水電站水利樞紐—擋水建筑物、泄水建筑物、其它建筑物

1、第六章第六章 水電站水利樞紐水電站水利樞紐第一節(jié)第一節(jié) 概述概述第二節(jié)第二節(jié) 水電站擋水建筑物水電站擋水建筑物第三節(jié)第三節(jié) 水電站泄水建筑物水電站泄水建筑物第五節(jié)第五節(jié) 水電站其他建筑物水電站其他建筑物第六章第六章 水電站水利樞紐水電站水利樞紐 水利樞紐：水利樞紐：是為滿足各項(xiàng)水利工程是為滿足各項(xiàng)水利工程興利除害興利除害的目的目標(biāo)，在河流或渠道的適宜地段修建的不同類型標(biāo)，在河流或渠道的適宜地段修建的不同類型水工建水工建筑物，筑物，有機(jī)地布置在一起嗎，并協(xié)調(diào)工作、控制水流，有機(jī)地布置在一起嗎，并協(xié)調(diào)工作、控制水流，稱為稱為水利樞紐水利樞紐。第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述第六章第六章 水電站水利樞紐水電

2、站水利樞紐水利樞紐：水利樞紐：是為滿足各項(xiàng)水利工程是為滿足各項(xiàng)水利工程興利除害興利除害的目標(biāo)，的目標(biāo)，在河流或渠道的適宜地段修建的不同類型在河流或渠道的適宜地段修建的不同類型水工建筑物，水工建筑物，有機(jī)地布置在一起嗎，并協(xié)調(diào)工作、控制水流，稱為有機(jī)地布置在一起嗎，并協(xié)調(diào)工作、控制水流，稱為水利樞紐水利樞紐。第六章第六章 水電站水利樞紐水電站水利樞紐水利樞紐：是為滿足各項(xiàng)水利工程興利除害的目標(biāo)，在河流或渠道的適宜地段修建的不同類型水工建筑物的綜合體。第六章第六章 水電站水利樞紐水電站水利樞紐水工建筑物：水工建筑物：在水的靜力或動(dòng)力的作用下工作，并與在水的靜力或動(dòng)力的作用下工作，并與水發(fā)生相互影響

3、的各種建筑物?？刂坪驼{(diào)節(jié)水流，防水發(fā)生相互影響的各種建筑物。控制和調(diào)節(jié)水流，防治水害，開發(fā)利用水資源的建筑物。治水害，開發(fā)利用水資源的建筑物。按照功用分類擋水建筑物泄水建筑物取水建筑物輸水建筑物專門建筑物第六章第六章 水電站水利樞紐水電站水利樞紐 專為發(fā)電或主要為發(fā)電而修建的水利樞紐，稱專為發(fā)電或主要為發(fā)電而修建的水利樞紐，稱為為水電站水利樞紐水電站水利樞紐。根據(jù)水電站的基本布置型式，。根據(jù)水電站的基本布置型式，水電站水利樞紐可歸結(jié)為水電站水利樞紐可歸結(jié)為壩式壩式和和引水式引水式。一、壩式水電站水利樞紐一、壩式水電站水利樞紐二、引水式水電站水利樞紐二、引水式水電站水利樞紐一、壩式水電站水利樞紐

4、一、壩式水電站水利樞紐1 1、壩式水電站水利樞紐分為、壩式水電站水利樞紐分為壩后式壩后式和和河床式河床式。2 2、其主要建筑物有擋水、泄水建筑物和水電站廠房，、其主要建筑物有擋水、泄水建筑物和水電站廠房，另外為滿足綜合利用要求還可能有通航、灌溉取水、工另外為滿足綜合利用要求還可能有通航、灌溉取水、工業(yè)取水、魚道及筏道等建筑物。業(yè)取水、魚道及筏道等建筑物。3 3、其主要特點(diǎn)是水頭由擋水建筑物來集中，建筑物集其主要特點(diǎn)是水頭由擋水建筑物來集中，建筑物集中布置在河床中，互相影響較大，必須合理安排。中布置在河床中，互相影響較大，必須合理安排。飛來峽水利樞紐飛來峽水利樞紐(廣東廣東)河 床 廠 房河 床

