水利枢纽与水工建筑物[详细]

➢ 对地形条件适应性较好，对地质条件的要求不太高。除深厚覆盖 层一般不宜建高坝外，都能较好适应各类复杂和不均匀地基。
➢ 坝体断面和混凝土（砌体）方量大，坝内应力较低，材料强度未 能充分利用。
重力坝的类型
➢ 构造不同分为:实体重力坝,宽缝重力坝,空腹重力坝。 ➢ 按作用不同分为:溢流重力坝,非溢流重力坝。 ➢ 按筑坝材料的不同分为:混凝土重力坝和浆砌石重力坝。
➢ 为满足各用水部门在枯水期或枯水年的需水量，水库要在丰水期 或丰水年积蓄一定的水量，以保证除损耗外，能满足水库正常运 行。这部分库容称为兴利库容或有效库容。
➢ 有效库容蓄满后的水位称正常高水位或设计蓄水位。
校核洪水位 设计洪水位
设计蓄水位 防洪限制水位
设计低水位
V超 V结 V防
V兴
V垫
（3）汛前限制水位与结合库容
（3）多年调节水库：这类水库库容一般都很大，将丰水年的多余 水量蓄存起来，以补枯水年水量的不足，进行多年内的水量重新 分配。这类水库同时也起年、周或日调节。
3）水库的特征水位与特征库容
（1）设计低水位与垫底库容
➢ 水库在正常用水调节条件下，所能允许泄空的最低水位，称为设 计低水位或死水位。该水位以下的水量，一般不许动用。
遂平县:全县共遇难18767人。其中文城乡9600人，全家死绝者有227户，魏 湾村1976人中929人遇难，丧生率47％。小许寺生产队117人仅存24人，丧 生率达80％。
1993年据世界银行专家评估为 30亿美元。全部经济损失达 100亿美元。
板桥水库
石漫滩水库
京广铁路
2 重力坝及其对地质条件的要求
➢ 1975年8月8日1：00，板桥水库漫溢决口。1：30溃坝，决口 宽372m。至9：00泄空，下泄水量7.1亿方。
➢ 形成南北宽150km、东西长300km的淹没区，水深都在2m以 上。
石漫滩水库 板桥水库
驻马店、南阳、许昌、周口、平舞等五个地区26个县（市） 425个乡（镇） 8997个行政村遭受严重水灾，受灾人口 1029．5万人，有450万人处在洪水 围困之中，冲走耕畜3023万头，猪72万头，1778万亩秋作物绝收，减产粮 食25亿公斤，倒塌房屋524万间。106万人一贫如洗，一无所有。
➢用浆砌石或混凝土材料修筑而成，主 要依靠坝体重量在坝体与坝基接触面 产生的摩擦力来抵抗库水推力，以达 到稳定。 ➢利用自重在上游面产生的压应力，使 之不产生拉张破坏。
重力坝的特征
➢ 重力坝靠自身重量维持稳定，结构作用清楚，设计方法简便。便 于其建筑物集中布置。
➢ 坝体断面尺寸较大，与地基接触面广，坝内应力较低，耐久性好。
4 水利枢纽和水工建筑物等级划分
山区、丘陵区水利枢纽工程等级划分
工
分等指标
程 等 级
工程规模 总库容 （亿m3）
防洪
保护城镇及 保护农田
工矿区
（km2）
设计灌溉面 装机容量 积（km2） （万kW）
一 大（1）型 >10
特重要城市、 工矿区
>3350
>1005
>75
二 大（2）型 10-1
重要城市、 3350-
3 水库
水库是拦蓄河川水流而成的人工蓄水湖泊。可在河流 的适当地点筑坝挡水，在坝体上游形成人工蓄水湖。
1）水库的作用
➢ 拦蓄洪水以防止水涝灾害； ➢ 按用水部门需要，有计划地分配径流； ➢ 抬高水位，为有关部门服务。
2）水库的类型
按水库在河流上的地貌类型分类： （1）山谷水库
这类水库是指山谷丘陵区的水库，包 括峡谷水库与丘陵水库。峡谷水库流 域面积小，水量少，河床坡降大，河 谷横断面多呈“V”字型。丘陵水库在 河流中、上游，流域面积较大，水量 较充沛，河床坡降较缓，横断面多为 “D”形，往往是河流开发重点，可以 防洪发电、灌溉和改善航运条件等。
2）专门性建筑物:凡仅为一项水利事业（如防洪、灌溉、发电、给 排水、航运、养殖）服务的水工建筑物称为专门性建筑物。
（1）水电站建筑物 包括水电站的压力管道、压力前池、调压塔 和电站厂房等。
（2）灌溉、排水建筑物 包括灌溉渠道上的节制闸、分水闸和渠 道上的建筑物等。
（3）水运建筑物 为保证河流通航及浮运木材而修建的建筑物， 如船闸、升船机、筏道、码头等。
（3）输水建筑物：为灌溉、发电、供水等，从水库（或河道）向 库外（或下游）输水用的建筑物，如引水隧洞、引水涵管、渠道 和渡槽等。
（4）取水建筑物：是输水建筑物的首部建筑，如为灌溉、发电、 供水用的进水闸、扬水站等。
（5）整治建筑物：用以改善河流的水流条件、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 而修筑的建筑物，如丁坝、顺坝、导流堤、护底和护岸等。
设计蓄水位 防洪限制水位
V超 V结 V防
V兴 设计低水位
V垫
（5）校核洪水位与非常拦洪库容
➢ 按发生校核洪水累积频率的洪水进行水库蓄洪调节计算，将能达 到的最大高度，称为校核洪水水位。
