水利水电工程认识实习备考资料

•为什么说水电是最大的可再生能源？国家有关规划提出“积极发展水电”，在2020年的要实现的目标是什么？
答：首先在目前情况下，水电占可再生能源的比例最高并且远大于其他再生能源的总和；其次，我国水能资源储藏量世界第一，具有非常大的开发潜力。

按照非化石能源消费比重达到15%左右的要求，到2020年，非化石能源发电装机达到7.7亿千瓦左右，积极发展水电，统筹开发与外送。

在坚持生态优先和移民妥善安置前提下，积极开发水电。

以重要流域龙头水电站建设为重点，科学开发西南水电资源。

坚持干流开发优先、支流保护优先的原则，积极有序推进大型水电基地建设，严格控制中小流域、中小水电开发。

到2020年，常规水电装机达到3.4亿千瓦。

•目前我国有哪几个水电基地？（给出名称，规划装机容量等）
答：1、金沙江水电基地:上中下游合计规划装机7209万千瓦；
2、雅砻江水电基地：上中下游合计规划装机近3000万千瓦；
3、大渡河水电基地：总装机容量为2340万千瓦，年发电量1123.6亿千瓦时；
4、乌江水电基地：总装机容量867.5万kW，年发电量418.38亿kW·h；
5、长江上游水电基地：总装机容量3200万kW，年发电量1275亿kW；
6、南盘江、红水河水电基地：低水头，860万kW；
7、澜沧江干流水电基地：最终规划为15级开发，总装机容量约2600万KW；
8、黄河上游水电基地:本河段规划分16个梯级，装机容量1415.48万kW，
保证出力487.22万kW，年发电量507.93亿kWh。

9 黄河中游水电基地：初步规划装机容量609.2万kW，保证出力125.8万
kW，年发电量192.9亿kW·h
10 湘西水电基地：规划总装机容量661.30万kW，保证出力170.16万kW，
年发电量265.6l亿kWh。

11 闽浙赣水电基地：近1680万千瓦
12 东北水电基地：规划总装机容量1131.55万kW，年发电量308.68亿kWh •为什么有很多人反对三峡工程建设，而三峡工程还是建成了？该工程利弊如何比较？
答:利大于弊，符合中华民族的整体利益，利弊比较应该从：地质地震、枢纽建筑物，水文、防洪、泥沙、航运、电力系统，机电设备、移民、生态环境、综合规划与水位施工、投资、综合经济评价等14个方面来进行。

•三峡大坝是重力坝，为何不建成拱坝，或向茅坪副坝一样的土石坝？
答：与其他两种坝型相比，重力坝的优点：①相对安全可靠,耐久性好，抵抗渗漏、洪水重力坝漫溢、地震和战争破坏能力都比较强；②设计、施工技术简单，易于机械化施工；③对不同的地形和地质条件适应性强，任何形状河谷都能修建重力坝，对地基条件要求相对地说不太高；④在坝体中可布置引水、泄水孔口，解决发电、泄洪和施工导流等问题，所以……
•三峡工程解决了哪些世界级的难题？创造了哪些世界第一？
答：一是攻克了直立高边坡开挖边坡稳定的技术难题；二是攻克了大坝高强度混凝土浇筑的技术难题；三是攻克了截流和深水围堰施工的技术难题
三峡工程是当今世界最大的水利枢纽工程。

它的许多工程设计指标都突破了世界水利工程的纪录，主要有：
1、三峡水库总库容393亿立方米，防洪库容221.5亿立方米，水库调洪可消减洪峰
流量达每秒2.7-3.3万立方米，能有效控制长江上游洪水，保护长江中下游荆江地
区1500万人口、2300万亩土地，是世界上防洪效益最为显著的水利工程。

2、三峡水电站总装机1820万千瓦，年平均发电量846.8亿千瓦时，是世界上最大
的电站。

3、三峡大坝坝轴线全长2309.47米，泄流坝段长483米，水电站机组70万千瓦
×26台，双线5级船闸+升船机，无论单项、总体都是世界上建筑规模最大的水利工程。

