水利水电工程概论课件

❖水利水电工程概论❖第一章绪论❖第一节水资源与水利工程❖水资源是人类生存及社会发展的一项基本因素，随着生产的发展和生活水平的不断提高，人们对水的要求日益增多，而大自然的来水：地域、年际、年内分配不均，使来水与供水的矛盾日益尖锐，解决这种矛盾的根本措施是修建水利工程。

❖第一节水资源与水利工程❖第一节水资源与水利工程❖第一节水资源与水利工程❖人均水资源量（1950~2050）❖第一节水资源与水利工程❖第一节水资源与水利工程❖最大的世界性问题──水匮乏❖世界银行最新提供的报告警告：世界上近40%的人口难保有足够的洁净用水。

水资源已经到了严重不足的阶段。

一些环境和资源学家也指出，不远的将来，水缺乏将成为地球环境方面最大的难题。

❖第一节水资源与水利工程❖所谓水利工程，是指对自然界的地表水和地下水进行控制和调配，以达到除害兴利目的而修建的工程。

❖水利工程对水资源的综合利用主要包括:❖水电站的优缺点能源回报率(Energy payback ratio)--以火力发电厂为例运行期内发出的所有电力建设期、运行期消耗的所有电力(Luc Gagnon，hydro2009)➢消耗的所有电力包括建设期、运行期所消耗的所有电力既包括直接能源消耗，如机械设备运行、照明耗能等，也包括建筑材料、煤炭等制造、运输等过程的耗能。

❖我国水电建设从解放初期装机16万千瓦，发展到2002年底装机8607万千瓦，尽管在发展进程中曾数度遭遇困难和挫折，但是仍然顽强地发展，从弱到强，由小到大。

❖在不同的历史时期，我国水电事业曾受到不同因素的制约，先后经历了技术制约、投资制约、市场制约和生态制约四个发展阶段。

❖1.技术制约阶段❖新中国成立初期，我国水电事业受建筑材料和技术等因素制约，发展速度缓慢。

由于缺乏科学的筑坝技术和现代化的建筑材料、施工机械，修建大坝主要靠人扛肩挑，机械化水平极低，制约了水电事业的发展。

❖如今技术制约阶段早已成为过去，中国目前有能力设计、修建任何类型的大坝。

❖2.投资制约阶段❖在电力短缺的情况下，国家急需发展火电和水电。

❖为加快电力建设，国家制定了各种优惠政策鼓励水电发展。

譬如采用“两分钱”政策，每度电附加两分钱，调动各地的办电积极性。

修建三峡工程，也采用了全国每度电加四厘钱的办法。

这一时期只要能筹集到资金，电站就可以建，反之则难以建设。

❖由于水电建设的投资相对较大，回报周期较长，在相当长的一段时间内，我国水电发展主要受着资金的制约。

❖3.市场制约阶段❖改革开放以后，我国经济实力逐步增强，中央水电投资的增加，极大地缓解了水电建设的资金困难。

❖随着水电事业的进一步发展，我国电力出现相对富余的局面，水电面临新的发展格局，同时也遇到了新的困难——市场成为影响水电发展和电力布局的主要制约因素。

有了市场，电站就可以建；没有市场，项目就上不了。

决定电站建与不建、电力往哪里送，市场是主要的制约因素。

如广东等地对电力的需求就为西南一批水电项目的开工建设提供了必要的市场。

❖4.生态制约阶段❖水电事业在走出技术、资金、市场等因素的困扰后，又面临新的问题，即如何看待水电开发对生态带来的影响。

❖当前，社会各界围绕这一问题展开了激烈的讨论，如怒江该不该开发水电，都江堰的杨柳湖电站该不该建等等；有关三门峡大坝的争论本质也是这个问题。

❖这些争论都是大坝与生态问题在实践层面上引发的，焦点都是生态问题。

❖三门峡大坝❖我国水电事业在发展进程中遇到的各种困难和技术、投资、市场、生态等方面的制约，是在一定历史阶段产生的，与经济社会发展程度密切相关。

❖当前，水电发展的制约因素主要是生态问题，只有正确认识水电开发与生态的关系，科学评价大坝可能导致的生态环境问题，用科学发展观和人与自然和谐相处的理念正确认识并妥善处理现阶段遇到的问题，才能确保水电事业快速健康地发展。

