第一章水资源的综合利用

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水利计算 第一章
水资源的综合利用
任课教师:武鹏林
主要内容
• 第一节 • 第二节 • 第三节 • 第四节 • 第五节 • 第六节 • 第七节
概述
水力发电
防洪与治涝
灌溉 其他水利部门 各水利部门间的矛盾及其协调
水利学院 紫坪铺水库水资源综合利用实例 2
第一节 概 述
水利学院
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第一节 概述
• 水利事业的任务: •
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第五节 其他水利部门
• • • • • • • • • •
水道工程措施: 1.疏浚与整治工程: 适用于平原河流修改天然河道枯水河槽的平面轮廓,疏浚险滩,清除 障碍物,以保证枯水航道的必需尺寸,并维持航道相对稳定。 2.渠化工程与径流调节 渠化工程(适用于山丘区河流):沿河分段筑闸坝,逐段升高河水水 位 径流调节:利用湖泊、水库等蓄洪,补充枯水期河水 3.运河工程 人工开凿航道,以沟通相邻河湖或海洋。
以下。
• • •
a.分洪:在过水能力不足的河段上游修建分洪闸,开挖分洪 水道(减河),将超过本河段安全泄量的那部分洪水引走。 b.滞洪:利用水库、湖泊、洼地等,暂时滞留一部分洪水,
削减洪峰流量。待洪峰一过,再腾空滞洪容积迎接下次洪峰
c.蓄洪:蓄留一部分或全部洪水水量,待枯水期供给兴利部 门使用。
水利学院 21
河、外湖洪水倒灌;
• 2.健全排水系统,及时排除设计暴雨范围内的雨水,降低地下
水位。
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第三节 防洪与治涝
1.修筑围wenku.baidu.com和堵支联圩
2.开渠撇洪
• 治涝的工程措施:
3.整修排水系统
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第四节 灌 溉
水利学院
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第四节 灌 溉
• 灌溉的主要任务:
• 在旱季雨水稀少时,或在干旱缺水地区,用人工措施向田间
• •
1.除水害:防洪、治涝 2.兴水利:水力发电、灌溉、航运、木材浮运、给水、 渔业、水利 环境保护等。
• 不同兴利部门对水资源的利用方式不同:
• 1.发电:利用水能 • 2.灌溉、给水:耗用水量 • 3.航运:依靠水的浮载能力
水利学院
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第一节 概述
• 水资源的综合利用定义:

同一河流或同一地区的水资源,同时满足几个水利部 门的需要,并且将除水害和兴水利结合起来统筹解决的水 资源开发方式。
也相对微
• 小,可忽略不计。 • 于是,单位重量水体的水能 水利学院 • 可近似地用落差H1-2表示。
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第二节
• t秒内河段上消耗的水能为:
水力发电
• E1-2=rQtH1-2=9870QtH1-2
• 其中,r为水的单位重量,通常取9807N/m3 • 采用kw.h(度)为单位时,T小时内河段消耗水能为:
效措施制止污染源继续污染水域。
• 2.净化处理后的废水、污水应使排水口尽可能分散在较大
范围,以利于残留有害物质的稀释、分解和转化。
• 3.对已污染水域,在进行周密研究与试验的基础上,采取
一定人工措施,促进和强化水体的自净作用。
补充农作
• 物生长必需的水分。
• 灌溉工程的水源选择:

1.蓄洪补枯:利用水库、湖泊等拦蓄雨季水量,供旱季灌 溉用。
• •
2.引取水量较丰的河湖水:修渠引水,跨流域引水。
3.汲取地下水:打井汲水。
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• 灌溉工程: • 1.蓄水工程:修建水库、塘坝等。 • 2.自流灌溉引水渠首工程(水源水位高于灌区高程):无坝引
部土壤。
• •
优点:省水、省工、省地、省肥;增产。
缺点:投资较高,滴头容易堵塞。
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第五节 其他水利部门
水利学院
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第五节 其他水利部门

内河航运 水利环境保护 城市和工业供水 淡水水产养殖(渔业)



