站。
㈠水文学的有关概念
• 现代水文学的发展方向：
⑴人类对水资源的需求越来越迫切，水文学的研究领域正 在向着水资源开发利用提供科学依据的方向发展。 ⑵大规模人类活动对水文循环、进而对地球环境正在产生 多方面的影响。研究和评价这种影响，指导人们在开发水 资源时注意保护人类生存环境，是水文学科发展中的新课 题。水文学和环境科学的交叉学科—环境水文学正在育孕 而成。 ⑶现代科学技术，如遥感技术、通信技术、计算机技术、 随机过程的理论与方法、系统分析的理论与方法等，正在 渗入水文学各领域，使传统水文学方法出现突破性的进展。 ⑷水文学的研究领域不断扩大，水文学和地理学科中其他 学科间的空隙逐渐得到填补，交叉学科正在蓬勃兴起。
㈠水文学的有关概念
• 陆面、湖泊或海洋本身的水，在其自身的 陆面、湖泊或海洋本身的水， 小区域内单独进行循环的过程称为小循环 小区域内单独进行循环的过程称为小循环 过程。 过程。 • 小循环路径：①海洋→蒸发→降水→海洋。 小循环路径： 海洋→蒸发→降水→海洋。 湖泊→蒸发→降水→汇流→江河→湖泊。 ②湖泊→蒸发→降水→汇流→江河→湖泊。 ③土壤→蒸发→降水→下渗→土壤。 土壤→蒸发→降水→下渗→土壤。
㈠水文学的有关概念
• 水文统计 在工程上，应用概率论和数 理统计学的原理和方法来研究降水、径流、 洪水等水文事件发生规律的一种技术途径。 • 降水、径流、洪水等水文事件具有循环性、 规律性、随机性和地区性。从短期看，降 水、径流、洪水等水文事件是随机性的； 从长期看，降水、径流、洪水等水文事件 是有规律性的。
㈠水文学的有关概念
• 江河水流直接流入海洋的称为外流流域。 （如长江、黄河、钱塘江等江河直接流入 太平洋） • 江河水流排入内陆湖或消失在沙漠中、不 与海洋相通的称为内流流域。（如塔里木 河流入沙漠区的台特马湖）