水利水电枢纽ppt课件.ppt

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1、第三章 水利水电枢纽,本章内容：第一节 水 利 枢 纽第二节 水 工 建 筑 物第三节 枢 纽 布 置,第一节 水 利 枢 纽,一、水利枢纽及其特性 水利枢纽是由不同类型水工建筑物构成的综合体。水利水电枢纽是指以水力发电为主的水利枢纽（水利水电工程）。水利枢纽按其作用、水头、规模等进行分类。水利枢纽总体布置方案的合理性与工程造价、施工工期及管理运行的关系很大，需要经过多方案设计，并经过充分论证比较后确定。水利枢纽建成后，对周围的环境、自然状况以及社会生活都会发生重大影响。一个大型工程可能使周围环境发生巨大的变化。,(一)对上游的影响 水利枢纽的拦河大坝形成水库后，除了能发挥蓄丰补枯、水力发电、

2、农业灌溉、工业和民用供水、改善通航条件效益外，也可能产生一些其他影响。库水位抬高-造成大范围淹没-使库区居民失去生活居所和生产场所-产生大批移民。如，长江三峡工程的总移民人口达84万多人。人库水流流速减小-泥沙淤积（库首门口）-上游河道回水上涨。黄河三门峡建成初期，因泥沙淤积造成上游渭河等支流口门堵塞，从而抬升了这些河流的水位，形成新的不利淹没。后来增设冲砂孔，改变水库运行方式，问题才得到解决。,水库蓄水后-库区周边地区的地下水位升高-导致农田受涝、盐碱化、沼泽化。同时可能引起局部小气候发生变化，如全年可能增加雾天出现的天数，增加降水量等。水库蓄水后-改变了库区的地应力-可能引起库岸坍塌、诱发

3、地震。其次改变生态环境，水流流速降低后，改变了某些鱼类生存、徊游的天然状况。当然，水库又能为某些非徊游性鱼类提供生存环境。广东新丰江水库，坝高105m，1959年10月20日开始蓄水。1962年3月9日发生6.1级地震，震中位于库首与坝下游约1公里间。湖北丹江口水库，坝高97m，1967年11月开始蓄水，1970年1月初发地震，1973年11月29日发生4.7级地震，震中位于水库上游宋湾峡谷。,(二)对下游的影响 水库蓄水后-可调节流量-为下游河道提供较为稳定的流量，对航运、灌溉有利；水库的调蓄能力大大提高下游防洪能力；水库拦截泥沙，下泄清水刷深河床，对桥梁、堤岸有不利的一面。(三)对社会经济

4、的影响 大型水利枢纽工程的建设能带动周围经济发展。大型水利水电枢纽投资大，效益好，建设期间可以给当地提供就业机会，刺激当地的相关配套产业发展，改善当地的交通、通讯等基础设施建设。工程建成后，往往成为当地的龙头产业。如黄河三门峡市、汉江丹江口市、长江宜昌市等。上游库区风景秀丽，可发展旅游事业。如浙江新安江水库建成后，上游库区形成千岛湖著名旅游景点。,第二节 水利水电枢纽的组成和类型,三、水利水电枢纽的等级 不同规模的水利水电工程在国民经济中的重要性是不同的，工程失事后的影响程度也是大相径庭。设计时，采用与工程规模相适应的设计标准，可以在工程安全运行的前提下，使工程建设的投资更经济。例如，丹江口工

5、程和三峡工程位于特大城市武汉和著名的农业基地江汉平原的上游，工程一旦失事，可能造成江汉平原，洞庭湖平原、武汉地区等地淹没，其损失在国民经济中不可估价。,如果在建设中对所有工程采用同一个设计标准，前者可能存在较大的不安全因素，后者则可能造成某些浪费。将不同的水利水电枢纽按其工程的规模、效益以及在国民经济中的重要性分成不同的等别，采用与之相适应的设计洪水标准和设计安全系数，从而使工程建设达到安全、经济的目的。水利部2000年颁布的(水利水电工程等级划分及洪水标准SL252-2000将不同的水利枢纽划分为五等。在综合利用的工程中，综合比较各项规模指标，取其中达到的最高等别为整个枢纽的等别标准。特殊工

