郑州大学水文水资源复试问答题全集

第一章 绪论

※<章节重点> （1）水文学的概念

水文学（Hydrology），是一门研究地球上水的起源、存在、分布、循环和运动等变化规律，并运用这些规律为人类服务的知识体系，它是地球科学的一个分支。 （2）水资源的概念

水资源是可资利用或有可能被利用的水源，这种水源应当有足够的数量和可用的质量，并在某一地点为满足某种用途而得以利用。 （3）水资源的特点

水资源的特点包括：①流动性；②可再生性；③多用途性；④公共性；⑤利与害的两重性；⑥有限性。 （4）我国水资源的特点

我国水资源的特点概括为：①水资源总量多，但人均、亩均占有量少；②水资源地区分布不均匀，水土资源配置不均衡；③水资源年际、年内变化大，水旱灾害频繁；④水土流失和泥沙淤积严重；⑤天然水质好，但人为污染严重。 （5）我国的水资源问题

我国的水资源问题主要表现在：①水资源供需矛盾十分突出；②洪涝灾害仍是中华民族的心腹之患；③水环境恶化日益突出；④水土流失有所加剧。

※<课后习题>

（1）根据水资源的特点，分析保护水资源的重要意义。

（2）根据我国水资源的状况，从网上查阅资料，讨论我国水资源的特点。

（3）在介绍水资源特点时，既说水资源是可再生的，又说水资源是有限的，二者是否矛盾？你是如何理解的？ （4）当前，我国所面临的水资源问题主要有哪些？你是如何看待这些问题的？

（5）依你比较熟悉的城市为例，介绍其存在的水问题，并从可持续发展的角度论述解决这些问题的主要措施。

※<模拟试题> 简答

（1）简述水资源的概念。

水资源是可资利用或有可能被利用的水源，这种水源应当有足够的数量和可用的质量，并在某一地点为满足某种用途而得以利用。

（2）水资源的特点有哪些？我国水资源的特点表现在哪些方面？

水资源的特点包括：①流动性；②可再生性；③多用途性；④公共性；⑤利与害的两重性；⑥有限性。 我国水资源的特点有：①水资源总量多，但人均、亩均占有量少；②水资源地区分布不均匀，水土资源配置不均衡；③水资源年际、年内变化大，水旱灾害频繁；④水土流失和泥沙淤积严重；⑤天然水质好，但人为污染严重。

（3）当前，我国存在的水问题主要有哪些？

我国的水资源问题主要有：①水资源供需矛盾十分突出；②洪涝灾害仍是中华民族的心腹之患；③水环境恶化日益突出；④水土流失有所加剧。

第二章 水资源的综合利用

※<章节重点>

（1）水资源综合利用的概念

不同的部门，对水资源的利用方式不同。例如，灌溉、给水要消耗水量，发电只利用水能，航运则依靠水的浮载能力。这就有可能、也有必要使同一河流或同一地区的水资源同时满足几个用水部门的需要，并且将除水害和兴水利结合起来统筹解决。这种开发水资源的方式，就称为水资源的综合利用。

（2）水资源综合利用途径

按水资源用途将水资源的利用途径分为生活、农业、工业、水力发电、生态、航运等用水。 生活用水是人类日常生活及其相关活动用水的总称，分为城市生活用水和农村生活用水。 农业用水是农、林、牧、副、渔等各部门和乡镇、农场、企事业单位及农村居民生产用水的总称。 工业用水指工矿企业用于制造、加工、冷却、空调、净化、洗涤等方面的水。 水力发电是利用河流中水流所蕴藏的水能，生产电能，为人类用电服务。

生态用水，广义上讲是指“特定区域、特定时段、特定条件下生态系统总利用的水分”，包括一部分水资源量和一部分常常不被水资源量计算包括在内的水分。狭义上讲，生态用水是指“特定区域、特定时段、特定条件下生态系统总利用的水资源总量”。

水资源的其他利用途径，如防洪、治涝、航运、淡水养殖及娱乐等许多方面。 （3）水资源综合利用的矛盾

按照水资源的实用功能和供需关系，可以把用水矛盾分为两大类：

①由于各用水部门对于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。

②由于水资源量是有限的，而需水量是不断增加的，导致需水和供水之间存在一定的矛盾，不同部门之间、不同地区之间、上下游之间、人类生产生活用水与生态用水之间为争夺有限水资源产生的矛盾。

（4）水资源综合利用矛盾的协调 在协调用水矛盾时，应坚持以下原则： 坚持依法治水的原则；

坚持全局统筹、兼顾局部的原则； 坚持系统分析与综合利用的原则； 坚持人与人和谐、人与水和谐的原则。

总之，要根据当时当地的具体情况，拟定几种可能方案，然后从国民经济总利益最大的角度来考虑，选择合理的解决办法。 （5）综合需水图

根据各部门年和逐月的需水图，即可绘制综合需水图。综合需水图的编制应考虑到一水多用的可能性，不能简单的将各部门的需水量同步累加。

※<课后习题>

（1）水资源的综合利用包括哪些类型？根据你所学的知识谈谈如何协调各种不同用水之间的矛盾？

（2）从水资源的综合利用与开发谈起，说明水资源对人类活动的重要作用？以及可能出现的问题？

通过这门课的学习，你对这些问题的解决有何建议？

（3）请分别举例说明有限水资源与无限用水之间的矛盾、水资源时空分布不均导致的地区间和用水时间矛盾、上、下游用水冲突矛盾及社会经济发展用水与生态环境用水之间的矛盾？ ※<模拟试题> 简答：

