水利水电枢纽布置

水利水电枢纽布置与设计
第一部分拦河坝水利枢纽布置
拦河水利枢纽布置的主要工作内容有坝址、坝型选择和枢纽工程布置等。

一、坝址及坝型选择
在初步设计阶段，要进一步进行枢纽布置，通过技术经济比较，选定最合理的坝轴线，确定坝型及其他建筑物的形式和主要尺寸，并进行具体的枢纽工程布置。

（一）坝址选择
选择坝址时，应综合考虑下述条件。

1．地质条件
选择坝址，首先要清楚有关区域的地质情况。

坚硬完整、无构造缺陷的岩基是最理想的坝基：但如此理想的地质条件很少见，天然地基总会存在这样或那样的地质缺陷，要看能否通过合宜的地基处理措施使其达到筑坝的要求。

在该方面必须注意的是：不能疏漏重大地质问题，对重大地质问题要有正确的定性判断，以便决定坝址的取舍或定出防护处理的措施，或在坝利选择和枢纽布置上设法适应坝址的地质条件。

2．地形条件
坝址地形条件必须满足开发任务对枢纽组成建筑物的布置要求。

通常，河谷两岸有适宜的高度和必需的挡水前缘宽度时，则对枢纽布置有利。

3．建筑材料
在选择坝址、坝型时，当地材料的种类、数量及分布往往起决定性影响。

对土石坝，坝址附近应有数量足够、质量能符合要求的土石料场；如为混凝土坝，则要求坝址附近有良好级配的砂石骨料。

4．施工条件
从施工角度来看，坝址下游应有较开阔的滩地，以便布置施工场地、场内交通和进行导流。

应对外交通方便，附近有廉价的电力供应，以满足照明及动力的需要。

从长远利益来看，施工的安排应考虑今后运用、管理的方便。

5．综合效益
坝址选择要综合考虑防洪、灌溉、发电、通航，过木、城市和工业用水、渔业以及旅游等各部门的经济效益，还应考虑上游淹没损失以及蓄水枢纽对上、下游生态环境的各方面的影响。

（二）坝型选择
常见的坝型有土石坝、重力坝及拱坝等。

坝型选择仍取决于地质、地形、建材及施工、
运用等条件。

1．土石坝
在筑坝地区，若交通不便或缺乏三材，而当地又有充足实用的土石料，地质方面无大的缺陷，又有合宜的布置河岸式溢洪道的有利地形时，则可就地取材，优先选用土石坝。

随着设计理论、施工技术和施工机械方面的发展。

2．重力坝
有较好的地质条件，当地有大量的砂石骨料可以以利用，交通又比较方便时，一般多考虑修筑混凝土重力坝。

可直接由坝顶溢洪，而不需另建河岸溢洪道，抗震性能也较好。

3．拱坝
当坝址地形为V形或U形狭窄河谷，且两岸坝肩岩基良好时，则可考虑选用拱坝。

它工程量小，比重力坝节省混凝土量1/2~2/3，造价较低，工期短，也可从坝顶或坝体内开孔泄洪。

二、枢纽的工程布置
（一）枢纽布置的原则
进行枢纽布置时，一般可遵循下述原则。

（1）应综合考虑防洪、灌溉、发电、航运、渔业、林业、交通、生态及环境等各方面的要求。

（2）枢纽布置应同时考虑便是选择施工导流的方式、程序和标准便是选择主要建筑物的施工方法，与施工进度计划等进行综合分析研究。

（3）因地制宜地将人工环境和自然环境有机地结合起来，创造出一个完美的、多功能的宜人环境。

（二）枢纽布置方案的选定
（1）主要工程量。

如土石方、混凝土和钢筋混凝土、砌石、金属结构、机电安装、帷幕和固结灌浆等工程量。

（2）主要建筑材料数量。

如木材、水泥、钢筋、钢材、砂石和炸药等用量。

（3）施工条件。

如施工工期、发电日期、施工难易程度、所需劳动力和施工机械化水平等。

（4）运行管理条件。

如泄洪、发电、通航是否相互干扰、建筑物及设备的运用操作和检修是否方便，对外交通是否便利等。

（5）经济指标。

指总投资、总造价、年运行费用、电站单位千瓦投资、发电成本、单位灌溉面积投资、通航能力、防洪以及供水等综合利用效益等。

（三）枢纽建筑物的布置
1、挡水建筑物的布置
为了减少拦河坝的体积，除拱坝外，其他坝型的坝轴线最好短而直，但根据实际情况，有时为了利用高程较高的地形以减少工程量，或为避开不利的地址条件，或为便于施工，也可采用较长的直线或折线或部分曲线。

