解读土木工程概论第9章-水利水电工程课件.ppt

1、1.了解水利水电工程了解水利水电工程在国民经济中的作用。在国民经济中的作用。2.了解了解水利水电工程水利水电工程的规划与设计的规划与设计。3.水利水电工程的发水利水电工程的发展趋势展趋势。9.1 9.1 水利水电工程在国民经济中的作用水利水电工程在国民经济中的作用9.2 9.2 水利水电工程的规划与设计水利水电工程的规划与设计9.3 9.3 水利水电工程的发展趋势水利水电工程的发展趋势本章目录本章目录基本要求基本要求第第9.19.1节节 水利水电工程在国民经济中的作用水利水电工程在国民经济中的作用1.1.概述概述2.2.水利水电工程的作用水利水电工程的作用了解水利水电工程在国民经济中的作用了解

2、水利水电工程在国民经济中的作用本节目录本节目录基本要求基本要求9.1.1 9.1.1 概述概述目的：目的：水利工程的目的是控制或调整天然水在空间和时水利工程的目的是控制或调整天然水在空间和时间上的分布，防止或减少旱涝洪水灾害，合理开发和利间上的分布，防止或减少旱涝洪水灾害，合理开发和利用水利资源，为工农业生产和人民生活提供良好的环境用水利资源，为工农业生产和人民生活提供良好的环境和物质条件。和物质条件。水利工程水利工程包括包括：农田水利工程农田水利工程(又称排水灌溉工程又称排水灌溉工程)、治河工程、防、治河工程、防洪工程、跨流域调水工程、水利发电工程、内河航洪工程、跨流域调水工程、水利发电工程

3、、内河航道工程。无论治理水害还是开发水利，都需要通过道工程。无论治理水害还是开发水利，都需要通过水工建筑来实现。水工建筑来实现。目前学科划分规定，水利水电工程又可以再分目前学科划分规定，水利水电工程又可以再分为以下几个部分：为以下几个部分：（1）防洪与治河工程）防洪与治河工程；（2）灌溉、给水及农田水利工程）灌溉、给水及农田水利工程；（3）水力发电工程）水力发电工程；（4）航运工程）航运工程；（5）其他有关水利水电的工程）其他有关水利水电的工程9.1.2 9.1.2 水利水电工程的作用水利水电工程的作用 水利是国民经济的基础产业，水利水电工程是国民水利是国民经济的基础产业，水利水电工程是国民经

4、济的重要组成部分，是我国最重要的基础设施和推经济的重要组成部分，是我国最重要的基础设施和推动国民经济发展的基础产业之一，在社会发展和人类动国民经济发展的基础产业之一，在社会发展和人类进步中发挥着重要的作用。进步中发挥着重要的作用。水是人类赖以生存的基础，水具有水是人类赖以生存的基础，水具有“利利”和和“害害”的双重性。人类可以利用水进行灌溉、发电、饮用、的双重性。人类可以利用水进行灌溉、发电、饮用、航运、养殖、旅游等。同时，水又会对人类造成危害，航运、养殖、旅游等。同时，水又会对人类造成危害，如降雨产生的洪水、泥石流等会造成淹没或冲毁农田、如降雨产生的洪水、泥石流等会造成淹没或冲毁农田、村庄、

5、城镇等灾害，必须通过工程措施避免或减少这村庄、城镇等灾害，必须通过工程措施避免或减少这种危害。因此，为了种危害。因此，为了“兴水利兴水利”和和“除水害除水害”，需要，需要修建大量的水利水电工程修建大量的水利水电工程。目前我国建设的目前我国建设的“长江三峡水利枢纽长江三峡水利枢纽”，是集，是集“防防洪、灌溉、城市供水、发电、航运洪、灌溉、城市供水、发电、航运”等功能于一体的等功能于一体的特大型综合水利水电工程，是多目标开发的综合利用特大型综合水利水电工程，是多目标开发的综合利用工程，其防洪、发电、航运三大主要效益，均居世界工程，其防洪、发电、航运三大主要效益，均居世界同类水利工程前列，目前无其他

6、相当的巨型水利枢纽同类水利工程前列，目前无其他相当的巨型水利枢纽与之可比拟。与之可比拟。三峡工程在国民经济中所发挥的巨大的经济效三峡工程在国民经济中所发挥的巨大的经济效益是显而易见的。益是显而易见的。（1）防洪效益）防洪效益（2）发电效益）发电效益（3）航运效益）航运效益（4）三峡工程对生态环境的影响）三峡工程对生态环境的影响（5）三峡工程促进库区经济的全面可持续发展）三峡工程促进库区经济的全面可持续发展 实践证明，三峡工程建设促进了库区经济结构调实践证明，三峡工程建设促进了库区经济结构调整和社会功能的再造，基础设施明显改善，产业结整和社会功能的再造，基础设施明显改善，产业结构调整步伐加快，社