4、三峡工程主体建筑物土石方挖填量约1.34亿立方米，混凝土浇筑量2794万立
方米，钢筋制安46.30万吨，金结制安25.65万吨，是世界上工程量最大的水利工程。

5、三峡工程2000年混凝土浇筑量为548.17万立方米，月浇筑量最高达55万立方
米，创造了混凝土浇筑的世界记录，是世界上施工难度最大的水利工程。

6、三峡工程截流流量9010立方米/秒，施工导流最大洪峰流量79000立方米/秒，
是施工期流量最大的水利工程。

7、三峡工程泄洪闸最大泄洪能力10.25万立方米/秒，是世界上泄洪能力最大的泄
洪闸。

8 、三峡工程的双线五级、总水头113米的船闸，是世界上级数最多、总水头最高
的内河船闸。

9 、三峡工程升船机的有效尺寸为120×18×3.5米，最大升程113米，船箱带水重
量达11800吨，过船吨位3000吨，是世界上规模最大、难度最高的升船机。

10、三峡工程水库动态移民最终可达113万，是世界上水库移民最多、工作也最
为艰巨的移民建设工程。

•三峡地下电站与左右岸电站有何差别，为什么？请举例说明。

•为何在三峡下游修一个葛洲坝水电站？
•三峡工程大坝为何选址在三斗坪，而非南津关或其他地方？
答：三斗坪坝址，是经过了大量的地质勘探，在两个坝区、１５个坝段、数十个坝轴线中，历时２４年、经由专家充分论证才最终选定的。

据了解，三峡大坝选址之初，从三峡出口南津关起，上溯至石牌止，１３公里河段中初选了５个坝段，统称为南津关石灰岩坝区。

另外，从莲沱起，上溯至美人沱止，２５公里河段中初选了１０个坝段，统称为美人沱花岗岩坝区。

然后，对这１５个坝段进行勘察研究，经筛选，选择南津关坝区的南津关坝段和美人沱坝区的三斗坪坝段进行深入的地质勘察。

１９５９年，初定美人沱花岗岩坝区为三峡工程
坝址。

美人沱花岗岩坝区的１０个坝段，地质构造背景、岩性条件基本相似，地质条件的差异主要反映在河谷地貌和岩石表面风化深度两个方面，大体分为两种类型，经比较，一类选择了中等宽河谷的太平溪坝段为代表，另一类选择了宽河谷的三斗坪坝段为代表。

前者适合于布置地下厂房，工程防护条件较好；后者适合于布置坝后式厂房，施工场地开阔。

这两个坝段均具备兴建混凝土高坝的地质条件。

经综合比较后，在１９７９年的选址会议上，最终选定三斗坪为三峡工程拦江大坝的坝址。

（完）
•三峡水电站和葛洲坝水电站同在一江且相距很近，为何装机容量差别较大？
答：一、技术原因：葛洲坝是三峡的演习；二、地势三、坝型（高坝式和径流式）•水利枢纽施工为何要分期？三峡工程施工为何是三期而非两期，各期的主要工作是什么？
答：三峡工程分三个阶段完成全部施工任务，全部工期为17年。

第一阶段（1993-1997年）为施工准备及一期工程，施工需5年，以实现大江截流为标志。

第二阶段（1998-2003年）为二期工程，施工需6年，以实现水库初期蓄水、第一批机组发电和永久船闸通航为标志。

第三阶段（2004-2009年）为三期工程，施工需6年，以实现全部机组发电和枢纽工程全部完建为标志。

•三峡水电枢纽有哪些建筑物？为何这样布置，你认为有哪些合理和不合理的部分？
答：（一）挡水建筑物用以截断水流，集中落差，形成水库的拦河坝、闸或河床式水电站的水电站的长房等水工建筑物。

