水利工程概论课件-introduction of w-conser and h eng

1.这门课程的性质：概论内容广泛：水工建筑物、农田水利、防洪、航运、水力发电、火力发电、电气设备与电力系统。要求：重点掌握基本概念和基本原理。比如说：对于土石坝，

土石坝，其工作原理是什么，主要构造，设计时重点解决什么问题等。§1.1§1.2§1.3§1.4水资源水患与水污染节水与调水我国的水利电力建设第一章我国的水资源和水利电力建设概况一、水资源的概念及特点二、地球上水资源的总量三、我国的水资源概况及其特点四、我国的水能资源第一节水资源如 资源：煤、铁、石油等；水力资源；人力资源等。地球上所有形态水的总量，如液体水和固体水(冰)，即指地 洋、江河、湖泊、冰川等水资源和

水资源(包括土壤水)的总和。是人类生活和生产劳动所必须的、能够补给的一种自然资源。§1.1

水资源：水资源的概念及特点第

一、水资源的概念及特点—

1.资源：生产资料或生活资料的天然来源。章资

2.水资源是指现在或将来一切可用于生产和生活的水源和水利电力建设概况§1.1

水资源：水资源的概念及特点3.水资源的特性：①循环性②有限性③时、空分布不均匀性④不可替代性⑤用途广泛性⑥有利性和有害性并存。第一章水资源和水利电力建设概况§1.1

水资源：地球上水资源总量第

二、地球上水资源的总量：地球上的总水量：

15亿km3。可利用的淡水总量：

0.38亿km3， 占2.5%其中0.3亿km3的淡水贮藏在极地和冰川之中。3江河湖泊的地表水：

470000亿m

，即0.00047亿km3。—章水资源和水利电

（这部分水对人类生存起特别重要的作用）。力建

以上数据足以表明：地球上供人类直接可使用的淡设概况水所占的比例是非常少的。这一总量低于巴西、俄罗斯、

、

和

尼西亚，居世界第六位。流域面积在100km2以上的河流有50000多条,流域面积在1000km2以上的河流约1500条。

大小河流总长达42万km,长度在1000km以上的河流有20余条。我国多年平均降水量约6万亿立方米，其中54％即3.2万亿立方米左右通过土壤蒸发和植物散布又回到大气中，余下的约有2.8万亿立方米绝大部分形成了地面径流和极少数渗入

