水资源规划与利用-第七章(河流综合利用规划)-精选课件.ppt

1、Zuo Qiting ZhengZhou University第七章第七章 河流综合利用规划河流综合利用规划 7.1.1 概述概述 7.2.2 河流综合利用规划的内容河流综合利用规划的内容 7.3.3 水库群的水利水能计算水库群的水利水能计算 本章思考题及课外延伸本章思考题及课外延伸 Zuo Qiting ZhengZhou University 7.1 7.1 概述概述 河流综合利用规划：河流综合利用规划：可以协调国民经济各部门对治理和开发河流的具体要求，妥善处理上下游、左右岸以及相邻区域与河流治理和开发相关的利益关系，促进经济、社会、环境的协调和可持续发展。Zuo Qiting Zheng

2、Zhou University河流综合利用规划的河流综合利用规划的基本原则基本原则：（1 1）统一规划）统一规划,全面安排全面安排,综合治理综合治理,综合利用；综合利用；（2 2）系统规划与突出重点相结合；）系统规划与突出重点相结合；（3 3）依据）依据,等法律规范标准；等法律规范标准；（4 4）正确处理与其它行业规划的关系）正确处理与其它行业规划的关系;（5 5）正确处理各方面的关系；）正确处理各方面的关系；（6 6）实事求是的科学态度；）实事求是的科学态度；（7 7）广泛听取多方面的意见。）广泛听取多方面的意见。Zuo Qiting ZhengZhou University河流综合利用规划

3、的河流综合利用规划的步骤与方法步骤与方法：1 1、准备阶段、准备阶段（1 1）明确规划目的、任务、范围和类型，制定工作大纲和技术）明确规划目的、任务、范围和类型，制定工作大纲和技术大纲；大纲；（2 2）收集资料；）收集资料；（3 3）查勘前的准备；）查勘前的准备；（4 4）制定查勘计划；）制定查勘计划；（5 5）径流分析与计算。）径流分析与计算。Zuo Qiting ZhengZhou University2 2、外业查勘阶段、外业查勘阶段（1 1）对流域基本情况补充调查；）对流域基本情况补充调查；（2 2）河流概况及水库查勘；）河流概况及水库查勘；（3 3）管区查勘；）管区查勘；（4 4）洪

4、水与河道调查。）洪水与河道调查。Zuo Qiting ZhengZhou University3 3、规划研究阶段、规划研究阶段（1 1）确定流域治理开发的原则、方针和任务；）确定流域治理开发的原则、方针和任务；（2 2）拟定规划方案；）拟定规划方案；（3 3）水利水能计算；）水利水能计算；（4 4）经济计算及方案比较；）经济计算及方案比较；（5 5）选定近期工程。）选定近期工程。Zuo Qiting ZhengZhou University 7.27.2 河流综合利用规划的内容河流综合利用规划的内容 1 1 社会经济发展规划社会经济发展规划 2 2 总体规划方案总体规划方案 3 3 水资源供

5、需分析与评价水资源供需分析与评价 4 4 防洪规划防洪规划 5 5 治涝规划治涝规划 6 6 灌溉规划灌溉规划 Zuo Qiting ZhengZhou University7 7 城乡生活及工业供水规划城乡生活及工业供水规划 8 8 水利发电规划水利发电规划 9 9 航运规划航运规划 1010 河道与河口整治规划河道与河口整治规划 1111 水土保持规划水土保持规划 1212 水质保护规划水质保护规划 1313 漂木、渔业、滩涂开发、水利灭螺、旅游等规划漂木、渔业、滩涂开发、水利灭螺、旅游等规划 Zuo Qiting ZhengZhou University14 14 重要枢纽规划重要枢纽规

