水電站水工初級基礎知識講義課件

12/30/202212/29/20221水工專業(yè)知識付軍2007年8月12/30/2022水工專業(yè)知識12/29/20222一河流的水文要素1、水位河流某斷面某時刻的水位，是指該時刻在某斷面的水面對于國家規(guī)定的水準零點的高程，以米為單位。1956年國家規(guī)定各水準點采用黃海高程系統(tǒng)，即以青島驗潮站求得的黃海多年平均海水面為統(tǒng)一的高程零點基面。（1）絕對高程：點X至大地水準面的鉛垂距離，又稱為海拔。（2）相對高程：點A與點X之間的鉛垂距離。12/30/2022一河流的水文要素1、水位河流某斷面某3一河流的水文要素

2、流量河流某斷面某時刻的流量，是指在該時刻單位時間內流經(jīng)該斷面的水體積。測驗方法很多，常用的方法為流速面積法，其中包括流速儀測流法、浮標測流法、比降面積法。流速儀測流法和浮標測流法是通過測量流速和斷面來推求流量，則是我國目前使用的基本方法。3、降水量：指一定時段內降落在某一點或某一面積上的雨量，單位為mm，記至小數(shù)后一位。（日雨量是以每天上午8點作為分界，將本日8點至次日8點的降水量作為本日的降水量。）4、含沙量河流某斷面某時刻的含沙量，是指單位體積的渾水中所含懸移質的干重量。12/30/2022一河流的水文要素4一河流的水文要素泥沙按其不同的運動方式可分為懸移質和推移質。懸移質是指懸浮在水中水流向下移動的泥沙。推移質是指貼近河床的一層為水流推動而下移的泥沙。同一泥沙顆粒是懸移質還是推移質，一方面取決于自身的重量，另一方面取決于水流的速度。一般而言，河流中懸移質的數(shù)量多余推移質。12/30/2022一河流的水文要素泥沙按其不同的運動方式可分為懸移5二、河流的水文特性1、豐水年某些年份雨量大，河流水量多，稱為豐水年。2、枯水年某些年份雨量少，河流水量少，稱為枯水年。3、汛期（洪水季節(jié)）一年中，一般來說，夏秋季節(jié)雨量大，河流水量多，稱為汛期或洪水季節(jié)。（5月-10月）4、枯期冬春季節(jié)雨量小，河流水量小，稱為枯期。（11月至次年4月）12/30/2022二、河流的水文特性1、豐水年12/29/20226二、河流的水文特性5、過程線表示水文要素隨時間變化的曲線稱為過程線。6、流量（或水位）過程線以橫坐標表示時間，縱坐標表示流量（或水位），按照時間順序將逐日平均流量（或水位點繪在紙上，連接各點的曲線，即為流量（或水位）過程線。7、洪水過程線為研究一次洪水而繪制的短期流量過程線稱為洪水過程線（一般以瞬時流量為縱坐標，以時間為橫坐標。）12/30/2022二、河流的水文特性5、過程線12/29/20227二、河流的水文特性8、洪峰流量：一次洪水的最大流量稱為洪峰流量。9、洪水總量：一次洪水的總流量稱為洪水總量。10、洪水歷時：洪水漲落所經(jīng)歷的時間稱為洪水歷時。11、重現(xiàn)期指平均多少年可能出現(xiàn)一次（或多少年一遇）。例如，百年一遇的洪水流量為800m3/s的洪水，就是指平均一百年可能出現(xiàn)一次流量800m3/s的洪水，也可以說等于或大于800m3/s的洪水的頻率是1%。12/30/2022二、河流的水文特性8、洪峰流量：一次洪水的最大流量稱為洪峰流8三水工建筑物的分類

水工建筑物：為滿足發(fā)電、灌溉、供水等方面的效益，需要在河流的適宜河段修建不同類型的建筑物，用來控制和支配水流。這些建筑物通稱為水工建筑物水利樞紐：由不同水工建筑物組成的綜合體稱為水利樞紐。水工建筑物種類繁多,按其作用,可以分為以下幾類:一般性建筑物與專門建筑物。（一）、一般性建筑物（不僅為某一水利事業(yè)部門服務的水工建筑物）12/30/2022三水工建筑物的分類水工建筑物：19三水工建筑物的分類(1)、擋水建筑物用以攔截水流，抬高水位或形成水庫，如各種閘、壩以及為抗卸洪水或擋潮沿江河海岸修建的提防等。（2）泄水建筑物用以宣泄多余水量、泥沙和冰凌或人防、檢修而放空水庫、渠道等以保證壩和其它建筑物的安全。如溢流壩、溢洪道、泄洪洞等。（3）取水建筑物用以自水庫和河流取水以供灌溉、發(fā)電、給水的需要，如進水閘、抽水站。（4）輸水建筑物12/30/2022三水工建筑物的分類(1)、擋水建筑物12/29/20210三水工建筑物的分類

