参观实验一大型水利枢纽仿真模型演示

参观实验一大型水利枢纽仿真模型演示

前修课程：无

开课对象：土木水利类及其他

一、实验目的

1．使学生了解水利水电工程的概况，加强学生对水利枢纽的认识，了解各种水工建筑物的型式功能等。

2．解决水工专业学生在认识实习中难以解决的具体问题。

二、实验的任务及技术

1．对梯级开发水利枢纽有一个整体的认识。

2．掌握各种水工建筑物的功能、型式及工作原理。

3．了解各种水流特性。

三、实验设备及模型数据

大型水利枢纽仿真模型，由模型、供水系统、控制系统等组成。

模型尺寸：长17cm，宽8 cm，高3 cm。

四、实验成果（报告）

1．简要叙述各级枢纽布置及坝型的特点。

2．二滩水电站由哪些建筑物组成？各建筑物的功能是什么？

3．丹江口水利枢纽的主要功能有哪些？它的综合效益有哪些？

4．什么是渠首建筑物？韶山灌溉枢纽中有哪些组成建筑物？

5．通过参观水利枢纽模型，谈谈你对水利工程的认识和体会。

6．你认为模型中还有什么问题？有什么改进的措施？

五、大型水利枢纽仿真模型演示说明

为满足水工等专业的教学需要，解决水工专业学生在认识实习中难以解决的具体问题，

同时为我校的其它相关专业学生认识水利水电工程提供有利条件和场所，学校经过多方努力，设计建成了颇具特色的水利枢纽仿真模型。

仿真模型以我国已建成的三个实际工程为原型，按一定的比例集中组建在一起，模拟水电能源的梯级开发。综合利用各种科技手段，对结构、水流、声响等进行仿真，使大家有身临其境之感觉。它包括三个梯级水利枢纽，第一、第二级为水利水电蓄水枢纽，其主要作用是防洪、发电和航运；第三级为有坝引水枢纽，其主要作用是供水、灌溉和航运。此模型规模较大、造型逼真、综合性强、充分反映了我国水资源开发利用的原则和特点。

(一)第一级蓄水枢纽

第一级水利枢纽以四川二滩水电站为原型，按1：280比例制作，枢纽的主要作用是防洪、供水和发电。它是雅砻江干流上开发的第一座梯级水电站，也是我国已建成的大坝中，装机规模最大，单机容量最大和年发电量最大的水电站。坝址距攀枝花市46公里，主要建筑物包括：拦河大坝、坝身泄水建筑物、放空底孔、左岸地下厂房等。为满足教学需要，在坝身减少了原型中的表、中孔数，增设了滑雪道泄水建筑物。

1．拦河大坝

二滩大坝为混凝土双曲拱坝，坝高240 m，是我国第一座高度超过200 m的大坝，坝长778.9m，总库容58亿立方米。河谷两岸地形陡峻，呈“V”字形，平面上呈喇叭口。是布置拱坝理想的地形，坝基岩石完整，坚硬。根据拱坝布置的原则，坝轴线选定在喇叭口略偏下游处，两岸坝肩布置根据地形、地质条件，一端为径向布置，另一端为非径向布置。

2．坝身泄水建筑物

坝身泄水建筑物包括坝顶表孔溢流坝和坝身中孔，坝顶表孔溢流坝布置在主河道位置，堰面曲线采用WES曲线。设闸门控制，堰顶布置有五扇弧形闸门，孔口尺寸为11m×15m，以控制泄量和水位，当天然来水流量小于下泄流量时，根据水库调度要求，用闸门控制泄量，当天然来水流量小于下泄流量时，闸门全部开启，自由下泄。坝身设四个中孔，对称布置在拱冠两侧，孔口尺寸6m×5.5m，当表孔出流满足不了泄水要求时，开启中孔，与表孔共同泄洪。

在大坝下游346m建设有一座二道坝，用于抬高下游水位，形成水垫，达到消能的目的，减轻下泄水流对下游河道的冲刷，以保护大坝的安全。为了使学生更全面地了解，大坝建筑物和消能防冲的种类，模型在原型的基础上，将表孔、中孔各减至2个，另增设滑雪道以模拟空中对冲消能，滑雪道下泄的两股水充在空中对撞消除部分能量。

3．放空底孔

放空底孔的主要作用是放空水库，便于检修，亦作为排沙孔，其进口布置检修闸门，出口布置工作闸门。孔口尺寸为6m×5.5m，采用挑流消能。

4．地下水电站厂房

由于受地形条件的限制，河道狭窄，在坝后布置电站较为困难，因此选择地下厂房隧洞引水发电。共安装6台机组，装机容量为3300MW，年发电量170.4亿度，是我国西电东送的骨干电站之一，该水电站建筑物主要包括进水塔、纱水隧洞、地下厂房、调压室及高压开关站等。隧洞进口形式为洞式，孔口尺寸为11.5m×10m，地下厂房192m，宽26m。

二滩工程于1991年9月14日正式开工，1993年11月26日截流，1997年11月试运行，1998年10月第一台机组发电，2000年竣工。

(二)第二级蓄水枢纽

第二级水利枢纽以丹江口水利枢纽为原型按1:160比例制作，丹江口水利枢纽位于长江最大支流汉江的中游丹江口市境内，是汉江上最大的水利工程，也是20世纪60年代我国最壮观的水利工程，同时又是南水北调中线水源工程。枢纽的主要任务是防洪、灌溉、发电、航运和养殖。主要水工建筑物包括：挡水建筑物、泄水建筑物、水电站建筑物、通航建筑物等。1．挡水建筑物

挡水建筑物由三种坝型组成：河床段为宽缝重力坝，岸坝段为实体重力坝和土石坝。原型坝总长2494米，其中混凝土坝长1141米，最大坝高97米，坝顶高程162米，最终大坝坝顶高程将达到175m。总库容209亿立方米。左岸土石坝全长1223米，最大坝高56米，右岸土石坝长130米，最大坝高32米。因受模型的限制，为达到良好的演示效果，模型将表孔和深孔坝段各缩短了一定长度，表孔与深孔在数量上也作了相应的减少。

2．泄水建筑物

泄水建筑物包括泄洪深孔和溢流坝两部分。泄洪深孔设在8至13坝段，原型长度144米，孔口尺寸宽5米，高6米，共12孔。溢流坝段布置在河床中部14至24坝段，共长264米，每坝段设两个开放式溢流孔，共20孔，孔宽8.5米，单孔最大泄流量为每秒2000立方米。溢流坝堰面曲线为WES曲线，闸门为平面闸门，采用挑流消能，挑流鼻坎的半径为26.789m。3．通航建筑物由上游导航建筑物、垂直升船机、中间渠道、斜面升船机和下游引航道五部分组成。提升机起重能力为450t，最大提升高度45米，垂直升船机是一种使船只快速过坝的通航建筑物，与船闸相比它提升高度大、过坝时间短，适用于上下游水位差大，吨位小的船只。以由下至上通航为例，先将船只经下游引航道，航行至承船箱内通过提升机提升承船箱，至预定高度，经运行轨道水平过坝至上游水库，再由提升机起吊下降至上游水面，船只驶出承船箱。

4．水电站建筑物：

水电站建筑物布置于25～32坝段，为坝后封闭式厂房，原型厂房全长174米，装有6台15