6、划 1515 环境影响评价环境影响评价 1616 流域水利管理流域水利管理 1717 经济评价与综合分析经济评价与综合分析 1818 近期工程实施意见近期工程实施意见 Zuo Qiting ZhengZhou University 7.37.3 水库群的水利水能计算水库群的水利水能计算 一一 水库群及其相互补偿的概念水库群及其相互补偿的概念 1 水库群：水库群：一群共同工作的水库整体（群体）。Zuo Qiting ZhengZhou University2 2 类型：类型：串联式（梯级）水库群并联式水库群混联式水库群Zuo Qiting ZhengZhou University3 3 任务：任

7、务：（1 1）选择水库群最优开发方式（形式、次序）；）选择水库群最优开发方式（形式、次序）；（2 2）确定各水库的开发规模；）确定各水库的开发规模；（3 3）拟定水库群最佳联合调度方式；）拟定水库群最佳联合调度方式；（4 4）计算投资、效益、影响，进行经济、环境评价）计算投资、效益、影响，进行经济、环境评价 Zuo Qiting ZhengZhou University4 4 水库群的补偿调节作用水库群的补偿调节作用 水库群联合工作时，因水文情况与水库调节性能水库群联合工作时，因水文情况与水库调节性能的差异，可以互相补偿，提高总的保证供水量或的差异，可以互相补偿，提高总的保证供水量或保证出力。

8、保证出力。（1）水文补偿：）水文补偿：不同河流或干支流，因水文不同步不同河流或干支流，因水文不同步性，起到相互补充水量（称径流补偿），提高总性，起到相互补充水量（称径流补偿），提高总供水量或出力。供水量或出力。利用水文条件的差别来进行的补偿，称利用水文条件的差别来进行的补偿，称-Zuo Qiting ZhengZhou University（2）库容补偿：）库容补偿：利用各水库调节性能的差异，而进利用各水库调节性能的差异，而进行的补偿，称行的补偿，称-。选择调节性能好的水库作为补偿水库，调节选择调节性能好的水库作为补偿水库，调节性能差的水库作为被补偿水库。改变补偿水库的性能差的水库作为被补偿水

9、库。改变补偿水库的运行方式，以提高总的保证出力或水量。运行方式，以提高总的保证出力或水量。Zuo Qiting ZhengZhou University二二 串联水库的水利水能计算串联水库的水利水能计算 1.径流调节径流调节1）防洪补偿调节防洪补偿调节 （1）在丙处安全泄量）在丙处安全泄量 得到得到 总防洪库容总防洪库容 （考虑：丙处安全泄量；乙（考虑：丙处安全泄量；乙丙间防洪标准）丙间防洪标准）（2）总防洪库容在梯级水库中有多种组合）总防洪库容在梯级水库中有多种组合 分担防洪库容分担防洪库容（3）结合生产实践，让本身防洪要求高的水库、库容积较）结合生产实践，让本身防洪要求高的水库、库容积较大

10、的水库、水头较低的水库和梯级水库的下一级水库等大的水库、水头较低的水库和梯级水库的下一级水库等多承担防洪库容。但要注意，各水库承担的防洪库容不多承担防洪库容。但要注意，各水库承担的防洪库容不能小于其必需防洪库容。能小于其必需防洪库容。Zuo Qiting ZhengZhou University2）主要承担下游灌溉用水主要承担下游灌溉用水任务的径流调节任务的径流调节（1 1）先作出灌区需水图。将乙库）先作出灌区需水图。将乙库设计代表年的天然来水过程和设计代表年的天然来水过程和灌区需水图绘在一起，就很容灌区需水图绘在一起，就很容易找出总灌溉库容。易找出总灌溉库容。（2 2）分配灌溉库容。）分配灌

