《水资源管理》

1 水工专业师资培训水工专业师资培训 很高兴能有机会和各地电大的老师们交流 这对我自己是一次很好的学习机会 水资源管理 是为了适应当前水利事业发展开设的一门新课程 作为承担课程教学 工作的教师 我自己也感到缺乏经验 开展有关课程教学工作的讨论 感到很有必要 我 的这个发言 仅供各位参考 对于如何做好课程的教学工作 主要还请各位老师发言和讨 论 一 一 水资源管理水资源管理 课程的特点和教学应注意的基本点课程的特点和教学应注意的基本点 水资源管理课程是中央广播电视大学水利水电工程专业专科开设的一门专业必修课 这门课是水工专业为适应水利事业从传统水利向现代化水利 可持续发展水利转变 实现 以水资源可持续利用支持经济社会的可持续发展而设立的一门新的课程 课程的主要内容包括 水资源的一般概念 我国水资源问题 水资源估算 水资源需求分析与节水 水文统 计 年径流和洪水分析计算 水利经济计算 水库兴利和防洪调节计算 水能计算 水资 源系统分析 水库调度与管理的基本理论和基本方法 水资源合理调度 水旱灾害及其防 治 水质保护 水利法规政策等 如果归纳一下 课程实际上包括了三个方面的内容 1 水资源和水资源管理 大体上是文字教材的第 1 4 章 以及第 14 17 章 2 工程水文 大体上是文字教材的第 5 7 章 3 水利水电规划 大体上是文字教材的第 8 13 章 课程的第一个特点是内容比较多 涉及的范围比较广 同时 这些内容在日校中是在 不同课程里面讲授的 此次按照教学计划安排在一门课程中 还补充和增加了不少新的内 容 使课程的分量加重 教学强度显著增大 针对这一情况 需要在课程的教和学的过程中 注意理解和掌握基本概念 基本理论 基本方法 并注意按照教学大纲的要求 突出重点 在教学中要特别注意和实际工作有关 的实用性内容 作为开放式教育的教材 为了帮助学员自学 或为了提供一些实际工作的参考材料 我们的文字教材收入的内容比较多 但这些内容不全都是必须熟练掌握的 如文字教材第 12 章 水资源系统分析 中介绍了求解线性规划 非线性规划 动态 规划的数学方法 第 13 章 水库调度与管理 中介绍了水库优化调度的方法和数学模型 第 14 章 水资源合理调配 中介绍了地表水和地下水联合运用的数学模型 介绍这些内 容主要是为了使读者对水资源系统分析有比较具体的了解 但这些内容并不要求完全透彻 地理解和掌握 又比如第 4 章 水资源需求分析与节水 中介绍了各种节水的工程措施 第 15 章 水旱灾害及其防治 中介绍了我国水灾 涝灾 旱灾和泥沙危害的情况和防治 第 17 章 水资源政策法规 中介绍了我国水资源立法和法规建设的情况 这些内容大都属于概 述性质的 主要是为读者提供一些资料和背景情况作为参考 对于这样一些内容 可以主 要由学员自学 课程第二方面的特点 是其内容具有随机性和不确定性 因此 需要注意引导学生 2 建立相应的认识和学习的方法 第三 水资源问题具有很强的系统性 因此必须十分强调建立系统的思想 注意按照 系统的思想认识 研究和解决水资源问题 这点是很重要的 二 课程的重点内容二 课程的重点内容 为了做好课程的考核工作 已经编制审定了 中央广播电视大学水利水电工程专业 专科 水资源管理课程考核说明 考核说明 按照 了解 理解 和 掌握 三个 层次提出学员应当达到的考核标准 参见 考核说明 课程的重点内容原则上应按此掌 握 课程各章需着重注意的内容有 第 1 章 绪论 1 水资源管理课程的特点 学习这门课程有什么需要注意的地方 2 什么是水资源 如何认识我国水资源的形势 3 什么是水资源系统 为什么要按照系统的思想研究和解决水资源问题 第 2 章 水资源形成 1 水资源形成的过程 2 水文测验与水文调查 中流量测验和流量资料整编部分 第 3 章 水资源估算 1 什么是水量平衡原理 学习水量平衡原理有何作用 