水利水能规划第一讲(绪论).ppt

沈阳农业大学 水资源规划及利用课程组 Integrated water resources planning 1 课程目的 掌握水利水电工程的规划、设计、施工和运营管 理相关的基本原理和方法。 了解水资源规划利用中相关领域的国内外发展现 状及趋势，具备一定的水资源综合规划能力。 培养学生分析问题、解决问题的能力，为从事专 业工作打下良好基础。 2 课程内容 绪论（2学时） 第一章 水资源的综合利用（2学时） 第二章 水库兴利调节及计算（8学时） 第三章 水库洪水调节及计算（6学时） 第四章 水利水电经济计算与评价简介（不讲） 第五章 水能计算及水电站在电力系统中的运行方式（4学时） 第六章 水电站及水库的主要参数选择（4学时） 第七章 水库群的水利水能计算（2学时） 第八章 水库调度（2学时） 第九章 水资源评价及规划概述（6学时） 3 基本要求及成绩评定 l教学环节包括：课堂讲授、课外作业、课程设计 l成绩评定：平时成绩20%期末考试80%。 l平时成绩：出勤、学习态度、课堂讨论、测验、作业等。 l期末考试：开卷考试 l学分：理论课2学分；课程设计1学分 4 第一节 第二节 水资源与可持续发展 第三节 水资源规划及利用课程的任务和重要内容 第四节 水资源开发利用现状及存在问题 绪论 水资源概述 5 第一节 水资源概述 一、水资源定义 迄今为止，关于水资源的定义，国内外有多种提法，例如： 中国大百科全书大气科学海洋科学水文科学 卷中指出：水资源是地球表层可供人类利用的水， 包括水量（质量）、水域和水能资源。一般指每年 可更新的水量资源。 大不列颠百科全书： 地球包括其所有圈层中一切形态的水 联合国教科文组织（UNESCO）和世界气象组织（WMO ）：作为资源的水应当是可供利用或有可能被利用，具 有足够数量和可用质量，并可适合某地水需求而长期供 应的水源。 中华人民共和国水法：地表水和地下水。 。 6 二、水资源的基本特性 1.循环性和有限性 循环性：水圈中的水由于相互 之间不断循环，使得地表水和 地下水不断得到大气降水的补 给，开发利用后可以恢复和更 新，这是地球上水资源具有的 特征。 有限性：各种水体的补给量是 不同的和有限的。 为了可持续供水，多年平均的利用量不应超过补给量 7 2.时空分布不均匀性 为满足各地区、各部门的用水要求，必须修建供水工程，对 天然水资源进行时空再分配。 地区上分布不均匀：降水多的地区，淡水资源比较充足；反 之，淡水资源则很贫乏。 时间上分布不均匀：年际年内变化大、四季分配不均匀。 雨季降水多，可能发生洪水，旱季降水少，形成干旱缺水 ，给开发利用水资源带来许多困难。 8 3.用途广泛性 水资源具有使用价值： 水体：航运、养殖、娱乐 水能：发电 水量：供水、灌溉 水资源开发利用目标：防洪、发电、灌溉、供水、航运、养殖、旅游 等综合开发利用 拦污栅 坝水位 坝顶道 进水闸门 发电机输电塔 河川 9 4.经济上的两重性 正效益：用途广泛 负效益：洪、涝、旱、碱、水污染、生态恶化等。 新丰江水库 2010年8月20日辽宁丹东军民全力应对鸭绿江流域洪水 10 4.经济上的两重性 正效益：用途广泛 负效益：洪、涝、旱、碱、水污染、生态恶化等。 新丰江水库 2010年5月7日，广州遭遇特大暴 雨，市区重演严重“水浸街”的 景象，部分小区停车场被水灌满 。 6月19至20日，江西省余江县遭遇罕见特大暴 雨袭击，强降雨导致县城内白塔河河水漫过 堤岸，与外界连通的四条道路全部被洪水淹 没。全县共有12万人被困。 11 4.经济上的两重性 正效益：用途广泛 负效益：洪、涝、旱、碱、水污染、生态恶化等。 新丰江水库 2009年河南省遭遇严重干旱灾害。图为 3岁的孩子何丫丫在拧水龙头，由于干旱 ，水窖已经有3个多月没有水了。 