第9章 水利水电工程.pdf

第9章水利水电工程A9.1农田水利工程9.2水电工程9.3防洪工程9.4发展趋势及前景展望简述我国江河众多，全国大小河流总长达42万公里，河川径流总量为2.8X10 12 m3,流域面积在1000 kM以上的河流约1500条。中国七大江河项 目长江黄河松花江珠江辽河海河淮河流域面积(万kM)180.975.255.744.422.926.426.9河长(km)6300546423082214139010901000年均降水深(mm)10704755271469473559889年均径流量(亿m3)9513658623338148228622注入东海渤海黑龙江南海渤海渤海黄海 水利工程：是指用于控制和调配自然界的地表水和地下水，以达 到除害兴利目的而兴建的工程。A水利工程的特点：水工建筑物受水的作用，工作条件复杂；施工难度大；各地的水文、气象、地形、地质等自然条件有差异，水 文、气象状况存在偶然性，因此大型水利工程的设计，总 是各有特点，难以划一；大型水利工程投资大、工期长，对社会、经济和环境有 很大影响，既可有显着效益，但若严重失误或失事，又会 造成巨大的损失和灾害。都江堰一“世界水利文化的鼻祖”，由秦国蜀郡太守李 冰及其子率众于前256年左右修建的，是全世界迄今为止，年南水北调总体规划推荐东线、中线和西线三条调水线 路。通过三条调水线路与长江、黄河、淮河和海河四大江河的 联系，构成以“四横三纵”为主体的总体布局，以利于实现我长江三峡水利枢纽工程是南水北调的一部分，世界上 规模最大的水电站，也是中国有史以来建设的最大型的工程项 目，大坝为混凝土重力坝，坝高185米。总工程分三期，1994年 开工，到2009年竣工。主要具有防洪、发电和航运等作用。9.1农田水利工程农田水利是指发展灌溉排水，调节地区水情，改 善农田水分状况，防治旱、涝、盐、碱灾害，以促进农 业稳产高产的综合性科学技术。农田水利在国外一般称为灌溉和排水。因此，农 田水利工程主要是灌溉工程和排涝工程。灌溉与排水 取水工程 灌溉泵站和排水泵站 渠道工程和渠系建筑物9.1.1灌溉与排水灌溉：是指当农田水分不能满足作物需要时，则应 增加水分；排水：当水分过多时，则应减水。一、灌溉方法地面灌溉:0；1、地面灌溉是指将地面水直接引入农田内，在重力和毛细管作用下渗 入土壤。是我国最广泛和最古老的方法，又称为自流灌溉。A优点：田间工程设施简单，不需能源，易于实施。A缺点：容易造成表层土壤板结，水的利用率较低，灌水均匀 度较差，用工较多。板结：在浇水或降雨后土壤因缺乏有机质而结块变硬的现象。由于地势关系，有时需抬高水源的水位才能引水入田。有 的利用水泵引水，称为提水灌溉或扬水灌溉。A根据灌溉水渗入土壤的方式，地面灌溉可分为4种：(1)畦灌；(2)沟灌；(3)格田灌溉;(4)漫灌。(1)畦灌定义：用临时土填将农田分隔成长条形畦田，水流从畦 首引入，在重力作用下沿田面坡度以薄水层向前推进,同时渗入土壤。适用范围：适用于小麦、谷子、蔬菜等窄行密植作物。优点：略省水,可育旱作物。工。且灌水过程中表土易结成硬盖。(2)沟灌定义：在作物行间开挖灌水沟，水在沟中流动，借毛细管作 用浸润沟两侧土壤的灌溉方法。适用于棉花、甘蔗等宽行 作物。覆膜沟灌适用范围:(3)淹灌定义：与畦灌类似，只是农田分块较畦田大。又称格田灌溉,是用田填将灌溉土地划分成许多格田，灌水时，使格田内保持 一定深度的水层，借重力作用湿润土壤。适用范围：(4)漫灌定义：在田间不做任何沟填，灌水时任其在地面漫流，借 重力作用浸润土壤。适用范围：多用于灌溉草场。缺点：灌水的均匀性差，水量浪费较大。2、喷灌由管道和喷头组成。当需要灌溉时，打开管道上的 阀门，压力水自喷头洒出，形成均匀的水滴洒布在农田 里，也称人工降雨灌溉。喷灌喷灌设备3、滴灌定义：利用塑料管道将水通过直径约10 mm毛管上的孔口或 滴头送到作物根部进行局部灌溉。它是目前干旱缺水地区最 有效的一种节水灌溉方式，水的利用率可达95%。适用范围：适用于 果树、蔬菜、经济作 物以及温室大棚灌溉，在干旱缺水的地方也 可用于大田作物灌溉。缺点：滴头易结垢、堵塞。