00-水利水能规划绪论

绪论•水资源的涵义及特点•我国的水资源和水能资源•本课程的主要内容和任务1.水资源的涵义及特点•水资源的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》水资源的含义地表水和地下水。——1988.中国《中华人民共和国法》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》水资源是指可资利用或有可能被利用的水源，这种水源应当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。•——联合国教科文和世界气象组织水资源的特点•1、水利和水害的两重性•2、综合利用•3、水资源的再生性•4、水流的随机可变性•5、水资源的地区性和整体性•6、某种意义的不可取代性水资源的特点•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．例如水电站的动力原料是河川径流，它年年供应不竭，故称再生性原料．水资源特性水循环（水资源的再生性）水资源的特点•４．水流的随机可变性不论是一年之内还是年际的变化都很大，变化的趋势通常也难以确切预测．•５．水利资源的地区性和整体性（１）地区性一方面，水资源的蕴藏量其分布情况和变化特性常因地区自然条件不同而有区别；另一方面，水利资源的开发和河流治理方式重点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”。．•以上都说明了水资源在自然状态下存在着缺陷，为了进行有效的开发利用，一个重要的手段就是对于天然径流的人工控制或人工调节，这也就是要说明径流调节的意义．2.我国的水资源及水能资源中国的水资源状况••1.总量很大，人均量少•淡水资源总量为28000亿立方米，占全球水资源的6%，仅次于巴西、俄罗斯和加拿大，居世界第四位；•人均只有2200立方米，仅为世界平均水平的1／4、美国的1／5，在世界上名列121位，是全球13个人均水资源最贫乏的国家之一。•以河北省为例，据《望》周刊的报道，这个人均水资源比以色列还少的地区，靠大量超采地下水，掩盖着极度缺水这一重要事实。全省累计超采地下水600亿立方米，其中深层地下水300亿立方已无法补充。再有15年，石家庄的地下水就能采完。现在，华北平原已拥有全世界面积最大的地下复合漏斗区，达四五万平方公里。西部的许多地区，因地下水超采严重，大片已成活多年的树木枯死。2.水资源“贫富不均”我国84%水资源集中在长江及其以南地区，而该地区耕地面积仅占全国的36%；淮河及以北地区水资源只占全国的19%，但耕地面积却占全国的64%。6～9月的降雨量约占全年降水总量70%以上，且大多数以暴雨形式出现。南方(指长江以南)人均水资源量达到3600立方米以上，而北方人均水资源量只有720立方米，低于人类生存的保障线。（河北省人均量270-330）“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09干旱09年干旱09年旱情10年西南旱情10年西南旱情10年西南旱情•3.在我国存在着水资源严重短缺的现象全国670座城市中，有400座不同程度缺水，108座严重缺水。北京市的人均占有水量为全世界人均占有水量的1／13，连一些干旱的阿拉伯国家都不如。为了缓解水资源短缺的窘况，目前已有100多个县级以上城市被迫限时限量供水。专家们警告：“20年后中国将找不到可饮用的水资源”。美国民间有影响的智囊机构———世界观察研究所发表的一份报告中称：“由于中国城市地区和工业地区对水需求量迅速增大，中国将长期陷入缺水状况。”•4.着地下水严重开采的现象全国地下水多年平均超采量74亿立方米，超采区共有164片，已使我国形成总计8万多平方公里的地下漏斗，相当于近3个海南岛的面积，漏斗最深处达100多米。河北地区有世界上最深、最大面积的地漏斗。活一千年，立一千年，倒下不腐一千年根系十几米的胡杨，出现成片死亡现象！储量有限地下水位下降，导致地面塌陷，楼房危险储量有限地下水位下降，导致地面塌陷，楼房危险储量有限地下水位下降，导致地面塌陷，楼房危险•5.水价偏低、浪费严重我国目前城市自来水水价偏低，成本和水价偏离，政府实行亏损补贴。在农村，一吨水电力提灌价4至9分，自流灌溉价每吨4厘至6厘，300吨黄河水的价格顶不上一瓶矿泉水。低水价实际上鼓励了水资源的高消费。农业用水方面，中国农村普遍的水资源利用率只有40％左右。在宁夏，每公斤大米耗水超过两吨。大水漫灌如果真的对庄稼有好处，倒也罢了，但事实上这种做法是引起土地盐碱化的最根本原因；工业用水方面，我国炼钢等生产过程的单位耗水量比国外先进水平高几倍甚至几十倍，水的重复利用率不到发达国家的1／3；生活用水的节水意识普遍不足。•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。•7.