(DOC)-水資源規(guī)劃及利用課程復習資料

水資源規(guī)劃及利用課程復習資料

第1章緒論

1、水資源的概念

水資源（WaterResources）：通常指地球上目前和近期人類可直接和間接利用的淡水儲量。2、水資源的特性

（1）循環(huán)性與有限性（2）時空分布不均勻性（3）用途廣泛性和不可替代性（4）有利性和有害性

3、水利：

人類為了生存和發(fā)展的需要，采取各種措施，對自然界的水和水域進行控制和調(diào)配，以防止水旱災害，開發(fā)利用和保護水資源。4、水利工程：

用于控制和調(diào)配自然界的地表水和地下水，以達到除害興利的目的而修建的工程。

5、水利事業(yè)：

6、我國水資源的特點

(1)總量可觀，人均畝均占有量少，水資源供需矛盾突出(2)地區(qū)分布不均，水土資源組合失衡

(3)時程變化大，年內(nèi)、年際分布不均，水旱災害頻繁(4)水土流失嚴重，河流泥沙問題突出(5)水資源污染問題嚴重，水環(huán)境狀況不容樂觀(6)水資源與生產(chǎn)力布局不相匹配。7、我國目前水利建設的主要任務

（1）治理黃河

黃河可能是世界上問題最多、最復雜的一條河流，問題的關鍵是泥沙。目前黃河可以說是集斷流、潰堤、淤積、污染諸問題于一身。近期治理黃河的要求主要有以下幾條：

①堤防不決口；②河道不斷流；③水質(zhì)量不超標；④河床不抬高。

治理黃河我們要做的工作有：

①堅持開展中上游水土保持工作，進一步減少入黃泥沙。②通過全力節(jié)水治污和引入外流域調(diào)水，千方百計增加黃河水量，并對全流域全部水資源統(tǒng)一管理調(diào)度，這樣才有可能治理黃河。

③通過工程和管理措施，在中下游形成一條相對穩(wěn)定的“中水河槽”，使中小洪水不上灘，消滅“二級懸河”，解決不決堤的問題，而且用“人造洪峰”、“調(diào)水調(diào)沙”，配合清淤放淤，解決黃河泥沙在中下游的沖淤平衡問題。

④在河口適當修建工程，穩(wěn)定流路，降低高程，引起溯源沖刷，改善下游河道淤高情況。（2）長江防洪

采取工程措施和非工程措施解決長江洪災這一心腹大患。在工程措施方面，要依靠堤防、水庫和分洪區(qū)三大項；在非工程措施方面，要實現(xiàn)精確預報、科學調(diào)度、全流域統(tǒng)一管理和推行洪災保險制度等。

以下有幾個值得探討的問題：

①長江流域已建并將建大量水庫，但各水庫都有其開發(fā)目標，不能全為防洪服務。如何才能在遇到特大洪水統(tǒng)一調(diào)度。

②分洪區(qū)是長江防汛的主要手段之一，目前分洪區(qū)內(nèi)居住大量群眾，是生產(chǎn)基地，分洪一次，風險和損失巨大，實際上很難下決心啟用，形同虛設。

③長江干流和支流間的洪水關系（尤其是洞庭四水流域）極為復雜；要研究在不同洪水下，如何做到江河互補互利，需采取何種措施，獲得最大效益，恢復洞庭的青春。

④各種非工程措施的研究和實施。⑤長江口的整治工程等。（3）全國水資源合理配置

中國水資源在空間上分布很不均勻，與各地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展情況更不適應，因此在全面實行節(jié)水、挖潛的同時，仍有必要實施跨流域調(diào)水。（4）全方位節(jié)水工程實行“節(jié)水為先”的基本戰(zhàn)略。（5）治污與生態(tài)環(huán)境治理工程（6）水電大開發(fā)

（7）建立與完善水資源管理體制形成法規(guī)，以法治水

本課程的內(nèi)容及水利水能規(guī)劃的主要內(nèi)容

本課程的內(nèi)容：水資源及其綜合利用的基本概念，水資源評價，水資源供需平衡分析，水庫及興利調(diào)節(jié)計算，防洪減災規(guī)劃，水能利用及水電站主要參數(shù)選擇，河流綜合規(guī)劃及水庫群水利水能規(guī)劃，水庫調(diào)度，水資源管理與保護，水資源系統(tǒng)分析。

水資源規(guī)劃和設計與施工具有同等重要的地位。進行規(guī)劃工作的主要步驟：

1、收集、整理、分析和研究水利勘察和水利調(diào)查所獲得的資料、數(shù)據(jù)和圖幅等。

2

2、進行水文分析計算。

3、擬定水資源綜合利用開發(fā)方式和工程總體布置初步方案，粗略擬定各主要水工建筑物和主要設備的型式和主要尺寸。

4、擬定待建水資源工程主要參數(shù)的若干個可能方案，并對其進行水利計算。

5、對上述參數(shù)的各方案進行經(jīng)濟計算和評價。

6、對上述參數(shù)的各方案進行非貨幣指標的社會效益、環(huán)保、政治、社會等方面的定性評價，選出最佳方案作為選用方案。

7、對選定方案，制定工程綜合利用優(yōu)化調(diào)度初步方案和水電站運行的初步計劃，供運行管理單位參考。

擬定水資源開發(fā)方式與選擇主要參數(shù)是水利水能規(guī)劃工作的核心。各水利部門的主要參數(shù)有：

1、水力發(fā)電的主要參數(shù)：設計蓄水位、水庫死水位和裝機容量。2、灌溉的主要參數(shù)：水庫蓄水庫容、渠首或抽水站的設計流量、多年平均供水量。

3、城市供水的主要參數(shù)：與灌溉類似。

4、防洪的主要參數(shù)：水庫設計蓄洪庫容和下泄流量、河道整治后各河段的設計洪水位和設計流量、堤防各段的堤距和堤頂高程等。

5、治澇的主要參數(shù)：排澇站設計流量和圍堤頂高程。

第2章水資源評價

1、水資源評價：

對某一地區(qū)或流域水資源的數(shù)量、質(zhì)量、時空分布特征、開發(fā)利用條件、開發(fā)利用現(xiàn)狀和供需發(fā)展趨勢作出分析估價。它是合理開發(fā)利用和保護管理水資源的基礎工作，為水利規(guī)劃提供依據(jù)。

水資源評價的主要任務:科學分析區(qū)域或流域水資源特點，準確把握其數(shù)量、質(zhì)量等方面的特性，展望水資源開發(fā)利用前景，合理開發(fā)利用和保護水資源，達到以水資源可持續(xù)利用支撐社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的目標。

２、水資源評價的內(nèi)容

水資源評價是水資源規(guī)劃的前期工作，在規(guī)劃中遇到的問題在評價中要僅可能考慮。水資源評價比水資源規(guī)劃可行性研究更具普查和宏觀意義。

(1)水資源評價的背景與基礎

水資源評價的背景與基礎：水資源評價區(qū)的自然情況、社會經(jīng)濟現(xiàn)狀、水利工程及水資源利用現(xiàn)狀以及水資源系統(tǒng)等。(2)水資源數(shù)量評價

也稱為基礎水資源評價，對評價區(qū)內(nèi)的地表水資源、地下水資源及總水資源進行估算和評價，是水資源評價的基礎部分。(3)水資源質(zhì)量評價

包括對河流泥沙、天然水化學特性及水資源污染狀況等的調(diào)查和評

3

價。

(4)水資源開發(fā)利用及其影響評價

包括：社會經(jīng)濟及供水基礎設施現(xiàn)狀調(diào)查分析，供用水現(xiàn)狀調(diào)查分析，現(xiàn)狀供用水效率分析，現(xiàn)狀供用水存在問題分析，水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀對環(huán)境的影響分析。(5)水資源綜合評價

包括：水資源供需發(fā)展趨勢分析、評價區(qū)水資源條件綜合分析，分區(qū)水資源與社會經(jīng)濟協(xié)調(diào)程度分析。３、水資源評價分區(qū)水資源評價分區(qū)的原則:

（1）盡量按流域水系劃分，保持大江大河干支流的完整性。（2）同一區(qū)內(nèi)自然地理、水資源特點、水資源開發(fā)利用條件和水利建設方向基本相同或相似。

（3）應充分考慮水資源供需特點，將供需矛盾相對突出的地區(qū)予以區(qū)分。

（4）盡可能保持行政區(qū)劃完整。

（5）根據(jù)工作需要、評價工作量大小、現(xiàn)有資料情況確定分區(qū)大小和分區(qū)級數(shù)。

（6）各種級別的水資源評價分區(qū)原則上應一致。４、水平年、典型年和系列法

水平年：基準年、近期水平年、中期水平年、遠期水平年。

要根據(jù)水資源評價的任務和所具備的條件來選擇使用水平年，一般應有現(xiàn)狀和近期兩個水平年。

未來降水有隨機特點，目前不能準確預測，而水資源量、供水量和需求量總要根據(jù)一定的水情和雨情進行分析，為處理這一問題，常用：

典型年法（代表年）：

根據(jù)已有資料頻率分析結果，確定平水年和枯水年等不同典型年的雨情和水情，在此基礎上對各水平年的水資源供需情況進行分析。典型年選擇要合理確定年總水量和年內(nèi)分配，使其確有平水年、枯水年及特枯水年的代表性。

典型年又可分為日歷年、水文年和水利年。日歷年自1月1日至12月31日，水文年從一年汛初至次年汛初，水利年按農(nóng)作物灌溉期末劃分起訖時間（如每年10月1月至次年9月30日）。

典型年的選用——統(tǒng)計：用日歷年，供水：水文年，農(nóng)業(yè)用水：水利年。

系列法（水資源供需平衡動態(tài)模擬法）：

根據(jù)所選水文氣象系列逐年逐時段對未來的水資源供需情況進行計算分析。能較好地反映未來水資源量、供水量和需水量的動態(tài)變化特點，考慮了水資源多年調(diào)節(jié)以豐補枯的作用，是比較合理的方法。