（1）水资源综合利用的类型有哪些？举例说明应如何协调不同用水之间的矛盾？

水资源综合利用的类型有生活用水、农业用水、工业用水、水力发电、生态用水及其他用水等。各用水部门之间的矛盾，有些是可以协调的，应统筹兼顾、“先用后耗”、“一水多用”。例如，发电与灌溉争水，有时（灌区位置较低时）可以先取水发电，发过电的尾水再用来灌溉；拦河闸坝阻碍船、筏、鱼通行的矛盾，可以建船闸、筏道、鱼梯来解决。但也有些矛盾是无法完全协调的，这时就不得不分清主次、合理安排，保证主要部门、适当兼顾次要部。例如，蓄水式水电站虽然能提高水能利用率，并使出力更好地符合用电户要求，但若淹没损失过大，只好采用径流式。总之，要根据当时当地的具体情况，拟定几种可能方案，然后从国民经济总利益最大的角度来考虑，选择合理的解决办法。

（2）水资源综合利用的矛盾有哪些？各是如何产生的？

由于水资源的用途是多方面的，而可以利用的水资源量却是有限的，这就导致用水部门之间为争水而引发矛盾以及需水与供水间的矛盾。按照水资源的实用功能和供需关系，可以把用水矛盾分为两大类：

①由于各用水部门对于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。

②由于水资源量是有限的，而需水量是不断增加的，导致需水和供水之间存在一定的矛盾，不同部门之间、不同地区之间、上下游之间、人类生产生活用水与生态用水之间为争夺有限水资源产生的矛盾。

第三章 水库兴利调节

※<章节重点>

（1）水库的特征水位与特征库容

和调洪库容、总库容、有效库容等的概念、作用。

（2）兴利调节计算的原理和方法 基本依据是水量平衡原理。 （3）兴利调节计算的时历列表法

掌握：① 已知用水过程，求水库兴利库容V兴的计算方法；②根据兴利库容求调节流量的计算方法。 （4）兴利调节计算的时历图解法

理解死水位和死库容、正常蓄水位和兴利库容、防洪限制水位、防洪高水位和防洪库容、设计洪水位和拦洪库

按照对原始径流资料描述和处理方式的差异，兴利调节计算方法主要分为时历法和概率法（也称为数理统计法

时历图解法常用于年调节、多年调节水库的兴利调节计算，此法结算速度快，特别是对于多方案比较的情况，计算步骤要求有清晰的认识。

※<课后习题>

63

3

（1）某拟建水库坝址处多年平均径流量为1104.6×10m，多年平均流量为35m/s。属于年调节水库，7～9月月到次年6月为枯水期。不计水库水量损失，其它已知数据见下表。求V兴。

时段 （月） 丰 水 期 7 8 9 10 11 12 枯 水 期 1 2 3 4 5 6 天然来水 流量(m/s) 50.5 100.5 25.0 9.0 7.5 4.0 2.6 1.0 10.0 8.0 4.5 3.0 3各部门综合用水 水量(10m) 132.82 264.32 65.75 23.67 19.73 10.52 6.84 2.63 26.3 21.04 11.84 7.89 63流量(m/s) 30.0 30.0 25.0 9.5 9.5 9.5 9.5 9.5 15.0 15.0 15.0 15.0 3水量(10m) 78.90 78.90 65.75 24.99 24.99 24.99 24.99 24.99 39.45 39.45 39.45 39.45 63

※<模拟试题>

（1）水库水量损失是如何计算的？

分别从蒸发损失、渗漏损失、结冰损失三个方面进行计算。 求V兴。（要求写出计算步骤和绘图步骤） 月份 （2）已知某水库设计枯水年各月来水量如下表，试用时历图解法进行年调节兴利计算。其中，已知供水期的平均调节

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 20.85 (m/s) 解：

330.90 32.2 35.9 15.8 15.0 10.8 6.80 5.20 1.80 （1）已知 各月 Q （m/s），计算各月来水量 ?W = Q×2.63×10m Q = 15.18 = 15 绘制差积曲线

