水资源规划与利用1绪论

课程任务和主要内容目的：使学生在水利规划及利用方面获得比较系统、完整的基本知识，为从事管理、设计、运行和研究奠定基础。水利工程五个阶段：勘测规划设计施工管理课程简介：“水资源规划及利用”是水利水电工程专业的一门专业必修课程。课程任务和主要内容水资源规划：为防治水旱灾害、合理开发利用水资源而制定的总体安排。水资源规划是水利建设的一项重要的前期工作，也是水利科学的一个重要分支。其基本任务是：根据水利规划基本目标，并考虑各方面对水利的要求，提出治理开发方向、任务、主要措施和分期实施步骤，安排水利建设全面、长远计划，并指导水利工程设计和管理。国家规定的水资源规划基本目标，包括经济、社会、环境等目标，通称规划目标，这些目标是针对各方面对水利的要求，为有效地解决防洪、除涝、灌溉、发电、航运、供水、水资源保护等各项具体任务来实现的。课程任务和主要内容主要内容分三部分：水利规划、水能规划、水资源利用和评价水利规划：第一章水资源的开发利用、第二章水库兴利调节、第三章水库洪水调节；水能规划：第四章水能计算及水电站在电力系统中的运行方式；第五章水库电站主要参数的选择、第六章既有水利规划也有水能规划；水资源利用和评价：第七章水资源管理与水库调度、第八章水资源评•价及系统分析水资源规划水能规划水能计算、运行方式（第四章）综合利用规划与库群调节（第六章）水资源评价（第八章）水资源利用及评价水资源管理调度(第七章)课程体系水资源的开发利用（第一章）水库兴利调节（第二章）水库洪水调节（第三章）电站参数选择（第五章）课程特点•涉及面较广，概念较多，既有计算（兴利调节计算、洪水调节计算、水能计算），也有分析和论述（水电站运行方式、参数选择），学习时要注意这些特点。•与本课程关系比较密切的课程有“水力学”、“工程水文学”等。•以授课为主，作业，课程设计、考试。绪论本节主要内容一、水资源及水能资源（水资源及水能资源概念及特点）二、我国水资源及水能资源概况三、工程水利与资源水利7水资源概念水资源及水能资源一联合国教科文组织（UNESCO）和世界气象组织（WMO）1988年定义：水资源指可供利用或有可能被利用，且具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。可概况为：地球上所有地面和地下能为人类利用的水（广义）。由于海水是咸水，不能直接利用，所以通常所说的水资源主要是指陆地上的淡水资源，如河流水、湖泊水、地下水和冰川等（狭义）。8地球上水的储量很大，但绝大部分是咸水。全球水储量约13.86亿km3，海洋等咸水占97.5％（13.51亿km3），陆地上淡水储量只占总储量的2.5％（0.35亿km3）。淡水资源中，大部分是固体冰川（69.5％）和难以利用的深层地下淡水量（30.1％）。目前人类比较容易利用的淡水资源，主要是河流水、湖泊水，以及浅层地下水，储量不足淡水资源总量的1%（0.13亿km3）。海水淡水9地球上水体总量13.86亿km3海水97.5%(13.51亿km3）淡水2.5%（0.35亿km3）冰川和深层地下水0.3486亿km3河流、湖泊等淡水不足1%10咸水的利用海水可用于养殖及航运，或引至陆地用作冷却用水。海水淡化后，也可供生产或生活使用，但成本较贵，目前尚不能大量被利用。世界许多沿海国家已将海水利用当作解决淡水短缺的重大战略措施。全球海水淡化日产量约3500万m3，其中80%用于饮用水，解决了1亿多人的供水问题。全球共有海水淡化厂约1.3万座.我国海水淡化水产量约为3.1万m3每日.直接利用海水作为工业冷却水总量每年约6000亿m3，代替了大量宝贵的淡水资源。2003年我国利用海水作冷却水用量达330亿m3左右，应用最多的行业是电力，约占全国海水作冷却水总量的90%左右。其次是石化和化工等。11（1）水资源的再生性（降水）（2）利用的多样性（3）资源的有限性及时空分布不均性（4）利、害两重性水资源的特点水资源特点12水资源的再生性(1)水资源具有流动性和循环性，处于不断地开采、补给和消耗、恢复的循环之中。