11、溉库容。Zuo Qiting ZhengZhou University3）主要任务是发电的梯级水库主要任务是发电的梯级水库 水量差积曲线图解法水量差积曲线图解法方法：方法：（1 1）从最上一级水库开始）从最上一级水库开始 在第一级水库，当最大过水能力在第一级水库，当最大过水能力Q QT1T1和水库兴利库容和水库兴利库容V V甲甲1 1已知时，和已知时，和单水库调节一样的方法，进行水电站水库径流调节单水库调节一样的方法，进行水电站水库径流调节Zuo Qiting ZhengZhou University（2 2）对下一级水库）对下一级水库*作坝址处天然来水水量差积曲线；作坝址处天然来水水量差积曲

12、线；*在差积曲线上，各点纵坐标（水量）减在差积曲线上，各点纵坐标（水量）减去当时存在上一级水库中的水量，得出去当时存在上一级水库中的水量，得出修正的水量差积曲线；修正的水量差积曲线；*接下来，在最大过水能力接下来，在最大过水能力QT2和水库兴和水库兴利库容利库容V2已知时，和单水库调节一样的已知时，和单水库调节一样的方法。方法。（3 3）假如有多个水库，循环以上过程。）假如有多个水库，循环以上过程。Zuo Qiting ZhengZhou University4）综合利用水库综合利用水库 比较复杂。思路、原则一致，一般要比较复杂。思路、原则一致，一般要建立数学模型，求解。建立数学模型，求解。Z

13、uo Qiting ZhengZhou University2.2.补偿调节补偿调节 举例举例：甲水库为多年调节水库，乙壅水坝处为无调节水库，甲水库为多年调节水库，乙壅水坝处为无调节水库，甲、乙间有支流汇入。甲、乙间有支流汇入。Zuo Qiting ZhengZhou University为了充分利用水资源，甲库的蓄放水须考虑乙发电用为了充分利用水资源，甲库的蓄放水须考虑乙发电用水和灌溉用水的径流补偿。水和灌溉用水的径流补偿。调节计算的原则调节计算的原则要充分利用甲乙坝间支流和区间要充分利用甲乙坝间支流和区间来水，尽可能使甲库在汛末蓄满，以便利用其库容来水，尽可能使甲库在汛末蓄满，以便利用其库

14、容来最大限度地提高乙处的枯水流量。来最大限度地提高乙处的枯水流量。Zuo Qiting ZhengZhou University三三 并联水库的水利水能计算并联水库的水利水能计算 1.防洪补偿调节防洪补偿调节 上游若干个水库共同承担下游防洪河段的防洪任务时，使各水库的下泄量加区上游若干个水库共同承担下游防洪河段的防洪任务时，使各水库的下泄量加区间洪水应能安全通过防洪河段，即间洪水应能安全通过防洪河段，即q q安安1）确定补偿水库、被补偿水库：确定补偿水库、被补偿水库：补偿水库（补偿水库（C库）：调节性能好；占下游洪水比重大库）：调节性能好；占下游洪水比重大被补偿水库（被补偿水库（B库）：按本库

15、安全下泄库）：按本库安全下泄 QBt:B库按本库安全下泄的泄洪过程线库按本库安全下泄的泄洪过程线 B:流达时间（从流达时间（从B到到A的集流时间）的集流时间）Q区区t:区间洪水区间洪水 区区:区间洪水流达时间。区间洪水流达时间。C Qc cB QB BAD Q区 区Zuo Qiting ZhengZhou University2）作（作（QB+Q区区）t 曲线曲线 将QB t 与Q区 t 错开流达时间相加比如：B=12 区=8 C=10 =B-区=12 8=4 将 Q区 t 前移4小时与 QB t 相迭加。Q区 t QB t(QB+Q区)t Zuo Qiting ZhengZhou Unive

16、rsity b c q安 f g a QC t 倒置的(QB+Q区)t q Ct V补 V防 q安3）将（将（QB+Q区区）t 倒置于倒置于 q安安 下下 若B C，将（QB+Q区）t 后移，=B-C 则QC t 与后移的（QB+Q区）t 倒置线所围面积，即C库的防洪总库容（V防洪）V防总=V防+V补 C库的防洪补偿下泄过程线为 afg 线 qct=q安t (Q区+QB)t+Zuo Qiting ZhengZhou University 2.并联水库水电站的电力补偿并联水库水电站的电力补偿1）电当量法）电当量法图解法图解法 方法实质方法实质将各水电站聚合成一个将各水电站聚合成一个“大水电站大水

