水利水能规划课件

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水利水能规划-课件——总复习

流动性多用途性公共性永续性利与害的两重性
我国的水资源和水能资源
我国水资源的分布特点
地区分布不均匀年内分布不均匀年际变化大
2019/11/26
西华大学能源与环境学院
除水害兴水利
3
水资源的综合利用
水力发电
——只利用水并不消耗水量
灌溉
——消耗大量水量，用水年内变化大，有季节性
W 入 W 出 W 末 W 初 W ( 或 V )
水库兴利调节计算的课题
根据用水要求，确定兴利库容——时历列表法根据兴利库容，确定设计保证率条件下的供水水
平（调节流量）根据兴利库容和水库操作方案，求水库运用过程
2019/11/26
西华大学能源与环境学院
14
多年调节计算
2019/11/26
西华大学能源与环境学院
9
校核洪水位
设计洪水位防洪高水位
正常蓄水位防洪限制水位
死水位
坝顶高程
防洪库容
调洪库容
结合库容重叠库容
兴利库容
总库容
2019/11/26
西华大学能源与环境学院
死库容
10
水库的水量损失
蒸发损失
W 蒸 (h水 h陆 )F (库 f)
渗漏损失
通过坝身及水工建筑物止水不严实处的渗漏损失
航运
——不消耗水量，要求有一定的水深
给水
——用水较均匀
防洪
——要求水库蓄水，以调节径流
2019/11/26
西华大学能源与环境学院
4
水力发电
基本原理
E 1 231.6 1H 1 7 2 Q 9 t.8H 1 1 2 Q (ktW h )

水利水能规划课件_第二章兴利调节2012

水库面积特性概念
水库面积特性：水库水位与水面面积的关系曲线绘制过程根据设计要求选取合适比例尺的库区地形图；设臵水位间距（可取1、2、5m，最好等距）计算不同水位的水库库面面积；以水位为纵坐标，水库面积为横坐标制作Z~F曲线图。作用：是研究水库库容、淹没面积和计算蒸发损失的依据。
水库年限：在水库设计时，估计可能的年限以便判断水库的寿命和是否值得兴建。水库工作年限或寿命的衡量是着眼于水库淤积是否已相当程度上影响到水库正常（设计）功能的发挥。严格来说所谓水库“寿命”应指水库正常工作的年限，又称水库使用年限。
3、水库淤积的不良后果
a.减少水库有效库容，甚至使水库完全失效，威胁水库本身及下游安全。 b.水库淤积使回水上延，增加淹没、浸没损失。 c.泥沙进入引水渠或水轮机等，导致渠系淤积及水轮机、泄流设备的磨损。 d.水库淤积会加大管理上的困难，影响正常工作。
三峡淹没区的文化遗迹（张飞庙、开县古城）
三峡库区的文化遗迹（白帝城、屈原祠）
高峡出平湖，最后水将淹到 175米此标记处
故居已消失在90米水下，老农遥望故土时心情复杂
故土被淹，离家小鸟远眺三峡沧桑变化
五、水库的淤积问题 1、水库淤积存在原因：当河道上修建了壅水建筑物之后，随着库区水位的抬升，水流的过水断面增大，水力坡度变缓，纵向流速和紊动流速都大大地减少。原河道水流特性的这种改变，降低了水流挟沙能力，也改变了原河道的泥沙运动条件，导致了部分悬移物质和推移物质泥沙逐渐沉淀、淤积在水库中。 2、影响水库淤积的主要因素：入库水流的含沙量及多少及年内分配、水库形状、库区地形、地质特性以及水库的调度规则。
（七）总库容（V总）和有效库容（V效）总库容：校核洪水位以下的全部库容，总库容是表示水库工程规模的代表性指标，可作为划分水库等级、确定工程安全标准的重要依据。有效库容：核洪水位与死水位之间的库容。 V总＝V死＋V兴＋V调洪－V共。 V效＝V总－V死＝V兴＋V调洪－V共。

水利水能规划洪水调节(2024版)