為灌溉、發(fā)電和供水的需要，從上游向下游輸水用的建筑物，如引水隧洞、引水函管、渠道、渡槽等。（5）整治建筑物用以改善河流的水流條件，調整水流對河床及河岸的作用以及為防護水庫、湖泊中的波浪和水流對岸坡的沖刷，如導流堤、護底和護岸等。（二）、專門性建筑物（1）水電站建筑物

如水電站的壓力管道、壓力前池、調壓井和電站廠房等。（2）灌溉建筑物

如灌溉渠道上的節(jié)制閘、分水閘和倒吸虹等。12/30/2022三水工建筑物的分類為灌溉、發(fā)電和供11三水工建筑物的分類（3）水運建筑物

保證河流通航及浮運木材而修建的建筑物，如船閘、升船機、筏道等。（4）給水、排水建筑物

如自來水廠的抽水站、濾水池和水塔，以及排除污水的下水道等。（5）、漁業(yè)建筑物

為了使河流中的魚類通過閘壩而修建的魚道、升魚機等。12/30/2022三水工建筑物的分類（3）水運建筑物保證河流通12四水庫的特征水位和庫容

1、水庫分類：A、日調節(jié)：只能對當日的天然來水量進行重新分配，可以承擔負荷變化。B、周調節(jié)：只能對一周內的天然來水量進行重新分配，可以承擔負荷變化。C、年調節(jié)：汛期將多余水量蓄在水庫內，供枯水期使用，調節(jié)周期為一年。D、多年調節(jié)：把豐水年多余水量攔蓄在水庫內，補充枯水年水量的不足。12/30/2022四水庫的特征水位和庫容1、水庫分類：12/29/213四水庫的特征水位和庫容2、水庫的特性曲線：水位~庫容曲線（Z~V曲線）。3、水庫的特征水位和庫容：水庫的水面高程稱為庫水位，庫水位以下的蓄水體積稱為庫容。水庫的總庫容可分為死庫容、興利庫容和防洪庫容三部分，由各種庫水位劃分。12/30/2022四水庫的特征水位和庫容2、水庫的特性曲線：水位~庫容14四水庫的特征水位和庫容1、死水位和死庫容指在正常運用情況下，允許水庫消落的最低水位。死水位以下的庫容稱為死庫容或墊底庫容。2、正常蓄水位和興利庫容：在正常運行條件下，為了滿足興利部門枯水期的正常用水，水庫在供水開始時應蓄到的最高水位，叫正常蓄水位，又稱正常高水位。正常蓄水位到死水位之間的庫容，是水庫實際可用于徑流調節(jié)的庫容，稱為興利庫容，又稱調節(jié)庫容或有效庫容。正常蓄水位與死水位之間的深度，稱為消落深度，又稱工作深度。

12/30/2022四水庫的特征水位和庫容1、死水位和死庫容12/29/15四水庫的特征水位和庫容3防洪限制水位和結合庫容：水庫在汛期允許蓄水的上限水位，又稱汛期限制水位。防洪限制水位與正常蓄水位之間的庫容，稱為結合庫容，又稱共用庫容。4防洪高水位和防洪庫容：水庫下游有防洪要求時，遇到下游防護對象的設計標準洪水時，水庫經(jīng)調洪后，壩前達到的最高水位，稱為防洪高水位。防洪高水位至防洪限制水位間的庫容稱為防洪庫容。12/30/2022四水庫的特征水位和庫容3防洪限制水位和結合庫容16四水庫的特征水位和庫容5、設計洪水位和攔洪庫容：當遇到大壩設計標準洪水時，水庫經(jīng)調洪后，壩前達到的最高水位，稱為設計洪水位。它至防洪限制水位間的水庫容積稱為攔洪庫容。6、校核洪水位和調洪庫容：當遇到大壩校核標準洪水時，水庫經(jīng)調洪后，壩前達到的最高水位，稱為校核洪水位。它至防洪限制水位間的水庫容積稱為調洪庫容。12/30/2022四水庫的特征水位和庫容5、設計洪水位和攔洪庫容：1217四水庫的特征水位和庫容12/30/2022四水庫的特征水位和庫容12/29/202218五、水利水電工程的分等和水工建筑物的分級1.