水利学院
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第五节 其他水利部门
• 一、内河航运
• 定义: • 利用天然河湖、水库或运河等陆地 • 内的水域进行船、筏浮运。 • 内河航运系统的组成: • 内河水道、河港与码头、船舶
量过程线。
• 4.按月、旬将全灌区全年各种作物的灌溉流量过程线叠加,
得全灌区全年灌溉需水流量过程线。
• 5.根据全年灌溉的流量过程线,求出全年灌溉用水量。
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• 某作物某次净灌水量W净=mA (m3) • 毛灌水量W毛=W净+ W=W净/ (m3) • 毛灌溉流量Q毛=W毛/Tt=mA/Tt (m3/s) • 式中: • m——灌水定额(m3/亩); • A——作物种植面积(亩); • W——渠系及田间灌水损失(m3); • ——灌溉水量利用系数,恒小于1.0; 水利学院 • T,t——该次灌水天数和每天灌水秒数。
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第五节 其他水利部门
• 二、水利环境保护
• 内容: • 防治水域污染、生态保护与水利相关的自然资源合理利用
与保护等。
• 污染天然水域的物质: • 工农业生产废水、生活污水等。
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第五节 其他水利部门
• 水域污染的防治:
• 1.对污染源进行调查,对水域污染情况进行监测,采取有
第二节
2-2断面的单位重
水力发电
• 取0-0为基准面,按伯努利方程,流经1-1断面至 • 量水体所消耗的水能为
2 p1 p 2 α 1 v 1 α 2 v 2 2 H (z1 z 2 ) γ 2g
2 α1v1 α 2 v 2 2 2g
• 其中,大气压强p1与p2近似相等,流速水头差值
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第二节
3.混合式
水力发电
在B处用坝式集中水能,获得水头H1,引取B处平均流量QB;再从B处开 始,筑引水道至C处,用引水道集中BC段水能,获得水头H2,但BC段区 间流量无法引取。 开发的河段总落差为:HAC=HAB+HBC
所获得的水电站水头为:H=H1+H2
水利学院
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第三节 防洪与治涝
• •
• 目的:拓宽和疏浚河槽、裁弯取直、消除阻碍水流的障碍物等,以使 • 洪水河床平顺通畅,从而加大泄洪能力。 • 疏浚:采用人力、机械和炸药作业。 20 水利学院 • 整治:修建整治建筑物,以影响水流流态。
第三节 防洪与治涝
• 4.分洪、滞洪与蓄洪 • 目的:减少某一河段的洪峰流量,使其控制在河床安全泄量
水利学院
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第二节 水力发电
水利学院
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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水利部门。 • 将河段所蕴藏的分散的水能资源,集中起来,并尽量减
少无益消
• 耗。引取集中了水能的水流去转动水轮发电机组,在机
组转动的过
• 程中,将水能转变为电能。
• 水体所含机械能:
• 1.河川径流相对海平面(或某基准面)具有一定的势能。 7 水利学院 • 2.径流有一定的流速,因此具有一定的动能。
c.改进农牧生产技术,合理放牧、修筑梯田、采用免耕少耕技术。
d.大量修建塘坝、小型水库等工程。 水利学院
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第三节 防洪与治涝
• 2.筑堤防洪与防汛抢险 • 筑坝是平原地区为了扩大洪水河床以加大泄洪能力,并防护 • • •
两岸免受 洪灾的有效措施,并与防汛抢险相结合。 a.汛前加固堤防,消除隐患; b.洪峰来临时监视水情,及时堵漏、护岸,或突击加高培 厚堤防; c.汛后修复险工,堵塞决口等。 3.疏浚与整治河道
第三节 防洪与治涝
• 防洪的主要任务:
• 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。
• 防洪工程措施:
• 1.水土保持:针对高原及山丘区水土流失现象。 • a.与当地农田基本建设结合,综合治理并合理开发水土资源
• • •
b. 利用荒山、荒坡、荒滩植树种草,封山育林,退田还林。
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第三节 防洪与治涝
• 一、防洪
• 我国洪水有凌汛、桃汛、春汛、伏汛、秋汛等。
• 防洪主要对象:雨洪、台风暴雨洪水。 • 雨洪:峰高量大,汛期长 • 台风暴雨洪水:来势迅猛,历时短而雨量集中,有狂风助浪
• 洪水成灾条件: • 洪峰流量超过河床的安全泄量,因而泛滥(或决堤)成灾。
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• 1.坝式(抬水式) • 2.引水式 • 3.混合式
• 1.坝式
• 拦河筑坝或闸抬高开发河段水位,使原河段落差HAB集中
到坝址处,获得水电站水头H。引取的平均流量为坝址处 平均流量QB,即河段末的平均流量。
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第二节
坝后式水电站: 得较大的水头。
水力发电
水库淹没损失不大时,筑中、高坝抬水,获
• 灌溉定额:全生育期历次灌水定额之和。 • 灌溉制度按照作物田间需水量、降雨量、土壤含水量等情况,
水利学院 并根据当地生产经验和试验资料等制定。 27
第四节 灌 溉
• 全年灌溉用水量的计算:
• 1.灌区全年各种农作物灌溉制度、品种搭配、种植面积资
料收集
• 2.分别计算各种作物各次灌水的毛灌水流量Q毛。 • 3.作物毛灌水流量按月、旬列出,绘出各种作物的灌溉流
• 二、治涝
第三节 防洪与治涝
• 形成涝灾的因素: • 1.因降雨集中,地面径流集聚在盆地、平原或沿江沿湖洼地,
积水过多或地下水位过高。
• 2.积水区排水系统不健全,或因外河外湖洪水顶托倒灌,使积
水不能及时排出,或者地下水位不能及时降低。
• 治涝的任务: • 1.尽量阻止易涝地区以外的山洪、坡水等向本区汇集,防御外
引水式水电站通常都是径流式开发。
适用条件: 适用于地形、地质条件不允许筑高坝,而河段坡度较陡或有较大弯曲段处, 建造较短引水道即能获得较大水头情况下。
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第二节
无压引水式水电站:
水力发电
沿河岸修筑坡度平缓的明渠(或无压隧洞等)来集中落差HAB 。
有压引水式水电站:
采用有压隧洞或管道来集中落 差HAB
单独的计算河段。计算中,流量取首尾断面流量的平均值)