。32260亿m3，占湖泊储水总量的31.9%。面积在1km2以上的湖泊有2300多个，湖泊总面积7.2万km2，约占 总面积的0.8%。第

三、我国的水资源概况及其特点—

1.水资源总量丰富。主要表现为：章

(1)河流年径流总量：约28000亿m3。§1.1

水资源：我国水资源概况及其特点水资源和水利电力建设

(2)我国湖泊储水总量7088亿m

。其中淡水储量概况水量(即冰川水资源量)约563亿m3，此部分水量是河川径流的组成部分。我国是世界上中低纬度山岳冰川最多的国家之一。现代冰川主要分布在

、

、青海、

、

和云南等六省区。人均占有量只有2400m3，仅相当于世界人均水资源占有量的

1/4，位列世界第121位，是

认定的“水资源紧缺”国家。在

600多个城市中，有400多个城市存在供水不足的问题，其中缺水比较严重的城市有110个，

城市缺水年总量达60亿立方米。耕地平均每公顷占有年径流量27000m3，约为世界平均数的2/3。第

(3)我国冰川储量约51322亿m3。年均年冰川融—章水资源和

2.人均水资源占有量少。水利电力建设概况§1.1

水资源：我国水资源概况及其特点主要是由于降雨量不均造成的，形成南北、东西悬殊。从降雨量来看：东南沿海地区：

1500mm以上。华北、东北地区：400-800mm之间。西北地区：

大部分在400mm以下。从地面径流量来看：长江：

平均径流量为10

000亿m3；：

560亿m3，且经常断流（1995：122d）。近年来经小浪底调水缓解了这一问题。第

3.地区分布不均。—章水资源和水利电力建设淮河：740亿m3概珠江：4685亿m3§1.1

水资源：我国水资源概况及其特点况从水资源与人口、耕地分布来看：诸河等流域，

面积、耕地和人口分别占国的81%，人均水量为

平均水平的1.6倍，亩均占有量是 平均值2.3倍；的18.7%（相当于南方的一半），水资源总量却只为南方4片的10%，而北方耕地占

的45.2%，人口占 的38.4%。健康发展。第—

长江流域及其以南的珠江流域、浙闽台诸河、西南章水

的36.5%、36%和54.4%，但水资源总量却占全资源和

辽河、海滦河、

、淮河流域，面积为水利电力建

水资源这种不均衡分布，严重地制约了国民经济的设概§1.1

水资源：我国水资源概况及其特点况内悬殊、年际变化很大。年内：我国大部分地区年降雨量和年径流量主要集中在3～4个月，南方地区汛期占全年雨量的50%-60%，北方占70-80%。年际：：在60年中出现过11年（1922年-1932年）的枯水期，比正常年份少24%，出现过连续9年（1943-1951年）的丰水期，比正常年份多19%。淮河：丰水年的1921年径流量达719亿m3，是1978年枯水年26.9亿m3的26.7倍。—

主要表现为：降雨量和径流量的时间分布不均。年章水资源和水利电力建设概况§1.1

水资源：我国水资源概况及其特点第

4.时间分布不均。土壤贫瘠，：生态环境，减少农业生产收成；给水利工程开发带来

：河床抬高，行洪能力减少，增加防洪难度。—

水土流失的水库淤积，降低防洪标准和兴利效益等。目前 森林覆盖率为18.21％（2005年），而世界森林覆盖率为27％。另外我国森林质量不高；分布不均：东部地区森林覆盖率为34.27%,中部

地区为27.12%,西部地区只有12.54%,西北5省(区)森林覆盖率只有5.86%。章水资源和水

水土流失的直接原因：森林覆盖率很低。利电力建设概况§1.1

水资源：我国水资源概况及其特点第

5.水土流失严重，河流泥沙问题突出。目前我国水土流失面积有所减少，由过去的367下降到356

（2002年），10年减少了11

；水土流失强度也不断减轻，2003年，

11条

流域土壤流失量有较大幅度的减少。其中，长江和淮河流域占到多年平均流失量的50%左右；

、珠江、钱塘江等流域在多年平均流失量的30%以下;海河、辽河和闽江等流域均在多年平均值量的15%以下。水土流失综合防治措施实施面积16.5万km2，其中综合治理5.5万km2

，新增封育保护面积11万km2

。新修基本农田57.3万公顷，种植沙棘林4.5万公顷，营造水土保持林、经果林和水源涵养林281.3万公顷，种草43.3万公顷，建设淤地坝1977座，新修小型蓄水保土工程31.48万座，坡耕地退耕还林20多万公顷。—章水资源和水利电力建设概况§1.1

水资源：我国水资源概况及其特点第

我国水土流失现状：取得了一定的成绩。特点：极其丰富，但分布很不均匀。河川水能资源的理论蕴藏量：6.76亿kW，其中可开发利用的：3.78亿kW，均居世界各国之首。西南地区：70%西北地区：12%中南地区：9.5%华 北、东北等其他地区：8%—章水资源和水利电力§1.1

水资源：我国水能资源概况第

四、我国的水能资源建设概况一、洪涝二、干旱三、水污染第二节水患与水污染第一章水资源和水利电力建设概况我国是一个洪涝始终遇到洪涝频繁的国家，人民的生命、的

。第

一、洪涝—章水资

大水灾造成的 ：淹没范围广，受灾人口多，源

人口多，经济损失大。和

目前的趋势：直接 人口越来越少，但经济越水

来越大。利电力§1.2

水患与水污染：洪涝建设概况发生洪涝

的历史记录。：是 的母亲河，但它是我国历史上洪涝 发生最为频繁的河流之一。其特点：善淤积、善决口、善迁徙。公元前602年～公元1938年的2540年中：决口1590次，几乎3年决2次。大改道：26次。 在1938年