人类兴建各类水利工程而引发的水域生态环境（包括水量、水质、水温、水面积、水深、流速、小气候、水生物、湿地环境、地下水位变化等）及其周边生态环境、生物群落动态变化，具有交叉性、复合性、因果性和得失双重性的特点。

它既可以抗御灾害，发展经济，改善人类生态环境、居住条件、生活质量，也可以对自然原生态和地形、地貌、植被、径流造成强烈干扰和破坏。

下面我们从对环境和人类的影响分别了解一下。

（三）对河岸带及三角洲的影响水生和陆生环境的沉积物、营养元素、生物等内部物质交换和能量流动可能因水坝对洪水的控制作用而减少或受到限制，而下游洪水泛滥规模受到限制后，直接导致下游冲积平原和河口三角洲的生产力的下降。

❖移民问题水库移民涉及众多领域，是一项庞大复杂的系统工程，关系到人的生存权和居住权的调整，是当今世界性的难题。

在中国，移民问题是大坝建设带来的生态影响中最值得关注的问题。

新中国成立以来，我国修建了8万多座水库，移民人数达1500多万，许多移民至今仍未摆脱贫困，生产发展和生活问题没能得到很好的解决。

❖第二节我国水资源与水能资源❖世界防洪效益最为显著的水利工程。

总库容393亿立方米，防洪库容221.5亿立方米。

❖世界最大的水电站。

总装机1820万千瓦，年发电量846.8亿千瓦时。

❖世界建筑规模最大的水利工程。

大坝坝轴线全长2309.47米，泄流坝段长483米，水电站机组70万千瓦（26台），双线5级船闸、升船机。

❖世界工程量最大的水利工程。

主体建筑土石方挖填量约1.34亿立方米，砼浇筑量2794万立方米。

❖世界施工难度最大的水利工程。

2000年砼浇筑量为548.17万立方米，月浇筑量最高达55万立方米。

❖施工期流量最大的水利工程。

三峡工程截流流量9010立方米/秒，施工导流最大洪峰流量7.9万立方米/秒。

❖世界泄洪能力最大的泄洪闸。

最大泄洪能力10.25万立方米/秒。

❖世界规模最大、难度最高的升船机。

❖世界水库移民最多、工作量最为艰巨的移民建设工程。

❖典型工程2➢南水北调工程是解决中国北方水资源严重短缺问题的特大型基础设施项目，建设的目的是通过跨流域的水资源合理配置，保障经济、社会与人口、资源、环境的协调发展。

➢１９９２年，江泽民提出要抓紧南水北调等跨世纪特大工程的兴建，南水北调的实施被提上国家议事日程。

经过广大科技工作者持续进行几十年的调研工作，在分析比较了５０多种方案的基础上，形成了分别从长江下游、中游和上游调水的东线、中线和西线三条调水线路。

➢在规划的５０年间，南水北调工程总体规划分三个阶段实施，总投资将达４８６０亿元人民币。

❖南水北调工程简介➢东线工程从长江下游江苏省扬州江都抽引长江水，利用京杭大运河及与其平行的河道逐级提水北上，并连接起调蓄作用的洪泽湖、骆马湖、南四湖、东平湖。

出山东泰安的东平湖后分两路输水，一路向北，经隧洞穿黄河，流经山东、河北至天津；一路向东，经济南输水到烟台、威海。

输水主干线长１１５６公里；❖南水北调工程简介➢中线工程从长江中游北岸支流汉江加坝扩容后的丹江口水库引水，跨越长江、淮河、黄河、海河四大流域，可基本自流到北京、天津。

输水总干线全长１２６７公里。

中线工程具有水质好，覆盖面大，自流输水等优点。

丹江口大坝加高工程是中线水源工程的核心，是南水北调中线重要的节点和控制性工程，现工程进展顺利，54个需要加高的混凝土坝段已经有37个加高至新坝顶高程。

❖南水北调工程简介➢西线工程在长江上游通天河、支流雅砻江和大渡河上游筑坝建库，开凿穿过长江与黄河的分水岭巴颜喀拉山的输水隧洞，调长江水入黄河上游，补充黄河水资源的不足，主要解决涉及青海、甘肃、宁夏、内蒙古、陕西、山西等黄河上中游地区和渭河关中平原的缺水问题。