如混凝土重力坝、拱坝、土石坝、堆石坝及拦河闸等。

（二）泄水建筑物用以宣泄洪水或防空水库的建筑物。

如开敞式河岸溢洪道、溢流坝、泄洪洞及放水底孔等。

（三）进水建筑物从河道或水库按发电要求引进发电流量的引水道首部建筑物。

如有压、无压进水口等。

（四）引水建筑物向水电站输送发电流量的明渠及其渠系建筑物、压力隧洞、压力管道等建筑物。

（五）平水建筑物在水电站负荷变化时用以平稳引水建筑物中流量和压力的变化，保证水电站调节稳定的建筑物。

对有压引水式水电站为调压井或调压塔；对无压引水式电站为渠道末端的压力前池。

（六）厂房枢纽建筑物水电站厂房枢纽建筑物主要是指水电站的主厂房、副厂房、变压器场、高压开关站、交通道路及尾水渠等建筑物。

这些建筑物一般集中布
置在同一局部区域形成厂区。

厂区是发电、变电、配电、送电的中心，是电能生产的中枢。

•水电工程的修建对社会经济和生态环境有哪些影响？
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•简述水电站发电工作过程，各阶段涉及哪些设备和建筑物？
•答：惯常水力发电的流程为：河川的水经由拦水设施攫取后，经过压力隧道、压力钢管等水路设施送至电厂，当机组须运转发电时，打开主阀(类似家中水龙头之功能)，后开启导翼（实际控制输出力量的小水门）使水冲击水轮机，水轮机转动后带动发电机旋转，发电机加入励磁后，发电机建立电压，并于断路器投入后开始将电力送至电力系统。

如果要调整发电机组的出力，可以调整导翼的开度增减水量来达成，发电后的水经由尾水路回到河道，供给下游的用水使用。

•为何采用五级船闸的过坝通航方式？还有没有其他可行方式？
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•大坝施工的混凝土生产系统包括哪些部分？如何相互衔接？
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•可再生能源的发展形势如何？
•什么是抽水蓄能发电技术？什么是潮汐发电技术。

潮汐发电与普通水力发电原理类似，通过出水库，在涨潮时将海水储存在水库内，以势能的形式保存，然后，在落潮时放出海水，利用高、低潮位之间的落差，推动水轮机旋转，带动发电机发电。

一，水电站基本类型：
坝式水电站：用坝集中落差，三峡(坝后式，厂房不挡水)
河床式：厂房也能挡水，葛洲坝(271.5万千瓦，141亿度/年)
引水式水电站：西南地区大部分水电站
混合式水电站：
抽水蓄能电站：保证系统稳定安全，调峰，调频，事故备用；水头高，容量大，多为地下式，双向水流，在负荷中心附近。

(广州抽水蓄能，天荒坪抽水蓄能电站)
潮汐电站：多修建于海湾
二，水电站组成：挡水，泄水，进水，引水，平水，厂区枢纽建筑物
三，水电站厂房五大系统：1、水流设备系统；2、电流设备系统；3、电气控制系统；4、机械设备系统；5、辅助设备系统；
四，水电站心脏—水轮发电机组
2014级水利水电工程专业认识实习
坝工基本知识
第一节概述
一、水力发电大有可为
定义：水力发电是一项旨在以可持续方式提供现代能源和淡水服务以促进社会发展的技术。

(2015世界水电大会)
技术可开发量：我国水能资源技术可开发量6.6亿kw(2009年普查结果)，截止2015年底已开发3.2亿kw，占48%。

(欧美在90%以上)
电力发展“十三五”规划(2016-2020)：常规水电新增投产约4000万kw，开工6000万kw以上；抽水蓄能电站装机新增约1700万kw。