4、微喷定义：微水灌溉的简称，是利用微灌系统设备按照作物需水要求,通过低压管道系统与安装在尾部的特制灌水器，将水和养分以较 小的流量均匀、准确地直接输送到作物根部附近的土壤表面或土 层中的灌水方法。特点：灌水流量小，一次灌水延续时间长，周期短，需要的工作 压力较低，能够较精确地控制灌水量，满足作物生长发育之需要。倒挂式旋转微喷头二、农田排水(farmlanddrainage)定义：将农田中过多的地面水、土壤水和地下水排除，改 善土壤的水、肥、气、热关系，以利于作物生长的人工措施。排水系统可分为明沟排水和暗沟排水系统两种。明沟：是指在地面开挖沟道以排除地表积水、土壤中多余水分和过高的地下水的排水技术措施；暗沟：又称为盲沟，是指地面以下引导水流的沟(管)，无渗水和汇水的功能。三、灌溉水源(water source for irrigation)是指可用于灌溉的地表水、地下水和经过处理并达 到利用标准的污水的总称。地表水：地下水：有浅层地下水和深层地下水。城市污水和灌溉回归水用于灌溉，是水资源的重复 利用。9.1.2取水工程任务：从水源取水，并送至水厂或用户。取水工程包括给水水源的选择和取水构筑物的建设两 个方面。给水水源一、给水水源分类及其特点1、给水水源分类：地下水：潜水（无压地下水），自流水（承压地下水）和泉水。地表水：包括河川径流、湖泊和汇流过程中拦蓄的地表 径流。2、给水水源的特点：地下水：水质清澈、变幅不大，相对地表水不易被污 染；矿化度和硬度较大；取水构筑物构造简单，处理设 施简单，费用低，便于靠近用户设置及卫生防护，同时 便于维护及运行管理。地表水：水质具有季节性，河水浊度高，汛期含砂量 大，色度高，有机物和细菌的含量高且易被污染；水温 随季节变化幅度较大；矿化度和硬度较地下水小；取水 构筑物构造复杂，处理设施占地大，费用高，维护管理 较地下水复杂。取水枢纽又称为渠首。它的任务是从水源及时取得以满足农田灌 溉、水力发电、工业及生活供水等需要的水量。取水枢纽按工程措施的不同分类：无坝取水；有坝取水；水泵站取水；水库取水。我国几千年前在西北、华北及西南等地区兴修了许多无 坝取水灌溉工程，如都江堰、郑国渠、秦渠及汉渠等。（一）无坝取水1、定义：在不设拦河建筑物的天 然河道中取水的方式及工程设施。2、适用条件：水源（河道）的水位和流量均能满足灌溉用水的要求。取水角度应小于90度。3、枢纽组成：进水闸：控制引水流量（一般不大于枯水流量的30%）；冲沙闸：冲走进水闸前泥沙（少沙河流上可不需冲沙闸）；导流堤：导流及保证引水，平时导流，枯水时截断河流，保 证引水（有些河道要求引水流量不大于河道流量的30%,以 保证通航和河道的稳定），从大江大河引水时，不需导流堤。4、引水口位置的选定a进闸4一无坝取水 3有坝取水 C抽水取水壅水坝B干河（二）有坝取水1、定义：修建拦河建筑物控制河道 水流以保证取水的方式及工程设施。2、适用条件：河道流量能满足灌溉 要求，但水位略低于渠首引水要求。3、枢纽组成：图2有成水水进水口 壅水坝：抬高水位，满足灌溉引水要求；进水闸：位于引水干渠（或总干渠）的渠首，控制入渠流量;防洪堤：减免或避免上游淹没损失。冲沙闸：它是多沙河流低坝引水枢纽中不可缺少的组成部分。冲沙闸的底板高程应低于进水闸底板高程，以保证冲沙效果。4、引水口位置的选定a进闸4一无坝取水 3有坝取水 C抽水取水壅水坝B干河（三）水泵站取水1、适用条件：河道水量丰富，但灌区位置较高，并且 修建其它取水工程困难或不经济时。2、枢纽组成：抽水设备：水泵、动力机、管道、闸阀等；水工建筑物：引水渠、进水池、泵房、出水池等；辅助设施：供电设施、泵房内供排水设施、安装检修 设施。(四)水库取水1、适用条件：(1)多年总来水量较丰富，但有时水量水位都不能满足灌溉要求；(2)有适当的地形(山谷)。2、组成：大坝：重力坝、拱坝、土石坝等；溢洪道：正槽、侧槽；无闸控制、有闸控制等；输水涵洞：涵管式、卧管式。3、优缺点：优点：调节径流；进入灌区的泥沙很少。缺点：枢纽复杂，投资大；淹没损失大。9.1.3灌溉泵站与排水泵站当灌区位置比较高，不能进行自流灌溉时，可以在 适当位置设置水泵站，进行抽水灌溉。灌溉泵站：用于提水灌溉的泵站。排水泵站：用于排除洪涝渍水和降低地下水位的泵站。排水泵站的主要组成部分 是泵房和集水池，泵房中设置 由水泵和动力设备组成的机组。