流动性决定了水资源难以按地区或城乡的界限硬性分割，而只能按流域、自然单元进行开发、利用和管理。长江、黄河、淮河、海河、珠江、松花江、辽河流域。循环性使水资源属于可更新资源，具有可再生性，可以不断地供给人类利用和满足生态环境的需要。若能合理地控制其使用量，则能实现水资源的可持续开发利用。13利用的多样性(2)可应用于工业、生活和农业，还可用于发电、航运、养殖、环境保护和旅游等部门。由于水资源的紧缺性，使某些用水部门在用水时间和用水量上存在一定矛盾，需妥善解决。14有限性及时空分布不均性(3)可供人类开发利用的淡水资源是非常有限的，并且在时间和空间分布上都极不均衡。如我国水资源在区域分布上总体表现为东南多、西北少；同一地区，不同时间水资源量差异性也很大，一般是夏多冬少。黄河流域7-10月（4个月）水量占60%，冬春12-3（4个月）只占3-5%（Qmin100m3/s、Qmax36000m3/s）。15利、害两重性（水能载舟、亦能覆舟）(4)a.水资源开发利用不当，如设计失误或管理不善等，会造成灾害，如垮坝、土壤次生盐碱化、水质恶化等。b.水量过多或过少的季节和地区，往往又可能产生各种各样的自然灾害，如洪水泛滥、内涝渍水、干旱等。c.全世界每年因洪水引起的自然灾害损失占所有自然灾害损失的40-60%。1994年美国的密西西比河大洪水、1998年长江等大范围的洪水灾害。d.利的方面枚不胜举，发电、供水、灌溉等,为兴利除害，需修建水利工程。16三门峡水利枢纽为了发电，水库水位保持在较高水平，这使得上游地区特别是陕西的渭河流域，泥沙淤积严重。上游渭河的泥沙淤积，无法进入黄河河道，渭河河床不断抬高。河床抬高，需修筑堤防抵御洪水。2003年渭河洪峰最高流量3700m3/s，相当于5年一遇洪水，却形成了50年不遇洪灾（小水酿大灾）。陕西华县遇仙河口桥1974年加高了3.35米渭河洪水淹没了渭南老城171998年6月中旬-9月上旬洪水大、影响范围广、持续时间长，洪涝灾害严重。全国共有29个省（自治区、直辖市）遭受了不同程度的洪涝灾害。据各省统计，农田受灾面积2229万公顷（3.34亿亩），成灾面积1378万公顷（2.07亿亩），死亡4150人，倒塌房屋685万间，直接经济损失2551亿元。江西、湖南、湖北、黑龙江、内蒙古、吉林等省（区）受灾最重。广西柳州河水超警戒水位6.6米182006重庆旱灾组图特大旱灾百年一遇，约800万人、730万头牲畜出现临时饮水困难。全市因旱直接经济损失61亿元，其中农业经济损失近50亿元。西南旱灾19水能资源指水体的动能和势能等能量资源，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。水能利用历史悠久，机械能，如水车、水磨，利用水力提水灌溉等。18世纪30年代开始有新型水力站成为大型工业的动力，用于面粉厂、棉纺厂和矿石开采。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。水能资源概念水力发电201878年德国建成世界上第一座水电站，水能利用的分水岭。我国第一座水电站——石龙坝水电站建于1908年（引进德国技术，朱德元帅称其为中国水电发展的老祖宗，位于昆明市，利用滇池水利发电，由滚龙坝拦河引水1408m，可得集中落差32m，全厂总占地面积为0.11km2）。自新中国成立以来，石龙坝水电站装机容量曾经扩大到7040千瓦，现在这座电站已被列为重点文物。新安江水电站（位于浙江钱塘江上游新安江上）是新中国成立后自行设计的第一座水电站。目前修建的大小水电站水库约86000座，占世界50%。水电站发电在电力工业中占25%左右，在未来发展规划中基本保持在25%左右比例。水能资源概念21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kw·h/年，技术上可开发的水能资源为19.3万亿kw·h。