2009年以来，江西省靖安县降雨量仅为1002mm， 比多年同期少482.5 mm。境内潦河干凅，水位创 1979年来近30年新低。全县11个乡镇不同程度受 灾，农作物受旱面积占农作物总面积的53.6%；受 灾人口达5.7万人；0.43万人和0.16万头大牲畜因 旱出现人畜饮水困难，36座水库和83口山塘干竭 ，出现了多年来罕见的旱情。 12 4.经济上的两重性 正效益：用途广泛 负效益：洪、涝、旱、碱、水污染、生态恶化等。 新丰江水库 黑龙江省大庆市及周边地区碱斑地 特殊的气候与土质，造成了山西省450万亩的盐碱地 ，其中大同盆地面积最大，有300万亩，占全省面积 的67%，而且集中连片，治理难度大，严重制约着 当地农业的可持续发展。 13 4.经济上的两重性 正效益：用途广泛 负效益：洪、涝、旱、碱、水污染、生态恶化等。 新丰江水库 水资源的综合开发和合理利用，应达到兴利、除害的双重目的。 14 三、我国水资源状况 （一）中国的水资源特点及其循环 1.中国水资源的特点： 特点1：我国水资源总量多、人均少、亩均少。 我国人均水资源量2200m3。当2030年我 国人口达到16亿的时候，人均水资源量 为1750m3，接近世界公认的贫水警戒线 1700m3。目前，正常年份全国每年缺水 量近400亿m3，有400余座城市供水不足 ，缺水比较严重的有110座。 1700 缺水警戒线 m3/P 国际公认标准： 人均占有量:3000m3为轻度缺水 2000m3为中度缺水 1000m3为重度缺水 500m3 为极度缺水 15 三、我国水资源状况 （一）中国的水资源特点及其循环 1.中国水资源的特点： 特点2：地区分布不均，南涝北旱。 降水多的地区，水资源比较充足；水资源贫乏地区，降水也比较少。 16 三、我国水资源状况 （一）中国的水资源特点及其循环 1.中国水资源的特点： 特点3：年际和季节变化较大，水旱灾害频繁。 降雨主要集中在汛期，尤以北方更为集中，可占全年60 70；降雨年际变化大，常有连续丰水年和枯水年。 17 三、我国水资源状况 （一）中国的水资源特点及其循环 1.中国水资源的特点： 特点4：地下水分布广泛，是北方地区最重要的水源。 北方六区（松花江、辽河、海河、黄河、淮河、西北诸河六个 水资源一级区）供水量占全国总供水量的44%； 北方各省级行政区地下水源供水占有较大比例，其中河北、北 京、山西、河南4个省（直辖市）占总供水量的50%以上。 南方各省级行政区以地表水源供水为主，大多占其总供水量的 90%以上； 18 三、我国水资源状况 （一）中国的水资源特点及其循环 1.中国水资源的特点： 特点5：水质变化大，污染严重。 江苏省某工厂排污 山西临汾某洗煤厂排黑水污染黄河 太湖水污染 山西襄汾当地小造纸厂的污水蓄水坑 19 三、我国水资源状况 （一）中国的水资源特点及其循环 1.中国水资源的特点： 特点6：水土流失严重，河流泥沙含量大。 20 三、我国水资源状况 （一）中国的水资源特点及其循环 2.中国的地形及地貌特征：西高东低，三大阶梯 第一阶梯：西部 海拔4000m以上 的青藏高原等地 区 第三阶梯：大兴安 岭、太行山、巫山 及云贵高原东缘以 东至海滨 第二阶梯：海拔为1000- 2000m，包括：北至天山山 脉、阿尔泰山，东到大兴安 岭、太行山、巫山及云贵高 原东部的广大地区 第一阶地海拔高 ，阻挡了西南暖 湿气流的北上， 使高原上及我国 西北地区的降水 显著减少。而二 、三阶地由于气 流运动畅通无阻 ，成雨条件较好 。 21 冬季：受蒙古高压冷气团 的控制，盛行偏北风。北 方地区雨雪稀少，气候寒 冷、干燥，南方降水也显 著偏少。 夏季：盛行东南和西南季 风。全国大部分地区都进 入了雨季。 三、我国水资源状况 （一）中国的水资源特点及其循环 3.气候：季风气候明显、雨热同期 22 （二）中国水资源的循环 水资源主要来源于降水，且在大气水、地表水和地下水三水之 间相互转化。