17、电站”研究，求补研究，求补偿调节后的总保证出力。偿调节后的总保证出力。步骤：步骤：（1）将各水电站天然流量过程）将各水电站天然流量过程Q t，按，按 N=AQH，计算水流，计算水流不蓄出力过程不蓄出力过程N t。（2）将各水电站的）将各水电站的N t 同时序相加，得总不蓄出力过程，并绘同时序相加，得总不蓄出力过程，并绘制出总不蓄电能差积曲线。制出总不蓄电能差积曲线。Zuo Qiting ZhengZhou University （3）将各电站的）将各电站的V兴兴 按公式按公式 E库库=AEV兴兴H，换算为电库容。根据，换算为电库容。根据各电站的电库容，求出总电库容各电站的电库容，求出总电库容

18、E库库。（4）在不蓄电能差积曲线上进行调节计算。）在不蓄电能差积曲线上进行调节计算。具体方法和水量差积曲线图解法一样。具体方法和水量差积曲线图解法一样。Q W V兴兴 Q调调 N E E库库 N保保 （5）检验：水电站）检验：水电站V兴兴在蓄水期末能否蓄满？在蓄水期末能否蓄满？避免用某一水电站的避免用某一水电站的V兴兴去调节另一水库水量的不合理现象去调节另一水库水量的不合理现象 方法：方法：Zuo Qiting ZhengZhou University检验方法：检验方法：在蓄水期，比较在蓄水期，比较 E不不j E库库j？某电站某电站j在蓄水期不蓄电能累计值在蓄水期不蓄电能累计值 该电站的电库容

19、该电站的电库容如果如果 E不不j E库库j 电库容蓄不满电库容蓄不满 将蓄不满的部分从将蓄不满的部分从 E库库中减去中减去 （E库库j =E库库j -E不不j E库库j=E库库j -E库库j ）得到得到 E库库（修正后的总电库容）（修正后的总电库容）再进行调节计算再进行调节计算Zuo Qiting ZhengZhou Universityabcd 线线 是按是按 E库库 进行调节的进行调节的 abcd 线线 是按修正后的是按修正后的 E库库 进行调节的进行调节的 Zuo Qiting ZhengZhou University(6)对其它调节年度作同样计算，对其它调节年度作同样计算，得到得到 N

20、，按大小次序排队，绘，按大小次序排队，绘制其保证率曲线。制其保证率曲线。根据设计保证率，在图上可求总根据设计保证率，在图上可求总保证出力。保证出力。得到补偿效益得到补偿效益 N保保=N保保-N保保 Zuo Qiting ZhengZhou University遇到综合利用比较复杂情况，常采用时历列表法遇到综合利用比较复杂情况，常采用时历列表法2）时历列表法）时历列表法 （1）选出补偿水电站：调节性能好，）选出补偿水电站：调节性能好，大的，大的，综合利用要求简单的作为第一类补偿电站综合利用要求简单的作为第一类补偿电站（2）选择统一的设计枯水段）选择统一的设计枯水段 一般以主要补偿水电站的供水期为

21、设计枯水段一般以主要补偿水电站的供水期为设计枯水段（3）被补偿电站按本库最有利的工作方式运行，求出各月出力过程）被补偿电站按本库最有利的工作方式运行，求出各月出力过程 （4）试算求出各补偿电站的出力过程。）试算求出各补偿电站的出力过程。水装年年兴，NWWVZuo Qiting ZhengZhou University四四 水库群的蓄放水次序水库群的蓄放水次序 1.并联水库群的蓄放水次序并联水库群的蓄放水次序有两个调节性相似的水电站：甲、乙（均为年调节）有两个调节性相似的水电站：甲、乙（均为年调节）已知：系统负荷资料：已知：系统负荷资料：N t,N t 两水电站两水电站 W t,z V,z F

