水文水能规划课程 教案 任课教师：王双银副教授 西北农林科技大学水资源与环境工程系
教学基本信息 课程 水利水能规划 授课专业 年级 名称 课程 类型 学科基础必修课 课程编码 07198 学习水利水能规划的基本理论、基本知识，初步掌握兴利调节计算、 洪水调节计算及水能计算的基本分析方法，理解水电站水库主要参数选择 教学 的思想和理论，熟悉水库调度的基本理论和知，使学生毕业后，经过一段 目标 生产实际的锻炼能够独立进行水库和水电站设计中的水资源规划、建设项 目水资源论证、水库调度运行管理等方面的工作。 授课 课堂 考核 成绩 (1)平时成绩占30~50%，形式有 考试 作业、考勤、课堂问答、小测验等：(2) 方式 讲授方式 评定 考试成绩占50一70%，形式为：闭卷 总学 学分 2 时数 学时 课堂讲授28学时，习题课3学时，课堂讨论1学时 分配 教材 名称 水资源规划及利用.畅建霞王丽学等编.黄河水利出版社.2012年 (1)水利水能规划.张芮任.中国水利水电出版社.2014年 (2)水能利用.方国华.中国水利水电出版社.2013年 (3)水利计算.徐淑琴，刘小燕.中国水利水电出版社.2011年 指定参考 (4)水资源规划及利用.沈冰，顾圣平.中国水利水电出版社.2009年 (5)水利水能规划.周之豪、沈曾源、施熙仙等.水利水电出版社.1997 (6)水利工程水利计算规范SL104-95.中华人民共和国行业标准.水利水 电出版社.1996年
水利水能规划课程教案 课次 第1次课 章名称 绪论 教学目的 (1)理解水资源的涵义及特点： (2)了解我国水资源的分布特点及我国水能资源的开发利用现状。 ()水资源的漏义、分类和基本特点： 教学内容 (2)我国水资源的分布特点及开发利用水资源的原则： (3)我国水能资源的开发利用现状： (4)谍程任务和内容。 重点难点 导语(2min) 水利·人类社会为了生存和发属的雷要采取冬种墙施对自然界 的水和水城进行控制和调配， 以防治水早灾害，开发利用和保护水资源 水是生命之源、生产之要、生态之基，兴水利、除水害，事关人类 生存、经济发展、社会进步，历来是治国安邦的大事。 -2011年 中央一号文件 一、水资源及水能资源(20mim) (一)水资源 1.涵义 特定时空下可利用的水，是可再利用资源，不论其质与量，水的可 利用性是有限制条件的。 一环境科学词典 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 教学安排 某一地点为满足某种用途而得以利用。 -UNESCO和WMO 2.全球水资源量 河流水、湖泊水以及浅层地下水储量不足总量1%！ 3.水资源特点 (1)水资源的可再生性 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 (二)水能资源 水能资源是指水体的势能和动能等能量资源，又称水力资源。河流 水能、 海流水能等」 。 水力发电的优点： 1.发电成本低、效率高 2.机组运行灵活，可调峰调频 2
3.无污染 4.水库电站综台利用效率高 二、我国水资源与水能资源(20nmim) (一）我国水资源的特点 1总量较大 全国平均年水资源总量为28124亿m3。仅次于巴西、前苏联、加争 大、关国和印度尼西亚，位居世界第六。 2.人均水资源量小 人均占有量仅有2185m,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 3.