循环过程包括：降水、蒸发、径流、湖泊与冰川 、地下水 23 v干旱指数：用来反映干湿程度的指标标。 24 （三）中国的水资源总量及可利用量 1.水资源总量：由地表水、地下水、湖泊、冰川等几部分组成。 水资源公报：2008年全国水资源总量为27434亿m3。 长江（含太湖）、东南 诸河、珠江、西南诸河 四个水资源一级区 松花江、辽河、海河、 黄河、淮河、西北诸河 六个水资源一级区 25 2.水资源可利用量 概念的提出？ 受自然、技术、经济条件的限制和生态环境需水的制约，水 资源开发利用要有一定的限度，既不可能也不应该全部加以利用 。因此，研究水资源的可利用量，比评价出天然水资源量更具有 实际的意义。 国际上通行的标准是：调水量不得超过调出河流总水量的 ，河流本身的开发利用率不得超过 。 20%40% 26 2.水资源可利用量 水资源可利用量定义： 在可预见的时期内，在统筹考虑生活、生产和生态系统用水的基 础上，通过经济合理、技术可行的措施可资一次性利用的最大水量。 水资源可利用量估算： 水资源可利用总量 地表水资源可利用量+浅层地下水资源可开采量 地表水资源可利用量与地下水资源可开采量之间重复计算量 27 （四）中国水资源质量 水是地球上所有生物赖以生存的基本物质，是人类日常生活和生产中 必不可少的物质之一。随着环境污染的加剧，水质渐渐分成了以下五大类 ： 一类水质：水质良好。地下水只需消毒处理，地表水经简易净化处理(如过滤) 、消毒后即可供生活饮用者。 二类水质：水质受轻度污染。经常规净化处理(如絮凝、沉淀、过滤、消毒等) ，其水质即可供生活饮用者。 三类水质：适用于集中式生活饮用水源地二级保护区、一般鱼类保护区及游泳 区。 四类水质：适用于一般工业保护区及人体非直接接触的娱乐用水区。 五类水质：适用于农业用水区及一般景观要求水域。超过五类水质标准的水体 基本上已无使用功能。 28 1.地表水资源质量状况 2008年全国河流水质监测评价结果 水资源公报2008年： 全国全年类水河长比例 为61.2%，与2007年基本持平 。各水资源一级区中，西南诸 河区、西北诸河区、长江区、 珠江区和东南诸河区水质较好 ，符合和优于类水的河长占 95%64%；海河区、黄河区 、淮河区、辽河区和松花江区 水质较差，符合和优于类水 的河长占35%47%。 地表水资源污染严重，严重威胁了社会的可持续发展及人类的生存。 29 2.地下水资源质量状况 地下水资源污染不容乐观。无 论是农村（包括牧区）还是城 市，浅层水或深层水均遭到不 同程度的污染，局部地区（主 要是城市周围、排污河两侧及 污水灌区）和部分城市的地下 水污染比较严重，污染呈上升 趋势。 2006年地下水质量状况 30 南水北调中线渠首 第二节 水资源开发利用现状及存在问题 水资源开发利用要达到兴利除害的双重目的 。 目前我国已初步形成较为完善的水资源减灾 保障体系，重点防洪工程建设及病险水库除 险加固等也取得历史性突破。通过南水北调 、三峡等工程建设，实现了水资源的更合理 的配置。 水利工程多目标监控与管理系统 31 一、供水工程及供水能力 供水工程：为社会和国民经济各部门提供用水量的所有水利工程。 供水能力：水利工程在特定条件下，具有一定供水保证率的供水量， 它与来水量、工程条件、需水特性和运行调度方式有关。 1 2 3 蓄水工程 引水工程 提水工程 4 5 调水工程 地下水工程 6其他水源工程 32 二、我国的供水情况 2008年全国总供水量5910亿m，占当年水资源总量的21.5%。 其中，地表水源供水量占81.2%，地下水源供水量占18.3%， 其他水源供水量占0.5%。 