系列法有：1、一次歷史系列法

4

2、歷史系列循回組合法3、隨機系列模擬法

典型年法：計算簡單、工作量少，克服無長系列資料的困難；系列法：計算工作量大，要用計算機計算。

5、水質(zhì)評價

水質(zhì)：水質(zhì)泛指水體的物理、化學和生物學的特征和性質(zhì)，受自然因素和人類活動的雙重影響。水資源評價時，必須開展水資源污染狀況的調(diào)查與評價，包括污染源調(diào)查與評價，地表水資源質(zhì)量狀況評價，地表水污染負荷總量控制分析，地下水資源質(zhì)量現(xiàn)狀評價，水資源質(zhì)量變化趨勢分析及預測，水資源污染危害及經(jīng)濟損失分析，不同質(zhì)量的可供水量估算及適應性分析。

符合要求的水質(zhì)和充足的水量是進行水資源開發(fā)利用的兩個必要前提，缺一不可。

水資源評價工作要做到“水量和水質(zhì)并重”，水質(zhì)評價要包括河流泥沙、天然水化學特性及水資源污染狀況調(diào)查評價等內(nèi)容。1）河流水質(zhì)1、河流泥沙

包括：河流輸沙量、含沙量及其時程分配和地區(qū)分配。2、河流水化學特性

包括：天然水化學類型及地區(qū)分布，天然水化學成分的年內(nèi)、年際變化，河流離子徑流量（包括出海、出境、入境離子徑流量），河流離子徑流模數(shù)及地區(qū)分布。

天然水化學分析參數(shù)一般pH值、礦化度、總硬度、鉀、鈉、鈣、鎂、硫酸鹽、硝酸鹽、碳酸鹽、氯化物。2）水體的污染及其危害

水體的自凈能力：指受污染的水體在一定的條件下具有逐漸恢復其原有水質(zhì)狀態(tài)的能力。

合理利用水體的自凈能力，減少水污染控制費用，是水資源保護規(guī)劃中應當考慮的一個重要原則。一、水體污染物質(zhì)的主要來源：

可分為：自然污染和人為污染。

二、水中的主要污染物及其危害：

(1)需氧污染物及其危害

需氧污染物：碳水化合物、蛋白質(zhì)、油脂、氨基酸、脂肪酸和脂類等有機物。

常采用下列指標表示水中需氧有機物的含量：

1)生化需氧量（Bio-chemicalOxygenDemand，簡稱BOD）:表示水中有機污染物經(jīng)微生物分解所需的氧量（以mg/L為單位），生化需氧量越高，表示水中需氧的有機污染物越多。2)化學需氧量（ChemicalOxygenDemand，簡稱COD）:表示用化學氧化劑氧化水中的有機污染物所消耗的氧量，測定方法有高錳酸鉀法和重鉻酸鉀法。

3)總有機碳（TOC）和總需氧量（TOD）:

5

總有機碳包括水體中所有的有機污染物的含碳量，是評價水體

中需氧有機污染物的一個綜合指標。

總需氧量：有機物完全氧化所需要的氧量。

(2)植物營養(yǎng)物及其危害

藻類大量繁殖。

(3)水體重金屬污染及其危害

重金屬不能被降解，只會分散或富集，對人和生物有毒性。

(4)水體油類物質(zhì)污染及其危害

破壞生物正常生活環(huán)境，造成生物機能障礙。

①油膜阻礙海水蒸發(fā)，改變海面反射，減少日光輻射，使海面

溫度下降，影響水體綠色植物光合作用，同時阻隔大氣和水體間氣體交換，減少水體氧氣來源；②分散油和乳化油對一切水生生物都是致命的，會破壞海洋浮游植物體內(nèi)的葉綠素，阻滯細胞分裂而造成大量死亡。

(5)水體熱源污染及其危害

導致水環(huán)境發(fā)生一系列物理、化學及生物學變化。

①溶解氧降低，微生物分解能力增強，生化耗氧量增加，水體

缺氧；②化學反應速度加快，有毒物質(zhì)毒性加大；③生物群落和種群變化；④某些魚類正常生活受到影響。

(6)水體農(nóng)藥污染及其危害

來自于：①生產(chǎn)農(nóng)藥工廠直接排放②懸浮于空氣中的農(nóng)藥通過降雨③農(nóng)、林區(qū)地表徑流和農(nóng)業(yè)排水

水體農(nóng)藥污染造成魚類、鳥類大量死亡，對人類健康有嚴重威

脅。6、水質(zhì)標準

為保證供水質(zhì)量，有必要根據(jù)不同部門對水質(zhì)的要求制定相應的標準，對水體各種成分尤其是有害成分的含量給出一定的界限，從而可以根據(jù)水的物理、化學、生物學特性檢測分析結果進行水質(zhì)的評價?！镂覈℅B3838-2002）《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》依據(jù)地表水環(huán)境功能和保護目標，按功能高低將水劃分為五類。Ⅰ類：主要適用于源頭水，國家自然保護區(qū)；

Ⅱ類：主要適用于集中式生活飲用水地表水源地一級保護區(qū)、珍稀水生生物棲息地、魚蝦類產(chǎn)卵場、仔稚幼魚的索餌場等；

Ⅲ類：主要適用于集中式生活飲用水地表水源地二級保護區(qū)、魚蝦類越冬場、洄游通道、水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)等漁業(yè)水域及游泳區(qū)；

Ⅳ類：主要適用于一般工業(yè)用水區(qū)及人體非直接接觸的娛樂用水區(qū)；Ⅴ類：主要適用于一般農(nóng)業(yè)用水區(qū)及一般要求水域。2．4．4水質(zhì)評價方法

水質(zhì)的評價方法可分為監(jiān)測指數(shù)法和生物評價法兩種一、監(jiān)測指數(shù)法

利用表征水體水質(zhì)的物理、化學參數(shù)的相對污染程度值，通過統(tǒng)計數(shù)學處理，得到一個簡單的數(shù)值，用以表征水體的污染程度。1、單因子評價指數(shù)法：

6

對各類指標進行分析。

當污染物危害程度隨濃度增加而增加時：IiCi/Csi

當污染物危害程度隨濃度增加而減少時：

Ii(CimaxCi)/(CimaxCsi)

對于具有最低和最高允許限度的污染物（如pH值）：

Iisi

i

CC

si(maxormin)si

2、多因子評價指數(shù)法：

應用數(shù)學模型得出一個概括性的指數(shù)以綜合表征水體的污染程度。n

平均迭加法：I

1n

I

i

；

i1

n

加權平均法：I

1

n

WiI

i

；

W

ii1

i1

Ii2maxIave

2

內(nèi)梅羅指數(shù)法：I

2

；Iimax：參與評價的最大單因子指數(shù)；Iave：參與評價的單因子指數(shù)均值。

一般地說：I1，環(huán)境質(zhì)量狀況優(yōu)于評價標準；

I1，環(huán)境質(zhì)量狀況優(yōu)于評價標準；I1，環(huán)境質(zhì)量狀況處于臨界狀態(tài)。

3、模糊數(shù)學評價法：先對單項參數(shù)進行評價，同時考慮各參數(shù)在總體

中的地位，配以適當權重，然后運用模糊矩陣復合運算法，得出綜合評價結果。二、生物學水質(zhì)評價方法

由于水環(huán)境系統(tǒng)中污染物質(zhì)之間存在復雜關系，對環(huán)境質(zhì)量的影響程度不一；水質(zhì)標準難以統(tǒng)一；對水體質(zhì)量的綜合評判有一定模糊性；因此，不同水質(zhì)評價方法差別較大。好的評價方法應當具有：準確性、可比性、實用性。目前常用：

1、指標生物法：利用指示生物可以對水污染程度作出綜合判斷。

生物是反映環(huán)境質(zhì)量優(yōu)劣的一個綜合指標，它與環(huán)境構成統(tǒng)一的

整體。每一種生物都要求一定的生活環(huán)境，環(huán)境一旦發(fā)生變化，生物種類、數(shù)量、生物群的組合及結構均發(fā)生變化。

指標生物：在一定水質(zhì)條件下，對水環(huán)境質(zhì)量變化反映敏感的生物。2、生物指數(shù)法：

依據(jù)水體污染影響水生生物群落結構的原理，用數(shù)學形式表示群落結構變化情況，從而指示水體質(zhì)量情況。如貝克生物指數(shù)法。貝克生物指數(shù)法：BI2AB

A：對有機污染缺乏耐受能力的大型無脊椎水生動物種類數(shù)；B：對有機污染有中等耐受能力的大型無脊椎水生動物種類數(shù)。

根據(jù)BI的計算值來判斷水質(zhì)污染程度：BI0：水體嚴重污染；

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BI1~6：水體中等污染；BI6~10：水體輕度污染；BI10：水體清潔。

§2.5水資源綜合評價

2．5．1區(qū)域總水資源概念及水資源總量計算

圖2-1區(qū)域水循環(huán)概念模型

總水量平衡方程：PRETWC

對于非飽和帶的土壤水，水量平衡方程：PRSWRETWE

其中總騰發(fā)量：ETSEWE

則有：PRSWRSE，說明入滲的水轉(zhuǎn)化為地下水補給和作物的直接利用。

對于地下水，水量平衡方程：WRWEWCWG

定義降水扣除作物、土壤及水面直接利用和消耗后的全部水量為總水資源量W，則：WPSE

將PRSWRSE代如上式，

則：WRSWR，說明總水資源量為地表徑流量與地下水補給量之和。將WRWEWCWG代入WRSWR地

則：WRSWEWCWG，由于RSWGR表徑所以有：

流WRWEWC

RS

因此計算總水資源量有四個公式：WPSE

河WRSWR

川徑WRSWEWCWG流WRWEWC

R

受實際情況和資料限制，目前還沒有直接用上述公式計算總水資源量，而是分別對地表水和地下水進行評價。

常用：WRWRD其中D為地表水和地下水的相互轉(zhuǎn)化量。不同類型的評價區(qū)有不同的計算方法。

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2．5．2水資源現(xiàn)狀供需平衡及趨勢分析

在水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀調(diào)查分析的基礎上，可選取不同的水平年對水資源供需發(fā)展趨勢進行分析。