排水泵站必须及时把水送走。应有备用电源和备用机组。报水京心示怠国泵站规划和灌区划分(1)一站扬水、一区灌溉：由一个泵站控制一个灌区。这种 方式适用于灌溉面积不大，扬程较低，渠道不长的灌区。其 特点一般是工程规模小、机 电设备较少，工程较集中。(2)多站分级扬水，分区 灌溉：对于地形由缓变陡的 灌区，为避免将水扬到高处 再跌下使用造成能量浪费，可采用多级泵站，分级扬水，各站分别控制不同高程的灌 区，如右图所示。多站分级扬水，分区灌溉示意图 卜泵站;2灌溉干渠：3-河流(3)多站单级扬水，分 区灌溉：在具有河网或沟 渠多的地区，可以按河网 或沟渠围绕的天然地区分 别设置单级扬水站，分区 进行灌溉。这样可减少一 些交叉建筑物。(4)一站分级扬水，分区灌溉：当水源在高处，可以用一 个泵站控制有明显高差的几个灌区时，采取高地用高出水 池灌溉，低地用低出水池灌溉。多站分级扬水，分区灌溉示意图I1级站；2二级站；3-三级站；4-干渠；等高线1、泵站建筑物布置水泵站的建筑物一般包括引水渠、进水池、泵房、出水管道和 出水池等。布置形式一般分为两种：(1)有引水渠泵站布置形式当水源与出水池之间地形较平缓，且相距又较远时，常采用。有引水渠泵房布置图有引水渠泵站布置形式的特点：水泵进水受水源影响小，泵站的防洪问题容易解决；泵房可能处于深挖方中，以致通 风散热条件较差；特别是泥沙多的水源，容易使进水池淤积,以至影响正常运行。因此，在地形条件允许的情况下，设置 排沙设施，定期冲淤排沙。(2)无引水渠泵站布置形式当站址处于地形较陡或灌区距水源较近时，常采用无引 水渠布置形式，即将泵站修建在水源岸边，直接从水源取水。无引水渠泵站布置形式的特点：泵房受水源的水位影响很 大，防洪问题较难解决；但可减少土方开挖和取消进水闸。2、排水泵站(1)规划原则我国由于汛期雨量集中，河流在汛期往往处在高水位状 态，低洼地区自排不可能时，必须借助排水泵站进行机排。排水必须统一规划，分区进行，因地制宜，不应以邻为壑，以造成水利纠纷。规划原则：高低水分开，高水高排，低水低排；主客水分 开，使上下游各有排水沟渠，能分别畅排入河，防止客水集 中下游，造成下游农田涝灾；洪涝水分开，治涝必先防洪；以自排为主，机排为辅；排水时间由各种作物能耐淹的水深 和耐淹的时间确定，力求及时排水避免农业减产。（2）站点布局集中建站与分散建站排水区域面积较大，地形起伏不显著，地势为单向倾斜，行政 区域单一，下游有大容积的蓄涝区（湖泊、洼地等）。涝水可通过 排水干渠汇集于蓄涝区内，宜集中修建较大泵站。集中建站的优点：排水站的单位装机（单位排水面积需装水泵的千 瓦数）容量小、成本低，输电线短，便于集中管理。集中建站的缺点：由于集中排水，以致有的地区排水时间长，可能 影响作物的生长。排水区水网密集，排水出口分散，地势高低不平，高地需灌水,低地需排水，宜分散建站。分散建站的优点：泵站与排水渠的工程量小，收效快，便于管理。一级排水与二级排水无论集中或分散建站，排水方式都可分一级排水与二级 排水。一级排水是由泵站直接将涝水排入承泄区（河流或有 泄水的湖泊）或由泵站将涝水先排入蓄涝区（洼地暂蓄），待承泄区水位下降开闸自排。承泄区 承泄区（a）（匕）一水方式（a）排入承泄区；（b）排入蓄涝区二级排水是在低洼地区分别用泵站将涝水扬入蓄涝区,再用大泵站扬水或自排到承泄区；亦可自排配合泵站扬水至蓄涝区，再用大泵站扬水或自排入承泄区。-(b)(b)二级排水方式(泵站排水入蓄涝区(b)自排配合泵站排入蓄涝区9.1.4渠道工程与渠系建筑物渠道是指具有自由水面的人工水道。地面上的渠道多为开敞式明渠。埋设在地面下四周封闭的称为暗渠（输水管道）。A渠道按用途可分为：灌溉渠道、动力渠道（用于引水发电）、供水渠道、通航 渠道和排水渠道（用于排除农田涝水、废水和城市污水）等。在实际工程中，常是一渠多用，如灌溉与通航、供水结合,灌溉与发电结合等。A渠道设计的主要内容为:渠道选线，确定断面形式和尺寸，拟定渠道防渗措施等。1、渠道断面渠道的横断面形状有很多种。一般为规则断面，常见 的有梯形断面、矩形断面、u型断面等。梯形断面矩形断面有挡土墙矩形断面盘山断面半填半挖断面在流量、底坡、糙率等已定时，设计的渠道断面 可以有许多的答案。