港航工程及近海作業(yè)第15講__51水利資源的綜合利用__肖政

1、港航工程及近海作業(yè)第15單元水利資源的綜合利用主講老師：肖政5.1 水利資源的綜合利用1、水庫的特征2、水電站的基本概念3、農(nóng)田水利工程4、城鎮(zhèn)供水工程5 河流渠化工程 河流渠化后，由于筑壩的壅水作用，壩上游形成水庫。水庫是調(diào)節(jié)河川徑流的主要工程措施。表征水庫的主要特征是水庫的面積和容積。在一般情況下，水庫的面積和容積越大，其徑流調(diào)節(jié)能力越強(qiáng)，通航保證率越高，綜合利用的經(jīng)濟(jì)效益也越大。1 水庫的特征水庫的特征水位及其庫容 1 水庫的特征1.1 水庫的特征水位 死水位在正常運(yùn)用情況下，允許水庫消落的最低水位。該水位以下的水庫容積稱為死庫容。 正常蓄水位在正常運(yùn)用情況下，為滿足興利要求水庫應(yīng)蓄到的

2、水位。 正常蓄水位至死水位之間的深度，稱為消落深度。 正常蓄水位至死水位之間的庫容稱為興利庫容（或稱調(diào)節(jié)庫容）。1 水庫的特征1.1 水庫的特征水位 防洪特征水位水庫各項(xiàng)防洪水位的總稱，包括校核洪水位、設(shè)計(jì)洪水位、防洪高水位和防洪限制水位等。 1）校核洪水位是遇到校核標(biāo)準(zhǔn)洪水時(shí)，壩前達(dá)到的最高水位。 2）設(shè)計(jì)洪水位是遇到大壩的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)洪水時(shí)，泄洪建筑物閘門全開，壩前達(dá)到的最高水位。 3）防洪高水位是遇到下游防護(hù)對(duì)象的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)洪水位時(shí)，水庫按下游安全泄量放水，壩前達(dá)到的最高水位。1 水庫的特征1.1 水庫的特征水位 4）防洪限制水位是水庫在汛期蓄水的上限水位。防洪限制水位至防洪高水位之間的庫容稱

3、為防洪庫容。防洪限制水位至校核洪水之間的庫容稱為調(diào)洪庫容。 通航水位能保證水庫正常通航的水位。1 水庫的特征1.2 水庫的水文情勢(shì) 水庫的水文情勢(shì)是指水庫中多年的各水文要素（如水位、水溫、流速、泥沙、波浪及水化學(xué)成分等）的一般情況。 水文情勢(shì)變化將帶來以下一些不利影響： 水量損失； 水庫淤積和壩下沖刷； 波浪； 水溫及冰情； 水質(zhì)的變化。1 水庫的特征1.3 徑流調(diào)節(jié)的基本概念 按照用水部門的需要，借助專門的建筑物（主要是攔河筑壩形成水庫）將河川徑流加以控制和重新分配，這一過程稱為徑流調(diào)節(jié)。即將汛期多余水量暫時(shí)攔蓄在水庫中，而在枯水期泄放以補(bǔ)充河川徑流的不足。 水庫由放空到蓄滿再放空所需時(shí)間稱

4、為水庫的蓄泄周期（調(diào)節(jié)周期）。 徑流調(diào)節(jié)按調(diào)節(jié)周期的長短，可以分為日調(diào)節(jié)、年調(diào)節(jié)和多年調(diào)節(jié)等。1 水庫的特征1.3 徑流調(diào)節(jié)的基本概念 日調(diào)節(jié)：為適應(yīng)水電站調(diào)峰的需要，將一天均勻的來水過程（洪水期除外）改變?yōu)椴痪鶆虻挠盟^程，其周期為一晝夜，稱為日調(diào)節(jié)。 年調(diào)節(jié)：利用水庫的調(diào)節(jié)作用，把一年內(nèi)洪水期多余水量的一部分或全部攔蓄于水庫中供枯水期使用，其調(diào)節(jié)周期為一年，稱為年調(diào)節(jié)。 多年調(diào)節(jié)：將河流中豐水年的多余水量攔蓄在水庫中，以補(bǔ)充若干連續(xù)的枯水年的水量不足，其周期較長，稱為多年調(diào)節(jié)。 1 水庫的特征徑流調(diào)節(jié)示意圖形 1水庫蓄水 2水庫供水1.3 徑流調(diào)節(jié)的基本概念1 水庫的特征 水力發(fā)電的基本原

