第九章水利水电工程

土木工程概论第九章水利水电工程本章内容9.1农田水利工程9.2水电工程9.3防洪规划9.4前景展望引言都江堰水利工程都江堰及其示意图从古到今人类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调控，以防治水旱灾害，开发利用和保护水资源。用于调控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称为水利工程。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2.8×1012m3，流域面积在1000km2以上的河流约1500条。引言中国七大江河引言项目长江黄河松花江珠江辽河海河淮河流域面积（万km2）180.95.255.744.422.926.426.9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长江渤海9.1农田水利工程农田水利工程主要包括灌溉工程和排涝工程，解决农田的灌溉和排涝，以及土壤改良工作。9.1.1灌溉与排水9.1.2取水工程9.1.3灌溉泵站与排水泵站9.1.4渠道工程与渠系建筑物9.1.1灌溉与排水喷灌微喷1.灌溉方法包括地面灌溉、喷灌、滴灌、微喷等几种形式。9.1.1灌溉与排水2.灌溉水源包括天然河水，水库、湖泊、池塘、洼地蓄水，经净化处理过后的排放污水，高山融雪和地下水。3.农田排水包括排除地面面积水和降低地下水位，有明沟排水系统和暗沟排水系统。灌溉动画9.1.2取水工程作用是将河水引入渠道，以满足农田灌溉、水力发电、工业及生活供水等需要。因取水工程位于渠道的首部，所以也称渠首工程。灌溉取水方式示意图9.1.3灌溉泵站与排水泵站1.灌溉泵站有引水渠泵站布置图2.排水泵站（1）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。（2）涝水可通过排水干渠汇集于蓄涝区内时，宜集中修建较大泵站。（3）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。9.1.3灌溉泵站与排水泵站9.1.4渠道工程与渠系建筑物渠道所经过地方的建筑物，称为渠系建筑物。渠道段面示意图4.渠系建筑物9.1.4渠道工程与渠系建筑物水闸立体示意图9.1.4渠道工程与渠系建筑物林县红旗渠渡漕联结建筑物9.2水电工程我国水能资源理论蕴藏量为6.76亿千瓦，其中可开发量3.78亿千瓦，年发电量19200亿千瓦时，占全世界可开发水能资源总量的16.7％，居世界第一位。我国水能资源多在西南，但我国煤炭储藏量主要在华北，煤炭和水能资源分布很不均匀，但从能源来讲，两者可相互补充。9.2.1水电站开发方式和主要类型1.坝式水电站富春江河床式水电站坝后式水电站坝式水电站动画2.引水式水电站引水式开发主要或全部用引水道来集中水头。其水电站地下厂房可以有三种布置方式：首部式地下厂房、尾部式地下厂房、中部式地下厂房。青海仙米水电站9.2.1水电站开发方式和主要类型引水式水电站动画3.抽水蓄能电站抽水蓄能电站是一种特殊作用的水电站，是在时间上把能量重新分配。因能量转换有损耗，大体上用4度电抽水可发出3度电。广州抽水蓄能电站布置图9.2.1水电站开发方式和主要类型4.潮汐电站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。据计算，世界海洋潮汐能蕴藏量约为27亿千瓦，若全部转换成电能，每年发电量大约为1.2万亿度。浙江江厦潮汐电站9.2.1水电站开发方式和主要类型9.2.2水电站建筑物1.水电站建筑物的布置（1）河床式水电站建筑物的布置适用于较低水头，一般在30～40m以下，多修建在河流的中下游河床坡降较平缓的地段或灌溉渠道上。如长江葛洲坝水电站。（2）当水头较高，一般超过30～40m时，由于压力大，厂房本身的重量不足以维持其稳定时，采用坝后式水电站建筑物的布置。（3）由于地形、地质条件，坝后不能布置电站或无坝引水，则采用引水式水电站建筑物的布置。2.水电站建筑物的作用挡水建筑物泄水建筑物水电站进水建筑物水电站引水建筑物水电站平水建筑物发电、变电和配电建筑物9.2.2水电站建筑物9.3防洪工程洪水常造成江河沿岸河谷、冲积平原、河口三角洲和海岸地带的淹没。而这些受洪水泛滥威胁的地带，大多仍可被人类开发利用，从而出现了防洪问题。防洪包括防御洪水危害人类的对策、措施和方法。其基本内容可分为建设、管理、防汛和科学研究。9.3.1防洪规划1.定义防洪规划是指为防治某一流域、河段或者区域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1.定义防洪工程是控制、防御洪水以减免洪灾损失所修建的工程。主要有堤、河道整治工程、分洪工程和水库等。2.分类按功能和兴建目的分为：挡、泄（排）和蓄（滞）。一、堤坝(1)它是沿河、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。(2)常见形式有：土堤、石堤、防洪墙、及较先进的橡胶坝。河南信阳市浉河橡胶坝工程9.3.2防洪工程二、河道整治(2)分洪是当河道洪水位将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；是牺牲局部，保存全局的措施。(1)河道整治包括控制和调整河势，裁弯取直，河道展宽和疏浚。9.3.2防洪工程分洪动画一分洪动画二三、水库(1)水库是用坝、堤、水闸、堰等工程，于山谷、河道或低洼地区形成的人工水域。(2)作用有防洪、水力发电、灌溉、航运、城镇供水、水产养殖、旅游、改善环境等。(3)同时要防止水库的淤积、渗漏、塌岸、浸没。水质变化和对当地气候的影响。9.3.2防洪工程9.3.3防洪非工程措施1.定义防洪非工程措施是指通过法令、政策、经济手段和工程以外的其它技术手段，以减少洪灾损失的措施。采用防洪非工程措施是由于只靠工程措施既不能解决全部防洪问题，又受费用制约。2.基本内容（1）洪泛区管理；（2）行洪道清障；（3）洪水保险；（4）洪水预报警报系统；（5）超标准洪水紧急措施；（6）救灾。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。淡水资源总量占全球水资源的6%，仅次于巴西、俄罗斯和加拿大，居世界第四位，但人均不足2200m3，仅为世界平均水平的1/4。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。希望大家珍惜每一滴水，从我做起，为水环保做出自己的每一点努力！课外查阅(1)从科学发展观的视角，谈我国对水资源的开发与利用。(2)各种灌溉方式的优劣分析。