現(xiàn)狀供需平衡及趨勢分析包括用水增長預測和可能增加的供水能力預估。用水增長預測常用：趨勢外延法、參照社會經(jīng)濟發(fā)展長遠目標進行估計法。

在用水增長預測中，人口的增長是一些國家中最主要的因素。用水預測是基于各行各業(yè)的需水預計的要求。2．5．3水資源評價指標體系

評價指標體系：水資源評價結果，以一系列定量指標加以表示，稱為評價指標體系，由此可對評價區(qū)的水資源及水資源供需的特點進行分析、評估和比較。

一、水資源評價成果的主要指標

1、基本社會經(jīng)濟指標：土地、人口、耕地、灌溉面積、產(chǎn)值、糧食產(chǎn)

量等。

2、水資源量評價指標：地表水資源量、地下水資源量、總水資源量等。二、現(xiàn)狀水資源利用指標

包括：總供水量、總用水量、水資源利用率與人均用水量等。三、現(xiàn)狀、近期、中期、遠期水資源供需分析指標——典型年法

對現(xiàn)狀、近期、中期、遠期各水平年，分別對P50%、P75%及P90%（或P95%）的典型年提出可供水量、需水量、余缺水量、

水資源利用率、人均用水量。

四、規(guī)劃期水資源供需分析指標——系列法

對規(guī)劃期列出多年平均的可供水量、需水量、余缺水量、地下水蓄變量、水資源利用率、人均用水量等；以年計的需水量保證率。

對各水平年分別列出可供水量、需水量、余缺水量、地下水蓄變量、水資源利用率、人均用水量等。若采用多系列對一水平年可以列出不同頻率的上述各指標，以及不同頻率的地下水埋深，或相應的數(shù)學期望值。2．5．4水資源供需綜合指標及綜合評價一、綜合評價指標體系

包括：耕地率，耕地灌溉率，人口密度，工業(yè)產(chǎn)值模數(shù)，需、供水量模

數(shù)，人均供水量，水資源利用率，現(xiàn)狀缺水率，缺水率遠景等10項指標。二、綜合評分

10

J

aiJ

i

，ai為權數(shù)，Ji為各評價指標。

i1

綜合評分后J10為缺水區(qū)；5J10為基本平衡區(qū)；3J5為平衡區(qū)；J3為余水區(qū)。三、分類分析

1、根據(jù)缺水率及其變化：缺水率大于10%的地區(qū)為缺水區(qū)。2、根據(jù)人均供需水量對比：

根據(jù)自然、社會經(jīng)濟條件，擬定各地區(qū)人均需求量范圍。實際供

9

水量小于人均需水量的下限時，則認為該地區(qū)缺水。3、根據(jù)水資源利用率

當水資源利用率超過50%時，用水比較緊張，繼續(xù)開發(fā)利用比較困難的地區(qū)，絕大部分應屬缺水地區(qū)。開發(fā)條件差的地區(qū)，水資源利用率超過25%時，就可能出現(xiàn)缺水現(xiàn)象。

第3章水資源開發(fā)利用

1、以水資源的可持續(xù)利用保障國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展

《中國可持續(xù)發(fā)展水資源戰(zhàn)略研究綜合報告》提出我國21世紀水資源開發(fā)總體戰(zhàn)略：

1、人與洪水協(xié)調(diào)共處的防洪減災戰(zhàn)略

2、以建設節(jié)水高效的現(xiàn)代灌溉農(nóng)業(yè)和現(xiàn)代旱地農(nóng)業(yè)為目標的農(nóng)業(yè)用水戰(zhàn)略

3、節(jié)流優(yōu)先、治污為本、多渠道開源的城市水資源可持續(xù)利用戰(zhàn)略4、以源頭控制為主的綜合防污減災戰(zhàn)略5、保證生態(tài)環(huán)境用水的水資源配置戰(zhàn)略6、以需水管理為基礎的水資源供需平衡戰(zhàn)略7、解決北方水資源短缺的南水北調(diào)戰(zhàn)略措施

8、與生態(tài)環(huán)境建設相協(xié)調(diào)的西部地區(qū)水資源開發(fā)利用戰(zhàn)略

2、水資源綜合規(guī)劃

3.2.1水資源規(guī)劃的目標和原則

水資源綜合規(guī)劃的目標是：為我國水資源可持續(xù)利用和管理提供規(guī)劃基礎，在進一步查清水資源及開發(fā)利用現(xiàn)狀、分析和評價水資源承載能力基礎上，根據(jù)經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護對水資源的要求，提出水資源合理開發(fā)、優(yōu)化配置、高效利用、有效保護和綜合治理

的總體布局及實施方案，促進我國人口、資源、環(huán)境和經(jīng)濟的協(xié)調(diào)發(fā)展，

以水資源可持續(xù)利用支持經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展。

水資源規(guī)劃的目標：包括整治和興利兩類。由于水資源服務功能的多目標性，水資源規(guī)劃的目標往往也具有多目標性。協(xié)調(diào)各目標之間的矛盾，滿足不同部門的利益要求，是現(xiàn)代水資源規(guī)劃的基本內(nèi)容。水資源規(guī)劃應遵循的原則：

（1）全面規(guī)劃；（2）協(xié)調(diào)發(fā)展；（3）可持續(xù)利用；（4）因地制宜；（5）依法治水；（6）科學治水；（7）與其他規(guī)劃相協(xié)調(diào)。水資源規(guī)劃往往包括綜合規(guī)劃和各項專業(yè)規(guī)劃。

3.2.2水資源規(guī)劃的步驟

水資源規(guī)劃既是一個系統(tǒng)分析過程，又是一個宏觀決策過程。水資源規(guī)劃內(nèi)容從邏輯上可分為七個階段：1、問題剖析階段

2、規(guī)劃及管理模型制定階段

3、方案篩選與優(yōu)化階段：包括確定可能的規(guī)劃措施、規(guī)劃措施的分類組合、編制規(guī)劃方案。

4、影響評價階段：包括鑒別影響源、估量影響大小、說明影響范圍。

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5、規(guī)劃方案評價階段：包括目標滿足程度評價、效益指標評價、合理性檢驗、確定規(guī)劃方案。

6、工程實施階段：根據(jù)方案決策及工程優(yōu)化開發(fā)程序，進行工程建設或管理工程實施。7、運行、反饋與調(diào)整階段

3.2.3水資源規(guī)劃的內(nèi)容

1、水資源及其開發(fā)利用情況調(diào)查評價2、節(jié)約用水和水資源保護3、需水預測和供水預測4、水資源配置

控制目標為需求，保護生態(tài)環(huán)境，增加供給。5、總體布局與實施方案

3.2.4水資源規(guī)劃的類型

1、綜合規(guī)劃：（1）流域規(guī)劃（2）區(qū)域規(guī)劃（3）跨流域規(guī)劃2、專業(yè)規(guī)劃：防洪規(guī)劃，航運規(guī)劃等。

電力工業(yè)工業(yè)用水其他工業(yè)

城市用水生活用水居民生活

公共設施河道外用水河、湖環(huán)境環(huán)境用水需水量其他農(nóng)業(yè)灌溉林、牧業(yè)灌溉農(nóng)村用水漁業(yè)用水農(nóng)村生活

農(nóng)村工業(yè)、企業(yè)

水力發(fā)電航運河道內(nèi)用水放木

沖沙沖污圖3-4需水量計算項目匯總

§3.3水資源需求分析

1、生活需水預測：分城鎮(zhèn)居民和農(nóng)村居民兩類，2、農(nóng)業(yè)需水預測：

包括農(nóng)田灌溉需水；

林牧漁業(yè)需水：包括林果地灌溉、墓志灌溉、牲畜用水和魚塘等4類。

3、工業(yè)需水預測：分高用水工業(yè)、一般工業(yè)和火電工業(yè)3類，4、建筑業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)需水預測5、生態(tài)環(huán)境需水：6、河道內(nèi)其他需水預測：

河道內(nèi)的其他需水預測包括：航運、水力發(fā)電、漁業(yè)、旅游等，這

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些需水一般不消耗水，但對水位，流量會有一定要求，因此要做好河道內(nèi)控制節(jié)點的水量水質(zhì)平衡，并對用水量進行計算。

§3.4水資源供需平衡分析

一、概述

★水資源供需平衡分析的目的包括：1、弄清水資源總量的供需情況；2、了解水資源余缺的時空分布；

3、進行開源節(jié)流的總體規(guī)劃，明確水資源綜合開發(fā)利用保護的主要目標和方向。

★水資源供需平衡分析的原則：1、近期和遠期相結合2、流域和區(qū)域相結合3、綜合利用和保護相結合★水資源供需平衡分析的方法：

按分析方法分：常規(guī)方法、系統(tǒng)分析法；按水情、雨情資料分：典型年法，系列法；

按水文資料性質(zhì)分：確定性資料分析法、隨機分析法。二、水資源供需平衡分析的典型年法

★供水保證率的概念：是指多年供水過程中，供水得到保證的年數(shù)占總年數(shù)的百分數(shù)。計算公式為：

P

m

n1

100%P-供水保證率；m-保證正常供水的年數(shù)；n-供水總年數(shù)供水保證率可有縱向和橫向兩種概念。

縱向：今后多年供水過程中有保證年數(shù)占總供水年數(shù)的百分數(shù)，今后多

年是一個計算系列。

橫向：規(guī)定某一年份（例如2005年），這一年的來水可以是多樣的，把

某系列各年的來水都放到這年（2005年）去進行供需分析，計算有保證的年數(shù)占系列總年數(shù)的百分數(shù)，即為該年供水遇到所用系列的來水時，其具有的供水保證率P。

第4章綜合利用水庫

徑流調(diào)節(jié)：按人們的需要，通過水庫的蓄水、泄水作用，控制徑流的重新分配徑流。徑流調(diào)節(jié)是興水利除水害的方法之一。洪水調(diào)節(jié)：為防洪目的進行的徑流調(diào)節(jié)。第五章興利調(diào)節(jié)：為興利目的進行的徑流調(diào)節(jié)。第四章