因此，要从渠道的设计、施工和 运用等方面就设计的断面形式和尺寸进行方案比较。从经济观点考虑，在流量、底坡、糙率等已知时,总是希望设计的过水断面形式具有最小面积，以减小 工程量；或者说，在底坡、糙率、过水断面面积一定 的条件下，设计的断面能使渠道通过的流量达到最大。凡是符合这一条件的过水断面就称为水力最佳断面。渠道断面形式取决于水流、地形、地质以及施工等条件2、渠道的流速与流量 渠底坡降：渠道两端底部高差与坡底的长度比。在一般情况下灌溉渠道的水流是恒定流（即水深和流 速都不变），因而水面坡降与渠底坡降大致相等。根据水 力学内容，流速大小主要取决于坡降的大小。流速过大会引起冲刷；过小容易淤积，并可能使渠道生长杂草。在设计时，应使渠道流速介于上述两者之间。不致引起渠道冲刷的最大允许流速称为不冲流速；不致引起渠道淤积的最小流速称为不淤流速。在流速符合上述要求时，再进一步分析、比较和确定最经 济合理的渠道断面型式。3、渠道的渗透损失及防渗措施渠道的水量损失主要是渗透，其次是蒸发。在灌溉渠道中，有时渗透损失可达渠道流量的50%60%o这不仅造成水量的消耗，还会引起地下水位的升高,以至促使附近农田盐碱化。渠道的渗透流量随时间的增长而逐渐减少，这是因为 渗透使土壤细颗粒移动，细颗粒填充了土壤中的孔隙；另 一方面水流中的悬移质和溶解盐进入渠床的土壤中，渠床 周边形成透水性小的铺盖。常见的防止渗透的方法有两种：提高渠床土壤的不透水性;衬砌渠床。(1)提高渠床不透水性的方法淤填法：除上述细颗粒靠渗透填充土壤的孔隙外，有时还可 采用人工淤填法，即把粘土抛入渠中或有意向渠道泄放浑水。此法适于渠床土壤的颗粒不均匀，又不存在大孔隙的情况下采 用，渠中流速也不能太大，以免冲走淤填物。机械压实法：在修建渠道时，通过压实土壤，以提高其不透 水性，此法特别适用于填方渠道。(2)衬砌法渠道衬砌的作用是：减少渗透损失；防止冲刷；降低糙率,以增加渠道的输水能力；增加边坡的稳定性；保护渠床免受冰 块或船只的冲撞；防止渠中生长杂草；防止穴居动物破坏边坡;加快输水时间。常采用的衬砌形式有：草皮护面：将草皮（具有厚壤土层）平铺在渠床上,并加拍打，主要起防冲、防渗作用；适用于坡降不大,流速不超过1.2 m/s的渠道。粘土衬砌：主要起防渗作用，边坡的结构形式类似土坝的斜墙。石料衬砌：分为抛石、干砌石和浆砌石三种。混凝土及钢筋混凝土衬砌：这种衬砌具有显着的防冲、防渗、降低糙率、稳定边坡、不生杂草的作用，但造价 最高。草皮护面的衬砌方式:草皮护面（单位：厘米）4、渠系建筑物(canal structure)：渠道所经过地方的建筑物，统称为渠系建筑物。渠系建筑物按其作用可分为：(1)交叉建筑物：隧道、渡槽、倒虹吸管、涵洞等；(2)连接建筑物：跌水、陡坡等；(3)水闸:进水闸、泄水闸、排沙闸等。(1)交叉建筑物当渠道穿越山岗、河流、山谷、道路、低洼地带或 与其它渠道相遇时，必须修建交叉建筑物。常用的交叉建筑物包括隧洞、渡槽、倒虹吸管、涵 洞等。隧洞：渠道穿越山岗的建筑物。为降低糙率，一般过水部分用浆砌石衬砌。隧道渡槽：渠道跨越河流、山谷、道路或其它渠道的 高架输水建筑物，在结构 上基本与桥梁相似。渡槽可分为槽身和支 承两部分。林县红旗渠渡漕钢筋混凝土拱形框架渡槽（2）联接建筑物当渠道垂直于地面等高线布置时，往往会遇到地面坡度大于 渠道纵坡的情况。如果保持渠道纵坡不变，渠道便会高出地面；若加大渠道纵坡，又会促成对渠道的冲刷。在这种情况下，可将 渠道分段，使相邻段之间形成一集中落差，把上下两段渠道联接 起来的建筑物，叫联接建筑物。渠道上联接建筑物，主要有跌水和陡坡两种。使渠水铅直下落的建筑物，叫跌水。当渠道经过地形急剧变化的地段时，也可利用地形变陡处修建 联接建筑物，称为陡坡。(a)(b)(3)水闸进水闸位于干渠渠首，调节从水源引入渠道的流量。分水闸位于干渠以下各级渠道的渠首，将上一级渠道的流量 按需要分送到所在的渠道。节制闸位于渠道分水口下游，当所在渠道出现低水位时，用 以抬高水位，以满足下一级渠道引取设计流量。如果所在 渠道的下游水工建筑物或下游渠道发生异常现象，也可闭 闸进行检查维修。泄水闸在主要渠系建筑物上游或在主要渠道上每隔一定距离 设置泄水闸，以便宣泄多余的水量。在出现险情时，也可 利用泄水闸将渠道水放空，以保证建筑物和渠道的安全。