7、会事业得到快速发展，生态建构调整步伐加快，社会事业得到快速发展，生态建设不断加强。国家统计表明，设不断加强。国家统计表明，2002年库区年库区12个主要个主要移民区县固定资产投资比移民区县固定资产投资比1992年增长年增长10倍，人均倍，人均GDP增长增长4.12倍，农村移民人均收入增长倍，农村移民人均收入增长2.45倍，倍，居民储蓄率增加居民储蓄率增加6倍多。促进了库区经济、社会和环倍多。促进了库区经济、社会和环境的协调发展。境的协调发展。第第9.29.2节节 水利水电工程的规划和设计水利水电工程的规划和设计1.1.水利水电规划水利水电规划2.2.水利水电设计水利水电设计1.1.了解水利水电

8、工程的规划与设计了解水利水电工程的规划与设计本节目录本节目录基本要求基本要求9.2.1 9.2.1 水利水电规划水利水电规划 在一个较大供电区域内，用高压输电线路将各种不同在一个较大供电区域内，用高压输电线路将各种不同类别的发电站连接在一起，如火电站、水电站、核电站、类别的发电站连接在一起，如火电站、水电站、核电站、潮汐电站、风力电站等，统一向用户供电所构成的系统，潮汐电站、风力电站等，统一向用户供电所构成的系统，称称为为电力系统电力系统，也称，也称电网电网。与其他电站相比与其他电站相比：首先首先，水电站发电能力和发电量随天然径流情况，水电站发电能力和发电量随天然径流情况的变化而变化。的变化而

9、变化。其次其次，发电机组开停灵活、迅速。，发电机组开停灵活、迅速。同时同时，水电站整个工程的前期资金投入大，建设周，水电站整个工程的前期资金投入大，建设周期长，但运行费用低廉，水电站需要修筑挡水建筑期长，但运行费用低廉，水电站需要修筑挡水建筑物和泄水建筑物，以提供安全稳定的水能资源。物和泄水建筑物，以提供安全稳定的水能资源。水电站这些特性决定了它在电力系统中的作用。水电站这些特性决定了它在电力系统中的作用。1 1、径流调节、径流调节 定义：定义：为了达到兴利、除害的目的，在河流上修建为了达到兴利、除害的目的，在河流上修建一些水利工程，如筑坝一些水利工程，如筑坝(闸闸)形成水库来控制河道流量形成

10、水库来控制河道流量变化，按照需要人为地把河流水量在时间上重新加变化，按照需要人为地把河流水量在时间上重新加以分配，叫做以分配，叫做径流调节径流调节。按其任务，有洪水调节、兴利调节等，如灌溉、发电、按其任务，有洪水调节、兴利调节等，如灌溉、发电、航运、给水等；按调节周期的长短，有无调节、日调航运、给水等；按调节周期的长短，有无调节、日调节、年调节及多年调节等；按径流调节的程度，有完节、年调节及多年调节等；按径流调节的程度，有完全调节及不完全调节等。全调节及不完全调节等。兴利调节兴利调节兴利调节兴利调节是指为了一年内或更长时间的蓄丰补枯，是指为了一年内或更长时间的蓄丰补枯，提高枯水期流量，以满足各

11、用水部门的需求进行的提高枯水期流量，以满足各用水部门的需求进行的径流调节。它与自然界中湖泊、洼地对河川径流的径流调节。它与自然界中湖泊、洼地对河川径流的调节有明显的区别。调节有明显的区别。兴利调节原理兴利调节原理径流调节的原理为水量平衡，用下式表示：径流调节的原理为水量平衡，用下式表示：W蓄蓄W用用V 式中式中 W蓄蓄时段时段T内河道的天然蓄水量；内河道的天然蓄水量；W用用时段时段T内水库的供水（弃水）量；内水库的供水（弃水）量；V库容增量，即蓄积在水库中的水量增加库容增量，即蓄积在水库中的水量增加量。当量。当V0时，水库库容增加，水库蓄水；时，水库库容增加，水库蓄水；V0时水库库容减少，水库