4 一般城市
一般的
<30 20～10 10～5
3.2 水库调洪计算原理
水库防洪调节计算即水库调洪计算。
➢常见的防洪调节计算情况 ➢调洪计算的任务 ➢水库调洪计算的主要过程 ➢入库洪水与坝址洪水
调洪计算原理
➢水库调洪计算的方法
2024年11月12日12时6分
4
3.3 水库调洪计算的列表试算法(trial method)
时间 t(h)
入库洪水
流量 Q(m3/s)
时段平均入
库流量 Q(m3/s)
下泄流量 q(m3/s)
时段平均下
泄流量 q(m3/s)
时段内水库存
水量变化 ΔV(万m3)
水库存水量V(万m3)
水库水位 z(m)
(1) (2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
(8)
18 174 21 340 24 850 27 1920 30 1450 33 1110 36 900 39 760 42 610 45 460 48 360 51 290
④ 然后假设一个q2值，根据水量平衡方程算得相
应的V2值，由V2在q~V曲线上查得q2；
⑤ 假设两者相等，q2即为所求。否那么应重设q2，
重复上述计算过程，直到二者相等为止。
3.3 水库调洪计算的列表试算法
③将上时段末的V2、q2值作为下一时段的起始
条件，重复上述试算过程，最后即可得出水库下泄流量过程线q〔t〕。
⑴ ⑵ ⑶⑷ ⑸ ⑹ ⑺ ⑻ ⑼ ⑽ ⑾
18 173.9 38 6450 173.9 21 340 38.4 6950 248 257 211
6450 50 6500 180 38.04

00水利水能规划绪论

• 6.水体污染严重
综合考虑我国地表水资源质量现状，符合《地面水环境质量标准》的Ⅰ、Ⅱ类标准只占32.2%（河段统计），符合Ⅲ类标准的占 28.9%，属于Ⅳ、Ⅴ类标准的占38.9%，如果将Ⅲ类标准也作为污染统计，则我国河流长度有67.8%被污染，约占监测河流长度的2/3，可见我国地表水资源污染非常严重。
也因地区的不同而有所差别．
分布不均
鱼米之乡
水源匮乏
水资源的特点
（２）整体性
所谓整体性是指：水由上游到下游穿流各处．水资源无论是水量，水质，防洪还是兴利，各地区和各部门之间的互相影响极为错综复杂的关系，于是有了“水资源系统”或“水利系统”这些新的名词．
６．某些意义的不可取代性
无水即无生命，无水即无产量。就全世界而言，全球现有12 亿人面临中度到高度缺水的压力，80个国家水源不足，20亿人的饮水得不到保证。预计到2025年，形势将会进一步恶化，缺水人口将达到28亿～33 亿。世界银行的官员预测，在未来的5年内“水将像石油一样在全世界运转”。
水资源的特点
• 1、水利和水害的两重性
众所周知，江河既能为国民经济建设服务，也会带来洪水，旱涝等灾害．
• 2、综合利用
许多国民经济部门利用水的方式是不同的，可分为耗水和用水两种．在实际用水中，经常是 “一库多用”和“一水多效”．
水资源的特点
• 3、水资源的再生性
水利资源由于自然界水文循环的周期特性，作为“生产和生活原料”来看，它是年年取用，岁岁复生．
“旱则赤地千里，河流干涸；
涝则洪水泛滥，一片汪洋。”
2009年8月
2009年8月
2009年8月
2010中国洪水
2010中国洪水
2010中国洪水

水利水能规划——绪论

水利水能规划主讲：王双银水利与建筑工程学院水利：人类社会为了生存和发展的需要，采取各种措施，对自然界的水和水域进行控制和调配，以防治水旱灾害，开发利用和保护水资源。

水是生命之源、生产之要、生态之基。

兴水利、除水害，事关人类生存、经济发展、社会进步，历来是治国安邦的大事。

——2011年中央一号文件水资源及水能资源的涵义、特性我国的水资源及水能资源本课程的任务和内容一、水资源及水能资源水是生命之源水是生产之要水是生态之基水是人类最宝贵的自然资源一、水资源及水能资源（一）水资源1.涵义全部自然界任何形态的水，包括气态水、液态水和固态水的总量。