水资源地区分布不均（中国水资源分布图） 4水资源与人口及土地、矿藏等资源的配置不造应 5,水资源量年际、年内变化大 (二)我国水能资源的分布及特点 ()地城分布上极不平衡 (2)时间分布不均 教学安排 (3)集中于大江大河千流 (4)大型水电站装机容量比重大 (5)水能资源开发程度仍处于较低水平 三、课程任务和主要内容(5min) (一)课程任务 1学习水利水电规划的基本理论和基本知识： 2.初步掌握水利水电规划方面的分析计算方法 3.学生毕业后经过一段生产时间的炼能独立从事水利水电规划方 面的工作】 (）主要内容 1研究如何经济合理的综合治理河流和综合开发水资源： 2.确定水利水电工程的合理开发方式： 3痛定开发期模和以定水电水电工程的合理送用方式。 四、课程学习要求(3mim) 考核方式：考试 成绩评定：(1)平时成绮占30~50%，形式有：作业、考勤、课 堂问答、小测验等：(2)考试成绩占50~70%，形式为：闭卷 1水资源的满义什么？水资源有哪些特点？ 思考题 2什么是水能资源？水力发电有何特点？ 3.我国水资源和水能资源分布有何特点？ 备注 以图片展示和介绍水资源和水能资源的特点
水利水能规划课程教案 课次 第2次课 章名称 第一章水资源的开发利用 教学目的 (1)水资源开发利用原则 (2)掌提水力发电的基本原理及水能资源的基本开发方式： 教学内容 第一节水资源开发利用原则 第二节 水力发由 (1)水资源开发利用原则 重点难点 ())水力发电的其太原理 (3)各类型水电站的布置形式、优缺点和适用条件 导语(2mim) 水资源开发利用：人类社会为了生存和发展的需要采用工程措施及 非工程措施，对水资源进行控制、调节、治导、开发、管理和保护，以 防治水早灾害并满足国民经济各部门用水要求。 (著名水利水电工程展 示及介绍) 第一节水资源开发利用原则 一、综合利用原则(5min) 1,从功能和用途方面综合考虑 一水多效 2.单项工程的综合利用 库多用 3地城方面综合利用 上下游统筹兼顾 4.提高水的重复利用率 一循环利用 二、可持续利用原则(5min 】淡水瓷泛是有限的 教学安排 2防止人美对水的侵害 3.水资源的配置 节约、保护 4.工程和非工程措施并举 5,水资源的统一配置、统一调度、统一管理 第二节水力发电 、河流水能资源分析与估算(5mim) 1.水能基本计算公式：N9.81QH 2.水电站损失（水头损失、水量损失、效率损失）》 3,水电站出力计算基本计算公式：N=KOH 一河水能源范号(5min 基本思想：沿河分段计算水流出力 然后逐段累加 (1)在流量及河流纵比降有较大变化处，单独划分河段 (2)流量取河段首尾断面流量的平均值 (3)用多年平均流量计算的水流出力称水能资源蕴藏量
三、河川水能资源的基本开发方式(28mim) (一)坝式 在天然河道中拦河筑坝，形成水库，以抬高上游水位，集中河段落 差，这种开发方式称为坝式开发。 坝后式：厂房布置在坝的后面 河床式：厂房成为挡水建筑物一部分 优点：形成水库，能调节水量，提高径流利用率，综合利用程度高。 缺点：基建工程较大，且上游形成淹没区。 条件：流量大，河段坡降较缓，同时还有适合建坝的地形、地质条 件的河段。 (二)引水式 在河道上建坝和引水工程，将水导入人工建造的引水道（明渠、隧洞 管道等)，并引到引水道末端以集中落差，再接上压力水管，导入电站厂 房发电，这种开发方式称为引水式开发。 占不会开形成大的水海品生袋，、 工智较1、 缺点：引水流量较】 水量利用率较低：水坝到电站间的河道水流 教学安排 会减少，特别是枯水季节可能会断流 条件：适用于流量较小、河道坡度较陡的山区河流 (三)混合式 在一个河段上，用坝集中一部分落差，再通过有压引水道（如隧洞） 集中坝后河段的另-部 分落差， 这种开发方式称为混合式开发。 