5、 廠 房河 床 廠 房河 床 廠 房開 關(guān) 站開 關(guān) 站船 閘船 閘泄 洪 閘泄 洪 閘萬家寨水電站萬家寨水電站巖灘水電站巖灘水電站(廣西紅水河廣西紅水河)太平灣水電站太平灣水電站一、壩式水電站水利樞紐一、壩式水電站水利樞紐1 1、壩式水電站水利樞紐分為、壩式水電站水利樞紐分為壩后式壩后式和和河床式河床式。2 2、其主要建筑物有、其主要建筑物有擋水建筑物擋水建筑物、泄水建筑物泄水建筑物和和水電站水電站廠房廠房，另外為滿足綜合利用要求還可能有通航、灌溉取，另外為滿足綜合利用要求還可能有通航、灌溉取水、工業(yè)取水、魚道及筏道等建筑物。水、工業(yè)取水、魚道及筏道等建筑物。3 3、其主要特點(diǎn)是水頭由擋水建

6、筑物來集中，建筑物集其主要特點(diǎn)是水頭由擋水建筑物來集中，建筑物集中布置在河床中，互相影響較大，必須合理安排。中布置在河床中，互相影響較大，必須合理安排。二、二、 引水式水電站水利樞紐引水式水電站水利樞紐v 引水式水電站水利樞紐分為引水式水電站水利樞紐分為有壓有壓和和無壓無壓兩種。兩種。v 特點(diǎn)是都有較長的引水道，水頭由引水道形特點(diǎn)是都有較長的引水道，水頭由引水道形成，建筑物較為分散，相互影響較小，布置靈活。成，建筑物較為分散，相互影響較小，布置靈活。有壓引水式水電站水利樞紐示意圖有壓引水式水電站水利樞紐示意圖1、有壓引水式水電站水利樞紐由三個(gè)部分、有壓引水式水電站水利樞紐由三個(gè)部分組成組成：1

7、 1）首部樞紐首部樞紐：其組成建筑物有攔河壩和有壓進(jìn)水口；：其組成建筑物有攔河壩和有壓進(jìn)水口； 2 2）有壓引水隧洞有壓引水隧洞；3 3）廠區(qū)樞紐廠區(qū)樞紐：包括調(diào)壓室、壓力水管、電站廠：包括調(diào)壓室、壓力水管、電站廠房及尾水渠。房及尾水渠。無壓引水式水電站水利樞紐示意圖無壓引水式水電站水利樞紐示意圖2 2、無壓引水式水電站水利樞紐由三個(gè)部分組成：、無壓引水式水電站水利樞紐由三個(gè)部分組成：1 1）首部樞紐首部樞紐：有攔河壩、無壓進(jìn)水口和沉沙池：有攔河壩、無壓進(jìn)水口和沉沙池2 2）無壓引水道無壓引水道（渠道或無壓引水隧洞）；（渠道或無壓引水隧洞）；3 3）廠區(qū)樞紐廠區(qū)樞紐：有日調(diào)節(jié)池、壓力前池、泄水

8、道、：有日調(diào)節(jié)池、壓力前池、泄水道、壓力管道、電站廠房及尾水渠。壓力管道、電站廠房及尾水渠。碧口水電站碧口水電站第二節(jié)第二節(jié) 水電站擋水建筑物水電站擋水建筑物 壩的作用是擋截水流，壅高水位，形成壩的作用是擋截水流，壅高水位，形成水庫水庫。在。在有調(diào)節(jié)庫容的壩式水電站上，壩同時(shí)實(shí)現(xiàn)有調(diào)節(jié)庫容的壩式水電站上，壩同時(shí)實(shí)現(xiàn)集中河段集中河段落差落差和和調(diào)節(jié)河中流量調(diào)節(jié)河中流量的雙重作用。的雙重作用。壩的分類壩的分類按筑壩材料分：按筑壩材料分：土石壩土石壩混凝土壩混凝土壩漿砌石壩漿砌石壩土壩土壩堆石壩堆石壩土石混合壩土石混合壩漿砌石壩漿砌石壩壩的分類壩的分類按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分分：按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分分：重力壩重力壩拱壩

9、拱壩支墩壩支墩壩重力壩重力壩拱壩拱壩連拱壩連拱壩 1- 1-非溢流重力壩；非溢流重力壩； 2- 2-溢流重力壩溢流重力壩 3- 3-橫縫；橫縫；4-4-導(dǎo)墻導(dǎo)墻 5- 5-閘門；閘門； 6- 6-壩內(nèi)排水管；壩內(nèi)排水管； 7-7-檢修、排水廊道；檢修、排水廊道；8-8-基礎(chǔ)灌漿廊道；基礎(chǔ)灌漿廊道；9-9-防滲帷幕；防滲帷幕；10-10-壩基排水孔壩基排水孔混凝土重力壩示意圖混凝土重力壩示意圖一、混凝土重力壩一、混凝土重力壩壩的平面布置壩的平面布置 用混凝土或漿砌石筑成，壩軸線一般為直線，并有垂直于壩軸線方向用混凝土或漿砌石筑成，壩軸線一般為直線，并有垂直于壩軸線方向的橫縫將壩體分成若干段。的橫