根据多年平均流量计算所得的水流出力,称为水能资源 蕴藏量。 kw,相应的年水能约为6万亿kw.h,居世界首位。
水利学院 10
• b.我国水能资源概况:我国河川水能资源蕴藏量为6.76亿
第二节
水力发电
水利学院
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第二节
水力发电
• 三、河川水能资源的基本开发方式
第四节 灌 溉
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• • • • • • • • • • •
正确地选择灌水方法是进行合理灌溉、保证作物丰产的重要环节 灌水方法按向田间输水的方式和湿润土壤的方式分为: 1.地面灌溉: 靠重力作用和毛管作用湿润土壤。
第四节 灌 溉
优点:投资省、技术简单
缺点:用水量较大,易引起地表土壤板结。 2.地下灌溉: 利用埋设在地下的管道,将灌溉水引至田间作物根系吸 水层,主要靠毛管吸水作用湿润土壤。
洞等。(西线调水)
第四节 灌 溉
水式,有坝引水式。包括进水闸、沉沙池、消能工,渠首引水隧
• • •
3.提水灌溉工程(水源水位低于灌区高程):泵站、压力池、 分水闸等。(三峡小江调水)
4.渠系:渠首或泵站下游的输水及配水渠道,以及渠系建筑物
5.长藤结瓜水利系统:在山丘区盘山开渠,将若干水库、塘坝
及干支渠等串联起来,形成蓄水、输水、配水相结合的统一体系
特征:厂房建在坝下游侧,不承受坝上水游 面的水压力。 河床式水电站: 地形、地质条件不允许筑高坝时, 筑低坝或水闸来获得较低水头。 特征:常利用水电厂房作为挡水建 筑物的一部分,厂房承受坝上游侧 的水压力。
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第二节
2.引水式
水力发电
沿河修建引水道,原河段落差HAB集中到引水道末厂房处获得水电站水头H。
优点:土壤湿润均匀,可避免地表土壤板结,节水
缺点:所需投资及田间工程量较大。
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第四节 灌 溉
• 3.喷灌: • 利用专门设备把有压水流喷射到空中并散成水滴喷洒水量进
行灌溉。
• 优点:省水、增产。 • 缺点:投资较高,需消耗动力,灌水质量受风力影响较大。 • 4.滴灌: • 利用低压管道系统,把水或溶有化肥的水溶液,滴入作物根
• E1-2=9.81H1-2QT(kw.h)
• 出力:电站发出的电力功率。 • 可用河川水流出力表示水能资源。 • 河流的水能资源蕴藏量计算:
• N1-2=E1-2/T=9.81QH1-2(kw)
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• 二、河川水能资源蕴藏量的估算
水流出力。
第二节
水力发电
• a.估算:沿河长分段计算水流出力,逐段累加求出全河总 • (分段时,应将流量以及河流纵比降有较大变化处划分为
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• • • • •
灌溉工程的设计:
第四节 灌 溉
根据作物灌溉制度,推求灌溉用水量及其随时间的变化。
设计干旱年的田间需水量和灌溉制度是设计的主要依据。 作物灌溉制度: 某种作物在全生育期内规定的灌水次数、灌水时间、灌水定 额和灌溉定额。 为水田某一次灌水的水层深度(mm)。
• 灌水定额:某一次灌水时每亩田的灌水量(m3/亩),或表示
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