§4.1水庫特性

1水庫的面積特性和容積特性

（1）水庫面積特性：水庫水位與水庫面積的關系曲線。(縱坐標為水庫水位)

水庫面積特性曲線取決于水庫河谷平面形狀，平原水庫面積我曲線比較平緩，表明增加壩高將迅速擴大淹沒面積和加大水面蒸發(fā)。所以平原地區(qū)一般不宜建高壩。

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（2）水庫容積特性：水庫水位與水庫容積的關系曲線(縱坐標為水庫水位)。

★2水庫的特征水位和特征庫容（記）

特征水位：為完成不同的任務，在不同時期和各種水文情況下，需

控制達到或允許消落的各種庫水位。

特征庫容：相應的特征水位以下或兩特征水位間的水庫容積。（一）死水位和死庫容：

死水位（Z死）：在正常運行情況下，允許水庫消落的最低水位。死庫容（V死）：死水位以下的水庫庫容，也稱墊低庫容。

在正常運用中，死庫容不參加徑流調(diào)節(jié)，也不放空。（二）正常蓄水位和興利庫容：

正常蓄水位（Z蓄）：水庫在正常運用情況下，為滿足設計興利

要求而在開始供水時應蓄到的高水位，又稱實際興利水位。興利庫容（V興）：正常蓄水位與死水位間的庫容，又稱調(diào)節(jié)庫容。正常蓄水位與死水位之間的高差，稱為水庫消落深度或工作深度。

（三）防洪限制水位（Z限）：水庫在汛期允許興利蓄水的上限水位。防洪限制水位是協(xié)調(diào)防洪和興利關系的關鍵。（四）防洪高水位和防洪庫容：

防洪高水位（Z防）：當遇下游防護對象的設計標準洪水時，水

庫為控制下泄流量而攔蓄洪水，這時在壩前（或上游側）達到的最高水位。

防洪庫容（V防）：防洪高水位與防洪限制水位間的庫容。用

以攔蓄灌水，滿足下游防洪要求

重疊庫容（V共）：當防洪限制水位低于正常蓄水位時，防洪庫

容與興利庫容重疊的部分，又稱共用庫容、結合庫容。

防洪庫容與興利庫容重疊有完全重疊、部分重疊和不重疊三種形式。

（五）設計洪水位和攔洪庫容：

設計洪水位（Z設洪）：水庫遇大壩設計洪水時，在壩前達到的最高水位。它是水庫是正常運用情況下允許達到的最高洪水位，也是擋水建筑物穩(wěn)定計算的主要依據(jù)之一。

攔洪庫容（V攔）：設計洪水位與防洪限制水位間的庫容。（六）校核洪水位和調(diào)洪庫容：

校核洪水位（Z校洪）：水庫遇大壩校核洪水時，在壩前達到的最高水位。它是水庫在非常運用情況下，短期內(nèi)允許達到的最高洪水位，

調(diào)洪庫容（V調(diào)洪）：校核洪水位與防洪限制水位間的庫容。（七）總庫容和有效庫容：

總庫容（V總）：校核洪水位以下的庫容。V總V死V興V調(diào)洪V共

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有效庫容（V效）：校核洪水位與死水位間的庫容。

V效V總V死V興V調(diào)洪V共

表4-1水庫工程等別表

4.1.3水庫的水量損失

(一)蒸發(fā)損失：

蒸發(fā)損失的計算方法：經(jīng)驗公式、水量平衡法、熱量平衡法、紊動混合、交換理論法等四類。

為留有余地，年調(diào)節(jié)水庫采用最大年蒸發(fā)量，年內(nèi)分配按多年平均考慮。多年調(diào)節(jié)水庫采用多年平均年蒸發(fā)量。(二)滲漏損失：

滲漏可分三類：止水不嚴，繞壩滲流和壩底庫周滲流。

水庫運行的前幾年，滲漏損失往往較大。水庫運行若干年后，由于庫床淤積、巖層裂隙逐漸被填塞等原因，滲漏損失會有所減小。(三)結冰損失：

結冰融化后滯留在岸邊的冰層所引起的損失。（四）其它損失：

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水工建筑群操作所損失的水量。如魚道操作，船閘過船，木材放流等。

由于損失水量不大，在一般的調(diào)節(jié)計算中可不予考慮。

4.1.4水庫淤積

縱向淤積：三角洲淤積，帶狀淤積和錐體淤積。

橫向淤積：全斷面淤積，主槽淤積和沿濕周均勻淤積。

淤積將對水庫運用有多方面負面影響：侵占庫容、抬高回水位、影

響航運、影響建筑物、磨損水輪機、引起化學沉淀、沖刷河床等。

水庫淤積計算：在水庫工程的規(guī)劃設計中，為預測水庫泥沙淤積過程、相對平衡狀態(tài)和水庫壽命所進行的分析計算。計算任務是探明淤積對各興利部門的影響，為研究水庫運行方式、確定泄洪排砂措施規(guī)模提供依據(jù)。

在規(guī)劃設計階段較常用的是經(jīng)驗估算法：

采用經(jīng)驗公式：攔沙率：V調(diào)/年

攔砂

0.0120.0102V

調(diào)/年

庫容平均淤損率：淤淤損

V沙攔沙

調(diào)

V

調(diào)

或淤損0.0002M蝕0.95

(

V調(diào)0.8F

)

水庫流程年限：T

kV調(diào)

k

淤損V調(diào)

淤損

M2

蝕——流域平均侵蝕模數(shù)；[t/(km·年)]

F——流域面積；

k——水庫淤積程度系數(shù)，k

0.6指水庫淤積庫容達原庫容的

60%。

T——水庫淤至某種程度的年限。

計算水庫平均淤積量和使用年限的具體步驟：（1）計算攔砂（2）計算淤損

（3）計算水庫平均年淤積量：淤淤損V調(diào)

（4）根據(jù)預定淤積程度，計算淤積程度系數(shù)k，然后計算水庫

淤積年限T。

為減少水庫淤積，應注意流域面上的水土保持工作，并注意好水庫的運行管理方式，如做好“蓄清排渾”。

通常減少淤積的措施：

（1）上游攔截，就地處理。最根本方法。

（2）水庫排沙，保持庫容。水庫采取蓄清排渾的運用方式（3）清除淤沙，恢復庫容。

4.1.5水庫的淹沒和浸沒

淹沒：水庫蓄水后，將淹沒土地、森林、城鎮(zhèn)、道路、電力通訊設施、文物古跡、甚至城市建筑物。

浸沒：水庫蓄水后，由于庫周地下水位抬高，使樹木死亡，旱田作物受澇；耕地鹽堿化；形成局部沼澤地，惡化衛(wèi)生條件，滋生瘧蚊；增

加礦井積水；使原有工程建筑物的基礎產(chǎn)生塌陷；還會引起庫周塌岸，毀壞農(nóng)田和居民點，減小水庫容積。

由于水庫的淹沒，將引起水庫移民。在移民安置工作中，要正確處理國家、集體和個人的利益。要使移民的生產(chǎn)和生活條件好于遷建以前的生活。

水庫的淹沒損失是一項重要的經(jīng)濟技術指標，有時達工程總投資的

40%~50%，而且可能會有其他方面的影響。淹沒和浸沒問題常成為限制水庫規(guī)模的主要因素之一。對于巨型和大型水電站，可有計劃地分期抬高蓄水位，以減小近期淹沒損失和遷移困難。

§4.2水庫的興利調(diào)節(jié)

4．2．1興利調(diào)節(jié)分類

一、按調(diào)節(jié)周期分類：

調(diào)節(jié)周期是指水庫的興利庫容從庫空，到蓄滿，又回到放空的完整的

蓄放過程。

1、日調(diào)節(jié)：調(diào)節(jié)周期為一晝夜。抽水蓄能電站一般為日調(diào)節(jié)。2、周調(diào)節(jié)：調(diào)節(jié)周期為一周，將一周內(nèi)變化不大的入庫徑流按用水部門的周內(nèi)需水過程進行徑流調(diào)節(jié)。

3、年調(diào)節(jié)：按用水部門的年內(nèi)需水過程，將一年中豐水期的多余水量蓄存起來，用以提高缺水期供水量。有不發(fā)生棄水的完全年調(diào)節(jié)和

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發(fā)生棄水的不完全年調(diào)節(jié)。完全年調(diào)節(jié)和不完全年調(diào)節(jié)的概念是相對的，它取決于庫容的大小和來水量的多少。年調(diào)節(jié)水庫一般可同時進行周調(diào)節(jié)和日調(diào)節(jié)。

★通常用庫容系數(shù)(V興/年)反映水庫的調(diào)節(jié)能力，當

=8%-30%時，一般可進行年調(diào)節(jié)。來水較均勻時=2%-8%即可進

行年調(diào)節(jié)。

4、多年調(diào)節(jié)：利用興利庫容將豐水年多余水量蓄存起來，以提高枯水年份的供水量。

當水量變差系數(shù)較小，年內(nèi)水量分配均勻，根據(jù)經(jīng)驗，>30%，即可進行多年調(diào)節(jié)。

多年調(diào)節(jié)水庫一般可同時進行年調(diào)節(jié)、周調(diào)節(jié)和日調(diào)節(jié)。對于水力發(fā)電，通常把具有一定的興利庫容，有能力調(diào)節(jié)天然日徑流量的水電站，稱為蓄水式電站。把無調(diào)節(jié)和僅能進行日調(diào)節(jié)的水電站(其日電能受控于天然徑流)稱為徑流式電站。二、按水庫任務分類：

單一任務徑流調(diào)節(jié)，綜合利用徑流調(diào)節(jié)。

三、按水庫供水方式分類：

固定供水，變動供水。

四、其他分類：

反調(diào)節(jié)，單一水庫補償調(diào)節(jié)，水庫群補償調(diào)節(jié)，跨流域調(diào)水調(diào)節(jié)。

4．2．2設計保證率

一、工作保證率和設計保證率的含義

工作保證率：水利水電部門正常工作的保證程度。有三種計算形式：

1、年保證率：指多年期間正常工作年數(shù)占運行總年數(shù)的百分比。即

P

正常工作年數(shù)運行總年數(shù)100%運行總年數(shù)工作遭破壞年數(shù)