10、縫將壩體分成若干段。 壩的縱剖面壩的縱剖面壩的縱剖面壩的縱剖面紅石水電站紅石水電站(混凝土重力壩混凝土重力壩)p重力壩定義：依靠自身的重量產(chǎn)生的抗滑力維持重力壩定義：依靠自身的重量產(chǎn)生的抗滑力維持其穩(wěn)定性的壩。其穩(wěn)定性的壩。p重力壩的基本剖面：呈三角形，上游面通常是垂重力壩的基本剖面：呈三角形，上游面通常是垂直的或稍傾向上游的三角形斷面。直的或稍傾向上游的三角形斷面。p受力特點(diǎn)：主要依靠壩體的重量，在壩體和地基受力特點(diǎn)：主要依靠壩體的重量，在壩體和地基的接觸面上產(chǎn)生抗滑力來抵抗庫水推力，以達(dá)到的接觸面上產(chǎn)生抗滑力來抵抗庫水推力，以達(dá)到穩(wěn)定的要求。穩(wěn)定的要求。1 1、重力壩的工作原理、重力壩的工

11、作原理抗滑力抗滑力揚(yáng)壓力揚(yáng)壓力水平推力水平推力優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：u安全可靠。剖面尺寸較大，抵抗水滲漏、洪水漫頂，地安全可靠。剖面尺寸較大，抵抗水滲漏、洪水漫頂，地震、戰(zhàn)爭破壞的能力比較強(qiáng)，因而失事率較低。震、戰(zhàn)爭破壞的能力比較強(qiáng)，因而失事率較低。u對地形、地質(zhì)條件適應(yīng)性強(qiáng)。壩體作用于地基的壓應(yīng)力對地形、地質(zhì)條件適應(yīng)性強(qiáng)。壩體作用于地基的壓應(yīng)力不高，所以對地質(zhì)條件的要求也較低，低壩甚至可修建在不高，所以對地質(zhì)條件的要求也較低，低壩甚至可修建在土基上。土基上。u樞紐泄洪容易解決，便于樞紐布置；施工導(dǎo)流方便，便樞紐泄洪容易解決，便于樞紐布置；施工導(dǎo)流方便，便于機(jī)械化施工。于機(jī)械化施工。u結(jié)構(gòu)作用明確，應(yīng)力

12、、穩(wěn)定計(jì)算比較簡單。結(jié)構(gòu)作用明確，應(yīng)力、穩(wěn)定計(jì)算比較簡單。2 2、重力壩的優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn)（特點(diǎn)）、重力壩的優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn)（特點(diǎn)）p 剖面尺寸大，水泥石料等用量多。剖面尺寸大，水泥石料等用量多。p 壩體應(yīng)力低，材料強(qiáng)度不能充分發(fā)揮。壩體不同壩體應(yīng)力低，材料強(qiáng)度不能充分發(fā)揮。壩體不同區(qū)域應(yīng)采用不同強(qiáng)度等級和耐久性的材料。區(qū)域應(yīng)采用不同強(qiáng)度等級和耐久性的材料。 p 揚(yáng)壓力揚(yáng)壓力影響大，對穩(wěn)定不利。會(huì)減輕壩體的有效影響大，對穩(wěn)定不利。會(huì)減輕壩體的有效重量，對壩體的穩(wěn)定不利，因此要采取有效措施減重量，對壩體的穩(wěn)定不利，因此要采取有效措施減小揚(yáng)壓力。小揚(yáng)壓力。 p 砼體積大，溫控要求較高。易產(chǎn)生溫度裂縫。砼體積大

13、，溫控要求較高。易產(chǎn)生溫度裂縫。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：u 按壩高來分：按壩高來分：高壩：高壩：大于大于70m70m 中壩：中壩：30m30m70m70m 低壩：低壩：低于低于30m30mu 按材料分：混凝土重力壩按材料分：混凝土重力壩 漿砌石重力壩漿砌石重力壩u 按施工方法：澆筑按施工方法：澆筑常態(tài)混凝土常態(tài)混凝土 碾壓碾壓干硬性混凝土干硬性混凝土3 3、重力壩的類型、重力壩的類型 實(shí)體重力壩實(shí)體重力壩 三峽、龍灘三峽、龍灘 寬縫重力壩寬縫重力壩 新安江、丹江口新安江、丹江口 空腹重力壩空腹重力壩 湖南鳳灘、楓樹湖南鳳灘、楓樹按壩的內(nèi)部結(jié)構(gòu)分：按壩的內(nèi)部結(jié)構(gòu)分：二、土壩二、土壩土壩是最古老且應(yīng)用最廣泛