从图上量得V兴=39（ m/s月）=39×2.63×10m=1.03亿m

3

6

3

3

363

（2）曲线下移V兴= 0.8亿m3，画公切线。在流量比尺上作出平行线，

量得 Q调=10 （m3/s）

第四章 洪水调节

※<章节重点>

（1）一般情况下，比较常用的主要防洪措施 防洪措施主要包括以下几个方面：

水土保持，减少水沙；

修建水库枢纽，其主要作用是滞洪、蓄洪； 修造堤坝，疏通河道； 分蓄洪工程。 （2）水库调洪计算的原理

洪水在水库中行进时，水库沿程的水位、流量、过水断面、流速等均随时间而变化，其流态属于明渠非恒定流。根

识，列出圣维南方程组，但该方程组难以得出精确的解析解，通常采用简化的近似解法。最常用的是瞬态法，即用有限得到以下专用于水库调洪计算的公式：

微分值，加以简化，以近似地求解一系列瞬时流态。瞬态法将圣维南方程组简化得出基本公式，结合水库的特有条件

水量平衡方程：蓄泄量方程：其中，仅下去。

（3）列表试算法的计算步骤

是未知的。当前一时段的

求出后，其值可作为后一时段的初始值，使计算有可能逐时段

① 由已知的水库水位容积关系曲线V=f(Z)和泄流计算公式，求出下泄流量与库容的关系曲线q=f(V)； ② 选取合适的计算时段t，以秒为计算单位；

则重新假设q2，并试算，直至本时段q2与q2’相等时为止，再转向下一时段计算。

④ 将各时段计算结果绘制成曲线，供查阅。 （4）水库洪水调节半图解法之双辅助线法

③ 对任一时段t，假设初始时刻的q2，然后将其代入水量平衡方程，求出V2，查q-V曲线得到q2’。若q2与q

将水量平衡方程

转化为

将蓄泄量方程

转化为

式中

、、、是与水库水位有关的函数。

事先，计算并绘制曲线

辅助线A

辅助线B

其次，按照下面步骤进行操作：

① 确定计算起始时段，划分计算时段，算出各时段平均入库流量，确定第一时段初始的z1，q1，V1

② 取z1，得a点，作水平线交A线于b点，ab就等于

③ 从c点作垂线交B线于d，过d作水平线，d的纵坐标就是 Z2 ④ ef就是q2

⑤ 根据Z2 ，可以得到V2 ⑥ 以此下去，计算各个各时段。 其次，按照下面步骤进行操作：

，令bc等于，则ac就是

① 确定计算起始时段，划分计算时段，算出各时段平均入库流量，确定第一时段初始的z1，q1，V1

② 取z1，得a点，作水平线交A线于b点，ab就等于

③ 从c点作垂线交B线于d，过d作水平线，d的纵坐标就是 Z2 ④ ef就是q2

，令bc等于，则ac就是

⑤ 根据Z2 ，可以得到V2 ⑥ 以此下去，计算各个各时段。

（5）有闸门控制水库，下游有防洪要求的洪水调节

根据下游防洪要求，最大下泄流量qmax不能超过下游允许的安全泄量q安。下泄流量过程线q ~ t变化趋势如图3段闸门启闭情况分析如下：

t1 ~t2 闸门渐开，使q=Q, z=z限；

t2 ~t3 闸门全开，自由泄流，Q>q，库水位逐渐上升；

t3 ~t4 闸门渐关小，使q=q安，Q>q，采用闸门控制，库水位继续上升； （6）有闸门控制水库，有短期洪水预报情况下的洪水调节

t4 z=zm=z防洪 ，Q降落得重新等于q，水库水位达到最高，闸门也不再关小。之后是水库泄水过程，水库水位逐渐

在t1时刻以前，根据预报信息预泄洪水，随着库水位的下降而逐渐开打闸门。在t1~ t4之间，为了不使q>q安，随洪。

※<课后习题>

（1）理解水库调洪计算的原理。

后采用半图解法，比较两种方法各有什么特点。

上升而适当关小闸门，以控制q值。在t1到t2时刻，水库仅将预泄的库容回蓄满，t2时刻以后，水库才从汛期防洪限

（2）选择某一具有防洪任务的水库，在泄洪建筑物尺寸及水库运用方式均已知的情况下，先采用列表试算法，进行调

※<模拟试题>

（1）简述水库调洪计算的原理

（2）写出用列表试算法进行水库调洪计算的步骤

（3）根据已知条件，进行调洪计算，求出水库的拦洪库容与设计洪水位。

第五章 水能计算及水电站运行方式

※<章节重点>

（1）水力发电的基本原理

根据伯努利方程：

得出单位水体的水能，所以，对于水体重量

，其潜在的水能为：

其水流功率（出力）为：

所谓水电站出力，是指发电机组的出线端送出的功率。水电站是能量转换的装置，它将水能转换械能，然后又机械能转换为电能。通常情况下，水电站出力小于水流出力。

水电站出力可用下面公式计算：

水电站发电量：

（2）水能计算的基本方法

表法——数值法：半图解法、图解法）。方法的选择与水电站调节类型有关。 （3）水电站保证出力及其计算

均出力。其计算方法根据水电站类型不同而异。 （4）多年平均发电量及其计算

均动能效益，是水电站发电效益的一个重要的稳定指标。

多年平均发电量的常用简化算法如下：

水能计算是为求水电站出力N和发电量E而进行的计算。水能计算的方法包括：统计法和时历法

水电站保证出力N保，是指水电站在长期工作中符合水电站设计保证率要求的枯水期（供水期）内

多年平均发电量E年是指水电站在多年工作期间，平均每年所能生产的电能量，它反映水电站的多

E年的大小与N装及水电站运行方式有关，在未选定N装前，暂不考虑N间t的变化曲线，即为电力负荷图。 （6）电力系统的容量组成

N系, 装=N’’系, 工+ N系, 备+ N重

有电站能担负的最大发电容量。

将电力系统中不同用电户对电力系统的要求叠加起来，得到系统中所有用户所需出力N（负荷）

电站的装机容量是指所有机组铭牌出力之和。电力系统的装机容量便是所有电站装机容量的总和

其中：N’’系 工——系统最大工作容量。指设计水平年电力系统负荷最高（一般在冬季枯水季节）时

N系, 备——系统备用容量。为了确保系统供电的可靠性和供电质量，当系统在最大负荷时发生负要准备额外的容量，称为系统备用容量。 并非保证电力系统正常工作所必需。 （7）无调节水电站的运行方式

