水利计算

水利工程术语

水利计算是指研究水资源的合理开发利用、水利工程对河川径流和水力条件的影响以及评价水利工程的经济、社会和环境效果等所进行的有关分析计算。水利计算成果是选择河流治理和开发方案，确定工程任务、规模、开发程序、运用方式等的依据。

内容

水利计算的主要内容主要如下

①综合考虑各方面提出的用水、用电、防洪、防凌、排涝、航运、漂木、养殖、卫生和环境保护等要求，结合工程具体条件，选择可能的方案与相应的洪水调节、径流调节的方式及替代措施，并作为计算的基础。

②进行各方案的径流调节计算、水库调洪计算、水能计算、水库回水计算和洪水演进计算；分析工程建成后上下游水位、流量情势的变化；阐明工程效益和多年运行特征；分析工程对环境、生态的影响，并对不利影响提出可能的处理措施。

③进行各方案的技术经济评价，选择工程规模及其主要参数与特征值。当工程上下游或同一供水、供电系统中有已建和拟建工程时，需同时对有关工程联合运行方式和规模、参数的影响进行研究。

④拟定工程的运行方式，作为工程兴建后制定运行规程及实际运用的依据。

⑤进行闸坝上下游冲淤计算与工程使用年限估算，分析可能的河床演变情况。对建在多沙河流上的闸坝工程，还需研究有利排沙清淤的调度方式等。

⑥必要时需进行下列专门研究：水电站日调节非恒定流对上下游河道航运和取水口、排水口的影响；水库放空及溃坝洪水计算；水库和河道冰凌情况分析计算；水库初期蓄水调节计算及分期发挥效益的运用方案；跨流域调水计算；感潮河段水力计算；平原河网地区水力计算等。

分类

一、按水资源开发治理规划的水利计算分类

一项水利措施和水利设施规划中的水利计算。如为工业给水、灌溉、水电站等进行的水库规划中的计算，目的是阐明水利工程设施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等，为选定实现上述效益的建筑物基本尺寸准备必需的资料，提供合理选择的依据。

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，建造恰当的水利设施，为各种水利设施的大小、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。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。

二、按服务目的分类

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。

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。

发展概况

水利计算技术自19世纪末期开始发展，但在较长时间内多归附于应用水文学与工程水力学。作为一门专门的学科，是随有关学科分支特别是径流调节理论的发展，于20世纪中叶在苏联逐渐形成的。这方面较有代表性的专著是1952年出版的，由C.H.克里茨基与M.φ.明凯里合著的《水利计算》。此后，由于应用数学、电子计算机技术以及其他有关学科的迅速发展，又在计算理论和实践上取得许多新成就，主要表现为进一步完善了径流调节理论；引入并广泛应用了以径流调节、经济分析为基础的系统分析方法；提出了水库、河道非恒定流及泥沙运动计算方面的许多新解法，包括应用一维明渠非恒定流计算，求解水库调洪、水库回水和河道洪水演进等问题；应用二维、三维水流运动数学模型，求解涉及环境水力学、感潮河段及河网水力学、河流动力学等方面的复杂问题。

中国水利建设有悠久的历史，但较系统的水利计算工作是20世纪50年代后，在吸取外来经验的基础上，通过一系列江河流域规划以及水利水电工程的设计和运用才逐渐开展起来的。自50年代以来，先后出版了一系列有关水利计算的专著、计算手册及规程规范，均较完整地总结了在此以前的理论与实践经验。中国在防洪规划水利计算、防洪效益分析计算、防洪与兴利相结合的调节计算、综合利用水库调节计算、水库群调节计算等方面提出了一些适合本国特点的方法，在非恒定流计算方面也有不少发展。80年代以来，随着电子计算机的广泛应用，在应用随机过程理论描述径流、应用现代数学和系统分析方法进行单库或库群规划及水利计算等方面，也进行了不少探索。

发展趋势

水利计算的发展趋势主要如下：

1、进一步应用数学方法，结合成因分析，完善对径流的描述和预测；

2、应用现代数学与计算技术，更好地解决水库和河流动力学中的一些问题；

3、结合水利规划的发展需要，开展水库群和水利规划系统分析的研究，为拟定河流开发治理的合理方案、确定工程最佳参数与特征值、编制工程的优化运行方式，提供更科学的依据。

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