運行總年數(shù)

100%多

用于蓄水式電站和灌溉用水。

2、歷時保證率：指多年期間正常工作歷時占總歷時的百分比，即

P

正常工作歷時(日、旬或月)

運行總歷時(日、旬或月)

100%

多用于徑流式電站，航運用水和其他不進行徑流調(diào)節(jié)的用水部門。

年保證率與歷時保證率之間的換算：

P[1(1P)/m]100%

M為破壞年份的破壞歷時與總歷時之比。3、按保證正常用水的數(shù)量計算保證率。

應當注意，枯水年對用水部門適當減少供水，效益并不一定會下降，可采用相應措施進行補償。

提高保證率意味著擴大工程規(guī)模，往往技術上有難度，經(jīng)濟上有困難，所以要選取合適的保證率。設計保證率是工程設計規(guī)劃的依據(jù)。二、設計保證率1、概念:

為擬建的水利水電工程選定的合理的工作保證率稱為設計保證率2、設計保證率的選擇

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水利水電工程設計保證率的選擇是一個復雜的經(jīng)濟技術問題。（一）水電站設計保證率

水電站設計保證率關系到供電可靠性、水資源利用程度和電站造價。對重要的電站采用高的設計保證率。

水電站設計保證率

同一電力系統(tǒng)中，規(guī)模和作用相近的聯(lián)合運行的幾座水電站，可當作單一水電站選擇統(tǒng)一的設計保證率。（二）灌溉設計保證率

灌溉設計保證率：指設計灌溉用水的保證程度。（三）供水設計保證率

由于供水遭破壞將直接影響人民生活和造成生產(chǎn)的嚴重損失，故供水采用較高的設計保證率，一般按年保證率取值范圍為95%~99%。（四）通航設計保證率

通航設計保證率一般指最低通航水位的保證程度，以計算時期內(nèi)通航獲得滿足的歷時百分率表示。

在綜合利用的水庫中，設計保證率按以下方案考慮

①要將歷時保證率換算成年保證率，

②要以主要部門的設計保證率為準進行徑流調(diào)節(jié)計算，③還要對年水量頻率分別進行校核，取偏于安全的結果。

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必要時，可根據(jù)任務主次關系，適當調(diào)整各部門的用水要求或設計保證率。

4．2．3設計代表年和設計代表期

在規(guī)劃工作中，長系列水文資料的選用計算結果比較精確，但工作量大。在滿足規(guī)劃工作要求的情況下，可選用若干典型年份或典型多年徑流系列作為設計代表期。一、設計代表年

在規(guī)劃工作中，選擇有代表性的枯水年、中水年和豐水年作為設計典型年，稱為設計枯水年、設計中水年和設計豐水年。

對于年調(diào)節(jié)水電站，滿足設計保證率要求的關鍵是設計枯水年的供水期，可按供水期水量選定設計枯水年。二、設計多年徑流系列

設計多年徑流系列是從長系列資料中選出的有代表性的短系列。（一）設計枯水系列

由于完整調(diào)節(jié)周期不多，通常采用扣除允許破壞年數(shù)的方法加以確定。

T破nP設(n1)n為水文系列總年數(shù)。

從資料中選出最嚴重的連續(xù)枯水年組，從最末一年開始扣除T破，余下的即為設計枯水系列。還要注意：①用設計枯水系列的調(diào)節(jié)計算結

果對其他枯水年組進行校核，若另有正常工作遭破壞的時段，要從T破中

扣除，得出新的破壞年數(shù)，并用它重新確定設計枯水系列，②有時需校核破壞年份的供水量和電量，若不能滿足，則水庫應在允許破壞時段前預留部分蓄水量。（二）設計中水系列

為探求水庫多年平均情況，一般取10~15年作為代表期，稱為設計中水系列。選擇時要滿足：①至少有一個以上的完整周期，②系列年徑流均值等于或接近多年平均值，③系列應包括枯水年、中水年和豐水年，其比例關系與長系列大體相當，年徑流變差系數(shù)Cv接近。

當電力系統(tǒng)中有若干電站聯(lián)合運行并進行補償調(diào)節(jié)時，最好按長系列進行計算，或以補償電站為主，選出統(tǒng)一的設計代表系列。

4．2．4興利調(diào)節(jié)計算原理

興利調(diào)節(jié)計算：根據(jù)各用水部門的要求，利用水庫重新分配天然徑流所進行的計算。

水庫的興利調(diào)節(jié)計算主要解決三類課題：（1）根據(jù)用水要求，確定興利庫容；

（2）根據(jù)興利庫容，確定設計保證率下的供水水平（調(diào)節(jié)流量）；（3）根據(jù)興利庫容和水庫操作方案，求水庫運用過程。三類課題的實質(zhì)是找出天然來水，用水和興利庫容之間的關系。徑流調(diào)節(jié)計算的基本原理是水量平衡原理：計算時段的水量平衡方程：W末W初W入W出

W入W出W末W初W或(V)計算時段水庫蓄水量變化值

水庫的興利調(diào)節(jié)計算的方法：時歷法和概率法。

§4.3興利調(diào)節(jié)時歷列表法

一、根據(jù)用水過程確定水庫興利庫容

（一）不計水量損失的年調(diào)節(jié)計算

由于用水已知，可根據(jù)天然徑流，定出水庫補充放水起止時間。逐時段進行水量平衡，再有分析地累加各時段不足水量，便可得出該入庫徑流條件下為滿足既定用水要求所需的興利庫容。以下舉例說明，見表4-6。課本113。（二）考慮水量損失的年調(diào)節(jié)計算方法：

在中、小型水庫的設計中，可用簡化計算方法：

①不計水量損失算出興利庫容，取此庫容之半加上死庫容，作為全年蓄水量；

②由平均蓄水量得出庫水位和水庫面積；③根據(jù)庫水位和水庫面積算出年損失水量；④興利庫容為不計損失興利庫容加年損失水量；⑤根據(jù)經(jīng)驗，用簡化計算方法所得結果偏大。例表4-8，課本115頁。小結：

1、徑流來水過程與用水過程差別越大，則所需興利庫容越大。2、在一次充蓄條件下，累計整個供水期不足水量和損失水量之和，即得興利庫容。只要整個供水期用水總量不變，可任意改變供水流量，興

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利庫容均不變。供水期均勻供水的徑流調(diào)節(jié)稱為等流量調(diào)節(jié)。3、設計枯水年供水期調(diào)節(jié)流量與多年平均流量的比值成為調(diào)節(jié)系數(shù)

容V完為界限，實際庫容大于V完時為多年調(diào)節(jié)，否則為年調(diào)節(jié)。根據(jù)定義：W設枯V完設年T枯W設枯；設年為設計枯水年平均天然流量；為設計枯水年枯水期來水總量；T枯為設計枯水年枯水期歷時。

Q調(diào)/，用以度量徑流調(diào)節(jié)程度。

4、有時一年內(nèi)充水、蓄水兩次，如每次供水均小于蓄水，即W供1W蓄1，

W供2W蓄2，供水前水庫均能單獨存蓄所需水量，故兩次供水中較大者

為興利庫容。當W供2W蓄2時，為滿足用水要求，應為第二次供水預留水量(W供2W蓄2)，故V興W供1(W供2W蓄2)。W蓄2可看成是供水期中的局部回蓄。

5、當全年用水量小于設計枯水年來水量時，枯水期不足水量可由徑流調(diào)節(jié)解決，否則要進行多年徑流調(diào)節(jié)。二、根據(jù)興利庫容，確定調(diào)節(jié)流量

假定若干調(diào)節(jié)流量方案，對每個方案求出各自需要的興利庫容，繪出Q調(diào)～V興曲線。根據(jù)給定的興利庫容V興0，由曲線查定Q調(diào)。對于年調(diào)節(jié)水庫：Q調(diào)(W設供W設損V興)/T供(m3/s)★應用上式時應注意的問題：

（1）水庫調(diào)節(jié)性能問題。根據(jù)經(jīng)驗，庫容系數(shù)：=8%~30%時，一般可進行年調(diào)節(jié)；>30%，即可進行多年調(diào)節(jié)。

通常還會以對設計枯水年按等流量進行完全年調(diào)節(jié)所需的興利庫

（2）劃定蓄供水期問題。供水期：指天然來水小于用水，需由水庫放水補充的時期。當調(diào)節(jié)流量未知時要進行試算?！镎n本118頁[例4-1]

三、根據(jù)既定興利庫容和水庫操作方案推求水庫運用過程（一）定流量操作

各時段的調(diào)節(jié)流量為已知值，當各時段的調(diào)節(jié)流量相等時，稱為定流量操作。多用于灌溉、給水和航運等部門。推求水庫運用過程可分時段進行水量平衡。當興利庫容和操作方案既定來說，入庫徑流不同，水庫運用過程也不同。

對于長水文系列進行徑流調(diào)節(jié)計算，可以統(tǒng)計得出工程正常工作的保證程度，而對設計代表期進行定流量操作計算，可得出具有相應特定含義的水庫運用過程。（二）定出力操作

為滿足用電要求，水電站調(diào)節(jié)水量要與負荷變化相適應，此時水庫應按定出力操作。

定出力操作有兩種方式：

（1）供水期以V興滿蓄為起算點，蓄水期以V興放空為起算點，分別順

19

時序算到各自期末。類似于定流量操作。

（2）供水期以期末V興放空為起算點，蓄水期以期末V興滿蓄為起算點，分別逆時序算到各自期初。

由于水電站出力與水頭與流量兩個因素相關，定出力操作常采用逐次逼近的試算法（試算可先假定水電站引用流量）。逐次逼近的試算法：

給定N：

1、從某一特定蓄水情況開始（庫滿或庫空），

2、假定一引用流量Q，進行時段水量平衡，求出時段平均庫水位Z上；3、由Q定出Z下，HZ上Z下；4、NAQH，

5、比較N與N，兩者相近，說明假定用流量Q正確，計算完成，進行下一時段計算。否則另行假定重算。例表4-9，120頁

§4.4興利調(diào)節(jié)時歷圖解法

圖解法的原理和列表法相同，都是以水量平衡為原則，即通過天然來水量和興利部門用水之間的對比求得供需平衡。

圖解法常用于年調(diào)節(jié)水庫和多年調(diào)節(jié)水庫的興利調(diào)節(jié)計算，解算速度快，特別對于多方案比較，優(yōu)點明顯。一、水量累積曲線和水量差積曲線（一）水量累積曲線