工程等別（《水利水電工程等級劃分及洪水標準》SL252-2000）本標準自2000年8月1日起實施。1.1.1水利水電工程的等別，應根據(jù)其工程規(guī)模、效益及在國民經(jīng)濟中的重要性，按表下表確定。12/30/2022五、水利水電工程的分等和水工建筑物的分級119五、水利水電工程的分等和水工建筑物的分級（一）水利水電工程分等指標12/30/2022五、水利水電工程的分等和水工建筑物的分級（一）水利水電工程分20五、水利水電工程的分等和水工建筑物的分級工程等別工程規(guī)模過閘流量(m3/s)I大(1)型≥5000Ⅱ大(2)型5000～1000Ⅲ中型1000～100IVV小(1)型100～20V小(2)型<20（二）攔河水閘工程分等指標12/30/2022五、水利水電工程的分等和水工建筑物的分級工程等別工程規(guī)模過閘21五、水利水電工程的分等和水工建筑物的分級工程等別

主要建筑物

次要建筑物

I

13Ⅱ

23Ⅲ

34IV

45V

55（三）水工建筑物級別

12/30/2022五、水利水電工程的分等和水工建筑物的分級工程等別主要建筑物22五、水利水電工程的分等和水工建筑物的分級永久性建筑物：指樞紐工程運行期間使用的建筑物，根據(jù)其重要性分為：主要建筑物：指失事后將造成下游災害或嚴重影響工程效益的建筑物。如：壩、泄洪建筑物、輸水建筑物及電站廠房。次要建筑物：指失事后不致于造成下游災害或對工程效益影響不大，易于恢復的建筑物。例如：失事后不影響主要建筑物和設備運行的擋土墻、導流墻、工作橋及護岸等。臨時建筑物系指樞紐工程施工期間使用的建筑物。如：導流建筑物。12/30/2022五、水利水電工程的分等和水工建筑物的分級永久23六洪水標準（一）、洪水特性：1、洪水可分為：A、雨洪：由于暴雨形成的洪水。B、春汛：由于融雪形成的洪水。2、洪水過程線：描述洪水隨時間變化的曲線，Q=F（T）。3、洪峰流量：洪水過程最大達到的流量（某一時斷）12/30/2022六洪水標準（一）、洪水特性：12/29/202224六洪水標準4、洪水總量：洪水過程通過某一過水斷面的水體總量。5、洪水三要素：峰、型、量。（二）、洪水頻率與重現(xiàn)期1、洪水頻率：P=m/nm:在某一間斷觀測資料中大于或等于某一變量的累積次。n:觀測資料的總次數(shù)。2、重現(xiàn)期：某一個變量在長時間內平均多少年出現(xiàn)一次，這個平均間隔期即重現(xiàn)期，N=1/p。12/30/2022六洪水標準4、洪水總量：洪水過程通過某一過水斷面的水體25六洪水標準項目

水工建筑物級別12345設計1000～500

500～100

100～50

50～30

30～20

校核土石壩

可能最大洪水（PMF）或10000～5000

5000～2000

2000～1000

1000～300

300～200

混凝土壩、漿砌石壩

5000～2000

2000～1000

1000～500

500～200

200～100

（三）山區(qū)、丘陵區(qū)水利水電工程永久性水工建筑物洪水標準[重現(xiàn)期（年）]

12/30/2022六洪水標準水工建筑物級別1234526六洪水標準水電站廠房級別

設計校核120010002200～1005003100～50200450～30100530～2050（四）水電站廠房洪水標準[重現(xiàn)期（年）]