但泄水应预先找好出路。排沙闸一般设在进水闸附近，用来冲走闸前或渠道中的淤砂。第9章水利水电工程9.1农田水利工程A 9.2水电工程A 93防洪工程A 94发展趋势及前景展望9.2水电工程、刖百我国水能资源理论蕴藏量为6.89亿kw,技术可开发 量4.93亿kw,占全世界的20.75%,年平均总发电量2.26 万亿kw-h,居世界首位。,西部可开发量占全国的82%,已开发量不足10%。/长江干支流总落差580 0 m,水能蕴藏量2.68亿kw,占 全国的38.89%。可开发量19724万kW,年平均发电量 10275亿kwh,占全国可开发量的40.00%。/西南地区水能蕴藏量2.67亿kw,可开发量0.9亿kw,年 平均发电量5067亿kwh,占全国的18.26%。中国水能资源有四大特点：一是资源总量丰富，但人均资源量较低。以电量计，人均资 源量只有世界平均值的70%左右；二是水电资源分布不均，与经济发展不匹配。水电资源量的 75%集中在经济发展相对滞后的西部地区，而经济发达、人 口集中的东部沿海11省市，仅占6%,用电量却占全国的51%；三是江河来水量年内年际变化大，水电开发利用的难度较大。年径流最大与最小量的比值，长江、珠江、松花江为23倍，淮河达15倍，海河更达20倍之多；四是开发利用不足。至2003年底，全国水电开发量仅占可开 发量的24%左右，远低于发达国家平均60%以上的开发程度。现状及未来2011年4月11日，国家能源局副局长刘琦指出，“十二五”规划纲明确“十二五”期间要开工建设1.2亿千瓦水电的目标。“4一五”期间，原规划的水电开工量约为7000万千瓦，但 实际开工量只有2000多万千瓦，占规划量的20%-30%。20 0 8-2009年，全国仅核准开工水电项目累计1000多万千瓦，其中没 有一个大型水电项目。此前的2010年7月8日，金沙江中游金安 桥水电站通过国家发改委核准，被认为是重大水电项目重新开 闸的标志。随后，鲁地拉水电站、龙开口水电站等一批在“十 一五”期间遭遇滞缓的水电项目审批陆续得到解禁。2010年全国水利建设投资完成2328亿元，同比增长22.9%。据中央1号文件的规定，今后10年全社会水利年均投入比2010 年高出一倍。据此估算，今后十年水利建设将至少完成投资4.6 万亿元。9.2.1水电站开发方式和主要类型水力发电除了需要流量以外，还需要集中落差(水头)。而 天然的集中落差只在个别地方有，即瀑布，故实际工程中多采 用人工的集中落差：坝式水电站、引水式水电站、抽水蓄能电 站和潮汐电站等，其中，前两种是最基本的开发方式。(1)坝式水电站(dam-type hydropower station)在河流峡谷处拦河筑坝，坝前雍水，在坝址处形成集中落差,这种开发方式为坝式开发。在坝址处引取上游水库中水流，通 过设在水电站厂房内的水轮机，发电后将尾水引至下游原河道，上下游的水位差即是水电站所获取的水头。用坝集中水头的水 电站称为坝式水电站。坝式水电站特点：（1）坝式水电站的水头取决于坝高。目前坝式水电站的 最大水头不超过30 0 m。坝式水电站的引用流量较大，电站的规模也大，水 能利用较充分。（由于筑坝，上游形成的水库，可以用来 调节流量）目前世界上装机容量超过20 0 0 MW的巨型水 电站大都是坝式水电站。此外坝式水电站水库的综合利 用效益高，可同时满足防洪、发电、供水等兴利要求。坝式水电站的投资大，工期长。（工程规模大，水 库造成的淹没范围大，迁移人口多）。适用条件：河道坡降较缓，流量较大，并有筑坝建库的条件。坝式水电站的形式按照坝式开发方式的水电站厂房与拦河坝或溢流坝的相对 位置分为：坝后式水电站（坝后式厂房）、坝内式水电站（坝 内式厂房）、溢流式水电站（溢流式厂房）、河床式水电站（河床 式厂房）等。河床式电站（power station in river channel）一般修建在河道中下游河道纵坡平缓的河段上，为避免大 量淹没，建低坝或闸。厂房和挡水坝并排建在河床中，共同挡 水，故厂房也有抗滑稳定问题；厂房高度取决于水头的高低。引用流量大、水头低。适用水头：大中型：25米以下，小型：810米以下。主要包括：挡水坝、泄水坝、厂房、船闸、鱼道等。