水量累積曲線：橫坐標為時間，縱坐標為從計算時刻t0（坐標原點）開始到相應時刻t之間的總水量。根據(jù)流量過程資料，即可繪出。

水量累積曲線計算表

水量累積曲線的主要特性：

（1）曲線任意兩點間的縱坐標表示兩點時刻之間的水量。（2）連接曲線兩點，割線的斜率代表兩點間歷時的平均流量。

（3）曲線上任意一點的切線斜率代表該時刻的瞬時流量。水量累積曲線的形狀總是向上的。

水量差積曲線：將水量累積曲線放如斜坐標網(wǎng)格內(nèi)，斜坐標為流量為零的軸，橫坐標為接近平均流量的整值數(shù)，縱坐標仍為水量累積。水量差積曲線的主要特性：

20

（1）QQ定時，曲線上升；QQ定，曲線下降。當Q定等于或接近平均流量時，曲線將圍繞水平軸上下擺動。

（2）曲線上任意時刻tx的縱坐標到水平軸的距離表示從起始時刻t0到t該時刻tx

tx

tx

x期間的水量差積值(QQ定)tQtQ定t。從水平軸

t0

t0

t0

t到傾斜軸的垂直距離表示同期累積水量

x

Q定t。從曲線到傾斜軸的

t0

垂直距離表示到tx時刻的總累積水量。

（3）曲線上任意兩點至斜線的垂直距離之差，表示兩點歷時的實際水量。

（4）任一時刻的流量可由水量差積曲線上該點切線斜率按流量比尺決定。

二、根據(jù)用水要求確定興利庫容的圖解法（一）確定年調(diào)節(jié)水庫興利庫容的圖解法圖解步驟：

（1）繪制設計枯水年水量差積曲線及其流量比尺；

（2）在流量比尺上定出已知調(diào)節(jié)流量的方向線Q調(diào)，繪出與Q調(diào)平行并與水量差積曲線相切的平行線組；

（3）供水期上、下切線間的縱距，按水量比尺量取，即等于所求興利庫容V興。改變Q調(diào)將得出不同的V興。針對每一個Q調(diào)方案進行長系列時

歷圖解，將求得各自特定的興利庫容經(jīng)驗頻率曲線。（二）確定多年調(diào)節(jié)水庫興利庫容的圖解法圖解步驟：

（1）繪制設計枯水系列水量差積曲線及其流量比尺。

（2）按公式T破nP設(n1)計算在設計保證率條件下的允許破壞年數(shù)。

（3）選出最嚴重的連續(xù)枯水年系列，并自此系列末期扣除T破，以劃定設計枯水系列。

（4）確定在正常工作遭破壞年份的最低用水量Q破，Q破Q調(diào)。（5）在最嚴重枯水年系列末期作水量差積曲線的切線，其斜率等于Q破。定出前一年的蓄水量s點的位置。

（6）過s做斜率等于Q調(diào)的線段，同時在設計枯水系列起始時刻作水量差積曲線的切線，其斜率也等于Q調(diào)，則兩平行線間的縱距即為該多年調(diào)節(jié)水庫應具備的興利庫容V興。

（7）當長系列資料中有兩個以上的嚴重枯水系列而難以確定設計枯水系列時，則應分別對各枯水年系列進行圖解，取所需興利庫容中的最大值，以策安全。

多年調(diào)節(jié)水庫調(diào)節(jié)流量的范圍：大于設計枯水年進行等流量完全年調(diào)節(jié)時的調(diào)節(jié)流量（即設枯），小于整個水文系列的平均流量平。

21

當考慮水庫水量損失時，用不計損失算出平均蓄水量和平均水面，從而求出計算期總水量損失并折算成流量。用既定的調(diào)節(jié)流量加上損失流量得出毛調(diào)節(jié)流量。

也可對長系列水文資料，運用推調(diào)節(jié)流量平行線的方法，求處各種年份和年組所需的V興，然后對各V興進行頻率計算，按設計保證率確定

必需的V興。（圖案2-19）

三、根據(jù)興利庫容確定調(diào)節(jié)流量的圖解法

（一）確定年調(diào)節(jié)水庫調(diào)節(jié)流量的圖解法采用代表期法的圖解步驟：

（1）繪制滿庫線，滿庫線是設計枯水年水量差積曲線下縱距為

V興的曲線；

（2）繪制枯水期水量差積曲線與滿庫線的公切線；

（3）公切線的斜率即為已知V興所能獲得的符合設計保證率要

求的調(diào)節(jié)流量，切點為水庫供水的起迄時間；

（4）考慮水量損失時，先求平均損失流量，從調(diào)節(jié)流量中扣除

損失流量，即得凈調(diào)節(jié)流量。

繪出一組以P設為參數(shù)，V興與Q調(diào)的關系曲線，圖2-21。按長系列，繪出V興const，Q調(diào)與P的關系曲線，圖2-22（a）。（二）確定多年調(diào)節(jié)水庫調(diào)節(jié)流量的圖解法

選出最枯枯水年組，由天然水量差積曲線與滿庫線的公切線方向決定Q調(diào)。

對于長系列水文資料，為“繃線法”。（圖4-25）

V興、Q調(diào)與P設的關系可歸納為：

（1）V興一定時，P設越高，可能獲得的供水期Q調(diào)越小，反之越大；

（2）Q調(diào)一定時，要求的P設越高，所需的V興也越大，反之越??；

（3）P設一定時，V興越大，供水期Q調(diào)也越大。四、根據(jù)水庫興利庫容和操作方案，推求水庫運用過程

（一）等流量調(diào)節(jié)時的水庫運用過程圖4-26。

（二）定出力調(diào)節(jié)時的水庫運用過程

1、順時序計算：

注意改變起算點，供水期以水庫蓄滿開始起算；蓄水以水庫

空庫開始起算。

2、逆時序計算：見圖4-28。

22

第6章水能利用

§6.1水能資源估算及水電站的開發(fā)布置一、水力發(fā)電原理和水能資源估算

由于水庫和水電站的參數(shù)已定，水能計算的目的是根據(jù)入庫天然流量、各部門用水量、電力系統(tǒng)負荷等，算出各個時段的出力和發(fā)電量，以決定電力系統(tǒng)中各電站的最有利運行方式。

：

水能計算的大致步驟：

N9.81QHAQH

大型水電站

(N25萬kW)A8.5中型水電站(N2.5萬~25萬kW)A8.0~8.5

小型水電站(N2.5萬kW)A6.0~8.0二、水電站的開發(fā)布置方式

壩式，河床式、引水式、混合式§6.2水能計算的目的與內(nèi)容一、水能計算的目的：

1、確定水電站的工作情況2、選擇水電站的主要參數(shù)

3、決定水電站在電力系統(tǒng)中的運行方式水能計算的主要內(nèi)容：計算水電站的出力和發(fā)電量。水電站出力：發(fā)電機組的出線端送出的功率，以kW計。

N9.81QHAQH

規(guī)劃階段：

為選擇水電站的主要參數(shù)而計算，需假定若干水庫正常蓄水位方案，算出各方案的出力、發(fā)電量等指標，進行技術分析，選出有利方案。運行階段：

根據(jù)電站的調(diào)節(jié)方式（如等流量調(diào)節(jié)、定出力調(diào)節(jié)等）計算各時段的發(fā)電流量Q電；根據(jù)水能計算的邊界條件（水庫蓄水位、蓄水量）等，進一步分析計算各時段水庫蓄水量的變化量W、時段平均水庫水位

上、時段平均下游水位下及電站的時段平均水頭，根據(jù)

n

N9.81QH和Eiti計算水電站的時段平均出力和時段

i1發(fā)電量E。水能計算的方法：

列表法、圖解法、電算法。見例6-1。二、水電站保證出力計算

（一）年調(diào)節(jié)水電站保證出力計算

應用各年水文資料，在已知或假定水庫正常蓄水位和死水位的條件下，通過興利調(diào)節(jié)和水能計算，求出每年供水期的平均出力，然后將這些平均出力值按其大小次序排列，繪制其保證率曲線，曲線中相應于

P設的供水期平均出力值，即為年調(diào)節(jié)水電站的保證出力N保。

當水庫以發(fā)電為主時，水電站的保證出力是指符合水電站設計保

23

證率要求的枯水年供水期平均出力。（二）無調(diào)節(jié)及日調(diào)節(jié)水電站保證出力計算

計算原理與年調(diào)節(jié)水電站保證出力相似，但要采用歷時（日）保證率公式進行統(tǒng)計。

無調(diào)節(jié)及日調(diào)節(jié)水電站保證出力計算一般應以日為計算期，計算時根據(jù)實測日平均流量及相應水頭，算出各日平均出力，然后按其大小排列，繪制其保證率曲線，曲線中相應于P設的日平均出力值，即為所求水電站的保證出力N保。

（三）多年調(diào)節(jié)水電站保證出力計算

計算方法與年調(diào)節(jié)水電站保證出力的計算基本相同，對實測長系列水文資料進行興利調(diào)節(jié)和水能計算。簡化計算時，可以設計枯水系列的平均出力作為保證出力值N保。三、水電站多年平均年發(fā)電量的計算

平均年發(fā)電量：水電站在多年工作期內(nèi)，平均每年所能產(chǎn)生的電能，是水電站一個重要的動能指標。（一）設計中水年法

根據(jù)一個設計中水年，可大致定出水電站的多年平均年發(fā)電量。

年E中t[

n

i

mN裝](kW·h)

i1

n：時段平均出力小于裝機容量N裝的數(shù)段數(shù)，

m：時段平均出力大于（或等于）裝機容量N裝的數(shù)段數(shù)。

（二）三個代表年法

1

年3

[E枯E中E豐](kW·h)