到2020年，常规水电装机达到3.4亿kw，抽水蓄能达到4000 kw左右。

水电总体处于中高速发展状态。

非化石能源：到2020年非化石能源占一次能源消费比重提高到15%左右，到2030年提高到20%左右。

水电是清洁的、可再生的、非化石能源，节能减排主要靠发展水电。

二、什么是水利工程、水工建筑物、水利枢纽
（1）水利工程
为防治水害和开发利用水资源而修建的工程。

【水利工程的主要作用：兴利除害】。

（2）水工建筑物
在水利工程中，既对水起制导作用、又承受水的作用的各种建筑物。

水利工程主要通过水工建筑物对自然界的水进行控制和调配，以达到除害兴利的目的。

（3）水利枢纽
为实现兴利、除害的目标，由若干座不同类型的水工建筑物构成的建筑物综合体。

三、大坝的分类
大坝的分类方式很多，最常见的分类是按筑坝材料和大坝工作原理来划分
第二节混凝土重力坝
一、重力坝的形状
基本剖面：三角形；
实用剖面：梯形。

二、重力坝的工作特点
依靠自身重量在地基上产生的摩擦力和坝与地基之间的凝聚力来抵抗坝前的水压力以保持抗滑稳定。

☞ 稳定条件：抗滑稳定，F > P，F=f(W-U)
☞ 强度条件：无拉应力原则, σy >0
三、若干重力坝实例
（1）刘家峡大坝
刘家峡在甘肃省黄河上游，是第一个五年
计划期间，我国自己设计、自己施工、
自己建造的第一个百万KW级大型水电工程。

建筑物包括：大坝、坝后式电站、溢洪道等。

（2）丹江口大坝
丹江口大坝位于湖北省丹江口市，是南水北调的水源工程。

1958年开工，1973年初期工程竣工，2005年加高工程开工。

建筑物包括：大坝、坝后式电站、升船机、副坝、引水建筑物等。

（3）漫湾大坝
漫湾大坝位于云南省，是澜沧江干流开发的首期工程，被誉为水电建设的“五朵金花”之一（湖北清江隔河岩、湖南沅水五强溪、广西红水河岩滩、福建闽江水口）。

1986年开工，1995年竣工。

建筑物包括大坝、泄洪建筑物、坝后溢流式电站厂房等。

（4）水丰重力坝
水丰水电站位于中国与朝鲜界河鸭绿江干流下游。

是中朝共建的水电站，为中朝两国共有，由朝鲜负责运行管理。

大坝为混凝土重力坝，中部设26孔溢流坝段，每孔宽12m，高7.3m。

第三节混凝土拱坝
一、拱坝的形状
拱坝是一种安全性和经济性都很优越的坝型。

拱坝是空间壳体结构。

二、拱坝的工作原理
拱坝是由一系列水平拱圈和垂直悬臂梁组成的超静定结构。

拱坝所承受的上游水压力等荷载，较大部分由水平拱圈的拱作用传至两岸岩体，由两岸岩体来承担（因此坝肩稳定是拱坝安全的关键）；
剩下的较小部分则由悬臂梁的梁作用传至坝基，由坝基承担
三、若干拱坝实例
（1）东江拱坝
东江大坝位于湖南，双曲拱坝。