2 水资源估算有什么意义 区域水资源数量评价的基本方法 第 4 章 水资源需求分析与节水 1 国民经济各部门需水量估算的基本方法 2 节水的工程措施 概述 第 5 章 水文统计方法 1 学习水文统计方法要注意什么 2 什么是概率 3 什么是随机变量 怎样表示随机变量的概率分布 4 怎样理解重现期 5 什么是统计参数 什么是理论频率曲线 统计参数和理论频率曲线有什么作用 6 什么是适线法 它的基本思路是什么 适线时如何估算和调整水文变量的统计参 数 7 什么是相关分析 它有什么作用 第 6 章 年径流分析计算 1 年径流分析计算的目的和任务是什么 2 年径流分析计算的基本方法 第 7 章 洪水分析计算 1 洪水分析计算的主要任务是什么 2 什么是防洪标准 我国现行的防洪标准怎样 3 推求设计洪水有哪几种基本途径 4 推求求设计洪水过程线的基本方法是什么 3 5 什么是蓄满产流和超渗产流 怎样进行产流计算 6 单位线是作什么的 7 小流域设计洪水计算有什么特点 推理公式中各项参数的含义 以及公式的实际 应用 第 8 章 水利经济计算 1 水利经济计算有什么作用 现有哪些规范 学习水利经济计算应当注意什么 2 什么是资金流程图 资金时间价值的基本计算公式是什么 3 国民经济评价指标的含义 4 方案经济比较各种方法的适用条件 第 9 章 水库兴利调节计算 1 水库特征水位和相应库容的含义 2 水库兴利调节计算的基本课题是什么 计算方法有哪几类 第 10 章 水库防洪调节计算 1 水库防洪调节计算的基本课题是什么 计算方法有哪几种 2 防洪调节计算在生产实际中常见的 前三种 情况 第 11 章 水能计算及水电站主要参数选择 1 什么是水能计算 它的目的和任务是什么 2 什么是电力系统 什么是电力系统负荷图 3 什么是水电站保证出力 4 电力系统的容量如何组成 5 如何用电力电能平衡法选择水电站装机容量 6 如何运用装机利用小时数法确定水电站的装机容量 第 12 章 水资源系统分析简介 什么是水资源系统分析 其数学模型的基本结构是什么 第 13 章 水库调度与管理 什么是水库调度 如何应用水库调度图 第 14 17 章 1 学习课程的第 14 章到第 17 章需要注意什么 2 什么是区域水资源规划 它的基本程序是什么 3 水污染如何分类 4 什么是水质标准 水质标准有几类 5 什么是取水许可制度 取水许可申请和审批的基本程序是什么 6 制定和执行合理水价有什么重要意义 水价是怎样构成的 三 典型例题分析三 典型例题分析 下面 分析一下课程期末考试试题的类型 一起看一些例题 一 选择题 一 选择题 单项选择题 即要求在题目备选项中选出 1 项正确的或最好的作为答案 1 用泰森多边形法计算流域的平均降雨量 是以 为权数 求得各雨量站雨量 4 的加权平均值 作为流域的平均降雨量 备选项 A 各雨量站之间连线的长度 B 各雨量站之间连线长度的平方数 C 各雨量站的实测 降雨量 D 各雨量站所在多边形的面积 泰森多边形法是计算流域平均降雨量最常用的方法之一 用泰森多边形法计算流域的 平均降雨量 是以各雨量站之间连线的垂直平分线 把流域划分为若干个多边形 然后以 各个多边形的面积为权数 计算各站雨量的加权平均值 并把它作为流域的平均降雨量 所以这道题目应当选 D 各雨量站所在多边形的面积 作为答案 2 某河流断面百年一遇洪峰流量为 1000m3 s 表明按照统计规律 洪峰流量 1000m3 s 的洪水 平均每一百年发生一次 备选项 A 等于 B 大于 C 小于 D 大于或等于 由题意可知 某河流断面洪峰流量的重现期是 100 年 因重现期对应于频率 且洪峰 流量是连续型随机变量 而连续性随机变量的频率是随机变量取值大于或等于某个取值的 概率 故洪峰流量的重现期表示洪峰流量大于或等于某个洪峰流量值的周期 故本题应选 D 大于或等于 