12/30/2022六洪水標準水電站廠房級別設計校核120010002227七、取水樞紐工程為了從水源引取符合一定要求的水流，以滿足灌溉，發(fā)電，城市工業(yè)和生活用水部門的需要，在渠首興建的取水建筑物的綜合體，稱為取水樞紐工程。取水樞紐有兩大類，一是自流取水，一是機械抽水。自流取水有以下三種：1）無壩取水樞紐。當河道枯水期水位流量能滿足發(fā)電引水要求時，不必在河床上修建攔河建筑物，只需在適宜的地點修建必要的建筑物引水。這種樞紐不能控制河道水位流量，枯期的引水可靠性差。無壩取水樞紐的布置：A：位于彎道凹岸取水樞紐的布置利用河流彎道環(huán)流原理，取水口建在河流的彎道凹12/30/2022七、取水樞紐工程為了從水源引取符合一定要求的水流，以滿足灌溉28七、取水樞紐工程岸引取表層較清水流。主要由攔沙坎，引水渠，進水閘和沉沙設施組成。攔沙坎用來加強環(huán)流作用，使底部泥沙順利沖走，引水渠的作用是引導水流平順地進入閘孔，進水閘起著控制和調節(jié)流量的作用，沉沙池用來沉淀懸移質中的粗顆粒泥沙。B導流堤式無壩取水樞紐布置在山區(qū)河道或在不穩(wěn)定河道上取水時，常采用設有導流堤的取水樞紐。如:都江堰水利工程。12/30/2022七、取水樞紐工程岸引取表層較清水流。主要由攔沙坎，引水渠，進29七、取水樞紐工程2）有壩取水樞紐布置在河道水位較低不能自流引水，或在枯水期需引用河道大部或全部來水時，須修建攔河雍水建筑物以抬高水位自流引水，這種取水方式工作可靠，有利于綜合利用。有壩取水樞紐由：雍水壩（或攔河閘），進水閘及各種防沙入渠的設施（如沖沙閘，沉沙池等）組成。映，漁，耿都是這種形式。12/30/2022七、取水樞紐工程2）有壩取水樞紐布置12/29/202230取水樞紐防沙的工作原理在取水樞紐的布置和設計中，如何做到引水防沙，一直是人們研究的重要問題，下面簡單介紹一下防沙的工作原理，結合實際的水工運行工作也有一定的指導作用。1.泥沙與彎道環(huán)流。泥沙的分布規(guī)律是水流的表層泥沙少而顆粒細，底層多而顆粒粗，水流具有挾沙能力，流速越大，挾帶泥沙的能力越大，當水中含沙量小于挾沙能力時就產(chǎn)生沖刷，當水流的挾沙能力大于其挾沙能力時就產(chǎn)生淤積12/30/2022取水樞紐防沙的工作原理在取水樞紐的布置和設計中，如何做到引水31取水樞紐防沙的工作原理水流經(jīng)過彎曲河道時產(chǎn)生離心力，使凹岸水面產(chǎn)生雍高，凸岸水面降低，上下面產(chǎn)生橫比降，因而產(chǎn)生壓力差。由于底部壓力差大于離心力使水流由凹岸流向凸岸，表層水流則由凸岸流向凹岸，從而形成橫向環(huán)流，橫向環(huán)流與縱向的水流結合而產(chǎn)生螺旋流。這種含沙量少的表層水流流向常使凹岸產(chǎn)生沖刷，凸岸產(chǎn)生淤積。12/30/2022取水樞紐防沙的工作原理水流經(jīng)過彎曲河道時產(chǎn)生離心力，使凹岸水32經(jīng)典實例—都江堰水利樞紐12/30/2022經(jīng)典實例—都江堰水利樞紐12/29/202233水流型態(tài)和水頭損失液體流動過程中，由于粘滯性的存在，同時固體邊界的影響，使水流斷面上的速度分布不均勻，各流層水質點的運動速度不同，使流層間產(chǎn)生了內摩擦力，內摩擦力阻力消耗一部分機械能而產(chǎn)生的能量損失，即水頭損失。水頭損失分為：沿程水頭損失與局部水頭損失。兩者之和為總水頭損失。水流有兩種型態(tài)，一種是層流，一種是紊流。水利工程中，絕大多數(shù)水流都屬紊流運動。紊流最基本的特征是液流質點的相互混摻和運動要素（各點流速，動水壓強）的脈動現(xiàn)象。壓強的脈動增加了建筑物的瞬時荷載，可能引起建筑物的振動，從而增大氣蝕的可能性，同時也是水流摻氣和挾沙的原因之一。12/30/2022水流型態(tài)和水頭損失液體流動過程中，由于粘滯性的存34水工建筑物的氣蝕發(fā)生氣蝕的原因。水工建筑物及水力機械的易氣蝕部位。氣穴與氣蝕的產(chǎn)生，取決于邊界條件及動水壓強的分布，凡邊界發(fā)生急劇變化的局部地方，水流流速可能增大，流線發(fā)生彎曲，水流與邊界分離，這些都會形成低壓區(qū)，產(chǎn)生氣穴，而在下游側氣穴破裂，潰滅區(qū)可出現(xiàn)氣蝕。如：隧洞進口收縮部位，溢流堰頂，閘門槽，隧洞轉彎段，突起的鋼筋頭，轉輪葉片出口邊的背面。