优点：兼有坝式和引水式水电站的优点。 条件：适用于上游坡降较小且筑坝后淹没损失不大，有优良坝址适 宜建库，而紧接水库以下河道突然变陡或河流有较大的转弯。 (四)抽水蓄能式电站 抽水蓄能电站利用电力负荷低谷时的电能抽水至上水库，在电力负 水至 库发电的 电站。 又称蓄能 武水电站 抽水蓄能 电站是以水体为储能介质，起调节作用。主要解决电力系统的调峰问题 (五)潮汐水电站 利用潮汐来发电的装置、设备和设施的总称，将海洋潮汐能转换成 电能。潮汐电站是唯一实际应用的海洋能电站。 在海湾或有潮沙的河口筑坝形成水库。 涨潮时水库蓄水，落潮时 洋水位降低，水库放水，以驱动水轮发电机组发电。这种机组的特点是 水头低、流量大。 1水资源的综合利用和可持续利用主要指什么？ 思考题 2.水力发 电的原理是什么？试推求水流出力基本公式 3.河川水能资源的基本开发方式有哪几种？有何特点？ 备注 以图片展示和介绍各类水电站的平面和剖面的布置形式
水利水能规划课程教案 课次 第3次课 章名称 第一章水资源的开发利用 教学目的 (1)理解几个主要用水部门的用水特点 (2)理解各部门用水矛盾协调的原则。 第三节防洪 教学内容 第四节灌溉 第五节其他水利部门 第六节各部门的用水矛盾及其协调 1防提 重点难点 (2)灌溉、供水、航运、渔业、旅游等用水的特点 (3)各用水部门用水矛盾的协调 第三节防洪(20min) 洪水指江河水量迅猛增加及水位，急剧上涨的自然现象。 暴雨洪水、融雪洪水、冰凌洪水、溃坝洪水 洪水成灾：由于洪峰流量超过河床的安全泄量，因而泛滥（或决提） 成灾 防共的主要样条·按昭想定的防共标准因地制言地采因冷当的工 程措施 以削减洪峰流量，或者加大河 床的过水能力 保证安全渡汛 防洪措施：指防止或减轻洪水灾害损失的各种手段和对策。 二、防洪工程猎施 1.修筑提防 2河清整治 3.开辟分洪道 教学安排 4蓄洪区 5.水库 6.水土保持 防洪工程措施只能减轻洪灾损失，而不可能根除洪灾。 1建立洪水预报系统和洪水警报系统 2.洪泛区管理 3.洪水保险 4.防洪调度 第四节灌溉(10min) 一、作物需水量 1植株蒸腾和株间蒸发的水量合称为作物需水量 2.影响因素
二、作物的灌溉制度 作物灌溉制度包括灌水次数、每次灌水时间、灌水定额、灌溉定额 等内容。 灌溉用水量 灌溉用水量是指灌溉农田从水源获取的水量，以3计。 M+=miA:M=M/n 四、灌溉技术及灌溉措施 灌溉措施是指向田间灌水的方式，即灌水方法，有地面灌溉、地下 灌溉、喷滢、滴灌等 第五节其他用水部门(10min) 一。供水 在水资源综合利用中优先考虑。对水量的保证程度较高、对水质的 要求高。 内河水运 运能大、能耗小、成本低、占地少；不消耗水量、对水深和水面宽 有一定要求。 三、环境保护 改善下游水质、防止河流凌汛、 防止血吸虫病、消灭蚊虫杂草等 教学安排 会造 河道断流、泥沙淤积（河床抬高）、降低水体自净能力（水体污 染)等 吗、渔业 渔业是人类利用水城中生物的物质转化功能，通过养殖、捕捞和加 工，以取得水产品的社会产业部门。 利用水利工程发展旅游业，保护和改善自然水城的生态环境，是综 合开发利用水资源，极大地发挥水利工程效益的一个重要方面。 第六节各部门的用水矛盾及其协调(10min) 用水矛盾 由于各用水部门对水资源条件的要求不同、在使用功能上相互排斥 导致用水部门之间存在一定的矛盾。 供需水之间存在一定矛盾：部门之间、地区之问、上下游之间、生 产生活用水与生态用水之间争水。 统等兼顾、先用后耗、 一水多用 一库多利 分清主次、合理安排，保证主要部门、适当兼顾次要部门 根据具体情况，拟定多种可能方案，从国民经济总利益最大的角度 考虑，选择合理的解决方案。 1防共的工程和非工程有哪此？ 思考题 2.与水资源相关的水利部门有哪些？简迷述其用水特点。如何解决各 水利部门之间的矛盾？ 备注