作为答案 3 当流域下垫面条件发生变化时 对年径流资料进行修正 主要是为了满足水文 资料 的要求 备选项 A 一致性 B 可靠性 C 代表性 D 合理性 按照概率的统计定义 进行统计试验的条件必须是不变的 所以 进行水文统计时 水文现象的各有关因素也应当是不变的 如果流域下垫面条件发生了明显变化 使得流域 水资源形成的条件发生了明显变化 则需要进行还原计算 还原计算的基本方法是对下垫 面条件发生变化后的水文资料进行修正 使其还原到天然状况 进行水文分析计算时 要求水文资料满足可靠性 一致性和代表性的要求 其中 一 致性 要求水文资料的影响因素不变 因此 对年径流量资料进行修正 主要是为了满足 水文资料一致性的要求 本题应选 A 一致性 作为答案 4 一座以灌溉为主的水库 工程规模不变 灌区其他条件不变时 如设计保证率 提高 设计有效灌溉面积将 备选项 A 增大 B 减少 C 不变 D 不确定 由于来水具有随机性 而水利工程对于径流的调节能力是有限的 所以保证正常供水 具有随机性 在多年期间 能够正常供水的概率称为保证率 在规划设计时选定的保证率 称为设计保证率 对于一座以灌溉为主的水库 工程规模和其他条件不变时 规划设计时选择的保证率 越高 保证正常供水的程度越高 能保证正常供水的灌溉面积就越小 这个题目应选 B 项 减少 作为答案 5 水库调洪计算的辅助线法 或称半图解法 适用于 时进行调洪计算 备选项 A 计算时段发生变化 B 泄洪建筑物闸门开度发生变化 C 计算时段和泄洪 5 建筑物闸门开度均不发生变化 D 计算时段发生变化而泄洪建筑物闸门开度不发生变化 水资源管理 课程中 介绍了两种水库防洪调节计算的方法 即列表试算法和辅助 线法 或称半图解法 其中辅助线法需借助辅助线进行图解计算 而辅助线是在计算时 段一定 泄洪建筑物泄流能力一定的条件下绘制的 如计算时段或泄洪建筑物闸门开度发 生变化 泄流能力变化时 辅助线需重新绘制 而这样做工作量是很大的 所以辅助线法 只适用于计算时段和泄洪建筑物闸门开度都不变的情况 本题应选择 C 项 计算时段和泄洪建筑物闸门开度均不发生变化 作为答案 二 填空题 二 填空题 1 皮尔逊 型分布的离均系数 值与统计参数中的 和 无关 皮尔逊 型分布有 3 个统计参数 即均值 离势系数Cv和偏态系数Cs 离均系数 x 是对随机变量进行标准化处理后得到的随机变量 因任何随机变量标准化后 其均值和 离势系数都是固定的 所以皮尔逊 型分布的离均系数 仅和偏态系数Cs有关 和均值 离势系数Cv无关 x 故本题答案为 均值 和 离势系数Cv x 2 对于水利工程 以实际年作为设计代表年主要用于 工程的规划设计工作 进行水利工程规划设计时 常需要提供代表性年份的年径流量和径流年内分配 这种 代表性的年份称为代表年 代表年一般有 典型年 和 实际年 两种形式 实际年 主要是在灌溉工程规划设计中采用 采用 实际年 作为代表年 是同时采用实际发生 干旱年份的来水和灌溉用水过程作为规划设计的依据 故本题答案为 灌溉 3 水库的水量损失主要包括 损失和 损失 水库的水量损失是指因为修建水库 改变了河流的自然状况而增加的额外水量损失 修建水库后 库区水面面积增大 因水面蒸发的蒸发量大于陆面蒸发 使蒸发损失加大 另外 水库建成蓄水后 水位升高 水压增大 渗漏的面积和部位增多 使渗漏损失也加 大 蒸发损失和渗漏损失是水库水量损失的主要部分 故本题答案为 蒸发 和 渗漏 4 按照设计观点 电力系统装机容量中的必需容量 包括 和 两大部分 按照设计观点 电力系统的装机容量包括必需容量和重复容量 必需容量又包括用于 平衡系统最大负荷的最大工作容量 和为了平衡系统突发负荷 防备机组发生故障 以及 为机组检修而设立的各种备用容量 故本题答案为 最大工作容量 和 备用容量 5 水污染按照污染的来源 可分为 污染 