5、理是借助水力機(jī)械將水流的勢(shì)能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能，再通過發(fā)電機(jī)把機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?利用水工建筑物及有關(guān)的機(jī)電設(shè)備使水流的勢(shì)能變?yōu)殡娔艿墓こ蹋Q為水電工程。 2 水電站的基本概念2.1 水電站的出力計(jì)算 水電站的規(guī)模一般由電站的發(fā)電能力決定。水電站的發(fā)電能力取決于水流所做的功的大小。當(dāng)流量Q（m3/s）的水體落下一個(gè)高度H（m）時(shí)，其所做功的功率等于： N = Q H （kW） 水電站的出力 在一定水頭和流量的條件下， 水電站所能發(fā)出的最大功率。2 水電站的基本概念2.1 水電站的出力計(jì)算 由于水電站的水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)以及輸配電設(shè)備中均有功率的損耗，實(shí)際上發(fā)出的電的功率（稱為有效功率）要比理論功率小：

6、N有效= Q H；式中：機(jī)組總效率系數(shù)。 在工程規(guī)劃設(shè)計(jì)中，上式通常簡化為： N有效= A Q H；式中：A出力系數(shù)。 根據(jù)水電站的保證率，在流量歷時(shí)曲線上查得相應(yīng)的流量，可得到水電站的保證出力。即：N保證=A Q保證H（KW）2 水電站的基本概念2.2 水電站的開發(fā)方式及主要建筑物 利用水工建筑物和相應(yīng)的機(jī)電設(shè)備產(chǎn)生電能的方式有多種多樣，而其中最主要的開發(fā)方式有壅（抬）水式、引水式和混合式三種。 1）壅（抬）水式電站，根據(jù)水電站廠房的位置，可分為： 河床式、壩后式和壩內(nèi)式三種布置型式。 河床式：水電站廠房建筑在河床內(nèi)，廠房與壩并列或成某一交角共同起擋水作用。2 水電站的基本概念河床式水電站

7、2.2 水電站的開發(fā)方式及主要建筑物2 水電站的基本概念大化水電站平面布置 2.2 水電站的開發(fā)方式及主要建筑物2 水電站的基本概念2.2 水電站的開發(fā)方式及主要建筑物 壩后式：水電站廠房位于壩后，庫中水流通過壩內(nèi)輸水管道引入壩后廠房壩后式水電站 1大壩；2引水管；3水輪機(jī)；4尾水閘門2 水電站的基本概念2.2 水電站的開發(fā)方式及主要建筑物 壩內(nèi)式：水電站廠房位于壩內(nèi)，這類電站的攔河壩壩體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，除特殊地形、地質(zhì)條件外，一般多不采用。 1大壩；2壓力管道；3水輪機(jī)2 水電站的基本概念2.2 水電站的開發(fā)方式及主要建筑物 2）引水式電站：利用引水建筑物集中落差來獲得發(fā)電水頭 引水式水電站 1-

8、引水渠； 2-電站廠房； 3-調(diào)壓塔 2 水電站的基本概念2.2 水電站的開發(fā)方式及主要建筑物 3）混合式電站：壅（抬）水式和引水式電站兩者的綜合 混合式水電站 1-大壩； 2-引水管道； 3-電站廠房 當(dāng)上游河床平坦，有修筑水庫的條件，而下游河床坡度較陡，修建不長的引水建筑物可獲得較大水頭時(shí)，才宜建造混合式水電站。 2 水電站的基本概念2.3 水電站的工作特點(diǎn)及裝機(jī)容量水電站的工作特點(diǎn) 1）出力多變，保證率較低； 2）機(jī)組啟動(dòng)和停機(jī)迅速，負(fù)荷增減方便； 3）土建投資比重大，機(jī)電投資比重小。 水電站的裝機(jī)容量電站全部機(jī)組滿載運(yùn)行時(shí)的總額定容量，即水電站全部水輪發(fā)電機(jī)組的總生產(chǎn)能力。2 水電站的

9、基本概念3.1 農(nóng)田水利工程的一般概念 農(nóng)作物對(duì)水分的要求 調(diào)節(jié)農(nóng)田水份狀況的措施 農(nóng)田水利工程的組成 對(duì)于干旱地區(qū)，農(nóng)田水利工程主要包括渠道工程、輸水及配水渠系、田間灌溉調(diào)節(jié)網(wǎng)、排水系統(tǒng)及容泄區(qū)等。3 農(nóng)田水利工程灌溉排水系統(tǒng)示意圖 3.1 農(nóng)田水利工程的一般概念3 農(nóng)田水利工程3.2 丘陵山區(qū)的農(nóng)田水利工程 對(duì)于丘陵山區(qū)，由于地形起伏，峰谷交錯(cuò)，易洪易旱，農(nóng)田水利措施往往從“治山、治水、治土”相結(jié)合的原則出發(fā)，實(shí)行外河取水和攔蓄地面徑流相結(jié)合，引水灌溉與水土保持相結(jié)合的方法。3 農(nóng)田水利工程長藤結(jié)瓜水利系統(tǒng)示意圖1河流；2干渠；3小山塘；4田間渠道；5平塘；6水庫3.2 丘陵山區(qū)的農(nóng)田水利工程3 農(nóng)田水利工程 城鎮(zhèn)供水工程是城鎮(zhèn)公用設(shè)施的一個(gè)