——《大不列颠大百科全书》地表水和地下水。

——中华人民共和国水法一、水资源及水能资源（一）水资源1.涵义特定时空下可利用的水，是可再利用资源，不论其质与量，水的可利用性是有限制条件的。

——环境科学词典可供利用或有可能被利用，且具有足够的数量和可用的质量，并在某一地点为满足某种用途而得以利用。

——UNESCO和WMO一、水资源及水能资源（一）水资源2.全球水资源量全球水储量13.86亿km3难以利用69.6%可以利用30.4%淡水72.9%其他27.1%海洋96.5%陆地3.5%河流水、湖泊水以及浅层地下水储量不足总量1%！一、水资源及水能资源（一）水资源2.全球水资源量1977年，联合国向全世界发出警告：“水不久将成为一项严重的社会危机，石油危机之后的下一次危机便是水”。

1997年6月，联合国发布的《世界淡水资源综合评价报告》指出：世界1/3的人口生活在中度缺水和严重缺水地区，如果不采取果断措施，2025年全球另外2/3的人口也将有可能面临这种局面，并将危害经济、农业、生态环境，造成公共卫生和粮食供应危机。

一、水资源及水能资源（一）水资源3. 水资源特点（1）水资源的可再生性一、水资源及水能资源（一）水资源3. 水资源特点（2）利用的多样性一、水资源及水能资源（一）水资源3. 水资源特点（2）利用的多样性一、水资源及水能资源（一）水资源3. 水资源特点（2）利用的多样性一、水资源及水能资源（一）水资源3. 水资源特点（2）利用的多样性一、水资源及水能资源（一）水资源3. 水资源特点（2）利用的多样性一、水资源及水能资源（一）水资源3. 水资源特点（3）资源的有限性及时空分布不均性一、水资源及水能资源（一）水资源3. 水资源特点（3）资源的有限性及时空分布不均性一、水资源及水能资源（一）水资源3. 水资源特点（4）利、害两重性一、水资源及水能资源（二）水能资源水能资源是指水体的势能和动能等能量资源，又称水力资源。

水利水能规划第一章水资源的综合利用.pptx

全国总计
47331 8418 6408 1213 3005 1230
67605
70.0 12.5 9.5 1.8 4.4 1.8
100.0
23234 4194 6744 1199 1790 692
37853
67.8 9.9 按发电量 15.5 计算占全 2.0 国比重 3.6 1.2
100.0
缺台湾省资料
（2）在流量及河流纵比降有较大变化处，单独划分河段。（3）计算中，流量取河段首尾断面流量的平均值。（4）根据多年平均流量Q0计算所得的水流出力N0，称水能资源
蕴藏量。
9
表1-1 某河水能资源蕴藏量计算示例
断面序号
高程 Z(m)
落差间距
断面处流量
河段平均流量
河段水流出力
单位长度水流出力
16
（二）引水式(diversion hydropower station)
1. 概念：沿河修建引水道，以使原河段的落差集中到引水道末厂房处，从而获得水电站的水头，所引取的平均流量为河段首处的平均流量。
12
有回水
湖北丹江口、浙江新安江水电站属于坝后式
13
万家寨坝后式水电站
坝后厂房
河床式电站
湖北葛洲坝、浙江富春江水电站属于河床式
15
3. 坝式开发的特点： ① 水头相对较小； ② 一般能形成蓄水库，电站引用流量大，综合利用效益高； ③ 投资大，工期长，通常单位造价高，且上游形成淹没区。
4. 坝式开发的适用条件：适于流量大，坡降缓，且有筑坝建库条件的河段。
3. 航运—— 不耗水量，要求有一定的水深。
4. 给水—— 用水较均匀。 5. 防洪—— 要求水库蓄水，以调节径流。