为决口，直至1947年才堵上，9年里淹没了三个省的44个县市，133.3万hm2良田受灾，灾民达1250万，有89万人 ，后来形成了5.4万km2的黄泛区。均每10年有一次大水灾。以下为20世纪大水 记录：1931年：淹没农田339.3万hm2，2855万人受灾，14.5万人。1935年：淹没农田151.0万hm2，1003万人受灾，14.2万人。1954年：虽经努力保住了荆江大堤和

市区，但仍淹没农田317.0万hm2，

3.3万人，京广铁路中断了100d。建立后，七大江河都发生过大洪水。进入90年代，我国又连续发生了几次大水。1991年的江淮大水，使淮河、太湖流域一片

。第

书上列举了我国—章水资源

长江：也是一条多灾多难的河流，在2000年的历史中，平和水利电力

海河：500年中有387次水灾。建

淮河：500年中有350次水灾。等等。设概况§1.2

水患与水污染：洪涝水分平衡遭到破坏而减产的气象

。列为人均水资源贫水国之一。1928年大旱：遍及华北、西北和西南13个省，灾民1.2亿。1959-1961年三年连续特大干旱：粮食减产1400亿kg。2006年：重庆、

出现了有气象记录以来最长时间的伏旱。重庆大部分地区伏旱天数均在五十天以上。第

二、干旱—

干旱：长期无雨或少雨，使土壤水分不足、农作物§1.2

水患与水污染：干旱章水

我国是一个严重缺水的国家，旱灾肆虐，被资源和

历史记录：水利电力建设概况每年受旱面积200万～260 ，影响粮食产量150亿～200亿千克，影响工业产值2000多亿元，

还有7000万人饮水

。600多个城市中，有400多个城市存在供水不足的问题，其中缺水比较严重的城市有110个。§1.2

水患与水污染：干旱第

据统计，我国目前缺水总量估计为400亿立方米，—章水资

在源和水利电力建设概况损失远比洪涝、干旱严重得多。3000～4000万吨7500万吨10000万吨的日排污量：70年代：80年代：90年代：21世纪：据统计，目前我国每年的工业废水和城镇生活污水排放总量已达到631亿吨，约日排污量为：17300万吨§1.2

水患与水污染：水污染第

三、水污染—

水污染目前已成为我国最大的公害之一。它造成的章水

1.排水量：资源和水利电力建设概况其中工业废水占66％，生活污水占34％。长江：长江水利发布的2000年《长江片水资源公报》显示，2000年长江流域工业、生活废污水排放量为233.9亿吨，比上年增加27亿吨。2000年，长江劣于三类水标准的河长占总评价河长的26％，比上年增加5％。据统计，长江全流域污水排放量占 污水年排放总量的36％，而且每年以3．3％的速度递增，长江岸边近500个各类取水口已不同程度地受到污§1.2

水患与水污染：水污染第

2.我国地表水污染现状—章水资源和水利电力建设染。有人说，长江已处早期，将成为下一条概况。其它水系：2000数据§1.2

水患与水污染：水污染水系Ⅰ、Ⅱ类（%）Ⅲ类（%）Ⅳ、Ⅴ类（%）主要污染参数综合评价长江38.833.727.5氨氮、高锰酸钾指数、挥发酚干流水质好，岸边污染严重8.226.465.4氨氮、高锰酸钾指数、生化需氧量、挥发酚水质污染日趋严重，并随水量减少和沿岸污染物增加加重。珠江49.531.219.3氨氮、高锰酸钾指数、砷化物水质总体较好，部分支流河段受到污染松辽2.924.372.8氨氮、高锰酸钾指数、挥发酚水系污染严重海河39.719.241.1氨氮、高锰酸钾指数、生化需氧量、挥发酚污染一直严重，部分重要地面水源地已受污染或受污染浙闽40.731.827.5氨氮水质较好，少数河段受到污染内陆河63.525.411.1水质较好，部分河段的总硬度和氯化物偏高七大水系32.228.938.9同往年相比，水质状况没有好转，污染加剧，范围扩大。河、海河、淮河、