22、（W蓄水量；蓄水量；F库面积库面积 ）求：最佳蓄放水次序求：最佳蓄放水次序准则：总发电量最大（即总不蓄电能损失最小）准则：总发电量最大（即总不蓄电能损失最小）（尽可能高水头发电）（尽可能高水头发电）甲乙Zuo Qiting ZhengZhou University 1）供水期供水期（Q天天 Q调调），水库供水（放水），水库供水（放水）供水期平均出力：供水期平均出力：不蓄出力不蓄出力 水库出力水库出力 库不蓄供库供天供供供供供供调供供）NNHQAHQAHTVWAHAQN(Zuo Qiting ZhengZhou University 供水期电能：供水期电能：需水库放水的出力需水库放水的出力 由甲

23、或乙放水满足。由甲或乙放水满足。库不蓄供库不蓄供）（EETNNEnjijiiinjijNNNnjTiNN11,.,2,1,.,2,1不蓄系库系不蓄电站时段；Zuo Qiting ZhengZhou University 假如甲水电站放水，发假如甲水电站放水，发N库库idtdHFAHNdtdHFdtdVQAHNQHAQNiiiiiiiiiiiiii甲甲甲库甲甲甲甲甲库甲甲甲库1式 假如乙水电站放水，发假如乙水电站放水，发N库库idtdHFAHNiiii乙乙乙库同理，得到2式Zuo Qiting ZhengZhou University 由 1式=2式，得：3式甲、乙水电站放水存在的关系式 iii

24、iiiiiiiiidHFHFHdHdHFAHdHFAH甲乙乙甲甲乙乙乙乙甲甲甲即：Zuo Qiting ZhengZhou University 比较哪个先放水有利？比较哪个先放水有利？不蓄电能损失最小 i 时段有dH甲i或dH乙i的消落，将使 i 时段之后的供水期的不蓄水量W不蓄的发电水头降低，引起不蓄电能损失 4式idHWdE甲不蓄甲甲不蓄甲00272.0idHWdE乙不蓄乙乙不蓄乙00272.05式9.81/3600=1/367.1 Zuo Qiting ZhengZhou University按min dE不蓄 原则放水 若 dE不蓄甲 dE不蓄乙 甲库先放水iiiiiidHHFHFW

25、dHW乙乙乙甲甲不蓄乙甲不蓄甲iiiiHFWHFW乙乙不蓄乙甲甲不蓄甲即：HFWk不蓄令：当 k甲 k乙 时，甲库放水有利甲iZuo Qiting ZhengZhou University结论结论：供水期，k值小者先供水有利，k甲=k乙时，两库同时供水。注注：需在供水期逐时段进行判断 （W不蓄、F、H 均逐时段变化）Zuo Qiting ZhengZhou University 2）蓄水期蓄水期水库蓄水，z ，消落深度 dH （增加），则，不蓄电能dE不蓄 （因dH增加而增加）按max(dE不蓄)原则 蓄水蓄水 则 k大者，蓄水有利。idHWdE甲不蓄甲甲不蓄甲00272.0idHWdE乙不蓄

26、乙乙不蓄乙00272.0HFWk不蓄令：不蓄水量扣除待蓄水量Zuo Qiting ZhengZhou University关于W不蓄:自i之后到汛末之蓄水期的不蓄水量扣除待蓄水量后的天然来水量，即：itmitttVVWWWW库兴待蓄待蓄不蓄不蓄1)(W不蓄 W待蓄i V兴 V库i Zuo Qiting ZhengZhou University2.梯级水电站群蓄放水次序梯级水电站群蓄放水次序 特点：有水力联系 上一级水电站放水将流入下库，可在下库发电1）供水期供水期甲放水：甲放水：乙放水：乙放水：iiiidHWdEHHFWk甲不蓄甲甲不蓄乙甲甲不蓄甲甲甲放水）00272.0()(（乙放水）（乙乙