6、程在论证的基础上，可以提高一等或降低一等。,确定水利水电枢纽的等级-确定不同建筑物的级别。不同等别的水工建筑物有不同的洪水标准。山区丘陵地区和平原地区的洪水特征和运用条件有所不同，洪水标准也有所不同。,第三节 水工建筑物,为了满足防洪要求、获得灌溉、发电、供水等方面的效益，需要在河流适宜地段修建各种不同类型的建筑物，用来控制和支配水流，这些建筑物统称为水工建筑物。集中建造的几种水工建筑物配合使用，在运行中彼此相互配合，形成一个有机的综合体，称为水利枢纽。,一、水工建筑物的特点、受自然条件约束 2、受水的影响大 3、施工复杂 4、失事后果严重,二、水工建筑物的分类(一)按其作用分类水工建筑物可以

7、分为挡水建筑物、泄水建筑物、取水、输水建筑物、整治建筑物和专门建筑物五类,1、挡水建筑物,用以拦截江河，形成水库或壅高水位。如各种材料和类型的坝和水闸，以及为防御洪水或阻挡海潮，沿江河海岸修建的堤防、海塘等。,2、泄水建筑物,用以宣泄多余水量，排放泥沙和冰凌，或为人防、检修而放空水库等，以保证坝和其他建筑物的安全。,小浪底泄水,取水建筑物是输水建筑物的首部建筑，如引水隧洞的进口段、灌溉渠首和供水用的进水闸、扬水站等。,3、取水、输水建筑物,拱式渡槽,输水建筑物是为灌溉、发电和供水的需要，从上游向下游输水用的建筑物，如引水隧洞、引水涵管、渠道、渡槽、倒虹吸等。,4、整治建筑物 用以改善河流的水流

8、条件，调整水流对河床及河岸的作用，以及为防护水库、湖泊中的波浪和水流对岸坡的冲刷。,5、专门建筑物为灌溉、发电、过坝需要而兴建的建筑物。如专为发电用的压力前池、调压室、电站厂房等。,(二)按其使用时间长短分类1.永久性建筑物枢纽工程运行期间长期使用的建筑物。按其重要性分为：a、主要建筑物。指建筑物一旦失事后，将造成下游毁灭性灾害，或严重影响工程效益的建筑物。如拦河大坝、泄水建筑物等b、次要建筑物。指建筑物失事后不会形成严重灾害和效益损失，或易于恢复的建筑物。如下游导流墙，灌溉支渠等建筑物。2.临时性建筑物临时性建筑物是枢纽工程在建设期间使用的建筑物，往往在工程建成后拆除。如，导流隧洞、围堰等。

9、,三、水工建筑物的分级 建筑物按其所属枢纽的等别、建筑物在枢纽中所起的作用和重要性进行分级，分为五级。,级别不同的要求：,(1)抵御洪水能力,(2)强度和稳定性。,(3)建筑材料。,(4)运行可靠性。,第四节 枢 纽 布 置,枢纽布置是研究枢纽中各个水工建筑物之间的相互位置。枢纽布置包括坝址选择、坝型选择和枢纽布置。枢纽布置没有固定模式，一般按以下布置原则和要求:1、在一个枢纽中，为各兴利部门修建的水工建筑物有其不同的要求，枢纽布置的任务是将它们有机地组合在一起，共同完成各自的任务。当不同水工建筑物在布置上有矛盾时，应就重避轻，趋利避害。如在狭窄河谷，采用坝后式水电站可能发生厂房与泄水建筑物争

10、河床的问题。枢纽布置时，可将泄水建筑物布置在河床中央，满足下泄水流要求，以确保大坝安全。这时，水电站厂房靠岸边布置，适当增加开挖工程量，也可将水电站厂房布置成地下式厂房或厂房顶挑流等。,2、在满足建筑物稳定和强度的前提下，使工程总造价和年运转费最省。3、工期等因素的影响。4、尽可能使枢纽在尚未完全建成的情况下，使部分建筑物提前发挥效益，如提前发电。,以下介绍几种不同型式的水利枢纽。一、三峡水利枢纽 三峡水利枢纽位于长江西陵峡中段，坝址在湖北宜昌三斗坪，距已建的葛洲坝水利枢纽40km处。坝址处河谷开阔，基础为坚硬完整的花岗岩，具有修建混凝土高坝的优越地形、地质和施工条件。三峡水利枢纽是具有防洪、