1958年开工，1989年竣工。

该大坝最著名的是：它的建成标志我国拱坝建设进入成熟时期，该大坝的两岸滑雪式溢洪道为教科书经典范例。

建筑物包括双曲拱坝、两岸滑雪式溢洪道各一座、左岸放空兼泄洪洞一条、右岸泄洪洞一条、过木道一条和坝后式厂房等。

（2）雅砻江二滩拱坝
双曲拱坝，最大坝高240m，2000年竣工，代表了20世纪中国拱坝建设的最高成就。

枢纽包括：混凝土双曲拱坝, 泄洪建筑物(坝身泄洪孔与左右岸泄洪洞)，左岸地下厂房，木材过坝设施，等。

（3）澜沧江小湾拱坝
双曲拱坝，最大坝高294.5m，2010年全部机组投产，是西电东送的标志性工程。

枢纽包括：混凝土双曲拱坝, 右岸地下厂房、坝身泄洪孔与左岸泄洪洞等。

（4）雅砻江锦屏一级拱坝
双曲拱坝，设计最大坝高305m，2005年11月12日开工，2014年7月投产，是世界上最高的拱坝。

枢纽包括：混凝土双曲拱坝,坝身泄洪孔与右岸泄洪洞、右岸地下厂房等。

（5）美国胡佛拱坝
混凝土重力拱坝，最大坝高221.4m，1936年竣工。

胡佛大坝由于其工程规模和筑坝技术的进步，在坝工史乃至土木工程史中都占有重要的地位，1995年美国土木工程学会评定胡佛坝为美国七大奇迹之一。

枢纽主要由混凝土拱坝、泄洪隧洞、坝后两侧电站等组成。

（6）格鲁吉亚英古里拱坝
双曲拱坝，最大坝高271.5m，1984年竣工，是20世纪世界上最高的拱坝。

枢纽主要建筑物包括：混凝土拱坝、泄洪建筑物(坝顶溢洪道及坝身底孔)、右岸地下厂房等。

（7）俄罗斯萨扬舒申斯克拱坝
重力拱坝，最大坝高245m，1987年竣工，是俄罗斯最大的水电站，坝后式厂房。

2009年8月17日在维修过程中水轮机发生高压爆水事故，造成37人死亡，3台机组报废，厂房严重毁损。

第四节土石坝
一、土石坝的形状
土石坝又称当地材料坝，是以坝址区域附近的当地粘土、壤土、普通黄土、山皮土、砾石土、块石、石渣等为填筑材料而修建的坝。

因此，土石坝是一种梯形的散粒体结构。

土石坝工作原理：依靠土体自重和内摩擦力来维持坝体的稳定。

土石坝的关键技术：坝坡稳定、抗御漫顶、渗流控制。

二、土石坝的分类
按土石坝防渗体的结构型式，可以将土石坝划分为：
（具体型式见土石坝实例）
三、若干土石坝实例
均质坝定义：
除排水结构外坝体绝大部分或坝体的全部由均一的土料组成，不特别设置防渗体的坝（2）新疆恰甫其海土石坝（粘土心墙坝）
粘土心墙坝定义：
由透水性较大的土体或石料作坝的主体，用透水性较小的粘土作为防渗体的坝，防渗体位于坝体中央的且直立。

（3）北京密云粘土斜墙土坝（粘土斜墙坝）
位于北京密云，主坝为粘土斜墙坝，最大坝高66米，是建国后建成的典型土石坝，主
要向北京市供水。

斜墙为粘土，坝壳为砂砾料，
粘土斜墙坝定义：
由透水性较大的土体或石料作坝的主体，用透水性较小的粘土作为防渗体的坝，防渗体位于坝体靠近上游面。

（4）小浪底斜心墙堆石坝（粘土斜心墙坝）
小浪底工程位于河南省洛阳市。

由拦河大坝、泄洪排沙系统和引水发电系统三部分组成。

粘土斜心墙坝定义：
由透水性较大的土体或石料作为坝的主体，用透水性较小的粘土作为防渗体的坝，防渗体位于坝体中央且偏向上游。

（5）茅坪溪防护坝（沥青混凝土心墙坝）
茅坪溪防护坝为长江三峡大坝的副坝。

人工材料心墙坝定义：
由透水性较大的土体或石料作为坝的主体，采用钢筋混凝土心墙、高压喷射混凝土灌浆心墙、沥青混凝土心墙等人工材料作为防渗体的坝，防渗体位于坝体中央。

（6）水布垭面板堆石坝（面板堆石坝）
水布垭大坝位于湖北省巴东县清江上游，是目前世界上最高的混凝土面板堆石坝。

包括：大坝、溢洪道、地下厂房等。

面板堆石坝定义：
由透水性较大的石料作坝的主体，采用混凝土面板作为防渗体的坝，
混凝土面板位于坝体的上游面。

第五节三峡水利枢纽简介
一、工程的效益(为什么要建设三峡工程)。