注：厂房本身起挡水作用是河床式水电站的主要特征。富春江河床式水电站我国最大的低水头水电站是长江葛洲坝水电站，属于河床式水电站类型。水电站厂房是挡水建筑物的一部分。葛洲坝水电站坝后式水电站(powerstaion at dam toe)当水头较大时，厂房本身抵抗不了水的推力，将厂房 移到坝后，由大坝挡水。A特点：坝后式水电站一般修建在河流的中上游；库容较大，调节性能好。如为土坝，可修建河岸式电站。特点：水力发电站的厂房紧靠挡水大坝下游，发电引水 压力钢管通过坝体进入水电站厂房内的水轮机室。坝后式水电站三峡工程（坝后式水电站）三峡工程建设大事记1919年，孙中山先生在建国方略之二一一实业计划中谈及对 长江上游水路的改良，最早提出建设三峡工程的设想。1932年10月，国民党政府开始对三峡地区进行勘查、测量；1944年5月，美国垦务局设计总工程师、世界著名高坝专家、萨 凡奇博士提出扬子江三峡计划初步报告（白宫披露，轰动世 界的“萨凡奇计划”）；1946年4月，萨凡奇博士再度来华复勘三峡坝区。同年5月，资源 委员会与美国垦务局签订了由该局进行设计的技术合作协议；1947年5月，国民党政府明令中止了三峡水力发电计划（一心内 战，经济崩溃）。1958年3月，中共中央成都会议上通过了中共中央关于三峡水利枢纽和长江流域规划的意见。1994年12月14日，国务院总理李鹏宣布：三峡工程正式开工o考虑物价上涨和贷款利息，工程的最终投资总额预计在2000亿元左右。三峡大坝是一座坚固的混凝土重力坝，经受得住常规武器的 袭击。短时段内将水库从高水位降低到低水位，可以对付核 武器袭击，溃坝洪水的演示过程表明，溃坝洪水灾害影响范 围为沙市以上的局部性灾害。坝址在诱发地震的6度影响区内，大坝工程按7度设防。三峡地理位置溢流式厂房水电站是指厂房布置在溢流坝后，洪水通过厂房顶下泄。特点：坝址河谷狭窄、山体陡峻、洪水流 量大时，河谷只够 布置溢流坝，采用 前述坝后式厂房会 引起大量土石方开 挖，这时可以采用 溢流式厂房。黄河炳灵水电站国内第一座厂顶溢流式厂房水电站一即将水库的泄洪溢流渠修建在发电厂的顶部。二、弓I水式水电站(diversion type power station)用引水道集中水头的电站称为引水式水电站。特点：(1)水头相对较高，目前最大水头已达2000米以上；(2)引用流量较小，没有水库调节径流，水量利用率较低，综 合利用价值较差；电站库容很小，基本无水库淹没损失，工程量较小，单位 造价较低。A类型:无压引水式(freeflow)：引水道是无压的(如明渠)；有压引水式(pressure flow)：引水道是有压的(压力隧洞)。适用条件：适合河道坡降较陡，流量较小的山区性河段。无压引水式水电站(1)无压引水式电站引水建筑物是无压的：明渠(open channel)、无压隧 洞(free flow tunnel)。主要建筑物包括：低坝，进水口，沉沙池，引水渠(洞)，日调节池，压力前池，压力水管，厂房，尾水渠。2.有压引水式电站引水建筑物是有压的：压力隧洞(pressuretunnel)。主要建筑物：低坝，引水隧洞(有压)，调压室，压力水管,厂房，尾水渠。有压引水式水电站北京下马岭引水电站三、抽水蓄能电站(pumped storage power station)随着经济的发展以及人民生活水平的提高，电力负荷和电网 日益扩大，系统负荷的峰谷差越来越大，预计到21世纪初，我国 东北、华北、华东均将成为几百万兆瓦的电力系统，它们的峰谷 差将达到1万MW,因此解决调峰填谷的任务愈来愈迫切。在电力系统中，核电站和火电站不能适应电力系统负荷的急 剧变化，且受到技术最小出力的限制，调峰能力有限，而且火电 机组调峰煤耗多，运行维护费用高。而水电站启动与停机迅速、运行灵活，适宜担任调峰、调频、事故备用。抽水蓄能电站是以水体为储能介质，起调节作用。主要解 决电力系统的调峰问题。抽水蓄能电站可以说是一种特殊作用的水电站，它并不 利用河流水能来发电，而仅仅是在时间上把能量重新分配，一 般在后半夜当电力系统负荷处于低谷时，利用火电站，特别是 原子能电站富裕（多余）的电能，以抽水蓄能的方式把能量蓄 存在水库中，即机组以水泵方式运行，将水自下游抽入水库。在电力系统高峰负荷时将蓄存的水量进行发电，即机组以水轮 机方式运行，将蓄存的水能转化为电能。