12、供水。时水库库容减少，水库供水。兴利调节的类型兴利调节的类型水库库容愈大，能够储蓄的水量就愈多，其径流调节水库库容愈大，能够储蓄的水量就愈多，其径流调节的能力愈大。但是，水库调节径流的能力不仅与水库的能力愈大。但是，水库调节径流的能力不仅与水库库容大小有关，而且与天然蓄水的多少有关。库容大小有关，而且与天然蓄水的多少有关。水库的调节径流能力可用库容系数水库的调节径流能力可用库容系数来表示，即：来表示，即：年兴WV/式中式中 V V兴兴兴利库容；兴利库容；年w多年平均年径流量；多年平均年径流量；库容系数，反应水库调节能力的大小。库容系数，反应水库调节能力的大小。洪水洪水调节调节洪水调节是径流调节

13、的一种，在遭遇到一场洪水时，洪水调节是径流调节的一种，在遭遇到一场洪水时，水库利用其库容，可将下泄洪水流量控制在下游河流水库利用其库容，可将下泄洪水流量控制在下游河流能够承受的安全泄量之内，多余的水则暂时滞留在水能够承受的安全泄量之内，多余的水则暂时滞留在水库中。洪水调节可以削减下泄洪水的洪峰流量，使泄库中。洪水调节可以削减下泄洪水的洪峰流量，使泄水流量过程平缓，达到防洪减灾的目的。拦蓄在水库水流量过程平缓，达到防洪减灾的目的。拦蓄在水库中的水量需要有足够的库容储蓄。利用水库调蓄洪水中的水量需要有足够的库容储蓄。利用水库调蓄洪水是防洪的重要工程措施之一。是防洪的重要工程措施之一。2 2、河流规

14、划、河流规划河流规划的任务河流规划的任务是综合考虑各用水部门的需求，合是综合考虑各用水部门的需求，合理地、充分地利用水资源，在国民经济发展的大框理地、充分地利用水资源，在国民经济发展的大框架内统筹安排，避免浪费人力、财力和水资源。架内统筹安排，避免浪费人力、财力和水资源。河流规划的基础河流规划的基础是建立对全河流水资源和全流域内是建立对全河流水资源和全流域内政治、经济发展的充分了解之上的。河流规划工作政治、经济发展的充分了解之上的。河流规划工作要用系统分析的方法，进行充分论证，多方案比较，要用系统分析的方法，进行充分论证，多方案比较，规定合理的开发程序。规定合理的开发程序。调差显示，目前我国不

15、仅对长江、黄河、珠调差显示，目前我国不仅对长江、黄河、珠江等大江大河进行了全流域规划，还对沅水、澜江等大江大河进行了全流域规划，还对沅水、澜沧江、清江、汉江、乌江、红木河、淮河、闽江、沧江、清江、汉江、乌江、红木河、淮河、闽江、雅鲁藏布江等一些较大支流或型流域进行了流域雅鲁藏布江等一些较大支流或型流域进行了流域规划规划。9.2.2 9.2.2 水利水电设计水利水电设计1 1、坝址和坝型的选择、坝址和坝型的选择选择合适的坝址、坝型和枢纽布置是进行水利水电选择合适的坝址、坝型和枢纽布置是进行水利水电工程设计的重要工作。工程设计的重要工作。在选择坝址和坝型时，需要考虑如下几个方面：在选择坝址和坝型时

16、，需要考虑如下几个方面：（1）地质条件）地质条件（2）地形条件）地形条件（3）建筑材料）建筑材料（4）施工条件）施工条件（5）综合效益）综合效益2 2、枢纽布置、枢纽布置枢纽布置就是研究确定枢纽中各种水工建筑物枢纽布置就是研究确定枢纽中各种水工建筑物的相互位置，这是枢纽设计中的一项重要内容。的相互位置，这是枢纽设计中的一项重要内容。（1）枢纽布置应遵循的原则）枢纽布置应遵循的原则枢纽布置应与施工导流、施工方法和施工期限一起考枢纽布置应与施工导流、施工方法和施工期限一起考虑，要在较顺利的施工条件下尽可能缩短工期。虑，要在较顺利的施工条件下尽可能缩短工期。枢纽中各个建筑物能在任何条件下正常地工作，