动，因而短时间超过了设计最大负荷时，或者机组发生偶然停机事故时，或者进行停机检修等情况，

N重——重复容量。利用部分弃水额外增发季节性电能，只增加额外容量，不增加投资。这部分

无调节水电站的运行方式为：在枯水期，应担任系统日负荷图的基荷；在丰水期，仍只适宜担任时还会发生弃水。如下图所示。

的基荷，只有当天然流量所产生的出力大于系统的最小负荷时，水电站应担任系统的基荷及部分腰荷

（8）日调节水电站运行方式

站在电力系统负荷图上的工作位置，应按照来水的变动加以调整。

日调节水电站的日发电量，完全取决于当日天然来水量的多少。为了充分利用河水流量，日调节

在设计枯水年，水电站在枯水期内的工作位置是以最大工作容量担任系统的峰腰荷。

当丰水年来临时，即使在枯水期，日调节水电站也要担任系统负荷图中的峰荷与

（9）年调节水电站运行方式 和不蓄不供期四个阶段。 （10）多年调节水电站运行方式

不完全年调节水电站是经常遇到的情况，它在一年内按来水情况一般划分为供水期、蓄水期、弃

多年调节水库一般总是同时进行年调节和日调节。因此，其径流调节程度和水量利用率都比年调节水统负荷如上将全年担任峰荷（或峰、腰负荷），而让火电站经常担任腰荷、基荷。

大。具有多年调节水库的水电站，常按照下图所示情况工作。在一般来水年份，多年调节水电站在电

※<课后习题>

（1）阐述水力发电的基本原理。

（2）日调节水电站保证出力的计算方法有哪些？各是如何计算的？

（3）根据无调节水电站的运行方式，说明丰、枯水期它在系统负荷图上的位置有什么不同。

※<模拟试题>

（1）请写出用长系列法求解无调节及日调节水电站保证出力的步骤

用长系列法求解无调节及日调节水电站的保证出力时，由n年径流资料进行n年水能计算，得n×3

，按递减排列，由线得 N保。

计算p，绘制曲线。由p设’（历时设计保证率）

（2）电力系统的容量包括哪些组成部分？

电力系统的装机容量是所有电站装机容量的总和，即：

N系, 装=N’’系, 工+ N系, 备+ N重

所有电站能担负的最大发电容量。

其中：N’’系 工——系统最大工作容量。指设计水平年电力系统负荷最高（一般在冬季枯水季节）

N系, 备——系统备用容量。为了确保系统供电的可靠性和供电质量，当系统在最大负荷时发生负要准备额外的容量，称为系统备用容量。 并非保证电力系统正常工作所必需。

（3）在利用电力系统日负荷图进行谁能计算时，如何绘制日电能累积曲线？

动，因而短时间超过了设计最大负荷时，或者机组发生偶然停机事故时，或者进行停机检修等情况，

N重——重复容量。利用部分弃水额外增发季节性电能，只增加额外容量，不增加投资。这部分

日电能累积曲线是日负荷图的出力值（kw）与相应的电量（kw·h）之间的关系曲线。参考下图，

制过程为：将日负荷曲线以下的面积（表示电量）自下而上加以分段，便得△E1、 △E2 、△E3等分段点，各交点的连线gabcd便是日电能累积曲线。

量，令横坐标代表分段电能量△E的累积值，由此定出相应的a点、b点。按此向上逐渐累积到负荷的

第六章 水电站及水库主要参数选择

※<章节重点>

（1）水电站装机容量的组成

水电站装机容量是由最大工作容量、备用容量和重复容量所组成。即：

N水, 装=N’’水, 工+ N水, 备+ N重

（2）水电站最大工作容量 （3）水电站备用容量

机事故时，或者进行停机检修等情况，都需要准备额外的容量，称水电站备用容量。 （4）重复容量

（5）水电站最大工作容量的选择原则 工作可靠

确定水电站最大工作容量时，应满足电力系统正常工作的三个基本要求：电力平衡、电量平衡和容量平衡。 经济

水电站最大工作容量指设计水平年电力系统负荷最高（一般在冬季枯水季节）时，水电站能担负的最大发电容量

为了确保系统供电的可靠性和供电质量，当系统在最大负荷时发生负荷跳动，因而短时间超过了设计最大负荷时，

利用部分弃水额外增发季节性电能，只增加额外容量，不增加投资，这部分容量并非保证电力系统正常工作所必

因为水电站与火电站相比，补充单位电量投资低，仅增加机电投资，所以考虑经济原则，尽量增加 N’’水, 工，尽

负荷图上的工作位置，使其担任系统的峰荷。而对于调节水库的水电站，设计枯水期应担任峰荷，而丰水期应担任基

（6）无调节水电站的最大工作容量的确定

无调节水电站的最大工作容量等于按历时设计保证率所求出的保证出力，即：

N’’水, 工= N’’水, 保= 9.81ηQ设H设

其中：Q设——设计枯水日的平均流量（m3/s）；

H设——日平均净水头（m）。

（7）日调节水电站最大工作容量的确定

要确定日调节水电站最大工作容量，仍需要先计算日调节水电站的保证出力。日调节水电站的保证出力为：

N’’水, 保 = 9.81ηQ设H设 (kw)

其中，Q设——设计枯水日的平均流量（m3/s）；

H设——日平均净水头（m）。

分两种情况讨论日调节水电站最大工作容量的确定

① 日调节水电站作峰荷

其最大工作容量的确定步骤如下：

根据电力系统设计水平年冬季典型日最大负荷图，绘出其日电能累计曲线； 在日电能累计曲线上的a点向左量取ab，使其值等于E保，日；

再由b点向下作垂线交日电能累计曲线于c点，bc所代表的值即为日调节水电站的最大工作容量 由c点作水平线与日负荷图相交，即可求出日调节水电站在系统中所担任的峰荷位置。 ② 日调节水电站担任部分基荷

如果水电站下游河道有航运要求或有供水任务，则水电站必须有一部分工作容量担任系统的基荷，保证一昼夜内下运水深或供水流量。此时，日调节水电站的最大工作容量求法如下：

N’’水, 工=N基+N峰

其中，N基——基荷工作容量，N基= 9.81ηQ基H设

N峰——峰荷工作容量，N峰=N保—N基

（8）系统备用容量的确定

一般情况下，调整周波所需要的负荷备用容量可采用系统最大容量的5 %左右，大型电力系统可采用较小值。 根据水利动能规范，电力系统的事故备用容量可采用系统最大负荷的10%左右，且不得小于系统中最大一台机组的根据有关规程规定，水电站每台机组的平均年计划检修所需时间为10~15天，火电站每台机组为15~30天。实际工排为：水电机组2年1次，20~30天，发生在枯水、低负荷时；火电机组1年1次，30~45天，安排在多水季节。 （9）无调节水电站重复容量的确定

is, n)+P水]/a/f求出h经济，从而可确定应设置的重复容量N重。步骤如下：

季节性增发电量为： E季 =  N重h设 增收效益： B =a  E季f = a  N重h设d b 式中：a=1.05，为系数； d——单位重量燃料的到厂价格； b——火电厂单位电能消耗的燃料重量。

逐渐增加 N重，直到h = h经济，相应h经济的重复容量就是 N重。

无调节水电站重复的容量，首先根据其多年的日平均流量持续曲线及其出力公式，换算出日平均出力持续曲线，然后

（10）日调节随电站重复容量的确定

选定日调节水电站重复容量的方法和原则，与上述基本相同。所不同的是日调节水电站在枯水期内一般总是担任电期内，当必须容量全部担任基荷后还有弃水时才考虑设置重复容量。超过必须容量N必额外增加的N重，才是日调节水（11）年调节水电站重复容量的确定