2005年我国水电装机120000MW，年发电量4033亿kw·h，已稳居世界第一位。水能资源特点22我国水资源的特点我国水资源及水能资源二（1）总量较大（2）人均水资源量小（3）水资源地区分布不均（4）水资源与人口及土地、矿藏等资源的配置不适应（5）水资源量年际、年内变化大23我国水资源的特点我国水资源及水能资源二我国水资源总量丰富，流域面积在100km2以上的河流有5000多条，还有大量天然湖泊，河流总长度约为42万多km。全国年降水总量为61889亿m3，多年平均地表水资源量（即河川径流量）为27115亿m3，平均地下水资源量为8288亿m3，全国平均年水资源总量为28124亿m3，居世界第六位。（1）总量较大24总量：2.8万亿m3地下水：1000亿m3地表水：2.7万亿m3河川径流地下水25我国水资源的特点我国水资源及水能资源二（2）人均水资源量小人均占有量仅有2185m3，只有世界平均水平的1/4，已被联合国列为13个贫水国家之一。世界排名121位。如果从单位耕地面积水量来看，也远远小于世界的平均水平。中国目前有7亿人得不到安全饮用水，缺水城市300多座，严重缺水100多座。因为缺水，每年给我国工业造成的损失达2000亿元，给农业造成的损失达1500亿元，水危机将是长期制约中国社会经济发展的最紧迫的问题之一。26建设节水型社会是必然选择。人均占有量010002000300040005000600070008000缺水警戒线734221851760世界目前人均我国目前人均m3/P我国2030年人均17002728我国水资源的特点我国水资源及水能资源二（3）水资源地区分布不均我国幅员辽阔，地形复杂，受季风影响强烈，降水分布极不均衡。水资源分布的总趋势是南多北少，数量相差悬殊。我国南方的长江、珠江、东南诸河、西南诸河等流域片，平均年径流深都超过500mm，而黄河、海河、松辽河等流域片的平均年径流深为100mm，内陆诸河则为32mm.29（4）水资源与人口及土地、矿藏等资源的配置不适应我国南方的长江、珠江及东南诸河、西南诸河等4个流域片，其耕地和人口分别占全国的36％和54.4％，而拥有的水资源量却占到全国的81％；松辽河、海河、黄河、淮河等4个流域片，其耕地和人口分别占全国的45.2％和38.4％，而水资源仅为全国的9.6％。南水北调30长江及以南长江以北水土地020406080100%81%19%36%64%水土资源分布须建调水工程，提高水资源配置能力。年降雨量31（5）水资源量年际、年内变化大年内变化：全年60％～70％的雨量都集中于6～9月。南方和北方的汛期降水量可分别占全年降水量的60～80％和80％以上。年际变化：南方地区最大年降水量是最小年降水量的2～4倍，北方地区则达到3～6倍；南方地区最大年径流量是最小年径流量的2～4倍，北方地区则为3～8倍。常有连续丰水或干旱年。汛期70%30%非汛期须建水库增强调控能力32（1）总量丰富（2）水能资源在地域分布上极不平衡（3）水能资源时间分布不均（4）水能资源集中于大江大河干流（5）大型水电站装机容量比重大（6）水能资源开发程度仍处于较低水平。我国水能资源分布特点33（1）总量丰富水电建设发展很快。旧中国装机容量仅有12MW，包括东北日伪时期修建的丰满水电站在内，也只有160MW，年发电量只有7亿kW·h，在当时分别居世界的第25位和第23位。自1987年以来，水电装机容量和年发电量均已上升到世界的第四位，仅次于美国、俄罗斯和加拿大。2005年，我国水电装机和年发电量都居世界第一位。我国先后进行了四次大规模的全国水能资源普查(1950年、1955年、1980年和2005年)。我国的水能资源理论蕴藏量、技术可开发量均居世界首位。我国水能资源分布特点34表0-1我国水能资源蕴藏量项目多年平均发电量(亿kw•h)装机容量(MW)水电站数(座)