水利水能规划

水利水能规划主讲：王双银水利与建筑工程学院第一章水资源的开发利用水资源开发利用：人类社会为了生存和发展的需要采用工程措施及非工程措施，对水资源进行控制、调节、治导、开发、管理和保护，以防治水旱灾害并满足国民经济各部门用水要求。

第一章水资源的开发利用水资源开发利用原则各水力发电防洪灌溉其他用水部门各部门的用水矛盾及其协调公元前256年都江堰1998年灌溉面积达到到66.87万公顷，灌溉面积已达40余县。

三峡水利枢纽一、综合利用原则水资源综合利用的原则，就是按照国家对环境保护、人水和谐、社会经济可持续发展战略方针，充分合理地开发利用水资源，来满足社会各部门（包括水利、防洪、交通、农业及城市供水、环境、旅游等部门）对水的需求，尽可能获取最大的社会、经济和环境综合效益。

一、综合利用原则从功能和用途方面综合考虑——一水多效单项工程的综合利用——一库多用地域方面综合利用——上下游统筹兼顾提高水的重复利用率——循环利用二、可持续利用原则水资源可持续利用：能够支持人类社会和经济可持续发展的水资源开发利用。

二、可持续利用原则淡水资源是有限的防止人类对水的侵害水资源的配置、节约、保护工程和非工程措施并举水资源的统一配置、统一调度、统一管理一、河流水能资源分析与估算水电站损失1.水头损失：沿程水头损失ΔH 1局部水头损失ΔH 2 H 净=H-ΔH 1-ΔH 22.水量损失：蒸发、渗漏、弃水 Q =Q 毛-ΔQ3.功率损失：水轮机效率ηT 、发电机效率ηG)(kW AQH N 净=)(80.9kW QH N 净η=η80.9=A ΔH 1ΔH 2H 净GT ηηη=)(h kW T AQH E ⋅=净一、河流水能资源分析与估算)(KWAQHN净A=8.5 ，大型水电站（装机N＞300MW）8.0~8.5 ，中型水电站（N=50~300MW）7.5~8.0 ，小型水电站（N＜50MW）二、河川水能资源蕴藏量N=9.80Q H1-2（kW）基本思想：沿河分段计算水流出力，然后逐段累加。

水利水能规划第二讲(第一章)资料

2018年10月15日星期一 27
（四）抽水蓄能电站(pumped storage power station)
天荒坪抽水蓄能电站
2018年10月15日星期一
28
2018年10月15日星期一
29
（五）潮汐电站( tidal energy power station)
潮汐：潮汐现象是海水因受日月引力而产生的周期性升降运动，即海水的潮涨潮落。潮汐发电与原理：利用潮水涨、落产生的水位差所具有势能来发电的，也就是把海水涨、落潮的能量变为机械能，再把机械能转变为电能（发电）的过程。
15
坝后式水电站：power station at dam toe
坝后式水电站剖面图
2018年10月15日星期一
16
坝后式水电站： power station at dam toe
三门峡水电站
三峡水电站
2018年10月15日星期一
17
河床式水电站： power station in river channel
农业用水工业用水城市生活用水植被生态用水
6
河道外用水
2018年10月15日星期一
按用水消耗状况分消耗性用水非消耗性用水按用途分
消耗性用水是指水的状态或水质方面发生的变化，水不能再被人们所使用
农业工业生活水力发电航运生态
非消耗性用水是指其水性质的变化通常不致妨碍它以后被重新利用
消耗掉的水能近似值：
H1- 2 = Z1 - Z2
当水体重量为 O
Qt 时消耗掉的水能为：
O
1
2
E1- 2 = γQtH1- 2 ( J ) = 9.81QTH1- 2 (kwh)