水利水能规划课程教案 课次 第4次课 章名称 第二章水库兴利调节 教学目的 (1)理解径流洞节的满义： (2)掌提水库的特性曲线以及特征水位、特征库容： 教学内容 第一节概述 第二节水库特性曲线、特征水位和特征库容 重点难点 (1)水库的特性曲线的绘制： (2)水库各特征水位和特征库容的意义。 第-节概述(5min) 一、径流调节的概念 径流调节：为了消除或减轻洪水灾害，或是为了满足兴利需要而采取 的调节和改变径流天然状态的措】 广义：指整个流城内，人类对地面及地下径流自然过程的一切有意识 的千涉 狭义：指运用工程措施（坝和水库）改变河川径流在时程或空间上的 分配。 二、径流调节分类 兴利调节（枯水调节）：为兴利而利用水库提高枯水径流的径流调节 洪水调节：为削减洪峰流量而利用水库拦蓄洪水，以消除或减轻下游 洪涝突害的调节。 三、兴利调节计算的基本资料 教学安排 (1)径流瓷料 :10年左右的历年日平均流量资料：年调节：20年以 上的历年月平均流量和汛期旬平均流量资料： 多年调节：30年以上的 年、月径流资料以及年径流频率曲线和统计特征值等。 (2)库区地形、地质资料 (3)用水瓷料 各用水部门历史用水资料和发展规划：相应的用水指标：各部门用水 效益、正常用水量及其分配过程。 (4)其他水文气象资料 气象：降雨、蒸发、气温、风向、风力和冰冻清况等：水文：雨 量、水位、流量、流速、水质、含沙量等。 第二节水库特性曲线、特征水位和特征库容 一、水库特性曲线(20min) (一)水库面积曲线绘制
(二)水库容积曲钱 1静库容计算及净库容曲线绘制 2.动库容曲线的绘制方法 1)假定一个入库流量Q,和一组坝前水位，然后根据水力学公式，求 出一组以一入库流量为参数的水面曲线 2)将水库全长分为若干段，在年段水库中求出相应于每一回水由线 的平均水位，根据每段平均水位的位置定出该段相应的水面面积，求出不 同回水曲线每段的容积。 3)将各段水库容积相加，即得以某一入库流量为参数的总的动库容。 按1)~3)步骤计算，分别求得 不同的入库流量为参教的水库 水库的特征水位和特征库容(15min) 1.特征水位 水位、正常蓄水位、防洪高水位、设计洪水位、校核洪水位、大坝 高程 2.特征库容 死库容、兴利库容、防洪库容、拦洪库容、调洪库容、结合库容、总 库容 教学安排 三、水库的水量损失(10mim) 水库的蒸发损失 1修建水库后，库区原有的陆地变成了水面，原来的陆面蒸发也变为 水面蒸发，而由此引起的蒸发增量就称为水库的蒸发损失。 2.计算公式：W袋=(E水-E陆as-d)x1000 (一)水库的热泥捐失 水库建成蓄水后，水位抬高，水压增大， 水库蓄水将通过圳身及水 建筑物止水不严实处、圳基及绕坝两翼、坝底或库岸四周向外渗漏，从而 造成水库蓄水量的损失，称之为渗漏损失。 渗漏损失量决定于库区和坝址的地质及水文地质条件与施工质量。随 着水库运行，由于库床淤积，岩层裂隙逐渐被填塞等，渗漏损失会有所减 水文地质条月渗漏量与水库蓄水量之比年渗漏量与水库蓄水量之比 件 (%) (0%) 优良 010 010 中等 1.01.5 10~20 1.5~3.0 2040 思考题 1怎样绘制水库的特性曲线？ 2水库的特征库容有哪些？它们各起什么作用？ 特别强调：1，水库溢洪道设闸和不设闸时特征水位与特征库容的区 备注 别，大坝高程与设计洪水位和校核洪水位的关系。2.水库蒸发损失量不是 水面蒸发而是蒸发增量