5 河流渠化工程
• 在建设现代化航道网中，通常采用航道 整治、疏浚和渠化等工程措施来改善天 然河流的航行条件，并开挖运河以沟通 不通水系的河流、湖泊和海洋。
• 河流渠化是增加航道水深、改善航行条 件最有效的一种工程措施。
5.1 水利资源的综合利用
5.1.1 水库的特征 水库是调节河川径流的主要工程措施。表 征水库的主要特征是水库的面积和容积。 在一般情况下，水库的面积和容积越大， 其径流调节能力越强，通航保证率越高， 综合利用的经济效益也越大。
（一） 水电站的出力计算 水电站的规模一般由电站的发电能力决定。水 电站的发电能力取决于水流所做的功的大小。 当流量Q（m3/s）的水体落下一个高度H（m） 时，其所做功的功率等于： N=rQH（kW） （5-1） 由于水电站的水轮机、发电机以及输配电设备 中均有功率的损耗，实际上发出的电的功率 （称为有效功率）要比理论功率小： N有效=ηrQH (5-2)
二、水库的水文情势 • 水库的水文情势是指水库中各水文要素（如水 位、水温、流速、泥沙、波浪及水化学成分等） 多年的一般情况，水文情势变化将带来以下影 响。 1． 水量损失（蒸发/渗漏） 2． 水库淤积和坝下冲刷 3． 波浪 4． 水温及冰情 5． 水质的变化
三、径流调节的基本概念：
• 按照用水部门的需要，借助专门的建筑物（主 要是拦河筑坝形成水库）将河川径流加以控制 和重新分配，这一过程称为径流调节。即将汛 期多余水量暂时拦蓄在水库中，而在枯水期泄 放以补充河川径流的不足。 • 三峡蓄水到135米高程后景观变化情况 • 三峡蓄水到175米高程后景观变化情况
图5－2径流调节示意图形
5.1.2 水电站的基本概念 • 水力发电的基本原理是借助水力机械将 水流的势能转变成机械能，再通过发电 机把机械能转变为电能。利用水工建筑 物及有关的机电设备使水流的势能变为 电能的工程，称为水电工程。 • 三峡大坝发电示意图 /s2006/sxfa dian/
• 水电站的装机容量是指电站全部机组满载运行时 的总额定容量，即水电站全部水轮发电机组的总 生产能力。
5.1.3 农田水利工程 （一） 农田水利工程的一般概念 1、 农作物对水分的要求 2、 调节农田水份状况的措施 3、 农田水利工程的组成
• 对于干旱地区，农田水利工程主要包括渠 道工程、输水及配水渠系、田间灌溉调节 网、排水系统及容泄区等。其布置如图5-9 所示：
图5－9 灌溉排水系统示意图
（二） 丘陵山区的农田水利工程 • 对于丘陵山区，由于地形起伏，峰谷交 错，易洪易旱，农田水利措施往往从 “治山、治水、治土”相结合的原则出 发，实行外河取水和拦蓄地面径流相结 合，引水灌溉与水土保持相结合的方法。 图5-10所示的长藤结瓜式水利系统。
• 水库由放空到蓄满再放空所需时间称为水库的蓄 泄周期（调节周期）。径流调节按调节周期的长 短，可以分为日调节、年调节和多年调节等。 1． 日调节：为适应水电站调峰的需要，将一天均 匀的来水过程（洪水期除外）改变为不均匀的用 水过程，其周期为一昼夜，称为日调节。 2． 年调节：利用水库的调节作用，把一年内洪水 期多余水量的一部分或全部拦蓄于水库中供枯水 期使用，其调节周期为一年，称为年调节（图52）。 3． 多年调节：将河流中丰水年的多余水量拦蓄在 水库中，以补充若干连续的枯水年的水量不足， 其周期较长，称为多年调节。
一、水库的特征水位：
图5－1水库的特征水位及其库容
1． 死水位：在正常运用情况下，允许水 库消落的最低水位叫死水位。该水位以 下的水库容积称为死库容。 2． 正常蓄水位：在正常运用情况下，为 满足兴利要求，水库应蓄到的水位。正 常蓄水位至死水位之间的深度，称为消 落深度。正常蓄水位至死水位之间的库 容称为兴利库容（或称调节库容）。
图5－7 引水式水电站 1-大坝；2-引水管道； 3-电站厂房
3.混合式水电站：混合式水电站是壅（抬）水式和 引水式电站两者的综合（图5-8）。
• 当上游河床平坦，有修筑水库的条件，而下游河 床坡度较陡，修建不长的引水建筑物可获得较大 水头时，才宜建造混合式水电站。
图5-8 混合式水电站
（三） 水电站的工作特点及装机容量 1． 水电站的工作特点 （1） 出力多变，保证率较低 （2） 机组启动和停机迅速，负荷增减方便 （3） 土建投资比重大，机电投资比重小 2、 水电站的装机容量
3． 防洪特征水位：是指水库各项防洪水 位的总称。包括校核洪水位、设计洪水 位、防洪高水位和防洪限制水位等。 （1）校核洪水位是遇到校核标准洪水时， 坝前达到的最高水位。 （2）设计洪水位是遇到大坝的设计标准供 水时，泄洪建筑物闸门全开，坝前达到 的最高水位。
（3）防洪高水位是遇到下游防护对象的设 计标准洪水位时，水库按下游安全泄量 放水，坝前达到的最高水位。 （4）防洪限制水位是水库在汛期蓄水的上 限水位。防洪限制水位至防洪高水位之 间的库容称为防洪库容。防洪限制水位 至校核洪水之间的库容称为调ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ库容。 4． 通航水位：是指能保证水库正常通航 的水位。
在工程规划设计中，式（5-2）通常简化 为： N有效=AQH （5-3） 式中：A——出力系数。 根据水电站的保证率，在流量历时曲线上 查得相应的流量，可得到水电站的保证 出力。即： N保证=A Q保证H（KW） （5-4）
（二） 水电站的开发方式及主要建筑物 • 利用水工建筑物和相应的机电设备产生电能的方 式有多种多样，而其中最主要的开发方式有壅 （抬）水式、引水式和混合式三种。 1.壅（抬）水式电站，又可分为河床式、坝后式和 坝内式三种布置型式。 （1）河床式：水电站厂房建筑在河床内，厂房与 坝并列或成某一交角共同起挡水作用（图5-3）。
图5－3 河床式水电站
图5-4 大化水电站平面布置
（2）坝后式：水电站厂房位于坝后，库中水流 通过坝内输水管道引入坝后厂房（图5-5）。
图5－5 坝后式水电站
（3）坝内式：水电站厂房位于坝内（图56）；这类电站的拦河坝坝体结构复杂， 地形、地质条件外，一般多不采用。
图5－6 坝内式水电站
2.引水式电站：引水式电站是利用引水建筑 物集中落差来获得发电水头（图5-7）。