关于水利计算介绍

[拼音]：shuili jisuan

[外文]：water resources development computation

指水资源系统开发和治理中对河流等水体的水文情况、国民经济各部门用水需求、径流调节方式和经济论证等进行分析计算。水资源的自然特性同其他资源如矿藏、土地等资源不同，它具有可恢复性，时间和空间分布的不确定性和用途的多样性。

在水资源的开发和治理中要对各种矛盾如天然来水与用水之间，供水需求与地形、地质条件、筑坝的可能性之间等矛盾作出分析，进行统一规划。对水资源本身和需水方面的各种变化特性作出详尽分析。通过对天然来水，各种用水、耗水（蒸发、渗漏等）和蓄水的平衡调节计算，获得水利计算的各种成果，如有效库容、供水量、保证率等。这些计算成果为径流调节用的建筑物的设计和设备的工作状态的选择提供数据，以便确定建筑物的规模（如坝高、溢洪道和渠道的尺寸、水电站的容量等）和设备的运行规程；这些计算成果也为各种水资源工程的投资和效益、用水部门正常工作的保证程度和工程修建后的后果等作经济分析、综合论证提供定量依据。

水利计算工作在20世纪以前就随着河流的开发治理而在水利工程建设中开始出现。早期的水利计算只是一些零星的分析计算，考虑因素少，计算比较简单。如局限于调洪演算、库容和供水量的图解计算等。20世纪40年代以后，随着坝工建设、水力发电和输电技术的发展，水利计算内容得到了丰富和发展。50年代把生产经验总结成一套设计规范规程、设计程序和纲要，把径流利用和水利计算的理论与实践归纳成一个较为严密的合理的学科体系，成为应用水文学的一个分支。70年代以来在水利计算和规划中出现了一些新领域，如水利系统的优化规划和管理、作为人类环境规划、国土规划和水资源与其他资源综合平衡的统筹规划等。

按水资源开发治理规划的规模大小，水利计算可分三类：

（1）每一项水利措施和水利设备规划中的水利计算。如为工业给水、灌溉、水电站和防洪等用的水库规划中的计算。这种计算的目的是阐明水利工程设备可能提供的水利效益。为此，要计算用水部门的需水量和电量，计算分析防洪和水质改善的效果等;为选定实现上述效益的建筑物的基本尺寸准备必需的资料，提供经济选择的依据，如为坝高、溢洪道宽度、水电站或抽水站机组容量等的选择，制订水利设备在建成后运行时的 *** 作规程。

（2）每一河段河流开发治理规划中的水利计算。这种计算的目的是为了有效地调节河川径流，建造恰当的水利设备，为各种水利设备的大小、位置和工作情况提出经济合理的设计。计算分析的内容包括水文情况、用水需要、径流调节方式和经济论证等。这类计算是水利计算的主要内容。

（3）全流域规划中的水利计算。这种水利计算的目的是根据水资源的特性、地区条件和国民经济需要，协调各种矛盾，拟定流域水资源整体开发的各种方案。其内容包括：分析研究干、支流各处的开发方式，拟定全河流梯级水库群的布置和其他重要水利工程的布局；分析计算每一方案中各用水部门的开发规模、总投资和经济效益。

按服务目的，水利计算分为防洪水利计算、灌溉工程的水利计算、水电站的水能计算和综合利用(防洪、发电、灌溉、航运、给水等)水库的水利计算(见水库调洪计算)。

水利计算还包括由于水利工程的建设而引起的一些派生现象或后果的分析计算，如水库的回水淹没、水库淤积、水库蒸发、坝下冲刷、库区生态影响等分析计算。也包括一些水利设计的专门问题如水库日调节对航运的影响和溃坝洪水的计算等。

是各类水利计算的核心内容。径流调节指对河川径流在时间和空间上的再分配，使之适应国民经济各用水部门的需要。调节计算按服务对象分防洪径流调节计算和兴利径流调节计算。所需的基本资料有三类：河川径流特性、各部门用水特性和水库特性资料等。河川径流特性资料主要指降雨、流量等系列及其特征值或用频率曲线表达的统计特征等资料；用水特性资料指规划地区的工业、农业、矿业、动力、交通、渔业、旅游等部门用水和用电的当前和远景的计划，各部门用水的特点和对水质、水量、保证程度、引水地点、用水时间的要求等资料;水库特性资料指水库的面积，容积特性，水库中的蒸发、渗漏、淤积和水库的淹没和浸没等资料。

径流调节计算的基本原理就是对上述来水、用水、耗水和蓄水量进行水量平衡计算，其中以水库蓄水量变化过程的计算为核心。具体计算方法分为两大类：

（1）时历法。根据天然河川径流过程（年、月、日）资料进行逐年逐月或逐日的水量平衡调节计算，然后将调节后的各要素值如流量、水位或库容的多年变化，综合绘制相应的历时和频率曲线，根据库容、供水量和保证率三者的关系，由一定的设计标准，推求水库的有效容积。

（2）数理统计法。把天然来水系列进行数理统计方法的处理，概括为几个统计特征值作为基础，然后通过图解法或数学分析方法进行调节计算，获得多年中各要素变化的频率曲线，推求某一给定设计标准下的有效库容。此外，如天然来水系列较短，尚可用随机生成法扩展成足够长系列的径流资料进行调节计算。这个方法的基本出发点是：首先把实测径流资料的多年变化特征概化为若干统计特征值（如均值、离差系数、偏差系数和自相关或序列相关系数等），然后利用各种数学模型，随机地生成任意长的年径流和月径流序列，而这些随机生成资料中的径流仍保持着实测资料的统计特征值，然后对足够长系列的随机生成资料用时历法进行调节计算，求得库容、供水量和保证率三者间的关系。采用这种方法可以尽量避免由于资料系列代表性不足所带来的问题。

参考书目

1. 华东水利学院水文系编：《水利计算及规划》，中国工业出版社，北京，1962。