由于能量转换有损耗,大体上用4度电抽水可发出3度电。随着电力行业的改革，实行负荷高峰高电价、负荷低峰 低电价后，抽水蓄能电站的经济效益将是显著的。Pumped-Storage PlantDischargeVisitors CenterReservoirIntakePowerplant ChamberBreakersTransformer Vault抽水蓄能电站我国已建抽水蓄能电站有：(1)广东抽水蓄能电站装机容量为240 0 M W(8 X 30 0 MW)；(2)天荒坪抽水蓄能电站装机容量为 180 0 MW(6 X 30 0 MW)；(3)十三陵抽水蓄能电站装机容量为80 0 MW(4X20 0 MW)；(4)潘家口抽水蓄能电站装机容量为420 MW(3X90 MW+150 MW),联合型;(5)西藏羊卓雍湖抽水蓄能电站装机容量为90 M W(4 X 22.5MW)。世界上第一座抽水蓄能电站是瑞士于1879年建成的勒 顿抽水蓄能电站。中国浙江省安吉县的天荒坪抽水蓄能电站装机180万千瓦，2000年建成。中国广州抽水蓄能电站,工程总装机240万千瓦，是目前世界上最大的抽水 蓄能电站。天荒坪抽水蓄能电站河南光山五岳抽水蓄能电站工程计划总投资4331亿 元，总装机规模为100万KW,布置4台单机容量为25万kw 单转速混流可逆式水泵水轮电动发电机组。主要由上水 库、地下厂房、地面开关站、输水系统和下水库五部分 组成。整个工程计划2015年建成投产。五岳湖四、潮汐电站(tidal energy power station)潮汐发电是利用潮水涨、落产生的水位差所具有的势能来发电。世界海洋潮汐能蕴藏量约为27亿kW,若全部转换成电能,每年发电量大约为1.2万亿kW.h。1912年德国建成世界第一座实验性小型潮汐电站：布苏姆潮汐 电站。1968年投入运行的法国朗斯河口潮汐电站年发电量约5亿千瓦 时，是世界上最大的潮汐电站。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。港沙发电站潮汐电站示意图9.2.2水电站建筑物水电站建筑物是指水电站中拦蓄河水，抬高水头，装 设机电设备以及将水引经水轮发电机组发电的一系列建筑 物的总称。挡水建筑物：用于拦蓄河水，集中落差，形成水库，如坝、水闸等；泄水建筑物：用于下泄多余的洪水，或者放水以降低水 库水位，如溢洪道、泄水孔等；水电站进水口：将发电用水引入引水道；水电站引水建筑物：将已引入的发电用水输送给水轮 发电机组，如渠道、隧洞（见水工隧洞）和压力水管等;平水建筑物：当水电站负荷变化时，用于平稳引水道 中流量及压力的变化，如前池、调压室等；尾水道：通过它将发电后的尾水自机组排向下游；发电、变电和配电建筑物：包括安装水轮发电机组及 其控制设备的水电站厂房、安放变压器及高压开关等设 备的水电站升压开关站；为水电站的运行管理而设置的必要的辅助性生产、管 理及生活建筑设施。_上海祝广告育保公司E用水力重*及知天K期清示泄水建筑物：用于下泄多余的 洪水，或者放水以降低水库水位。溢洪道 泄水孔9.3第三节防洪工程防洪包括防御洪水危害人类的对策、措施和方法。它是水 利科学的一个分支，主要研究对象包括洪水自然规律，河道、洪泛区状况及其演变。防洪工作的基本内容可分为建设、管理、防汛和科学研究。洪水是一种自然现象，常造成江河沿岸河谷、冲积平原和河 口三角洲I、海岸地带的淹没。-无周期性-随机性-地点不固定洪水形成的原因：洪水的形成往往受气候、下垫面等自然因素与人类活动因 素的影响。洪水按地区分类：河流洪水、融雪洪水、注川洪水、冰凌洪水、雨雪混合洪 水和溃坝洪水等六种。我国洪水的特点：我国河流的主要洪水大都是暴雨洪水，多发生在夏、秋 季节，南方一些地区春季也可能发生。以地区划分，我国中、东部地区以暴雨洪水为主，西北部地区多融雪洪水和雨雪混合 洪水。“98长江大洪水”和98嫩江、松花江特大洪水”都是 由暴雨洪水形成的。我国的洪水灾害十分频繁，近四十年来的较大洪水包括：1963年：海河大水。海河南系发生特大洪水，受淹农田440万 平方米，京广铁路中断。1975年：淮河大水。