27、不蓄乙兴甲不蓄甲乙iiHFWVWk甲电站乙电站式中，式中，W不蓄甲不蓄甲甲库以上自甲库以上自 i 时段后的供水期的天然水量；时段后的供水期的天然水量；W不蓄乙不蓄乙甲乙电站区间的自甲乙电站区间的自 i 时段后的供水期的天然水量；时段后的供水期的天然水量；V兴甲兴甲甲库甲库V兴兴存水存水Zuo Qiting ZhengZhou University H本电站到末级电站的水头之和本电站到末级电站的水头之和W不蓄总不蓄总流经该水电站的总不蓄水量（流经该水电站的总不蓄水量（i后供水期）后供水期）HFWk不蓄总令：K值小者放水有利Zuo Qiting ZhengZhou University2）蓄水期蓄

28、水期 K值大者有利)(iHHFWk乙甲甲不蓄甲甲乙乙不蓄乙不蓄甲乙HFWWk式中，式中，W不蓄甲不蓄甲 i 时段后到汛末时段后到汛末扣除扣除W待待后的流经本水电站的总不后的流经本水电站的总不蓄水量蓄水量HFWk不蓄总令：Zuo Qiting ZhengZhou University总结总结 并联水电站群并联水电站群 串联水电站群串联水电站群供水期供水期 k小放水小放水蓄水期蓄水期 k大蓄水大蓄水HFWk不蓄总HFWk不蓄总HFWk不蓄总HFWk不蓄总Zuo Qiting ZhengZhou University讨论讨论（1 1）判别式的局限性）判别式的局限性 对串联水库群，因上游水电站对串联水

29、库群，因上游水电站W W不蓄总不蓄总小而小而 H H大，则，一大，则，一般上库般上库k k值小，必为上库先供后蓄，下库先蓄后供。这种值小，必为上库先供后蓄，下库先蓄后供。这种方式可能与防洪及兴利等综合利用有矛盾。方式可能与防洪及兴利等综合利用有矛盾。（2 2）应用判别式时，应与水库调度相结合，考虑综合利用）应用判别式时，应与水库调度相结合，考虑综合利用的限制和约束。的限制和约束。Zuo Qiting ZhengZhou University本章思考题及课外延伸本章思考题及课外延伸 1.1.思考题思考题:(1)(1)河流综合利用规划的基本原则、步骤、内容（综述）；河流综合利用规划的基本原则、步骤

30、、内容（综述）；(2)(2)水库群的概念。水库群联合工作时可以相互补偿，补偿作水库群的概念。水库群联合工作时可以相互补偿，补偿作用有哪些？补偿的目的是什么？用有哪些？补偿的目的是什么？(3)(3)串联水库的径流调节、径流补偿问题串联水库的径流调节、径流补偿问题(简述简述)。(4)(4)并联水库的径流补偿、电力补偿问题并联水库的径流补偿、电力补偿问题(简述简述)。(5)(5)水库群的蓄放水次序判断。水库群的蓄放水次序判断。Zuo Qiting ZhengZhou University2 2 课外延伸：课外延伸：（1 1）看教材看教材“7.47.4 河流综合利用规划实例河流综合利用规划实例”：长江流域综合利用规划、哥伦比亚河综合利用长江流域综合利用规划、哥伦比亚河综合利用规划规划（2 2）讨论：水库群的作用以及实践中如何发挥）讨论：水库群的作用以及实践中如何发挥这些作用？这些作用？（3 3）进一步思考：如何定量研究水库群的优化）进一步思考：如何定量研究水库群的优化运行？运行？