、松花江、长江、珠江，其中，辽河、海河、淮河污染最重。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。§1.2

水患与水污染：水污染从上表可以看出，我国七大水系的污染程度存在着差异，以污染程度大小进行排序，其结果为:辽第一章水资源和水利电力建设概况§1.2

水患与水污染：水污染湖泊水质：2000数据在评价的24个湖泊中，9个湖泊水质符合或优于Ⅲ类水，4个湖泊部分水体受到污染，11个湖泊水污染严重。国家重点治理的“三湖”情况为：太湖：Ⅱ、Ⅲ类水质断面占12％，Ⅳ类水质断面占64％，Ⅴ类水质断面占12％，劣于Ⅴ类水质断面占12％。富营养水平的占83.5％。2007年太湖蓝藻爆发使水乡无锡无水可用。云南滇池：水质劣于Ⅴ类，处于富营养状态。巢湖：东半湖水质为Ⅲ类，西半湖水质为Ⅴ类，东西半湖均处于富营养状态。第一章水资源和水利电力建设概况这是一个开源与节流的问题。一、节水二、调水—南水北调工程三、节水与调水的关系第三节节水与调水第一章水资源和水利电力建设概况现状年供水能力：目前 年供水能力已达5200亿m3，农业用水占80%以上。每年向城市供水总量为521亿m3。缺水量：到2000底，城市缺水量：180亿m3，农业灌溉缺水：600亿m3。共计：800亿m3。解决办法：要增加800亿m3的供水，开源任务极其艰巨，问题很多。所以，节水是缓解缺水的唯一办法。总的来说，在大力节水和充分挖潜的基础上外调必要的水。§1.3

节水与调水第一章水资源和水利电力建设概况第

一、节水—章

分：农业节水城市和工业节水§1.3

节水与调水：节水水资源和水利电力建设概况内容。农业用水约4000亿m3，但利用率很低，只有30～40%。效益明显，但需要一定的投资。目前采用措施:

防渗技术。是目前应用最广泛的一种节水工程措施。与土渠相比，浆砌石块防渗减少渗漏损失60%-80%，混凝土护面可减少渗漏损失80%-90%，塑料薄膜防渗可省渗漏损失90%以上。喷灌技术。是近几年发展较快的节水灌溉技术。第

1.发展节水农业。这是我国农田水利建设的§1.3

节水与调水：农业节水—章

(1)工程节水水资

低压管道输水技术。优点:投资少、易管理、节水、源

节电、节地和省工等。其输水效率为92.1%，适和

合在广大农村大力推行。水利电力建设概况喷灌的输水效率为93%。但喷灌投资耗能较大。§1.3

节水与调水：工业节水第

2.工业和城市节水目前的新认识是：节水优先，治污为本。因为节约用水可减少排污量，治污比供水贵，供水比节水贵。还要多 利用当地水资源，包括处理过的污水、雨水、海水等。要控制采用 水，不超采，丰水年少用，枯水年多用。发展工业和城市节水技术：加速城市污水及工业废水的再生利用技术研究、发展城市节水技术。如：污水处理后再生水回用技术以及配套水处理化学品；工业生产过程中水的重复利用、高效率循环冷却水、高效洗涤技术及装备；等。目前工业用水重复率已从80年代的20％提高到—章水资源和水利电力建设30％以上。、等已达70％。概况从长远和根本上解决北方地区的缺水问题，还必须进行跨流域调水。如：引滦入津、引黄济青、引大入秦工程等已发挥了巨大的经济效益。规模巨大的是“南水北调工程”也正在加紧实施。，在黄淮海平原和