33 三、我国近10年供水变化趋势 全国 年份 地表水 （亿m） 所占比例 (%) 地下水 （亿m） 所占比例 (%) 总供水 量 20004440.480.31069.219.35530.7 20034377.280.81009.918.75412.3 20054572.281.21038.818.45633 2007472481.2106918.45819 2008479681.2108518.35910 总结 总供水量有所上升，地下水占总供水比重持续下降 34 四、我国水资源开发利用所面临的问题 1.开发利用 滞后于 经济发展 2.北方地区 缺水形 势加剧 4.地下水 开采过量 5.干旱缺水地区 水资源开发利用 程度过高，生态 环境恶化 6.用水浪费 和缺水现象 并存，节水 和挖潜还有 较大潜力 3.江河湖库 水污染 严重 7.7.城市缺水城市缺水 现象日益突出现象日益突出 ，挤占生态，挤占生态 环境用水环境用水 和农业用水和农业用水 35 五、水资源可持续开发利用的基本思路 1 2 3 4 5 坚持人“水”相亲、和谐共处 注重水资源的节约、保护和优化配置 逐步建立水权制度和水市场 建立与市场经济体制相适应的投融资体制 建立水资源统一管理体制 36 第三节 水资源与可持续发展 一、可持续发展概述 （一）可持续发展的定义及其评述 从不同角度定义的可持续发展： 1.生态2.经济3.技术 4.社会 5.世代伦理 6.空间7.人与自然 可持续发展(SustainableDevelopment)是八十年代 提出的一个新概念。1987年世界环境与发展委员会 在我们共同的未来报告中第一次阐述了可持续 发展的概念，得到了国际社会的广泛共识。可持续 发展是指既满足现代人的需求又不损害后代人满足 需求的能力。 37 （二）可持续发展的内涵 内涵 人类需求相关问题 公平问题 制约问题 代内公平、代际公平、人 类与其他生物物种之间的 公平 人口问题、资源问题、 环境问题 人类发展要控制在自然界 的允许范围内 38 二、水资源与可持续发展的关系 （一）可持续发展理论对水资源发展有重要作用 协调发展水资源 可持续开发 第一，水资源的发展要与生产力和经济发展的 要求相协调。 第二，水资源的发展要与人口发展相协调。 一切社会活动和经济活动都极大地依赖淡水供应的量 和质，若用水无法保证，生产生活就无从开展。对水 资源的开发利用，必须保证它的可持续性，保证子孙 后代有足够的能源，这是水资源可持续发展的必由之 路。 39 （二）水资源可持续发展评价指标体系 水资源利用可持续度：是水资源对于发展的支持程度的表示。 1 A A 当水资源利用持续度值1时，表明水资 源对于发展不起限制作用，水资源不是发 展的限制因子，发展可以持续。 B B 当水资源持续度值1时，表明水资源对于 发展起限制作用。水资源持续度值越低，水 资源对于发展起的限制作用就越大，发展的 持续程度越低。 40 发展对于水资源的响应：一个区域的社会经济系统在其发展的基 本的、不可代替要素水短缺时对于自身的组分和要素进行全 方位多层次的改变以抵消这种短缺带来的负面效应，从而减少缺 水带来的消极影响，最大限度实现经济社会发展的过程。 量变性响应：挖掘节水潜力，提高用水效 率，推广节水技术 水资源的响应 质变性响应：寻找新的水源，进行产业重组等 3 水资源利用可持续指数：对区域发展持续可能性大小的表示 。它既表明发展的程度，又表明水资源利用的节约程度。 2 41 可持续水资源管理：支撑从现在到未来社会及其福利而不破坏它们赖以 生存的水文循环或生态系统完整性的水的管理与使用。（1996年，联合国教 科文组织国际水文计划工作组） （一）可持续水资源管理的目标 着眼于维护水资源可 持续性赖以存在的水 文循环和生态系统的 平衡。 对水资源的利用从长远 的观点看最佳效益，达到长 期效益与短期效益统一，实 现水资源资产的代际均衡转 移。 要求规划和决策将水资 源管理纳入到整个社会经济 良性发展的轨道，实现经济