2、泄水及取水建筑物的布置
泄水及取水建筑物的类型和布置，常决定于挡水建筑物所采用的坝型和坝址附近的地质条件。

(1) 土坝枢纽
土坝枢纽一般均采用河岸溢洪道作为主要的泄水建筑物，而取水建筑物及辅助的泄水建筑物，则采用开凿于两岸山体中的隧洞或埋于坝下的涵管。

3．电站、航运及过木等专门建筑物的布置
对于水电站、船闸、过木等专门建筑物的布置，最重要的是保证它们具有良好的运用条件，并便于管理。

关键是进、出口的水流条件。

布置时，须选择好这些建筑物本身及其进、出口的位置，并处理好它们与泄水建筑物及其进、出口之间的关系。

电站建筑物的布置应使通向上、下游的水道尽量短、水流平顺，水头损失小，进水口应不致被淤积或受到冰块等的冲击；尾水渠应有足够的深度和宽度，平面弯曲度不大，且深度逐渐变化，并与自然河道或渠道平顺连接；泄水建筑物的出口水流或消能设施，应尽量避免抬高电站尾水位。

第二部分取水枢纽布置
一取水枢纽布置的一般要求
⑴在任何时期，都应根据引水要求不间断地供水；
⑵在多泥沙河流上，应采取有效的防沙措施，防止泥沙入渠；
⑶对于综合利用的渠首，应保证各建筑物正常工作互相不干扰；
⑷应采取措施防止冰凌等漂浮物进入渠道；
⑸枢纽附近的河道应进行必要的整治，使主流靠近取水口，以保证引取所需水量；
⑹枢纽布置应便于管理，易于采用现代化管理设施。

二、无坝取水枢纽的布置
（一）无坝取水枢纽位置选择
无坝取水枢纽因没有拦河建筑物，不能控制河道水位和流量。

所以，渠首位置的选择，对于提高引水保证率，减少泥沙入渠，起着决定性作用。

（１）根据河流弯道的水流特性，无坝渠首应设在河岸坚固、河流弯道的凹岸，以引取表层较清水流，防止泥沙入渠。

（２）在有分汊的河段上，一般不宜将取水口布置在汊道上。

由于分汊河段上主流不稳定，常发生交替变化，导致汊道淤塞而引水较困难。

（
３）无坝渠首也不宜设在河流的直段上。

因从河道直段的侧面引水，河道主流在取水口处流向下游，只有岸边的水流进入取水口，
（二）无坝取水枢纽的布置形式
（1）位于弯道凹岸的渠首
当河床稳定，河岸土质坚硬时，可将渠首进水闸建在河流弯道的凹岸，利用弯道环流原理，引取表层较清水流，排走底沙。

这种渠首由拦沙坎、进水闸及沉沙设施等部分组成。

进水闸的作用主要是控制入渠流量。

进水闸一般布置在取水口处，在保证工程安全的前提下，应昼减少引水渠的长度，这样一方面可减少水头损失，又可减轻引水渠的清淤工作。

（2）引水渠式渠首
当河岸土质较差易受水流冲刷而变形时，可将进入闸设在距河岸有一定距离的地方，使其不受河岸变形的影响。

（3）导流堤式渠首
在山区河流坡降较陡、引水量较大及不稳定的河道上，为控制河道流量，保证引水防沙，一般采用导流堤式。

三、有坝取水枢纽的布置
（1）沉沙槽式渠首
由于沉沙槽式渠首的布置和结构简单，施工容易，造价较低，故在我国西北、华北等地区得到广泛应用。

但在运用实践中，发现这种渠首布置存在下述主要问题：
①由于进水闸与河流垂直，水流需转90°急弯进入进水闸，这样便在进水口处产生横向环流，把部分推移质泥沙带入渠道；
② 当冲沙闸冲沙时，槽内推移质发生跃移运动，为防止泥沙入渠，必须关闭进水闸，停止取水；
③当壅水坝前淤平后，该坝便失去控制水流作用，此时，进水闸处于无坝引水状态。

引水得不到保证。

针对这些缺点，改进措施有：
① 加大沉沙槽及冲沙闸的尺寸，采用弧形沉沙槽，槽内增设潜没分水墙、导沙坎等改变水流内部结构，使表层水进入进水闸；
② 合理选择进水闸与拦河建筑物之间的夹角，一般采用进水闸水流与河道水流成30°～60°角，以减弱环流强度。

③ 将壅水坝全部或大部分改为拦河闸以稳定主流。

（2）人工弯道式渠首
这种渠首是将弯曲河段整治为有规则的人工弯道，利用弯道环流原理，在弯道未端按正面引水、侧面排沙的原则布置进水闸和冲沙闸，以引取表层清水，排走底层泥沙,以达到引水排沙的目的。