➢ 这是水库非常运行情况的最高水位。校核洪水位高于设计洪水位。
➢ 自汛前限制水位到校核洪水位之间的库容积称拦洪库容。它对洪 水可以起暂时拦蓄和削减洪峰流量的作用。
（2）平原水库 位于河流的中、下游，河床坡降小，河面宽阔，淤积严重，横断面变化较大。 一般为低水头水利枢纽。
葛洲坝水电站
按水库调节周期的长短分类：
（1）日或周调节水库：在一日或一周之内按用水量调节一次的水 库。
（2）年调节水库：由于不同季节河流量变化较大，通常水库在汛 前放空到一定高程，汛期蓄存一部分洪水，以防止下游洪灾的发 生，或提高同年枯水期的河川流量，进行一年内的水量重新分配。 大多数中、小型水库均属于此种类型。
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非 溢 流 坝 （土石坝 重力坝） 非溢流坝不允许漫顶溢流！
非 溢 流 坝 （重力坝 钢筋混凝土坝）
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非 溢 流 坝 （双曲拱坝 钢筋混凝土坝）
拉西瓦大坝
锦屏水电站，包括锦屏一级和二级水电站，总装机840万kW。锦屏一级水电站位于四川省 凉山州盐源县与木里县交界处，混凝土双曲拱坝坝高305m，为世界同类坝型中第一高坝。
重力坝建设状况
目前国外已建高度前几位的混凝土重力坝 ➢ 瑞士：大狄克逊坝（高285m，1968） ➢ 墨西哥：阿尔瓦洛奥布雷贡坝（高260m，1980） ➢ 印度：吉绍坝（高236m，1995）；巴克拉坝（高226m，1963） ➢ 美国：德沃歇克坝（高219m， 1972 ） ➢ 吉尔吉斯斯坦：托克托古尔坝（高215m，1978）
第二章 水工建（构）筑物
第一节 概述 第二节 水工建筑物的类型 第三节 坝的类型及其对地质条件的要求
第一节 概述
1 水利工程的根本任务
除水害和兴水利。除水害主要就是防止洪水泛滥和沥涝成灾；兴 水利则是从多方面利用水利资源为人民造福，主要包括：灌溉、 发电、供水、航运、养殖等。
2 水利工程的类型：
（1）防洪工程 （2）农田水利工程 （3）水力发电工程 （4）供水排水工程 （5）航运工程
（4）给水、排水建筑物 包括自来水厂的抽水站、滤水池和水塔， 以及排除污水的下水道等。
（5）渔业建筑物 为了使河流中的鱼类通过坝、闸而修建的鱼道、 升鱼机等。
碧口水电站 （心墙土石坝）-挡水建筑物
2 水工建筑物的特点
（1）水的作用使建筑物的工作条件复杂化 水的作用形式多样：静水压力、浮托力、渗透压力、动水压力、
➢ 为了维持水库的正常运行，死水位由河流泥沙淤积高程（在水库 有效使用年限内）、自流灌溉孔口高程、水电站保证出力所需水 头、上游航运所需的水深、养殖业的要求等方面的条件来决定。 最低水位以下的库容称垫底库容，也称死库容。
设计洪水位 设计蓄水位
防洪限制水位
设计低水位
V超 V结 V防
V兴 V总
V垫
（2）正常高水位与兴利库容
三峡工程正常蓄水位175m时水库调度图
注：<1>防破坏线，<2>限制供水线，（Ⅰ）防洪区，（Ⅱ）装 机预想出力区，（Ⅲ）保证出力区，（Ⅳ）降低出力区
三峡库区，汛期（6月中旬～9月底）水库限制水位为145m，以便洪水来临时 拦蓄洪水。若遇上洪水，坝前水位达到147.2m(5年一遇)，20年、50年、100 年和1000年一遇洪水坝前水位分别为157.5m、162m、166.7m和175.0m。 洪峰过后，水库水位又迅速降低到防洪限制水位145米左右，以备可能再次发生 洪水。三峡水库坝前水位在145m～175m～145m之间波动，水库水位变幅为 30m。
1） 一般性建筑物: 不只为某一项水利事业服务的水工建筑物称为 一般性建筑物。
（1）挡水建筑物：用以拦截河流，形成水库或壅高水位。如各种 坝、水闸以及为抗御洪水用的堤防等。
（2）泄水建筑物：用以在洪水期间或其它情况下渲泄水库（或渠 道）的多余水量，以保证坝（或渠道）安全。如各种溢流坝、溢 洪道、泄洪隧洞和泄洪涵管等。
京广铁路 102 km受淹，有 31 km线路和 40座桥梁被毁，路基淘空，铁轨 掀起，1180节车厢、6台机车冲毁，铁路中断运行18天，影响运输47天。
驻马店地区:灾民540.6万人，伤亡120626人，其中淹死22564人。有大、中 型水库各一座和24座小水库溃坝，河堤上有 842处决口，总长度184.55 km， 冲坏桥梁 22606座，涵闸 1883座，淹没机井28853眼，电灌站 31处，冲毁 公路955 km，通讯线路 713.4 km，高低压电线 6000 km，财产损失按当 时币值计算达 26．2亿元人民币。
（6）渔业水利工程 （7）环境水利工程
3 水工建（构）筑物
为了综合利用水利资源，达到防洪、灌溉、发电、给水、航运等 目的，修建的用于控制、支配、利用江河水流的建筑物，称为 水工建（构）筑物。