（三）設計平水系列法

求多年調(diào)節(jié)水電站的多年平均年發(fā)電量時，采用設計平水年系列。設計平水年系列指：一水文年段（一般由十幾年的水文系列組成），其平均徑流量約等于全部水文系列的多年平均值，其徑流分布符合一般水文規(guī)律。

（四）全部水文系列法

為精確求出多年平均年發(fā)電量，按水庫調(diào)度圖進行調(diào)節(jié)計算，對全部水文系列逐年計算發(fā)電量，最后求出多年平均值。全部水文系列法計算工作量大，多用于初步設計階段。

§6.3電力系統(tǒng)的負荷圖

一、電力系統(tǒng)及其用戶特性

電力系統(tǒng)由若干發(fā)電廠、變電站、輸電線路及電力用戶等部分組成。其中用電戶有：（一）工業(yè)用電（二）農(nóng)業(yè)用電（三）市政用電（四）交通運輸用電

以上四類用電戶中工業(yè)用電占電力系統(tǒng)負荷的比重最大，可達總負

24

荷的50%以上。二、電力負荷圖（一）日負荷圖

有三個特征值：最大負荷N，平均負荷，最小負荷N。三個特征值把日負荷圖分成三個區(qū)域：峰荷區(qū)、腰荷區(qū)和基荷區(qū)。

反映日負荷圖特征的兩個指標：

（1）日最小負荷率：N/N，越小，表示日負荷越不均勻。（2）日平均負荷率：/N，越大，表示日負荷越小。

日電能累計曲線：出力與相應電量之間的關系曲線。（二）年負荷圖

（1）日最大負荷年變化曲線（2）月平均負荷年變化曲線三、設計水平年

設計負荷水平年：在規(guī)劃階段，與遠景電力負荷發(fā)展水平相適應的年份。一般采用第一臺機組投入運行后的第5~10年，并與國民經(jīng)濟5年計劃一致。

§6.4電力系統(tǒng)的容量組成及各類電站的工作特性一、電力系統(tǒng)的容量組成

電力系統(tǒng)的裝機容量是所有電站裝機容量的總和：N系，裝

N

i,裝

圖6-14課本196頁

N系，裝N系，必N系，重N系，工N系，備N系，重N

系，工N系，負N系，事N系，檢N系，重

從運行的方面：

N系，裝N系，可N系，阻N系，工N系，備N系，空N系，阻

應當注意：系統(tǒng)中上述各部分容量值的大小是隨時間和條件而不斷發(fā)生變化的，而且可能在不同電站、不同機組上相互轉(zhuǎn)化，但系統(tǒng)裝機容量的基本組成是不變的。二、各類電站的技術特性（一）水電站的技術特性

（1）水電可再生，但出力和發(fā)電量受天然來水制約。由于不需燃料，

單位電能成本比火電站低。

（2）水庫有綜合作用，發(fā)電有時受其他要求（如灌溉、航運）影響。（3）年運行費與發(fā)電量無關，豐水期可多發(fā)電以節(jié)約系統(tǒng)燃料消耗。（4）機組開啟靈活，出力適應劇烈變化，適宜擔任調(diào)峰、調(diào)頻和事

故備用。

（5）建設地點受限，工程量大，有淹沒及移民問題，需要配套輸變

電工程。

（二）火電站的特點

按生產(chǎn)性質(zhì)分為：凝氣式火電站和供熱式火電站。

火電站的工作特點：

25

（1）只要燃料保證供應，出力可不受影響；如燃料質(zhì)量高，可建在

靠近負荷中心，減少配套輸變電工程；如燃料質(zhì)量低，可建坑口電站。

（2）火電站由于投入時間長，適宜在系統(tǒng)中擔任基荷。（3）火電站擔任峰荷和腰荷時，單位電能煤耗要增加。

（4）火電站本身單位千瓦投資比水電站低，如考慮配套工程，則千

瓦投資和水電站接近。

（5）由于有燃料消耗，火電站發(fā)電成本比水電站高。（三）其他電站1、核電站

需要持續(xù)不斷地以額定出力工作，在系統(tǒng)中總擔任基荷。發(fā)電成本比火電站略低或接近。2、燃氣輪機電站

用石油或天然氣為燃料，機組啟動速度較快。燃氣輪機組在短時間內(nèi)擔任系統(tǒng)調(diào)峰容量和系統(tǒng)事故備用容量。3、抽水蓄能電站

抽水蓄能電站在系統(tǒng)中的作用：

（1）吸收系統(tǒng)中負荷低谷時的多余電能進行抽水蓄能，使火電機組保持高效率，達到單位煤耗最小，年運行費最省。

（2）與常規(guī)水電站一樣，機組對系統(tǒng)負荷急劇變化適應性好，可擔任系統(tǒng)峰荷。

（3）與常規(guī)水電站一樣，適宜擔任系統(tǒng)負荷備用容量，事故備用容量。（4）離負荷中心較近的抽水蓄能電站，也可以多帶無功負荷，對電力系統(tǒng)起調(diào)相作用。

（5）常規(guī)水電站發(fā)電受到其他用水部門的限制，而抽水蓄能電站本身不消耗水量，不影響其他部門（如灌溉）用水。

在抽水蓄能電站的各種作用中，對系統(tǒng)的調(diào)峰填谷作用最重要。4、風力發(fā)電場

我國陸上可開發(fā)風能資源2.97億kW，近?？砷_發(fā)和利用的風能儲量7.5億kW。規(guī)劃到2020年，風電裝機將達到3000萬kW。

風電優(yōu)點：環(huán)境效益好，無任何有害氣體和廢棄物。風電缺點：穩(wěn)定性不好，不宜擔任峰荷；機組成本高。綜上所述：水電站投資較大，但年運行費較小，機組啟閉靈活，適宜擔任系統(tǒng)的調(diào)峰、調(diào)頻、調(diào)相和事故備用等任務。火電站本身投資小，但年運行費較大，且要消耗大量燃料，機組有最小技術出力等限制，為取得最高熱效率，火電站應擔任系統(tǒng)基荷。當系統(tǒng)缺乏調(diào)峰電站時，可考慮使用燃氣輪機電站擔任尖峰負荷和事故備用容量。

§6.5水電站在電力系統(tǒng)中的運行方式

一、無調(diào)節(jié)水電站的運行方式（一）無調(diào)節(jié)水電站的一般工作特性

枯水期在在基荷運行。豐水期仍在基荷運行，只有天然流量所產(chǎn)生的出力大于系統(tǒng)最小負荷時，可擔任部分腰荷，這時，還會發(fā)生棄水。（二）無調(diào)節(jié)水電站在不同水文年的運行方式

26

在設計枯水年枯水期以最大工作容量或大于最大工作容量的某個出力運行。在豐水期以全部裝機容量運行，有時仍不免有棄水。

在豐水年，全年天然流量所產(chǎn)生的出力均可能大于全部裝機容，水電站以全部裝機容量在基荷運行，可能全年都有棄水，豐水期棄水尤多。水期到來，逐漸降至腰荷和基荷。豐水期過后，再回至峰荷。

·決定水電站在系統(tǒng)負荷上位置的方法——“雙輔助線曲線法”·

（2）在豐水年，即使在枯水期，日調(diào)節(jié)水電站也要擔任峰荷與部分腰二、日調(diào)節(jié)水電站的運行方式（一）日調(diào)節(jié)水電站的一般工作特性

工作特征：除棄水期外，在任何一日內(nèi)所能生產(chǎn)的電能，與該日天然來水量（扣除其他部門用水）所能發(fā)出的電能量相等。

在不發(fā)生棄水的前提下，盡可能在峰荷工作。對水電站進行日調(diào)節(jié)對電力系統(tǒng)有三方面效益：

（1）日調(diào)節(jié)水電站在枯水期擔任峰荷，可使火電站一日出力比較均勻，機組效率高，煤耗少，降低整個系統(tǒng)運行費用。

（2）在保證一定出力情況下，日調(diào)節(jié)水電站比無調(diào)節(jié)水電站容量大些，可更多取代火電站容量，使整個系統(tǒng)投資下降。

（3）在每年豐水期，為充分發(fā)揮日調(diào)節(jié)水電站裝機容量的作用，可將全部裝機由峰荷轉(zhuǎn)到基荷，增加水電站發(fā)電量，減少火電站煤耗，降低整個系統(tǒng)運行費用。

雖然對水電站進行日調(diào)節(jié)有上述效益，但進行日調(diào)節(jié)后下游水流流量變化劇烈，可能會對下游航運和灌溉造成影響，要采取適當措施。（二）日調(diào)節(jié)水電站在不同季節(jié)的運行方式

（1）在設計枯水年，枯水期水電站以最大工作容量擔任系統(tǒng)峰荷，豐

荷。在初汛后期，可能已有棄水，這時水電站就應以全部裝機轉(zhuǎn)入基荷，直至進入枯水期水電站再轉(zhuǎn)入腰荷，并逐漸上升到峰荷。三、年調(diào)節(jié)水電站的運行方式（一）年調(diào)節(jié)水電站的一般工作特性

不完全年調(diào)節(jié)水電站在一年中按來水情況可分為：供水期，蓄

水期，棄水期和不蓄不供期。（二）設計枯水年的運行方式（1）供水期（2）蓄水期（3）棄水期（4）不蓄不供期（三）豐水年的運行方式

由于來水量多，水庫在供水期內(nèi)，年調(diào)節(jié)水電站可擔任部分基荷和腰荷，以增加發(fā)電量，并避免在供水期末未用完蓄水而增加汛期棄水。但也要注意供水期前期不要過分用水，防止萬一來水不足，水庫存水過少不能滿足各部門正常用水需求。

豐水期開始后，水庫進入蓄水期，由于來水量大，一般蓄水期較短。在此期間，水電站可盡早轉(zhuǎn)到基荷運行。在棄水期，水電站應以全

27

部裝機容量在基荷運行。四、多年調(diào)節(jié)水電站的運行方式

多年調(diào)節(jié)水電站一般總是同時進行年調(diào)節(jié)和日調(diào)節(jié)。

多年調(diào)節(jié)水電站一般年份內(nèi)只有供水期和蓄水期，只有連續(xù)豐水年才會有棄水，連續(xù)枯水年才會放空。一般水庫水位總在正常蓄水位和死水位間波動。