11、发电、航运等巨大综合利用效益的大型工程，主要由拦河大坝、水电站厂房、通航建筑物等三大部分组成。水库正常蓄水位175.Om，总库容393亿m3，防洪库容221.5亿m3，可使荆江大堤的防洪能力由十年一遇提高到百年一遇。,三峡水利枢纽布置图,拦河大坝为混凝土实体重力坝。大坝轴线长度2 309.47m，坝顶高程185.Om，最大坝高181m。泄洪坝段居河床中部，两侧为厂房坝段和非溢流坝段。泄水建筑物有22个表孔、23个深孔、3个泄洪排漂孔和7个排沙孔，最大泄流量10.25万m3/s。泄洪表孔和泄洪深孔相间布置，组成泄洪坝段，布置在河床中部偏右岸的位置。泄洪排漂孔布置在泄洪坝段的两侧。,坝后式厂房，分

12、置于溢洪坝段两侧坝后。左侧厂房安装14台水轮发电机组，厂房全长643.6m，右侧厂房安装12台机组，厂房全长584.2m0 26台机组的单机容量均为70万kW，总装机容量1 820万kW。年发电847亿kW-h，主要供电华中、华东地区，部分送到重庆市。在右岸还留有为后期6台扩机(420万kW)的地下厂房位置。,永久通航建筑物设于左岸，包括双线5级莲续梯级船闸及单线单级垂直升船机。每级船闸闸室的有效尺寸为280m x 34m x 5m，可通过万吨级船队。垂直升船机的承船厢有效尺寸为120m x 18mx3.5m，一次可通过3000t级船舶。通航建筑物年单向通过能力500()万t，工程建成后可改善

13、航道约660km。经水库调蓄后，宜昌下游枯水期最小流量从3 000时/s提高到5000m3/s。洪水期万吨级船队可由汉口直达重庆。,三峡水利枢纽位于长江西陵峡中段，坝址在湖北宜昌三斗坪，距已建的葛洲坝水利枢纽40km处。坝址处河谷开阔，基础为坚硬完整的花岗岩，具有修建混凝土高坝的优越地形、地质和施工条件。水库移民涉及湖北和重庆的19个县市，根据1991一1992年调查，主要淹没实物指标为:淹没区人口84.41万人，淹没耕地和柑桔地2.45万公顷。大量移民资金的投人对这个地区来说，是一个新的发展机遇。,三峡工程枢纽建筑物分三期施工，总工期为17年。1993年开始施工。1997年12月8日大江截流

14、，开始二期工程施工。2002年5月2日二期上游围堰爆破拆除，二期工程开始挡水。2003年4月10日临时船闸停止过船。2003年6月1日零时正式下闸蓄水。2003年6月16日永久船闸船队首次通航。2003年6月24日首台机组(二号机组)并网试运行发电。2003年7月18日三期右岸厂房主体工程开始浇筑混凝土，预计2009年枢纽工程完建。三峡工程主体建筑物主要工程量为:土石方开10282.9万m3，土石方填筑3197.9万m3，混凝土2793.5万m3，金属结构安装256 500t。,按1993年5月末价格水平，枢纽工程静态总概算为500.9亿元，水库淹没处理和移民安置费400亿元。计及工程建设期

15、17年的物价上涨因素和贷款利息等因素，三峡工程动态总投资估计为2039亿元人民币。二、二滩水利枢纽二滩水电站位于金沙江上，是雅碧江干流规划建设的21个梯级电站中的第一个工程，是20世纪我国建成发电的最大水电站。二滩水电站以发电为主，电站安装6台单机容量550MW的水轮发电机组，总装机容量3300MW，年发电量为170亿kW.h，保证出力为100亿kW，年利用小时516h。水库正常蓄水位为1200m，发电最低运行水位为1155m，总库容58亿时，有效库容33.7亿，属季调节水库，控制流域面积11.64万km2。,二滩拱坝地处峡谷，两岸临江坡高300-400m，左岸谷坡250一450，处于川滇南北

16、向构造带中段西部相对稳定的共和断块上，断块内部不存在发震构造。坝区地震基本烈度为7度。坝基岩体完整性好，无大的断层分布，小断层、破碎带以中高度垂直或斜交河床分布，一般延伸短小，连贯性差。二滩主体工程包括混凝土双曲拱坝、地下厂房系统、泄水建筑物、过木机道等。拱坝为抛物线双曲拱坝，坝高240m，是我国已建的最高拱坝枢纽。拱圈最大中心角91.50，坝顶高程 1 205m，拱冠处坝顶宽度 llm，底部宽度55.74m，拱端最大宽度58.51m。左右半拱采用不同曲率半径，以适应两岸的不对称地形。,泄水建筑物包括坝顶溢流表孔、中孔、放空底孔和右岸泄洪洞，最大泄洪流量23 900时/s。坝体分三层开孔，7个