年调节水电站，尤其是不完全年调节水电站，在汛期内有时也有较多弃水。通过动能经济分析，又时设置一定的其确定方法为：

① 对所有水文年资料进行径流调节，作多年平均的年持续时间~弃水流量曲线； ② 将多年平均的年持续时间~弃水流量曲线换算为弃水出力年持续曲线； ③ 再利用公式计算h经济； ④ 对应的N重。

（12）水库正常蓄水位及其选择方法

水库正常蓄水位是指水库在正常运用情况下，为满足设计兴利要求，在开始供水前应蓄到的最高水位。

正常蓄水位的选择方法步骤如下： ① 拟定比较方案

③ 对各方案进行水利水能计算、动能经济计算、投资与损失计算、经济评价、财务评价等。 ④ 综合评价，选择方案。 （13）设计死水位及其选择方法

设计死水位是指水库在正常运用情况下，允许消落的最低水位。

选择设计死水位的方法步骤为：

要求，下限值应满足灌溉、供水、发电等引水要求、泥沙淤积要求及水工机械设备安装要求等。 容量；

③ 进行经济计算、分析，比较各方案的水工建筑物和机电设备的投资以及年运行费； ④ 综合选择。

② 对各方案进行径流调节和水能计算，计算出各方案水电站的保证出力、多年平均年发电量、装机容量以及水利

① 在Z蓄一定下，确定 Z死 的上、下限，再拟若干方案进行比较。所确定的上限值应满足水库调节性能（如年调节

② 对各方案，计算保证出力N保，多年平均年发电量E水，进行系统电力电量平衡，求出各方案水电站最大工作容

（14）防洪限制水位的选择

根据防洪限制水位与设计洪水位和正常蓄水位之间的相互关系，可以归结为防洪库容的位置问题，分三种情况：① 防洪限制水位与正常蓄水位重合； ② 设计洪水位与正常蓄水位重合； ③ 介于上述两种情况之间的情况。 （15）以发电为主的水库的参数选择程序

对以发电为主的水库的参数选择程序大致如下： ① 选择正常蓄水位

② 选择死水位（V死、V兴已定） ③ 选出合理的死水位方案 ④ 确定水电站的装机容量

⑤ 推求水库防洪参数Z限、Z防、Z设洪、Z校洪、Z坝 ⑥ 对所选最优方案进行经济评价及财务评价。

※<课后习题>

（1）简述水电站装机容量的组成及各部分的意义。

（2）理解正常蓄水位、设计死水位、设计洪水位、校核洪水位、防洪限制水位以及极限死水位等各个水库特征水位的（3）写出以发电为主水库的参数选择程序。

※<模拟试题>

（1）水电站最大工作容量的选择原则是什么？

① 工作可靠

确定水电站最大工作容量时，应满足电力系统正常工作的三个基本要求：电力平衡、电量平衡和容量平衡。 ② 经济

因为水电站与火电站相比，补充单位电量投资低，仅增加机电投资，所以考虑经济原则，尽量增加 N’’水, 工，尽负荷图上的工作位置，使其担任系统的峰荷。而对于调节水库的水电站，设计枯水期应担任峰荷，而丰水期应担任基（2）简述日调节水电站最大工作容量的确定方法。 （3）无调节水电站的重复容量应如何确定？

无调节水电站重复的容量，首先根据其多年的日平均流量持续曲线及其出力公式，换算出日平均出力持续曲线，然后季节性增发电量为： E季 =  N重h设 增收效益： B =a  E季f = a  N重h设d b 式中：a=1.05，为系数； d——单位重量燃料的到厂价格； b——火电厂单位电能消耗的燃料重量。

逐渐增加 N重，直到h = h经济，相应h经济的重复容量就是 N重。 （4）什么是设计死水位？它的作用是什么？什么是极限死水位？

is, n)+P水]/a/f求出h经济，从而可确定应设置的重复容量N重。在下图的最大工作容量以上设置重复容量，步骤如下：

设计死水位是指水库在正常运用情况下，允许消落的最低水位。设置设计死水位是为了保证死库容，而死库容具有垫底

通常用于容纳水库泥沙、抬高坝前水位和库内水深，一般不参与径流计算，也不放空，之在特殊情况下才考虑泄放其中

枯水年份或发生特殊情况时，如水库清淤检查、战备、地震等，水库的运行水位允许比设计死水位还要低一些，成为

第七章 水库群水利水能计算

※<章节重点>

本章主要内容包括水库群水利水能的任务、内容和特点；水库群的水利水能计算；水库群的径流、电力补偿调节；水库群的蓄放水次序。要求了解水库群水利水能计算的特点，水库群水利水能规划的内容和程序；掌握水库群径流、电力补偿方法，并对水库群蓄水次序有深刻理解。

（1）水库群水利水能计算的任务

水库群水利水能计算的任务包括以下几个方面： 选择水库群最优开发方式（形式、次序）； 确定各水库的开发规模； 拟定水库群最佳联合调度方式；

计算投资、效益、影响，进行经济、环境评价。 （2）梯级水库的径流调节

① 防洪补偿调节

② 主要承担下游灌溉用水任务的径流调节 ③ 主要任务是发电的梯级水库 （3）梯级水库的径流补偿

（4）并联水库水电站电力补偿的电当量法 （5）并联水库的径流调节补偿的时历列表法 （6）并联水库裤裙的蓄放水次序 （7）梯级水电站群蓄放水次序

※<课后习题>

（1）简述水库群的三种补偿作用及其目的。 （2）对于并联水库水电站，如何计算电力补偿。 （3）简述串联水库群蓄放水次序的原理。

（4）选取某一有综合利用任务的水库，从网上查阅资料，讨论其水库群蓄放水次序。

※<模拟试题>

（1）名词解释

水库群——指一群共同工作的水库整体或群体。

（2）简述水库群之间的补偿作用有哪些？各种不长的目的是什么？ 水库群之间的补偿作用有以下三种：

① 水文补偿：不同河流或干支流，因水文不同步性，起到相互补充水量（称径流补偿），提高总供水量或出力。

② 库容补偿：利用各水库调节性能的差异，而进行的补偿。选择调节性能好的水库作为补偿水库，调节性能差的水库作为被补偿水库。改变补偿水库的运行方式，以提高总的保证出力或水量。