17、彼此枢纽中各个建筑物能在任何条件下正常地工作，彼此不致互相干扰。不致互相干扰。在满足建筑物的强度和稳定的条件下，枢纽总造价和在满足建筑物的强度和稳定的条件下，枢纽总造价和年运转费用低。年运转费用低。同工种建筑物应尽量布置在一起，以减少连接建筑物，同工种建筑物应尽量布置在一起，以减少连接建筑物，尽可能提前发挥效益。尽可能提前发挥效益。枢纽中各建筑物应与周围环境想协调，在可能的条件枢纽中各建筑物应与周围环境想协调，在可能的条件下，在建筑艺术上应美观大方，在保证使用功能的条件下，在建筑艺术上应美观大方，在保证使用功能的条件下，最大限度的满足美学功能的要求。下，最大限度的满足美学功能的要求。（2）枢纽

18、布置中各类水工建筑物对自身布置的要求）枢纽布置中各类水工建筑物对自身布置的要求挡水建筑物挡水建筑物泄水建筑物泄水建筑物水电站建筑物水电站建筑物灌溉和引水建筑物灌溉和引水建筑物过坝建筑物过坝建筑物3 3、工程设计工作阶段和设计方法、工程设计工作阶段和设计方法 水利水电工程建设，一般划分为规划、设计及施水利水电工程建设，一般划分为规划、设计及施工三个阶段。工三个阶段。由于水工建筑物所在地区的自然条件差别很大，由于水工建筑物所在地区的自然条件差别很大，故首先必须深入实际进行勘测调查工作，切实掌握故首先必须深入实际进行勘测调查工作，切实掌握有关地形、地质、水文、气象、建材等方面的资料，有关地形、地质、

19、水文、气象、建材等方面的资料，以及当地工农业生产、交通运输、劳力及物资供应以及当地工农业生产、交通运输、劳力及物资供应等情况等情况。在勘测调查的基础上，再进行规划和设计在勘测调查的基础上，再进行规划和设计工作。我国水利水电工程设计中一般要经过可行性工作。我国水利水电工程设计中一般要经过可行性研究、初步设计和施工详图三个阶段，才做技术设研究、初步设计和施工详图三个阶段，才做技术设计。计。设计中常采用的方法如下：设计中常采用的方法如下：实事求是实事求是类比类比方案比较方案比较模型试验是和专题研究模型试验是和专题研究借助借助电子电子计算机完成计算机完成遵循国家有关法令条例，正确选择设计文件、遵循国家

20、有关法令条例，正确选择设计文件、数据，采用最新科技成就和参考文献，精心设计。数据，采用最新科技成就和参考文献，精心设计。第第9.39.3节节 水利水电工程的发展趋势水利水电工程的发展趋势1.1.水利水电工程的发展历史水利水电工程的发展历史2.2.水利水电工程的可持续发展水利水电工程的可持续发展1.1.了解水利水电工程的发展趋势了解水利水电工程的发展趋势本节目录本节目录基本要求基本要求9.3.1 9.3.1 水利水电工程的发展历史水利水电工程的发展历史 我国早在公元前我国早在公元前2000多年前已经与水结下了不解多年前已经与水结下了不解之缘。无论是防洪、灌溉、航运、城市给水排水各之缘。无论是防洪

21、、灌溉、航运、城市给水排水各放卖弄都取得了巨大的成就。其中我国在水利水电放卖弄都取得了巨大的成就。其中我国在水利水电建设方面有两个繁荣时期：一是建设方面有两个繁荣时期：一是春秋战国时期春秋战国时期，而，而是是新中国新中国成立成立以后以后。春秋战国时期春秋战国时期都江堰都江堰水利工程水利工程借助于宝瓶口、飞沙堰、分水鱼嘴、借助于宝瓶口、飞沙堰、分水鱼嘴、对岷江进行分流。都江堰工程代表了当时水里工程建对岷江进行分流。都江堰工程代表了当时水里工程建设的最高水平，经历代整治，至今仍在使用。设的最高水平，经历代整治，至今仍在使用。1991年，年，都江堰水利枢纽的灌溉面积达到了都江堰水利枢纽的灌溉面积达到

22、了706702万万m2。这个时期建成的工程还有广西的灵渠、河北的引漳这个时期建成的工程还有广西的灵渠、河北的引漳十二渠、陕西的郑国渠和河汉的鸿沟渠等。十二渠、陕西的郑国渠和河汉的鸿沟渠等。新中国成立以后新中国成立以后 新中国成立后，生产力不断提高，科学技术不断新中国成立后，生产力不断提高，科学技术不断进步，水利水电事业迅猛发展起来，主要表现在如进步，水利水电事业迅猛发展起来，主要表现在如下几个方面：下几个方面：（1）整治大河大江，提高防洪能力）整治大河大江，提高防洪能力 长江是我国第一黄金水道。在长江中上游的直流长江是我国第一黄金水道。在长江中上游的直流上修建了安康、丹江口、乌江渡、龚嘴、凤滩