污染和 污染 按照文字教材第 16 章第 1 节的介绍 水污染按其来源可分为工业废水造成的污染 生活污水造成的污染 以及由于农田施用化肥 农药和大气酸雨等造成的面污染 故本题答案为 工业 生活 和 面 即按照污染的来源 水污染可分为工业污 染 生活污染和面污染 三 判断题 三 判断题 判断以下说法的正误 6 1 自然界中存在着水循环 水在周而复始地不断运动 因此一个地区的水资源是 无限的 水资源是指某一地区逐年可以恢复和更新的 并且可以被利用的淡水资源 由于自然 界中存在着水循环 一个区域的水资源是可以再生的 但在一定的自然条件下 一个区域 能够循环再生的水量是有限的 所以 一个区域的水资源不是无限的 而是有限的 因此 这道题目的答案是 错误 2 以经过审查的实测水文年月径流系列 代表规划设计工程未来运行期间的年月 径流过程 是因为历史上发生的径流过程可能重演 历史上发生的径流过程是不可能在未来照原样重演的 可是 当下垫面因素不发生明 显变化时 年径流的统计规律却是稳定的 正是从这点出发 可以把经过审查的实测年月 径流系列作为设计年月径流系列 对其进行水文分析计算 推求和掌握未来的水文情势 上面说法的出发点有误 因此 本题的答案是 错误 3 洪水分析计算中需要处理的特大洪水就是历史大洪水 特大洪水确实包括了历史大洪水 但除历史洪水外 特大洪水还可能是实测资料里面 的大洪水 所以这个说法不完全 故本题的答案是 错误 4 为了充分利用水能 无调节水电站应当尽可能承担电力系统的基荷 水电站承担系统变动负荷时 在工作期间会时常减小出力 甚至会停机 因无调节水 电站不能蓄水 减少出力或停机时 必然造成弃水和水能浪费 故无调节水电站应尽可能 按照稳定的出力工作 即担任系统的基荷 故本题的答案是 正确 5 按照我国地面水环境质量标准 类水适用于一般工业用水区及人体非直接接 触的娱乐用水区 按照我国有关地面水的环境标准 GB3838 88 地面水环境质量标准 我国地面水 划分为五类 其中 类水主要适用于一般工业用水区 以及人体非直接接触的娱乐用水区 故本题的答案是 正确 四 问答题 四 问答题 1 什么是闭合流域和非闭合流域 其主要区别是什么 本题答案要点 a 流域的周界称为流域的分水线 b 如流域的地面分水线和地下分水线在平面位置上重合 称之为闭合流域 否则称 之为非闭合流域 c 如以地面分水线垂直向下作曲面 形成一个柱型区域 对于闭合流域 这个区域 以内的地下水和区域以外的没有交换 而非闭合流域则相反 本题的正确答案应包括以上要点 2 简述农业用水量包括哪些方面 本题答案要点 a 农业用水量包括农业灌溉用水量 林业和渔业用水量 干旱地区的非耕地灌溉水 量 以及农村人畜用水量 b 农业灌溉用水量是农业用水量的主要部分 3 什么是水库的正常蓄水位和死水位 什么是水库的兴利库容和死库容 简要说 明这些特征水位和库容的意义 7 本题答案要点 a 水库在正常运用情况下 为满足设计兴利要求 在设计枯水年 或设计枯水段 开始供水时必须蓄到的水位称为正常蓄水位 b 水库在正常运用情况下 允许消落到的最低水位称为死水位 c 水库正常蓄水位和死水位之间的库容称为兴利库容 正常蓄水位的高低和兴利库 容的大小 既反映了水库兴利调节能力的强弱 又反映了水库工程投入和淹没损失的大小 d 死水位以下的库容称为死库容 设置水库的死水位和死库容是为了满足综合利用 的要求 死水位和死库容对于水库上游的灌溉和城镇供水 取水 上游航运 水库水产养 殖 水力发电 环境保护等都有重要的作用和意义 注意这道题目有两问 一是要求回答水库特征水位和库容的定义 二是要求简要说明 特征水位和库容的意义 故答题时除了答出特征水位和库容的定义外 还应简要说明特征 水位和库容的意义 4 什么是水电站装机中的重复容量 为什么确定水电站重复容量要进行经济分析 本题答案要点 a 