③ 电力补偿：水电站水库在电力系统中联合工作，共同满足系统用户出力和电量要求（电力联系），因相互补偿使系统的保证出力提高，或将季节电能转化为可靠电能。

（3）对于两个并联运行的年调节水电站，它们的来水资料和系统负荷资料均为已知，水库特性资料也已具备，写出合理安排两水电站供水期蓄放水次序的步骤。

供水期平均出力：

供水期电能：

其中， N库i表示需水库放水的出力，有甲或乙放水满足。 假如甲水电站放水，发N库i

假如乙水电站放水，发N库i

由 1式 = 2式，得：

在i时段有dH甲i或dH乙i的消落，将使 i 时段之后的供水期的不蓄水量W不蓄的发电水头降低，引起不蓄电能损失：

按min dE不蓄原则放水

若 dE不蓄甲 < dE不蓄乙 ，则甲库先放水

当 k甲 < k乙时，甲库放水有利。

第八章 水库调度

※<章节重点>

主要内容包括水库调度的意义与水库调度图；水库兴利调度；水库防洪调度；水库优化调度。要求了解水库兴利调度和水库防洪调度，重点掌握水库调度图的绘制方法，同时对水库优化调度的原理和方法有基本的了解。

（1）水库调度的意义

由于来水的随机性，带来了决策的盲目性，加上因缺乏正确的水情预报，又会给运行调度带来困难。在难以确切掌握天然来水和做出足够精确的长期水文气象预报的情况下，为了避免因管理不当而造成损失，或将这种损失较少到最低限度，根据比较理想的规则合理控制水库的运行，即根据已有的水文资料，分析掌握径流变化的一般规律，提出合理的水库调度方法进行水库调度，是充分发挥工程效益的关键。

（2）水库调度图

水库调度图是由若干调度线及相应的调度区组成的年运行图。它是水库调度工具。它由一些基本调度线组成，这些调度线是具有控制性意义的水库蓄水量（或水位）变化过程线，是根据过去水文资料和枢纽的综合利用任务绘制的。我们即可根据水利枢纽在某一时刻的水库蓄水情况及其在调度图中相应的工作区域，决定该时刻的水库操作方法。水库调度图是科学管理水库的关键，是水库调度的依据。

（3）年调节水电站供水期基本调度线的绘制

① 选择符合设计保证率的若干典型年，并对之进行必要的修正，使它满足两个条件，一是典型年供水期平均出力等于或接近保证出力，二是供水期终止时刻应与设计保证率范围内多数年份一致。

② 对各典型年修正后的来水过程，按保证出力图自供水期末死水位开始逐时段（月）的水能计算，逆时序倒算至洪水期初，求得各年供水期按保证出力图工作所需的水库蓄水指示线。

③ 取各典型年指示线的上、下包线，即得供水期上、下基本调度线。 （4）年调节水电站蓄水期基本调度线的绘制

水电站蓄水期水库调度线的绘制，与供水期一样采用典型年的方法。为防止由于汛期开始较迟而过早降低库水位引起正常工作的破坏，常常将下调度线的起点向后移至洪水开始最迟的时刻，并连接做出光滑曲线。

（5）多年调节水电站水库基本调度线的绘制 ① 对枯水年系列第一年的各计算典型年

先对每一个年份按保证出力图自蓄水期正常蓄水位，逆时序倒算至蓄水期初的年消落水位。然后再自供水期末从年消落水位，逆时序倒算至供水期初相应的正常蓄水位。这样就得到各年按保证出力图工作的水库蓄水指示线。取这些指示线的上包线即得上基本调度线。

② 对枯水年系列的最后一年的各计算典型年

供水期末自死水位开始按保证出力图，逆时序计算至蓄水期初又回到死水位止。这样求得到各年逐月按保证出力图工作的水库蓄水指示线。取这些指示线的下包线作为下基本调度线。

（6）防洪库容与兴利库容完全不结合情况的水库调度图绘制

这时水可正常蓄水位即是防洪限制水位，作为防洪下限边界控制线。对设计洪水过程线根据拟定的调度规则进行调洪演算，就可以得出设计洪水位。

（7）防洪库容与兴利库容完全结合情况的水库调度图绘制 1）汛期防洪库容为常数 对于这种情况，绘图步骤如下：

① 根据设计洪水可能出现的最迟日期 t k ，在调度图的上基本调度线上定出b点， b点相应水位就是防洪限制水位；由它和设计洪水位即可确定拦洪库容值。

② 根据拦洪库容值和设计洪水过程线，经调洪演算得出水库蓄水量变化过程线abc。如下图所示。图中，c点——汛期开始；abc以上区域F——防洪限制区。

2）汛期防洪库容随时间变化

这种情况就是分期洪水防洪调度问题。假如河流的洪水规律性较强，汛期愈到后期洪量愈小，为了汛末能存更多的水来兴利，可以采取分段抬高防洪限制水位的方法来绘制防洪调度线。结合下图（图中防洪调度线abcde为汛期防洪库容指示线，当超过此线时，应按下游防洪安全泻洪最大下泻），其绘制步骤大致如下：

① 推求分期设计洪水；

② 分期进行调洪演算，求防洪调度线及Z限。

（8）防洪库容与兴利库容完全部分结合情况的水库调度图绘制

这种情况下，防洪调度线cb线同防洪库容与兴利库容完全结合情况的作法。结合下图予以说明，将a点上移Z设，到达a’，水库蓄水量变化过程线即成为ba’。

（9）水库优化调度的基本原理

进行水库优化调度就是按优化方法编制最优调度图，用以指导水库运行。水库优化调度是一个多阶段决策问题，可以通过水资源系统分析和运筹学等知识，建立优化模型，从多种待选择的组合策略中选出效果最佳的最优策略。