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水利建设项目的效益按功能分类
2019/11/23
防洪效益、治涝效益、灌溉效益、城镇供水效益、水力发电效
益、航运效益等
西华大学能源与环境学院
19
国民经济评价指标和评价准则
经济内部收益率（EIRR）
项目在计算期内的经济净现值累计等于零时的折现率，
反映项目对国民经济所作贡献n的相对指标
当经济内部收益率大于或等于社(会B 折C现)t (率1时EI，RR该)项t 目0 在
25
电力系统及其用户特性
电力系统
若干个电站及用户之间用输电线路联结成为一个共同的电力网
包括发电厂、变电站、输电中、电力用户
用户特性
工业用电农业用电市政用电交通运输用电
2019/11/23
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26
电力负荷图
电力生产就是利用电能发、供、用同时进行的特点进行的
通过坝基及绕坝两翼的渗漏损失由坝底、库边流向较低水层的渗漏损失
结冰损失
2019/11/23
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11
水库淤积及淹没、浸没
水库淤积
纵向淤积形态
横向淤积形态
水库淤积防治
水力排沙
水力冲刷
机械清淤
水库淹没区的划分
经常淹没区——正常蓄水位以下库区
临时淹没区——正常蓄水位以上一定标准的洪
水利建设项目的年运行费
项目建成投产后在运行管理中每年所需支付的各项费用，一般包括：材料和燃料动力费、维修费、大修理费、管理费及其他费用
效益
项目为国民经济所作出的全部贡献
水电效益包括水电站容量与电量效益以及水库防洪、灌溉、城镇供水、航运等综合利用效益
火电效益包括发电效益，并计及其对环境污染等的负效益
项目效益现值与费用现值之比，反映项目Bt (1单 i位s )t费用为国民当经经济济所效作益贡费献用的比一大项于相或对等指于标1.E0B时CR， tt该n11 C项t (1目is )在t 经济上是
合理的
2019/11/23
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20
财务评价
费用支出
总投资
根据现行财税制度和现行财务价格，分析测算项目直接发生的实际收入和
18
国民经济评价
费用与效益

费用

国水民利达和经建到相济设项应为项目的项目设配目投计套建资效工设益程所投所需资需从析费的投全用用全入部社影和的一会子可全项次国价以部目性民格获代的投经计得价资经济算的，济的项效包合角目益括理度所，主性体出需评工发投价程，入建投分的设资
在电力系统中的运行方式
主要内容——水电站的出力与发电量
水电站的出力
N 9.81QH AQH
概念：发电机组的出线端送出的功率（kW）
水电站发电量
t2
E Nt (kW h)
t1
2019/11/23 概念：水电站出力西华与大学相能应源与时环境间学院的乘积（ kW·h）
经济上是合理的
t 1
经济净现值（ENPV）
用社会折现率将项目计算期内各年的净效n 益，折算到计
算期初的现值之和，反映项目对E国NP民V经济所(B作贡C)献t (1的 i绝s )t
对指标
t 1
当经济净现值大于或等于零时，该项目在经济上是合理的
经济效益费用比（EBCR）
n

水库兴利调节计算的课题
根据用水要求，确定兴利库容——时历列表法根据兴利库容，确定设计保证率条件下的供水水
平（调节流量）根据兴利库容和水库操作方案，求水库运用过程
2019/11/23
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14
多年调节计算
多年调节水库兴利库容
多年库容V多 ——调整年际径流
概率法计算
有压引水式
无压引水式
混合式（mixed hydropower station）
当河段上游坡降较缓且有筑坝建库条件，下游坡降陡且有条件集中较大落差时，采用混合式开发较经济
2019/11/23
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6
防洪与治涝
洪灾与涝灾的区别和联系
洪灾
由于江、河、湖、库水位猛涨，堤坝漫溢或溃决，使客水入境而造成的灾害。除对农业造成重大灾害外，还会造成工业甚至生命财产的损失