为了充分利用水能 在水电站的必需容量之外设置一部分装机容量 在丰水期工 作 代替火电站发电 减少火电站的煤耗 这部分容量在枯水期因水量限制不能投入工作 一般不能用于平衡系统最大负荷 称为重复容量 b 水电站设置重复容量可减少弃水 更充分地利用水能 但因弃水出力越大 出现 的机会越少 所以如果重复容量设置得过大 虽然水能利用的程度会提高 但设备的利用 率会降低 经济上将会不合理 因此需要进行经济分析 确定合理的重复容量 5 确定合理水价有何意义 本题答案要点 a 我国水资源紧缺 但同时又存在着水的严重浪费 制定合理水价 利用经济杠杆 进行调节 有利于减少水的浪费 促进节约用水 b 目前我国水价严重偏低 水价普遍低于供水成本 制定和实行合理水价 改变以 上不合理状况 有利于水利事业步入良性循环 有利于实现水利的可持续发展 五 计算题 五 计算题 计算题要求进行必要的计算或绘图 并求解出正确答案 1 某地区降雨量的计算时段为 3 小时 经计算 相邻 3 个时段面降雨量分别为 15mm 30mm 9mm 试绘制降雨过程线图和累计降雨量图 解题主要步骤 1 列表计算各时段的降雨强度和累计降雨量 表示降雨过程实际上是要画出降雨强度过程线 各个时段的降雨强度等于时段的降雨 量与时段历时的比值 各时段的降雨强度和累计降雨量可用列表方式进行计算 见下表 某地区降雨强度和累计降雨量计算表 时 段 0123 雨量 mm 0 15 30 9 降雨强度 mm h 0 5 10 3 累计降雨量 mm 0 15 45 54 8 表中第 1 行为时段 第 2 行为各时段降雨量 第 3 行为各时段降雨强度 第 4 行为各 时段末累计降雨量 2 绘制降雨过程和累计降雨量图 可将各个时段的降雨过程和累计降雨量画在一幅图中 见图 1 图中 水平横轴表示时间 单位是时段 图中画出了从 0 到 3 共 4 个时段 左面的竖 轴表示降雨强度 直方形表示各个时段的降雨过程 右面的竖轴表示累计降雨量 中间的 折线表示累计降雨量过程 如图示 第 1 时段末累计降雨量为 15mm 第 2 时段末累计降雨 量为 45mm 等等 图 1 某地区降雨过程和累计降雨量图 2 某年调节水库进行初步设计时 按照选取的设计枯水年对来水和需水进行了水 量平衡计算 求出各蓄水时段的蓄水量为V1 V3 各供水时段的供水量为V2 V4 经计算 可知V1 V4 V2 V3 如图2 所示 试初步确定水库的兴利库容 V1 V2 V3 V4 V1 V4 V2 V3 t0t1t2t3 t4 流 量 Q 时间 t 来水来水 用水用水 9 图 2 某年调节水库水量平衡示意图 由题意可知 本题属于在年内多次蓄放运用情况下 推求水库兴利库容的问题 水库年内多次蓄放运用时 不能简单地将年内供水期的缺水量相加 作为年调节水库 的兴利库容 文字教材第 9 章第 4 节介绍了年内多次蓄放运用情况下 确定年调节水库兴 利库容的法则 即 1 进行来水与用水的水量平衡计算 求出各时段余缺水量 2 自库空兴利库容为 0 开始逆时序计算 遇缺水加 遇余水减 出现负值取为 0 求出各特征时刻所需兴利蓄水量 然后 取其最大值为兴利库容 此处 遇缺水加 遇余水减 出现负值取为 0 意为 在逆时序计算时 遇到供水期 就在原来的兴利蓄水量上加上供水量 遇到蓄水期 就从原来的兴利蓄水量中减去蓄水量 如计算所得兴利蓄水量小于 0 则取为 0 按照以上法则进行计算 可求出该年调节水库的兴利库容 V兴 V4 V3 V2 3 为保证某日调节水电站下游城市供水 要求水电站下泄流量不小于 100 m3 s 该水电站枯水期发电净水头H净为 12 m 发电效率系数 0 85 经计算 水电站保证 出力N保 为 1 67 104 kw 经 简化 水 电站所在 电力系统 设计水平 年枯水期 典型日负 荷图为阶 梯型 如 图 3 所示 试初步确 定水电站 的