动态规划是解决多阶段决策过程最优化的一种方法。它是靠递推关系从终点逐时段向始头方向取最优解的一种方法，它不是单纯的递推关系，还要通过最优化原理的应用。目前，国内许多单位都在

用动态规划的原理研究水库优化调度问题。

关于最优化原理，结合水库优化调度的情况来说，就是将水电站某一运行时间（例如水库供水期）按时间顺序划分为t0到tn个时刻，划分成n个相等的时段（例如月）。设以某时刻ti为基准，则称t0到ti为已往时期，ti至ti+1为面临时段，ti+1至tn为余留时期。水电站在这些时期中的运行方式可由各时段的决策函数——出力及水库蓄水情况组成的序列来描述。如果水电站在ti至tn内的运行方式是最优的，那么包括在其中的ti+1至tn内的运行方式也必定是最优的。如果我们已对余留时期ti+1至tn按最优调度准则进行了计算，那么面临时段ti至ti+1的最优调度方式可以这样选择：使面临时段和余留时期所获得的综合效益符合选定的最有调度准则。

※<课后习题>

（1）对于以发电为主的水库调度问题，讨论年调节水电站水库基本调度线的绘制过程。 （2）对于某一综合利用水库，从网上查阅资料，讨论其基本调度线的绘制方法。 （3）选定某一水库，从网上查阅资料，讨论其优化调度模型的应用与求解。

※<模拟试题>

（1）简述水库调度的目的和意义是什么？

由于来水的随机性，带来了决策的盲目性，加上因缺乏正确的水情预报，又会给运行调度带来困难。在难以确切掌握天然来水和做出足够精确的长期水文气象预报的情况下，为了避免因管理不当而造成损失，或将这种损失较少到最低限度，根据比较理想的规则合理控制水库的运行，即根据已有的水文资料，分析掌握径流变化的一般规律，提出合理的水库调度方法进行水库调度，是充分发挥工程效益的关键。通过水库调度图进行水库调度，不仅增加编制各部门的生产任务的预见性和计划性，还可以提高各水利部门的工作可靠性和水量利用率，更好地发挥水库的综合利用作用，同时也合理解决和校核水电站的主要参数（正常蓄水位、死水位及装机容量等）以及水电站的动能指标（出力和发电量）。

（2）请解释水库调度图的涵义。

根据过去水文资料和枢纽的综合利用任务绘制出一些具有控制性意义的水库蓄水（水位）变化过程线，就是水库调度线，由这些水库调度线所组成的指导水库运行的工具图就是水库调度图。

（3）对于以发电为主的年调节水电站，其水库调度图应如何绘制？

年调节水电站的水库基本调度线可按供水期和蓄水期分别绘制，也可按整个调节周期连续绘制。 1）供水期基本调度线的绘制。①选择符合设计保证率的若干典型年，并对之进行必要的修正，使它满足两个条件，一是典型年供水期平均出力等于或接近保证出力，二是供水期终止时刻应与设计保证率范围内多数年份一致。②对各典型年修正后的来水过程，按保证出力图自供水期末死水位开始逐时段（月）的水能计算，逆时序倒算至洪水期初，求得各年供水期按保证出力图工作所需的水库蓄水指示线。③取各典型年指示线的上、下包线，即得供水期上、下基本调度线。

2）蓄水期基本调度线的绘制。水电站蓄水期水库调度线的绘制，与供水期一样采用典型年的方法。为防止由于汛期开始较迟而过早降低库水位引起正常工作的破坏，常常将下调度线的起点向后移至洪水开始最迟的时刻，并连接做出光滑曲线。

3）水库基本调度图的绘制。将上面求得的供、蓄水期基本调度线绘在同一张图上，就可以得到基本调度图。

第九章 水资源评价

※<章节重点>

本章主要内容包括：水资源数量评价；水资源质量评价；水资源开发利用及其影响评价。 （1）水资源评价的概念

水资源评价，是对一个国家或地区的水资源数量、质量、时空分布特征和开发利用情况作出的分析和评估。

（2）水资源数量评价的主要内容

水资源数量评价主要包括地表水资源量计算、地下水资源量计算以及水资源总量计算。 （3）河川径流量计算方法

河川径流量的计算方法有：代表站法、等值线法、年降水—径流函数关系法等。要求了解各种算法。

（4）区域水资源量计算

区域地表水资源量估算的主要内容有区域面积的确定、区域年径流系列的组成及统计参数的计算等。

（5）地下水资源量计算方法

常用的地下水研究方法有水量平衡法、相关分析法、数值法等。在实际应用中，应根据研究区的水文地质条件、技术条件等选择合适的评价方法。要求了解各种算法。

（6）水资源总量计算方法

用地表水资源量减去河道内最小生态需水量和汛期下泄洪水量计算得出地表水可利用量。地下水资源可开采量计算方法很多，一般同时采用多种方法并将其计算成果进行综合比较，从而合理地确定可开采量。分析确定可开采量的方法有：实际开采量调查法、开采系数法、平均布井法等。根据对地表水与地下水水量转化关系分析结果，采用公式来估算水资源可利用总量。要求了解该算法。