上游流域，即使搞好节约用水、污水处理、充分利用当地水资源后，供水仍不足。为了改变这些现状，我国

投资4860亿，于2002年底启动“南水北调工程”。总体规划东线、中线和西线三条调水线路。通过三条调水线路与长江、、淮河和海河四大江河的联系，构成以“四横三纵”为主体的总体布局，以利于实现我国水资源南北调配、东西互济的合理配置格局。第

二、调水§1.3

节水与调水：调水—章水资源

南水北调工程：和水

必要性：我国北方水利电力建设概况蓄作用）。出东平湖后分

输水：一路向北，在位山附近经隧洞穿过

，直达

；另一路向东，通过胶东地区输水干线经济南输水到烟台、威海。年引水在现有基础上增加210亿m3，过黄河120亿m3。东线在技术上有经验。可分期分段实施。前提是要做好沿线的污水处理。§1.3

节水与调水：调水东线工程：东线工程从长江下游扬州抽引长江水，利用京杭大运河及与其平行的河道逐级提水北送，并连接洪泽湖、骆马湖、南四湖、东平湖（起调第一章水资源和水利电力建设概况平均引水130亿m3，过

70亿～75亿m3，但有丰枯水年。可供水

中东部和河北中部、沿京汉铁路城市，直到

、

。前提是加高丹江口大坝，做好汉江下游补偿工程。§1.3

节水与调水：调水中线工程：从加坝扩容后的丹江口水库引水，年西线工程：在长江上游通天河、雅砻江和大渡河上游筑坝建库，开凿穿过长江与 的分水岭巴颜喀拉山的输水隧洞，调长江水入 上游，年引水150亿m3。西线工程的供水目标主要是解决青、甘、宁、内 、陕、晋等6省（

）黄河上中游地区和渭河关中平原的缺水问题。第一章水资源和水利电力建设概况§1.3

节水与调水：调水总的原则：在大力节水和充分挖潜的基础上外调必要的水。必须重视节水挖潜的重要性、

性，只有立足于此才谈得上调水，否则将是 的。因为调水毕竟有限，改变不了北方地区人均水资源紧缺的根本格局，所以只能在这样(缺水)的本安排发展规划，调整产业结构速度，提高人民生活，不可能以需定供。§1.3

节水与调水：节水与调水的关系第

三、节水挖潜与调水的关系—章水资源和水利电力建

南水北调工程必须立足于节水和治污、充分利用设

当地水资源的基础上，这项工程能发挥巨大作用。概况一、水利事业二、我国的水利工程建设三、我国的电力建设第四节我国的水利电力建设第一章水资源和水利电力建设概况水利事业：它是一种通过人工控制（各种工程措施）来改变水的天然状况，以达到兴利除害，满民经济 需要之目的的事业。§1.4

我国的水利电力建设：水利事业第

一、水利事业—章水资源

主要内容：防洪、农田水利、水力发电、水运、和

水产养殖、城市给排水和水源卫生等。水

综合利用原则：兴建一项水利工程应遵循综合利利

用的原则，而不只是满足某一项要求。根据河流电力

的自然条件，结合远期和近期国民经济发展的需建

要统筹安排，做到以最少的投资，最合理地利用设

水利资源，尽可能满

民经济的需要，从而获概况得国民经济的最大效益。用水资源方面积累了很多宝贵经验，取得了光辉成就。一些数千年前修建的工程至今仍在发挥作用，这些工

程及建筑物无论在规模、质量以及建造技术水平上，

在当时都是世界第一流的。如：大堤京杭大运河：全长1974km，沟通五大水系浙江沿海的海塘灵渠：连接湘江和漓江都江堰水利枢纽工程：修建于公元前250年。不但极大地减轻了岷江