该渠首由人工弯道、进水闸、冲沙闸、泄洪闸以及下游排沙道等组成(图11-4)。

（3）底栏栅式渠首
在山溪河道上，河床坡度较陡，水流中带有大量的卵石、砾石及粗沙，为防止大量泥沙入渠，常采用底栏栅式渠首。

这种渠首的主要建筑物有底栏栅坝、溢流堰、泄洪冲沙闸、导沙坎及上下游导流堤等组成
（4）底部冲沙廊道式渠首及两岸引水式渠首
（5）少泥沙河流上综合利用的有坝渠首布置
在我国南方山区及平原地区河道上，多修建综合利用的取水枢纽工程，以满足灌溉、航运、筏运、发电和渔业的要求。

因此，这类枢纽建筑物的组成，除进水闸的和溢流坝外，根据用途的不同，还要修建一种或几种专门建筑物。

第三部分堤防工程
一、堤防工程规划
（一）堤防规划与堤防的选线
1．堤防规划
堤防规划的一般原则如下：
（1）堤防规划应考虑流域水资源综合利用，并与其他工程防洪措施如水库、分蓄洪工程等协同配合，以达到最有效、最经济地控制洪水的目的。

（2）堤防的上下游、左右岸、各地区、各部门必须统筹兼顾/根据河流、河段及其防护对象的不同，选定不同的防洪标准和不同的堤型、堤身断面。

当所选的防洪标准和堤型、堤身断面短期内难以达到时，可分期分段实现。

（3）保证主要江河的堤防不发生改道性决口，并确保对国民经济关系重大的堤段不发生决口。

（4）规划中应统筹考虑当堤防遭遇超标准洪水袭击时的对策措施。

2．堤防选线
堤线的选择是规划设计的前提，堤线选择合理与否，对河道泄洪、当地经济、防汛
抢险影响很大，故在选线时要考虑以下几点：
1）堤线尽量与河流流向保持一致，两岸堤线基本平行，避免出现局部突然变窄或变宽的现象，以利洪水宣泄。

2）堤线与主河槽保持一定距离，在河弯处，不宜离凹岸河槽太近，以防洪水主流顶冲，造成坍塌、危及堤防的安全。

第四节厂区布置
一、厂区布置
（一）厂区布置的任务和原则
（1）综合考虑自然条件、枢纽布置、厂房型式、对外交通、厂房进水方式等因素，使厂区各部分与枢纽其它建筑物相互协调，避免或减少干扰。

（2）要照顾厂区各组成部分的不同作用和要求，也要考虑它们的联系与配合，要统筹兼顾，共同发挥作用。

主厂房、副厂房、变压器场等建筑物应距离短、高差小、满足电站出线方便、电能损失小，便于设备的运输、安装、运行和检修。

（3）应充分考虑施工条件、施工程序、施工导流方式的影响。

1．主厂房布置
主厂房应布置在地质条件较好、岸坡稳定、开挖量小、对外交通方便、施工条件好且导流容易解决、对整个水利枢纽工程经济合理的位置。

坝后式水电站厂房与整个枢纽紧密相连，厂房位置与泄洪建筑物的布置密切相关。

当河谷较宽，以重力坝作挡水建筑物时,常采用河床泄洪方案，将溢流坝段布置在主河槽中，以利泄洪和施工导流。

2．副厂房布置
大中型水电站都设有副厂房，小型水电站有时可以不设专门副厂房。

水轮机辅助设备尽可能放在副厂房内，而电气辅助设备多装设在副厂房内。

按副厂房的作用可分为三类：
（1）直接生产副厂房，是布置与电能生产直接有关的辅助设备的房间，如中央控制室、低压开关室等。

直接生产副厂房应尽量靠近主厂房，以便运行管理和缩短电缆。

（2）检修试验副厂房，是布置机电修理和试验设备的房间，如电工修理间、机械修理间、高压实验室等。

此类副厂房可结合直接生产副厂房布置。

（3）生产管理副厂房，是运行管理人员办公和生活用房，如办公室、警卫室等。

办公用房宜布置在对外联系方便的地方。

3．变压器场和开关站的布置
布置变压器场应考虑下列原则：
（1）主变压器尽可能靠近主厂房，以缩短昂贵的发电机电压母线和减少电能损失。

（2）要便于交通、安装和检修。

（3）便于维护、巡视及排除故障。

为此在主变四周要留有0.8～1.0m以上空间。

（4）土建结构经济合理。

主变基础安全可靠且高于最高洪水位。

四周应有排水设施，以防雨水汇集为害。

（5）便于主变通风、冷却和散热，并符合保安和防火要求。

水利水电0903班伍威
学号：200990250325。