（7）水资源质量评价的指标

物理指标：①水温；②色度；③臭味；④浊度。

化学指标：①PH值；②阳离子；③阴离子；④化学需氧量；⑤生物化学需氧量；⑥溶解氧；⑦营养元素；⑧重金属；⑨非重金属无机有毒物质。

生物学指标：①细菌总数；②大肠菌群。 （8）水质标准

依据地表水水域环境功能和保护目标，按功能高低依次分为五类： Ⅰ类：主要适用于源头水、国家自然保护区；

Ⅱ类：主要适用于集中式生活饮用水地表水源地一级保护区、珍惜水生生物栖息地、鱼虾类产卵场、仔稚幼鱼的索饵场等；

Ⅲ类：主要适用于集中式生活饮用水地表水源地二级保护区、鱼虾类越冬场、洄游通道、水产养殖区等渔业水域及游泳区；

Ⅳ类：主要适用于一般工业用水区及人体非直接接触的娱乐用水区； Ⅴ类：主要适用于农业用水区及一般景观要求水域。

依据我国地下水水质现状、人体健康基准值及地下水质量保护目标，并参照了生活饮用水、工业、农业用水水质最高要求，将地下水质量划分为五类：

Ⅰ类：主要反映地下水化学组分的天然低背景含量。适用于各种用途。 Ⅱ类：主要反映地下水化学组分的天然背景含量。适用于各种用途。

Ⅲ类：以人体健康基准值为依据。主要适用于集中式生活饮用水水源及工、农业用水。 Ⅳ类：以农业和工业用水要求为依据。除适用于农业和部分工业用水外，适当处理后可作生活饮用水。

Ⅴ类：不宜饮用，其他用水可根据使用目的选用。 （9）水资源质量评价方法

对水环境质量的综合评价方法很多，如评分法、尼梅罗水质指数法、综合指数法、模糊集理论评价方法、灰色系统理论评价方法等。要求了解各种评价方法。

（10）了解调查分析水资源开发利用及其影响的方法。 ※<课后习题>

（1）简述水资源评价的内容。

（2）在区域径流系列计算时，讨论不同河川径流方法的应用范围。 （3）选定某一水利工程，从网上查阅资料，讨论其对环境的影响。 （4）介绍供水调查和用水调查的内容。

（5）某河道监测断面的检测结果如下：DO浓度为8.5 mg/L；CODMn浓度为6.38 mg/L；氨氮浓度为1.13 mg/L；镉浓度为0.005 mg/L；氟化物浓度为1.0 mg/L；石油类浓度为0.02 mg/L；总磷浓度为0.25 mg/L。用评分法来评价该河段水质状况。 ※<模拟试题>

（1）何谓水资源评价？

水资源评价，是对一个国家或地区的水资源数量、质量、时空分布特征和开发利用情况作出的分析和评估。

（2） 简述水资源数量评价的主要内容。

水资源数量评价主要包括地表水资源量计算、地下水资源量计算以及水资源总量计算。 （3） 水资源质量评价的指标有哪些？

（1）物理指标：①水温；②色度；③臭味；④浊度。

（2）化学指标：①PH值；②阳离子；③阴离子；④化学需氧量；⑤生物化学需氧量；⑥溶解氧；⑦营养元素；⑧重金属；⑨非重金属无机有毒物质。

（3）生物学指标：①细菌总数；②大肠菌群。

（4） 依据地表水水域环境功能和保护目标，一般工业用水和农业用水所要求的水质标准分别为几类水？

一般工业用水要求Ⅳ类水，而农业用水通常要求Ⅴ类水。

第十章 水资源规划与管理

※<章节重点>

（1） 水资源规划的基本内容包括：水资源量与质的计算与评估、水资源功能的划分与协调、水资源供需平衡分析与水量科学分配、水资源保护与灾害防治规划、水利工程规划方案设计及论证等。

（2） 水资源规划的指导思想：坚持可持续发展的指导思想。

（3） 水资源规划的工作流程：① 明确规划目标；② 资料的收集、整理和分析；③ 区划工作；④ 水资源评价；⑤ 水资源供需分析；⑥ 拟定和选定规划方案；⑦ 实施的具体措施及综合评价；⑧ 成果审查及实施。

（4） 水资源管理的基本内容：① 加强宣传，提高公众觉悟和参与意识；② 制定水资源合理利用措施；③ 制定水资源管理政策；④ 水资源统一管理；⑤ 实时进行水量分配与调度。

（5） 水资源管理的工作流程：① 确定管理目标；② 信息获取与传输；③ 建立管理优化模型，寻求最优管理方案；④ 实施的可行性、可靠性分析；⑤ 水资源运行调度。

（6） 水资源管理的基本方法措施：① 改善管理体制与加强公众参与；② 采用经济运行机制；③ 制定管理方案，并进行实时调度。

※<课后习题>

（1）简述水资源规划的重要意义。

（2）水资源规划为什么需要坚持可持续发展的指导思想？

（3）需水预测包括哪些内容？请说明生产、生活、生态需水量的计算方法。

（4）选择某一城市，搜索相关资料，并通过简单计算，分析该城市是否达到水资源的供需平衡。

（5）选择某一城市，搜索相关资料，完成该地区水资源规划的工作任务。 （6）简述水资源管理的主要内容，并说明其重要意义。 （7）根据你的理解，水资源管理应遵循哪些原则？为什么？ （8）简述水资源管理工作流程。

（9）什么是水资源行政管理？水资源行政管理有哪些职能？哪些手段？ （10）举例说明水资源管理坚持可持续发展观点的重要意义。

（11）结合某一地区，介绍当地的水资源管理措施，指出其存在的问题及需要改进的方面。 （12）选择某一城市，搜索相关资料，制定一套水资源管理对策方案。

※<模拟试题>

（1）水资源规划的指导思想是什么？ 坚持可持续发展的指导思想。 （2）简述水资源规划的工作流程。

① 明确规划目标；② 资料的收集、整理和分析；③ 区划工作；④ 水资源评价；⑤ 水资源供需分析；⑥ 拟定和选定规划方案；⑦ 实施的具体措施及综合评价；⑧ 成果审查及实施。

（3）水资源管理的基本内容有哪些？

① 加强宣传，提高公众觉悟和参与意识；② 制定水资源合理利用措施；③ 制定水资源管理政策；④ 水资源统一管理；⑤ 实时进行水量分配与调度。

（4）简述水资源管理的工作流程。

① 确定管理目标；② 信息获取与传输；③ 建立管理优化模型，寻求最优管理方案；④ 实施

的可行性、可靠性分析；⑤ 水资源运行调度。

（5）列举水资源管理的基本方法措施。

① 改善管理体制与加强公众参与；② 采用经济运行机制；③ 制定管理方案，并进行实时调度。