水土流失严重全国水土流失面积达356万平方公里，占国土面积的37%，水土流失面积相当于9个日本或35个韩国的国土面积。亟待治理的水土流失面积有近200万平方公里，按照现在的治理速度，还需约半个世纪才能实现初步治理一遍。8.流域划分Ⅰ黑龙江流域Ⅱ辽河流域Ⅲ海河流域Ⅳ黄河流域Ⅴ淮河流域Ⅵ长江流域Ⅶ珠江流域Ⅷ东南诸河流域Ⅸ海南诸河流域Ⅹ内陆河流域。中国的水能资源状况•水能资源指水体的动能、势能和压力能等能量资源。是自由流动的天然河流的出力和能量，称河流潜在的水能资源，或称水力资源。•广义的水能资源包括河流水能、潮汐水能、波浪能、海流能等能量资源；狭义的水能资源指河流的水能资源。水能是一种可再生能源（见新能源与可再生能源）。到20世纪90年代初，河流水能是人类大规模利用的水能资源；潮汐水能也得到了较成功的利用；波浪能和海流能资源则正在进行开发研究。•人类利用水能的历史悠久，早在3000年前就为人类认识和利用，但早期仅将水能转化为机械能（水车、水磨、水碾），直到高压输电技术发展、水力交流发电机发明后，水能才被大规模开发利用，1878年在德国建成了世界上第一座水电站（中国第一座水电站建于1912年，云南石龙坝水电站）。目前水力发电几乎为水能利用的唯一方式，故通常把水电作为水能的代名词。•构成水能资源的最基本条件是水流和落差（水从高处降落到低处时的水位差），流量大，落差大，所包含的能量就大，即蕴藏的水能资源大。全世界江河的理论水能资源为48.2万亿度/年，技术上可开发的水能资源为19.3万亿度。•我国水能资源可开发容量及年发电量均列世界之冠，中国的江河水能理论蕴藏量为6.91亿千瓦，每年可发电6万多亿度，可开发的水能资源约3.82亿千瓦，年发电量1.9万亿度。中国的水能资源特点•(1)总量丰富，分布不均。按最新调查统计，我国水能资源可开发容量及年发电量均列世界之冠。但在时间分布上，夏秋季4～5个月的径流量占全年的60％～70％，冬春季径流量很少；在地区分布上，可从表1—1看出，经济比较发达的华东、东北和华北3个地区，水能资源相对较少，其总和只占全国可开发水能资源的6．8％，但经济发展水平相对落后、交通不便以及人口相对稀少的西南地区却集中了全国可开发水能资源的67．8％。•(2)开发率低，发展迅速。我国水能资源开发利用程度与世界其他国家相比较低。按1996年常规水电站发电量统计开发利用程度，法国74％，瑞士72％，日本66％，巴拉圭61％，挪威60％，英国58％，瑞典56％，芬兰、美国55％。截至2004年9月底，我国水电总容量突破了1亿kW，扣除抽水蓄能后，仅占可开发容量的17％。虽然我国水能资源开发利用程度较低，但其发展是非常迅速的，到2004年底，我国已建水电装机容量已突破1亿kW，水电总装机容量超过美国，跃居世界第一；水电发电量位居世界第四，仅次于加拿大、美国和巴西。••(3)前景宏伟，任重道远。•发如前所述，我国水能资源丰富，开发利用程度较低，所以水能资源开利用有着宏伟的前景。据1977—1980年第三次水能资源普查，把水量丰富、水能集中的河流作为水电开发的重点基地，我国近期和远期规划可开发的水电基地有黄河上、中游水电基地、红水河水电基地、长江上游水电基地、金沙江水电基地等12个。•中国第一座水电站——石龙坝•世界最大水电站—三峡水电站黄河干流修建的第一座水电站—三门峡水电站自行设计和建设的第一座装机容量大于100万kw的水电站—刘家峡水电站•••3.本课程的任务和主要内容•１．水利计算内容：•对河流的水文情况，用水部门的要求，径流调节的方案和效果，以及技术经济论证等有关问题进行分析和计算，以便提出在各种方案下经济合理的水利设备大小、位置及其工作情况的设计。•２．水资源规划内容：•在广大的流域范围内或大行政区划内，配合国民经济发展需要，根据综合利用水资源和整体效益最佳原则，研究各地段水资源情况和特定的防害兴利要求，拟订出开发治理河流的若干方案，包括各项水利工程（特别是水库群）的整体布置，它们的规模、尺寸、功能和效益的计算分析，最后从经济、社会和环境三方面效益影响的综合比较和权衡，来选出最佳的开发利用方案。３．水利计算和水资源规划作用•水利计算和水资源规划是各项水利工程建设在规划时的一个经常需要的重要环节．•水利计算的成果•一方面是为水工建筑物设计提供依据。对决定坝高、溢洪道和渠道尺寸、水电站容量，以及这些建筑物和设备的运行规则，起重要作用。另一方面是为工程的经济评价（效益）和环境影响分析等的综合论证，提供以定量为主的基本数据（如投资和效益大小，保证程度，工程影响和后果等）。４．水利计算和水资源规划任务•具体说来，就水利计算和水资源而言，其基本任务一般包括：•（１）根据经济发展对本流域开发任务的要求，经过计算、综合分析比较，拟订适当的开发方式，确定骨干工程的规模或主要参数。•（２）确定或阐明能由水利措施获得的水利效益。•（３）编制水利枢纽的控制运用规模和水库调度图表，以保证在选定的建筑物参数的基础上，在实际运行时能获得最大可能的水利经济效益。（４）水库建造所引起的对环境影响和后果的估算、预测。