负债合计负债合计权益合计
2019/11/23
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22
盈利能力分析
财务内部收益率（FIRR）
衡量建设项目在财务上是否可行
n
大于或等于规定的财务基准收益率时财务上是(C可I 行C的O)t (1 FIRR )t 0
投资回收期（Pt）
t 1
财务项净目现的净值收（益F抵NP偿V）全部投资所需要的时t间Pt1 (CI CO)t 0
喷灌
省水、增产，但投资较高且需要消耗动力，灌水质量受风力影响较大
滴灌
省水、省地、省肥，但投资较高
2019/11/23
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8
水库特性
水库面积特性
水库容积特性
水库的特征水位和特征库容
死水位（Z死）和死库容（V死）正常蓄水位（Z蓄）和兴利库容（V兴）防洪限制水位（Z限）和结合库容（V结）设计洪水位（Z设洪）和拦洪库容（V拦）校核洪水位（Z校核）和调洪库容（V调洪）总库容（V总）和有效库容（V效）坝顶高程
方法
列表试算法半图解法
2019/11/23
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16
水库调洪计算的原理水量
Q
q

1 2
(Q1
Q2 )

1 2
(q1

q2 )

V2 V1 t

t
平衡方程
基本原理
逐时段地联立求解水库的水量平 V2、q2
衡方程和水库的蓄泄方程
q f (V )
闸门开度不变条件下水库蓄水量与泄洪量之间的关系
基金存储公式
i A F (1 i)n 1 F ( A / F,i, n)
分期等付（收）现值公式 P F(1 i)n A(P / A,i, n)
本利摊还（资金回收）公式
i(1 i)n A P (1 i)n 1 P( A / P,i, n)
2019/11/23
西华大学能源与环境学院
2019/11/23
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9
校核洪水位
设计洪水位防洪高水位
正常蓄水位防洪限制水位
死水位
坝顶高程
防洪库容
调洪库容
结合库容重叠库容
兴利库容
总库容
2019/11/23
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死库容
10
水库的水量损失
蒸发损失
W蒸 (h水 h陆 )(F 库 f )
渗漏损失
通过坝身及水工建筑物止水不严实处的渗漏损失
航运
——不消耗水量，要求有一定的水深
给水
——用水较均匀
防洪
——要求水库蓄水，以调节径流
2019/11/23
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4
水力发电
基本原理
E12

1 367.1
H12Qt

9.81H12Qt(kW
h)
N12

E12 T
9.81QH12 (kW)
水力发电的任务
利用这些被无益消耗掉的水能来生产电能
水回水和风浪、冰塞壅水等淹没地区
2019/11/23
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12
设计保证率
工作保证率
年保证率
多年期间正常工作年数占运行总年数的百分比
蓄水式电站、灌溉用水等采用
P

正常工作年数运行总年数
100 %

运行总年数工作遭破坏年数运行总年数
历时保证率
多年期间正常工作历时（日、旬、月）占总历时的百分比
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21
清偿能力分析
电价测算
构成——成本、股息及红利、盈余公积和公益金、还本利息和各种税金
借款偿还期
水电建设项目投产后用可用于还贷的资金偿还固定资产投资借款的本息所需要的时间
还贷资金
还贷利润=税后发电利润－盈余公积金－公益金－应付利润
资产负债率
资产负债率

负债合计资产合计
总投资=固定资产投支资出+，建编设制期财利务报息表+流，计动算资评金价指标，
年经营成本
考察项目的盈利能力、清偿能力等财务状况，据以判别项目的财务可行性
包括经营成本、折旧费、摊销费和利息支出
税金
包括增值税、销售税金附加和所得税
财务收入
电量效益容量效益年利润总额
2019/11/23
涝灾
由于本地降水过多，地面径流不能及时排除，农田积水超过作物耐淹能力，造成农业减产的灾害
共同的特点
均为地表积水（或径流）过多
2019/11/23
西华大学能源与环境学院
7
灌水方法
地面灌溉
投资省、技术简单，但用水量较大，易引起地表土壤板结
地下灌溉
土壤湿润均匀，避免板结，节约用水，但资金及田间工程量较大
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水电站保证出力计算
水电站保证出力是指水电站在长期工作中符合水电站设计保证率要求的枯水期（供水期）内的平均出力
N 9.81QH AQH(kW)
H Z上 Z下 h