17、溢流表孔，高11.5m，宽llm，设计及校核泄流量分别为6 260m3/s,9 500m3/s。6个泄洪中孔，高6m，宽5m，设计及校核泄流量分别为6 930m3/s,6 950m3/s；4个放空底孔，高5m，宽3m。两条右岸泄洪洞为短进水口龙抬头明流洞，分别长922.0m,1 269.0m,13m x 13.5m圆拱直墙形断面。设计和校核工况的两洞总泄洪流量分别为7400m3/s,7600m3/s。过木道布置在大坝左岸。地下厂房系统布置在雅碧江左岸，包括厂房进水口、压力管道、地下厂房、主变室及交通洞、母线洞、通风洞、尾水调压室、尾水隧洞、500kV开关站和第一副厂房等建筑物。电站安装6台单机

18、容量为55万kW的水轮发电机组，总装机容量为330万kW，年发电量为170亿kW“h，保证出力为100万kW，年利用小时为5162h。,二滩水电站的主体工程地上土石方开挖800万时，地下土方开挖370万时，混凝土及钢筋混凝土浇筑650万M,金属结构安装4.8万t。整个工程的静态投资为105亿元人民币。1998年核定的工程总概算为285.54亿元。,三、碧口水利枢纽碧口水电站位于甘肃白龙江上，以发电为主，兼顾防洪、过木、灌溉等综合效益。水库库容5.21亿m3。枢纽由土石坝、右岸溢洪道、两岸泄洪洞、引水发电系统、左岸排砂洞、长420m右岸过木道等。拦河大坝为壤土心墙土石混合坝，坝顶长297.4m，

19、最大坝高101.8m，是我国第一座坝高超过l00m以上的土石坝。坝基覆盖层2534m，两道混凝土防渗心墙进行坝基防渗处理，防渗墙最大深度68.5m。枢纽最大泄流量9 550 m3/s，由溢洪道和泄洪洞共同宣泄，挑流消能。右岸泄洪洞由导流洞改建为 龙抬头型式，弧形工作8m10m，导流洞断面13m11.5m，水头60m。,碧口水利枢纽,四、葛洲坝水利枢纽是长江干流上80年代建成的第一座水利枢纽工程。装机2715MW，最大坝高53.8m。坝址区河道宽2200m，坝顶全长2595.1 m，枢纽布置中将泄洪、发电、航运三类建筑物作为主体，整体协调统筹规划，解决好排漂、冲沙、防淤等复杂的技术问题。泄水闸左

20、、右两侧的大江、二江上，各布设两座电站厂房。其中左侧二江电厂装机7台机组，右侧大江电厂装机14台125MW机组共1750MW，总装机达2715MW。坝址区河道改造后左侧三江航道布设2号、3号船闸，右侧大江布设 1号船闸，1号、2号船闸可通过12000一16000t的船队，3号船闸可通过3000t级船队。船闸以上、下游引航道为隔流堤，与泄洪、发电主河道隔开。,为了防止航道淤积，在大江电厂和1号船闸右侧设9孔冲沙闸，在航道2,3号船闸间设 6孔冲沙闸，并在二江厂房及大江厂房与船闸之间建有防淤堤，利用三江航道“静水通航，动水冲砂”，为船闸和电厂的防淤、冲沙起到积极作用。即平时冲砂闸关闭，引航道内为静水，以利于船只航行；在需要冲砂时，关闭船闸，开启冲砂闸，利用洪水期的多余洪水通过引航道，使引航道内淤积的泥沙在较大的流速作用下带向下游。在河床中部布设泄水闸，是枢纽中的主要泄洪建筑物。共27孔，挡水前沿总长498m，最大泄量达83900m3/s。每个闸孔宽12m、高24m。设上下两扇闸门(上为平板门、下为弧形门)。底流消能的一级消力池，池长180m。护坦上设两道隔墙，将27孔泄水闸分隔成三个区，分别为6孔、9孔、12孔。可以根据下泄流量需要的开启孔数来选择开启不同的区或其组合。,