的洪水

，还引水灌溉了20万hm2的农田，从而使 平原成为“天府之国”，至今它仍是一项相当完善的防洪灌溉工程。郑国渠（战国时期秦国修建）等。第

（一）

以前—

我国历史悠久，几千年来劳动人民在与洪水作

和利§1.4

我国的水利电力建设：水利事业章水资源和水利电力建设概况—

1、建设概况初步建立了一个综合性的防洪体系，控制了一般性的洪涝

，基本保证了城乡安全。形成了以堤防工程为基础，控制性枢纽工程为骨干，配合分蓄洪措施的防御一般标准洪水的防洪体系。建成水库总库容达4924亿m3；安装排灌动力6591万kW；整修和加固堤防26多万km，兴建水闸31742座；70～80%的易涝盐碱地得到系保护着5亿人口、3000多2/3的工农业产值、600多座了初步治理。这万hm2耕地、占城市。章水资源和水利电力建设§1.4

我国的水利电力建设：我国的水利工程建设第

（二）

水利建设成就概况hm2。

年供水能力已达5800亿m3，每年水在水利科研、设计、施工和建设管理等方面有很大进步在碾压混凝土筑坝技术、混凝土面板堆石坝、混凝土高拱坝，以及在基础处理、 工程施工、高坝泄洪消能等方面都达到很高水平。第一章水利设施向城镇供水总量为521亿m3。资源和水利电力建设§1.4

我国的水利电力建设：我国的水利工程建设农田灌溉工程和城市供水工程得到较大的发展。灌溉面积由解放前的0.16亿hm2发展到0.5亿概况长

峡水利枢纽工程：是治理和开发长江的关键性世纪工程，具有防洪、发电和航运等综合效益。小浪底水利枢纽工程：是治理水害、开发

水利的关键性工程，其开发目标是：“以防洪、防凌、减淤为主，兼顾供水，灌溉和发电，蓄清排浑，综合利用，除害兴利”。治淮骨干工程：淮河流域综合治理以防洪除涝为主。江苏江都排灌站：位于江苏省江都市，京杭大运河、新通杨运河和淮河入江尾闾的交汇处，是我国最大的以排灌为主的水利枢纽。—章水资源和水利电力建§1.4

我国的水利电力建设：我国的水利工程建设第

2、有代表性的重点水利工程

葛洲坝水利枢纽工程：等。设概况新增

年发电量(亿kW·h)431075034805100年份

装机容量(万kW)1949

1851996

223002003

3800020042005

500006000240002006

7500

27500我国电力装机容量已突破5亿千瓦，仅次于

居世界第二位。我国正在成为一个令世界瞩目的能源消耗大国。到2004年底，火电、水电、核电、风电在电力总装机中的

分别为73.7%、24.5%、1.6%、0.2%。第

二、我国的电力建设—

1.概况：电力建设取得了举世瞩目的成就。章水资源和水利电力建设概况§1.4

我国的水利电力建设：我国的电力建设第

2.

电力开发的 方针以火电为主，逐步把重点转移到水电上来，积极发展核电，因地致宜开发多种能源。优点：水电是清洁能源，可再生、可持续利用、无污染、运行费用低，便于进行电力调峰，有利于提高资源利用率和经济社会的综合效益。缺点：开发水力发电工程的投资大（投入），电力不够稳定（枯水期和峰水期）。水电装机量：在2004年9月突破１亿kW大关，跃居世界第一位。但我国水能开发率仅24％左右，大大低于发达国家50～70％的开发利用水平。小水电资源：国家还鼓励合理开发和利用小水电资源（指容量5万千瓦以下的水电站）。—章水

（1）尽可能多的开发水电。资源和水利电力建设概况§1.4

我国的水利电力建设：我国的电力建设第—

位于长江西陵峡中段，坝址在

省宜昌市三斗坪，章

控制流域面积100万km2。水

工程总库容393亿m3，其中防洪库容221.5亿m3。资源

电站装机容量18200MW，多年平均发电量847和

亿kWh。电站采用坝后式，左、右岸厂房分别安水

装14台及12台混流式水轮发电机组，单机容量利

700MW。电力

发电供电半径1000km，覆盖华北、