14、的一種壩。土壩是最古老且應(yīng)用最廣泛的一種壩。1 1、土壩的優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn)、土壩的優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：u 可就地取材；可就地取材；u 結(jié)構(gòu)簡單，便于維修和加高、擴(kuò)建；結(jié)構(gòu)簡單，便于維修和加高、擴(kuò)建；u 對地質(zhì)條件要求低，能適應(yīng)地基變形；對地質(zhì)條件要求低，能適應(yīng)地基變形；u 施工技術(shù)簡單，工序少，便于組織機(jī)械化快速施工；施工技術(shù)簡單，工序少，便于組織機(jī)械化快速施工；u 有較豐富的修筑經(jīng)驗(yàn)。有較豐富的修筑經(jīng)驗(yàn)。缺點(diǎn)缺點(diǎn)u 壩身一般不能溢流，須另設(shè)溢流洪道；壩身一般不能溢流，須另設(shè)溢流洪道；u 施工導(dǎo)流不如混凝土壩方便；施工導(dǎo)流不如混凝土壩方便；u 粘性土料的添筑受氣候條件的影響較大。粘性土料的添筑受氣

15、候條件的影響較大。2 2、土壩的類型、土壩的類型均質(zhì)土壩均質(zhì)土壩分區(qū)土壩分區(qū)土壩人工防滲材料壩人工防滲材料壩土料用機(jī)械或土料用機(jī)械或人工運(yùn)至壩上，人工運(yùn)至壩上，分層鋪平壓實(shí)。分層鋪平壓實(shí)。u 土壩和混凝土重力壩不同，它是一種散粒體結(jié)構(gòu)，且多土壩和混凝土重力壩不同，它是一種散粒體結(jié)構(gòu)，且多數(shù)建于軟弱基礎(chǔ)上，由于土粒間的聯(lián)結(jié)力低，抗剪能力小，數(shù)建于軟弱基礎(chǔ)上，由于土粒間的聯(lián)結(jié)力低，抗剪能力小，為維持穩(wěn)定，上下游需有一定坡度，剖面都為維持穩(wěn)定，上下游需有一定坡度，剖面都呈梯形。呈梯形。u 由于具有巨大的壩身自重，土壩一般不致產(chǎn)生壩基的由于具有巨大的壩身自重，土壩一般不致產(chǎn)生壩基的整體滑動(dòng)。土壩的穩(wěn)定

16、，關(guān)鍵是需正確確定壩的邊坡，整體滑動(dòng)。土壩的穩(wěn)定，關(guān)鍵是需正確確定壩的邊坡，以防止壩坡或壩坡連同部分壩基的共同坍滑。邊坡是影以防止壩坡或壩坡連同部分壩基的共同坍滑。邊坡是影響土壩安全、經(jīng)濟(jì)的最主要的剖面參數(shù)。響土壩安全、經(jīng)濟(jì)的最主要的剖面參數(shù)。u 土壩邊坡坡度取決于壩型、壩高、壩身及壩基土壤強(qiáng)土壩邊坡坡度取決于壩型、壩高、壩身及壩基土壤強(qiáng)度等因素。通常邊坡值為度等因素。通常邊坡值為1 1：2 21 1：4 4。小浪底水電站小浪底水電站三、拱壩三、拱壩 1 1、拱壩的特點(diǎn)、拱壩的特點(diǎn) 拱壩是固接于基巖的空間殼體結(jié)構(gòu)，在平面上呈拱壩是固接于基巖的空間殼體結(jié)構(gòu)，在平面上呈凸向上游的拱形，拱冠剖面呈豎

17、直的或向上游彎曲。壩凸向上游的拱形，拱冠剖面呈豎直的或向上游彎曲。壩體結(jié)構(gòu)是由水平的拱圈和豎向的懸臂梁共同組成。拱壩體結(jié)構(gòu)是由水平的拱圈和豎向的懸臂梁共同組成。拱壩所承受的水平荷載一部分通過水平拱的作用傳給兩岸的所承受的水平荷載一部分通過水平拱的作用傳給兩岸的基巖，另一部分通過豎向的懸臂梁的作用傳到壩底基巖，基巖，另一部分通過豎向的懸臂梁的作用傳到壩底基巖，如圖所示。如圖所示。 拱壩平面及剖面示意圖白山水電站（混凝土拱壩）白山水電站（混凝土拱壩） n壩體的穩(wěn)定主要是依靠兩岸壩肩的反力來維持。壩體的穩(wěn)定主要是依靠兩岸壩肩的反力來維持。拱壩的壩肩是指拱壩所座落的兩岸巖體部分，拱壩的壩肩是指拱壩所座