由于多年調(diào)節(jié)水電站相對庫容大，水電站運行方式受一年來水變化的影響小，所以一般來水年份，水電站將擔任峰荷（或峰、腰負荷）。

課程設計內(nèi)容

§6.6水電站裝機容量的選擇

水電站的裝機容量由最大工作容量、備用容量和重復容量所組成。滿足電力系統(tǒng)正常工作的基本要求：

①系統(tǒng)電力平衡

系統(tǒng)中發(fā)電站的出力隨時滿足系統(tǒng)的負荷要求。

N水

、工N火、工p系N水

、規(guī)N水、工N水、建②系統(tǒng)電量平衡

E系、保E水、保E火、保

當水電站正常蓄水位與死水位方案擬定后，水電站的保證出力或在某一段時間內(nèi)能保證的電能量便被確定為某一固定值。

火電站常被稱為水電站的替代電站。改變水電站在系統(tǒng)負荷圖上的位置，使水電站在電力系統(tǒng)中多擔任峰荷，適當增加水電站的容量，相應減少火電站容量，可節(jié)約系統(tǒng)總投資。

③系統(tǒng)容量平衡

要確定所有水、火電站各時段在電力系統(tǒng)年負荷圖上的工作容量、各種備用容量和重復容量，并檢查有無空閑容量和受阻容量，做到系統(tǒng)容量平衡。

一、水電站最大工作容量的確定

水電站最大工作容量以保證電能為依據(jù)；根據(jù)整個系統(tǒng)最有經(jīng)濟性來確定。

（一）無調(diào)節(jié)水電站最大工作容量的確定

無調(diào)節(jié)水電站也被稱為徑流式水電站。一般只擔任基荷，由于沒有調(diào)節(jié)能力，其最大工作容量即等于按歷時設計保證率所求的保證出力。無調(diào)節(jié)水電站的保證出力為：

N保、無9.81Q設設（kW）

（二）日調(diào)節(jié)水電站最大工作容量的確定

N保、日9.81Q設設（kW）

相應的日保證電能為：E保、日24N保、日（kW·h）

由日保證電能，根據(jù)日電能累計圖求出日調(diào)節(jié)水電站最大工作容量。如果日調(diào)節(jié)水電站還擔任基荷，則擔任峰荷的容量要漸少，

28

峰N保日N基E峰24峰

再由E峰，根據(jù)日電能累計圖求出日調(diào)節(jié)水電站最大工作容量。

這時N水工

N基N峰（三）年調(diào)節(jié)水電站最大工作容量的確定

年調(diào)節(jié)水電站設計枯水年供水期平均調(diào)節(jié)流量為：

Q調(diào)(W供年調(diào))/T供（m3/s）

相應水電站在供水期內(nèi)的保證出力為：

N保、年9.81Q調(diào)供（kW）

供水期內(nèi)的保證電能為：

E保、供N保、年T供（kW·h）

用電力電量平衡法確定水電站最大工作容量分為四個步驟：（1）假定若干個（最少三個）水電站最大工作容量的方案，將各方案繪在各月的典型日負荷圖上，在日電能累積曲線上定出相應的日電能。（2）根據(jù)每個方案供水期各月的日電能，求出水電站各月的日平均出力，然后求出各方案供水期保證電能，E供保i730i,j

（i：第i

j供水期

個方案）。

（3）做出水電站最大工作容量與相應供水期保證電能的關系曲線。由

E保、供N保、年T供定出的電能在曲線上定出水電站最大工作容量。

（4）作電力系統(tǒng)出力平衡圖和系統(tǒng)電能平衡圖。

系統(tǒng)出力平衡圖：在電力系統(tǒng)日最大負荷年變化圖上定出水、火電站的工作位置，兩者之間交線為一水平線。

系統(tǒng)電能平衡圖：在電力系統(tǒng)日平均負荷年變化圖上定出水、火電站的工作位置，由于水電站最大工作容量與相應供電量之間并非線性關系，所以該圖上水、火電站的分界線并非一根直線。（四）多年調(diào)節(jié)水電站最大工作容量的確定

原則與方法基本與年調(diào)節(jié)水電站相似。不同之處為：

年調(diào)節(jié)水電站：只計算設計枯水年供水期平均的平均出力（保

證出力）及其相應的電能，由其擔任峰荷而求出水電站最大工作容量。

多年調(diào)節(jié)水電站：要計算設計枯水系列的平均出力（保證出力）及其年保證電能，將電能在全年加以分配，使設計水平年系統(tǒng)內(nèi)擬建水電站的最大工作容量盡可能大，以減少火電站裝機容量，節(jié)省系統(tǒng)總投資。

當缺乏設計水平年或遠景負荷資料時，則不能采用電力電量平

衡法，只能用經(jīng)驗公式或其他簡略法估算。二、電力系統(tǒng)各種備用容量的確定1、負荷備用容量

當突荷出現(xiàn)，系統(tǒng)容量不足時，系統(tǒng)周波會下降，調(diào)整周波所需的負荷備用容量可采用系統(tǒng)最大負荷的5%左右，大型電力系統(tǒng)可采用較

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小值。

擔任負荷備用容量的電站，通常被稱為調(diào)頻電站。

調(diào)頻電站的選?。嚎拷摵芍行?，具有大水庫、大機組的壩后式水電站。如是引水式電站，選用引水道較短的電站作為調(diào)頻電站。要考慮到調(diào)頻電站對下游水位變化的影響。當電力系統(tǒng)較大時，要考慮采用多個分布在不同地點的電站作為調(diào)頻電站。當系統(tǒng)內(nèi)缺乏水電站時，也可采用火電站擔任調(diào)頻電站，由于火電機組技術特性限制，擔任系統(tǒng)調(diào)頻任務往往比較困難，且單位電能的煤耗增加，常常不經(jīng)濟。

在實際運行中，在年內(nèi)不同時期的負荷備用可在不用電站間相互轉(zhuǎn)移，但總是由正在運轉(zhuǎn)的機組擔任。2、事故備用容量

設電力系統(tǒng)總發(fā)電機組為n，一臺機組平均事故率為p，則n臺機組中有m臺同時發(fā)生事故的機率Pm為：

Pm

n!

m!(nm)!

[pm(1p)nm]

如規(guī)定Pm0.01%，則可由上式求出事故備用容量的機組臺數(shù)

m。根據(jù)規(guī)范，電力系統(tǒng)的事故備用容量可采用系統(tǒng)最大負荷的10%左

右，且不得小于系統(tǒng)中最大一臺機組的容量。

事故備用容量在火電站與水電站之間的分配可做如下技術經(jīng)濟分析：（1）火電站在額定出力90%時熱效率最高，因此火電站在機組運行時可有10%的事故備用容量。

（2）水電站包括抽水蓄能電站在內(nèi)，由于開啟靈活，最適宜在系統(tǒng)中擔任事故備用容量。但如果事故備用時間較長，要在水庫內(nèi)準備足夠的事故備用水量。

規(guī)范規(guī)定：預留擔任事故備用的備用庫容要能以N水事在基荷連續(xù)運行3~10天（T=72~240小時），即：VTN水事事備

0.00272H

min

（3）火電站也可擔任冷備用的事故備用容量。當系統(tǒng)有需求時，先讓水電站立即投入，待火電站冷備用容量投入后，再讓水電站停止工作。水電站停止工作后，額外消耗的水量可由火電站增加發(fā)電量來補償，此間水電站可回蓄多消耗的水量。此方法可不在水電站上留有專門的事故備用庫容，還可節(jié)約火電站長期熱備用所消耗的燃料。

（4）除上述技術條件外，還要使系統(tǒng)投資和運行費用最小。一般情況下，在水電站上多設一些事故備用容量是有利的，因為其補充千瓦投資小，豐水期事故備用容量還可多發(fā)電，減少系統(tǒng)燃料消耗。

綜上所述，事故備用容量可按水、火電站工作容量的比例分配。

對于調(diào)節(jié)性能好和靠近負荷中心的大型水電站可多設置一些事故備用容量。

3、檢修備用容量

系統(tǒng)內(nèi)的各種機組都應進行有計劃的檢修。水電站每臺機組平均年計劃檢修時間為10~15天，火電站平均每臺機為15~30天。在規(guī)劃電力、電量和容量平衡時要使F檢足夠大。如果不夠大，要另外設置檢修

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備用容量N檢備。因火電站有燃料保證，系統(tǒng)檢修備用容量一般以設在火電站上為宜。

三、水電站重復容量的選定（一）概述

根據(jù)設計枯水年確定的水電站最大工作容量，尤其是無調(diào)節(jié)水電站和調(diào)節(jié)性能差的水電站，在汛期內(nèi)會產(chǎn)生大量棄水。為減少棄水，水電站要多增加部分容量。這部分容量，由于在設計枯水內(nèi)來水少而不能當作系統(tǒng)中的工作容量以替代火電站工作，因而被稱為重復容量。重復容量主要是發(fā)季節(jié)性電能，以節(jié)約系統(tǒng)燃料費。（二）選定水電站重復容量的動能經(jīng)濟計算

基本原理：

設置N重的年費用：CN重k水[(A/P,is,n)p水]在經(jīng)濟上設置N重的有利條件為：

aN重h經(jīng)濟fN重k水[(A/P,is,n)p水]

即：h經(jīng)濟k水[(A/P,is,n)p水]/af

a：水、火電轉(zhuǎn)換系數(shù)，a1.05；

f：火電廠單位發(fā)電所需燃料費；

p水：水電站補充千瓦容量的年運行費。

（三）無調(diào)節(jié)水電站重復容量的選定

根據(jù)多年的日平均流量曲線換算出日平均出力持續(xù)曲線

Nf(h)，在曲線上由計算出的h經(jīng)濟，在h~曲線上定出N裝，由

N重N裝N水工

定出N重。（四）日調(diào)節(jié)水電站重復容量的選定

日調(diào)節(jié)水電站汛期在必備容量（最大工作容量和備用