23、、东江、上修建了安康、丹江口、乌江渡、龚嘴、凤滩、东江、二滩等大中型工程，干流上有葛洲坝、三峡工程。二滩等大中型工程，干流上有葛洲坝、三峡工程。（2）修建了一大批大中型水电工程）修建了一大批大中型水电工程 我国建国我国建国60年来，水电建设迅猛发展，工程规模不年来，水电建设迅猛发展，工程规模不断扩大。代表性的工程中断扩大。代表性的工程中20世纪世纪50年代有浙江新安江年代有浙江新安江水电站、甘肃黄河盐锅峡水电站；水电站、甘肃黄河盐锅峡水电站；60年代有甘肃黄河年代有甘肃黄河刘家峡水电站、湖北汉江丹江口水电站；刘家峡水电站、湖北汉江丹江口水电站；70年代有湖年代有湖北长江葛洲坝水电站、甘肃白龙江

24、碧口水电站；北长江葛洲坝水电站、甘肃白龙江碧口水电站；80年年代有青海黄河龙羊峡水电站、吉林松花江白山水电站；代有青海黄河龙羊峡水电站、吉林松花江白山水电站；90年代有广西红水河岩滩水电站、青海黄河李家峡水年代有广西红水河岩滩水电站、青海黄河李家峡水电站；世纪之交有三峡水电站、小浪底水电站等。电站；世纪之交有三峡水电站、小浪底水电站等。综上所述，我国水利水电事业正从终点开发开始综上所述，我国水利水电事业正从终点开发开始走向系统的综合开发，如黄河梯级工程、三峡工程、走向系统的综合开发，如黄河梯级工程、三峡工程、南水北调工程等重大工程项目的计划和实施，都使我南水北调工程等重大工程项目的计划和实施，

25、都使我国水利事业迈向一个新水平。但是不论是全世界，还国水利事业迈向一个新水平。但是不论是全世界，还是我们国家，水资源的问题都是一个严重的问题，人是我们国家，水资源的问题都是一个严重的问题，人类面临着严峻的挑战。在新世纪里，我们必须妥善地类面临着严峻的挑战。在新世纪里，我们必须妥善地解决这些问题，走可持续发展的道路，要不断改善我解决这些问题，走可持续发展的道路，要不断改善我们的生存条件，同时不能恶化我们的生存环境。们的生存条件，同时不能恶化我们的生存环境。9.3.2 9.3.2 水利水电工程的可持续发展水利水电工程的可持续发展 我国多年前即开始的十大水利水电基地有我国多年前即开始的十大水利水电基

26、地有7个位于个位于西部，说明这个地区已悠闲进行了一定的水利谁带你西部，说明这个地区已悠闲进行了一定的水利谁带你工程，但从全国而言，西部的水资源的开发利用程度工程，但从全国而言，西部的水资源的开发利用程度还很低，潜力很大，还应大力开发，通过西电东送以还很低，潜力很大，还应大力开发，通过西电东送以适应全国日益增长的需要。适应全国日益增长的需要。应大力并优先修建开发条件和控制性能良好的大应大力并优先修建开发条件和控制性能良好的大型综合利用的水利水电枢纽工程，以及发展中小型水型综合利用的水利水电枢纽工程，以及发展中小型水利水电工程。这类工程的优点是工期短，见效快，易利水电工程。这类工程的优点是工期短，

27、见效快，易于发挥各方积极型，可有地方或各方集资兴建。于发挥各方积极型，可有地方或各方集资兴建。我国水利水电可持续发展的战略要在各种资源的可我国水利水电可持续发展的战略要在各种资源的可持续开发利用和良好的生态环境的基础上，不仅要保持续开发利用和良好的生态环境的基础上，不仅要保持经济的高速增长，还要谋求社会的稳定与发展。持经济的高速增长，还要谋求社会的稳定与发展。在电网的各种能源构成中，水电具有较好的调峰性在电网的各种能源构成中，水电具有较好的调峰性能，可改善电网中火电机组的发电状况，减少有害气能，可改善电网中火电机组的发电状况，减少有害气体的排放量，既可改善电网中电的质量，又可改善地体的排放量，既可改善电网中电的质量，又可改善地区的环境。抽水蓄能与煤电和油电比，具有跟踪负荷区的环境。抽水蓄能与煤电和油电比，具有跟踪负荷性能好、开停机灵活、节煤节油等特点。性能好、开停机灵活、节煤节油等特点。