18、落的兩岸巖體部分，亦稱拱座。亦稱拱座。n拱冠梁系指位于水平拱圈拱頂處的懸臂梁，一拱冠梁系指位于水平拱圈拱頂處的懸臂梁，一般它位于河谷的最大深處。般它位于河谷的最大深處。 拱是一種主要承受軸向壓力的推力結(jié)構(gòu)。拱內(nèi)拱是一種主要承受軸向壓力的推力結(jié)構(gòu)。拱內(nèi)彎矩較小，應(yīng)力分布比較均勻，這一特點(diǎn)能適應(yīng)壩彎矩較小，應(yīng)力分布比較均勻，這一特點(diǎn)能適應(yīng)壩體材料（混凝土或漿砌石）抗壓強(qiáng)度高的特性，使體材料（混凝土或漿砌石）抗壓強(qiáng)度高的特性，使材料的強(qiáng)度得到充分的發(fā)揮。對于同一壩址，壩高材料的強(qiáng)度得到充分的發(fā)揮。對于同一壩址，壩高相同時(shí)，拱壩的體積比重力壩可節(jié)省相同時(shí)，拱壩的體積比重力壩可節(jié)省1/31/3 2/32

19、/3。 u 拱作用的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)拱作用的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)拱壩的類型拱壩的類型按拱壩的厚高比分類：按拱壩的厚高比分類：n拱壩的厚高比拱壩的厚高比(T(TB B/H/H）小于）小于0.20.2為薄拱壩；為薄拱壩；n厚高比在厚高比在0.20.20.350.35之間的為中厚拱壩。之間的為中厚拱壩。n厚高比大于厚高比大于0.350.35的為厚拱壩；的為厚拱壩；按拱壩曲率分類可分類：按拱壩曲率分類可分類： n單曲拱壩單曲拱壩n雙曲拱壩（水平及豎向截面均呈曲線形）。雙曲拱壩（水平及豎向截面均呈曲線形）。單曲拱壩單曲拱壩雙曲拱壩雙曲拱壩u 空間整體作用的特點(diǎn)空間整體作用的特點(diǎn) 拱壩四周嵌固于基巖，屬于高次超靜定結(jié)拱壩四周

20、嵌固于基巖，屬于高次超靜定結(jié)構(gòu)，當(dāng)發(fā)生超載或產(chǎn)生局部裂縫時(shí)，壩體拱梁構(gòu)，當(dāng)發(fā)生超載或產(chǎn)生局部裂縫時(shí)，壩體拱梁作用自行調(diào)整，壩體的應(yīng)力將重新分配，原來作用自行調(diào)整，壩體的應(yīng)力將重新分配，原來低應(yīng)力區(qū)的應(yīng)力增大，高應(yīng)力不再增長，裂縫低應(yīng)力區(qū)的應(yīng)力增大，高應(yīng)力不再增長，裂縫停止發(fā)展甚至閉合。根據(jù)國內(nèi)外拱壩結(jié)構(gòu)模型停止發(fā)展甚至閉合。根據(jù)國內(nèi)外拱壩結(jié)構(gòu)模型實(shí)驗(yàn)成果表明，拱壩的超載能力可達(dá)到設(shè)計(jì)荷實(shí)驗(yàn)成果表明，拱壩的超載能力可達(dá)到設(shè)計(jì)荷載的載的5 51111倍。倍。 意大利瓦依昂（意大利瓦依昂（VajontVajont）雙曲拱壩，）雙曲拱壩，19611961年建成，壩頂年建成，壩頂長長190.5m190.5m，頂寬，頂寬3.4m3.4m，底寬，底寬22.7m22.7m，最大壩高，最大壩高265.5m265.5m，是當(dāng)，是當(dāng)時(shí)世界上最高的混凝土薄拱壩。時(shí)世界上最高的混凝土薄拱壩。19631963年年1010月月9 9日晚，由于連日晚，由于連續(xù)降雨，水庫水位上漲，左岸靠壩的上游發(fā)生大體積巖石續(xù)降雨，水庫水位上漲，左岸靠壩的上游發(fā)生大體積巖石滑坡，近滑坡