8月上旬淮河上游出现罕见的特大暴雨，河南省泌阳县林庄3天雨量达1,60 5.3mm,位于暴雨中心地区的 两座大型水库失事，河南省有820万人口，106万平方米耕地遭 受严重水灾，倒塌房屋560万间，死亡2.6万人。1981年：长江上游大水。四川省138个县市受灾。1982年：黄河大水。1991年：淮河、太湖大水。淮河受淹耕地401万平方米，受灾 人口5,423万人，倒塌房屋196万间。1994年：西江大水。1995年：长江、辽河、松花江大水。该年长江川、湘、鄂、赣四省农田受淹成为321.4万平方米，受为人口8,526万人。东 北辽、吉、黑三省农田受淹223.2万平方米，受灾人口 1,0 78.6 万人。1996年：珠江、长江、海河大水。该年全国各省（自治区、直辖市）均不同程度地遭受了洪涝灾害，一半以上省（区）严 重受灾，全国有311个县以上城市进水，洪涝成灾面积1,182.33 万，受灾人口2.67亿人，直接经济损失2,20 8.36亿元。1998年：长江、嫩江、松花江、珠江、闽江等流域大水。9.3.1 防洪规划 中华人民共和国防洪法1、定义：防洪规划是指为防止某一区域、河段或者区段的洪涝灾 害而制定的总体部署。2、原则：统筹规划、综合利用、蓄泄兼筹、因地制宜、区别对待。3、内容：收集资料、洪水分析、拟定规划目标与防洪标准、制定 防洪方案、确定防洪高度、防洪效益分析。9.3.2 防洪工程（flood control works）1、定义：是指为控制、防御洪水以减免洪灾损失所修建的工程。2、组成：主要有堤、河道整治工程、分洪工程和水库等。3、类型按功能和兴建目的可分为挡、泄（排）和蓄（滞）等。A挡.堤坝主要是运用工程措施“挡”住洪水对保护对象的侵袭。如：河堤、湖堤、海堤、挡潮闸和围堤等。泄（排）整治河道主要是增加泄洪能力。如：修筑河堤、整治河道（如扩 大河槽、裁弯取直）、开辟分洪道等，是平原地区河道较为广 泛采用的措施。A蓄（滞）.水库、分洪区主要作用是拦蓄（滞）调节洪水，削减洪峰，减轻下游 防洪负担。如利用水库、分洪区（含改造利用湖、洼、淀等）工程等。(1)堤坝：它沿河、渠、湖、海 岸边或行洪区、分洪区(蓄洪区)、围垦区边缘修筑的挡水建筑物。堤坝的常见形式：土堤、石堤、防洪墙、及较先 进的橡胶坝。河南 信阳 市浙 河橡 胶坝 工程(2)河道整治 river regulation为防洪、航运、供水、排水及河岸洲滩的合理利用，按河道演变的规律，因势利导，调整、稳定河道主流位置,以改善水流、泥沙运动和河床冲淤部位的工程措施。河道整治的直接措施包括：控制和调整河势；实施河道裁弯取直；实施河道展宽工程；实施河道疏浚工程；(3)分洪工程分洪：当河道洪水位超过保证水位或流量将超过安全泄量 时，为保障保护区安全，而采取的分泄超额洪水的措施。分洪工程是牺牲局部，保存全局的措施。分洪工程的组成：进洪设施与分洪道、蓄滞洪区、避洪措 施、泄洪排水措施等。以分洪道为主的亦称为分洪道工程，在我国又称减河；以蓄滞洪区为主的亦称为分洪区或蓄洪区工程。洪火损失。信阳南湾水库(4)水库(Reservoir)水库：用坝、堤、水闸、堰等工程，于山谷、河道或低洼 地区形成的人工水域。水库防洪：是利用水库的防洪库容调蓄洪水，以减免下游建国后首批兴建的大型治淮骨 干工程。水库于1952年开工，1955年11月建成并投入使用。其功能首选防洪，其次是灌溉、发电和水产养殖等。总库容 16.3亿立方米，后经鉴定可按 万年一遇标准运用。9.4前景展望 水是人类生存之源。据报道到2025年，水资源的缺乏将威胁到全球近30亿人 的粮食供应以及世界各地沼泽地和其它生态系统的健康与生 产力。包括中国大陆在内的29个国家和地区的大约4.5亿人 已面临缺水问题。我国是一个干旱、缺水严重的国家。我国水资源总量第 四；人均第109位，是世界平均水平的1/4,13个最缺水的国 家之一；万元GDP用水量是世界平均水平的4倍。南水北调，调水工程是要综合考虑多方面因素的庞大复 杂的工程，稍有不慎会造成很大的损失。其它国家的大型调水工程1以色列历时11年的北水南调工程，把大片南部地区 不毛之地的荒漠变为绿洲。2.美国于上世纪70年代开始的北水南调奏响了其西部开 发进行曲。3、印度希望改造恒河而将全国各地的河流用人工运河 连接起来，实现北部水源往东南部输送。谢谢!