现未开工，前期研究阶段。

❖第四节水电站的典型布置型式概念：当水头较大时，厂房本身抵抗不了水的推力，将厂房移到坝后，由大坝挡水。

位置：坝后式水电站一般修建在河流的中上游。

特点：库容较大，调节性能好。

如为土坝，可修建河岸式电站。

工程实例：举世瞩目的三峡水电站就是坝后式水电站，其装机容量为18200MW。

❖万家寨坝后式水电站❖有压引水式水电站❖无压引水式水电站❖潮汐发电原理❖水电站的组成建筑物一、枢纽建筑物挡水建筑物：坝、闸泄水建筑物：溢洪道、泄水洞、溢流坝过坝建筑物：过船、过木、过鱼二、发电建筑物进水建筑物：进水口、沉沙池引水建筑物：引水道、压力管道、尾水道平水建筑物：前池、调压室厂区枢纽：主厂房、副厂房、变电站、开关站等❖水利水电工程概论❖❖第二章基础知识❖第一节水文学与水力学❖第一节水文学与水力学❖第一节水文学与水力学❖第一节水文学与水力学❖第一节水文学与水力学❖第一节水文学与水力学❖第一节水文学与水力学❖第一节水文学与水力学❖第一节水文学与水力学❖第一节水文学与水力学❖南水北调工程简介➢南水北调工程是解决中国北方水资源严重短缺问题的特大型基础设施项目，建设的目的是通过跨流域的水资源合理配置，保障经济、社会与人口、资源、环境的协调发展。

➢１９９２年，江泽民提出要抓紧南水北调等跨世纪特大工程的兴建，南水北调的实施被提上国家议事日程。

经过广大科技工作者持续进行几十年的调研工作，在分析比较了５０多种方案的基础上，形成了分别从长江下游、中游和上游调水的东线、中线和西线三条调水线路。

➢在规划的５０年间，南水北调工程总体规划分三个阶段实施，总投资将达４８６０亿元人民币。

❖南水北调工程简介➢东线工程从长江下游江苏省扬州江都抽引长江水，利用京杭大运河及与其平行的河道逐级提水北上，并连接起调蓄作用的洪泽湖、骆马湖、南四湖、东平湖。

出山东泰安的东平湖后分两路输水，一路向北，经隧洞穿黄河，流经山东、河北至天津；一路向东，经济南输水到烟台、威海。

输水主干线长１１５６公里；❖南水北调工程简介➢中线工程从长江中游北岸支流汉江加坝扩容后的丹江口水库引水，跨越长江、淮河、黄河、海河四大流域，可基本自流到北京、天津。

输水总干线全长１２６７公里。

中线工程具有水质好，覆盖面大，自流输水等优点。

丹江口大坝加高工程是中线水源工程的核心，是南水北调中线重要的节点和控制性工程，现工程进展顺利，54个需要加高的混凝土坝段已经有37个加高至新坝顶高程。

❖南水北调工程简介➢西线工程在长江上游通天河、支流雅砻江和大渡河上游筑坝建库，开凿穿过长江与黄河的分水岭巴颜喀拉山的输水隧洞，调长江水入黄河上游，补充黄河水资源的不足，主要解决涉及青海、甘肃、宁夏、内蒙古、陕西、山西等黄河上中游地区和渭河关中平原的缺水问题。

现未开工，前期研究阶段。

❖5、水文循环的意义：❖(2) 径流量 W❖(3) 径流深 R悬移质泥沙：悬浮于水中并随之运动推移质泥沙：受水流冲击沿河底移动或滚动河床质泥沙：相对静止而停留在河床上三者随水流条件的变化而相互转化❖水利水电工程概论❖❖第二章基础知识❖褶皱的基本类型❖背斜1❖2. 向斜❖2. 向斜❖板块裂开形成——东非裂谷❖水利水电工程概论❖❖第三章水利枢纽——绪论❖我国水电建设从解放初期装机16万千瓦，发展到2002年底装机8607万千瓦，尽管在发展进程中曾数度遭遇困难和挫折，但是仍然顽强地发展，从弱到强，由小到大。