12/30/2022水工建筑物的氣蝕發(fā)生氣蝕的原因。12/29/202235水工建筑物的氣蝕防止和減輕氣蝕的的措施。1）改善過流邊界的輪廓線，使水流能平順流過建筑物。2）對水流局部低壓區(qū)通入空氣。如通氣孔的設置。3）選用抗氣蝕性能好的材料。如：選用高標號的混凝土，環(huán)氧砂漿或鋼板襯砌。12/30/2022水工建筑物的氣蝕防止和減輕氣蝕的的措施。12/29/20236高速水流摻氣對建筑物的影響1。高速水流的摻氣。水流經(jīng)過溢流壩，陡槽，高壓閘門，明渠，隧洞，當流速達到一定值時，空氣就會大量摻入水流中，形成乳白色的水氣混合物，這種水流稱為摻氣水流。2。摻氣水流對水工建筑物的影響。1）水體體積的膨脹，水深加大，增大工程量，提高工程造價。2）形成的霧化區(qū)，不但影響工作和生活，還會影響到建筑物及電氣設備的安全運行。3）增強消能效果，減輕對下游河床的沖刷。4）在一定條件下，適當?shù)膿綒饽軠p小氣蝕的破壞作用。12/30/2022高速水流摻氣對建筑物的影響1。高速水流的摻氣。12/29/237八水電站的類型（一）、水能計算N=9.81HQRH：水頭Q：流量R：水電站的效率（二）、水電站的類型：1、按集中落差的方式可分：A、壩式12/30/2022八水電站的類型（一）、水能計算12/29/202238八水電站的類型B、引水式C、混合式2、壩式開發(fā)：壩式水電站是在河道上修建壩來抬高上游水位，形成落差。壩式水電站按照廠房的布置又可分為如下幾種類型。（1）、壩后式水電站（特點：水頭較高、廠房不擋水、能調節(jié)、廠房和壩可以用縫分開。；適用條件：H.>25米，河流的中、上游。12/30/2022八水電站的類型B、引水式12/29/202239八、水電站的類型（3）、壩內式水電站水電站廠房布置在混凝土壩壩體內，廠房是壩體的一部分，起壩頂可以溢流，如上尤江（江西?。ⅧP灘（湖南?。┖蜅鳂鋲危◤V東?。?。（4）、河床式水電站（廠房是擋水建筑物的一部分：適用條件：水頭一般小于25米，一般庫容小，適用于下游、中下游。這種水電站水頭都低于30-40米，一般建在河流的中下游，特點是廠房本身也可以作為擋水壩的一部分，直接承受上游的水壓力，水頭較低的河床式水電站不用壩而用閘擋水。如：葛州壩（湖北）、富春江（浙江）、西津（廣西）和八盤峽（甘肅）12/30/2022八、水電站的類型（3）、壩內式水電站12/29/202240耿達電站首部樞紐12/30/2022耿達電站首部樞紐12/29/202241七水電站的類型水電站廠房緊靠壩體，布置在壩下游，通過設置在壩內的壓力管道直接引水送給廠房內的水輪機。上游的水壓力由大壩承擔，廠房不承受擋水作用。如豐滿、劉家峽、丹江口和鹽鍋峽。（2）、壩后溢流式水電站當水電站建在較窄的河床上時，此時將廠房布置在溢流壩下游，溢流口泄下的水流通過廠房屋頂射入下游河床中。如新安江（浙江?。?、烏江渡（貴州省）。12/30/2022七水電站的類型水電站廠房緊靠壩體，布置在壩下游，通過設4212/30/202212/29/20224312/30/202212/29/202244八、水電站的類型A、優(yōu)點：a、可用水庫進行調節(jié)，綜合利用b、引水系統(tǒng)短，水頭損失小C、工程比較集中B、缺點：淹沒損失大3、引水式開發(fā)：這種電站采用坡度較緩的明渠或隧洞等引水道，將水引至其末端形成集中落差。未了將水流引入引水道，常在引水道的起端修建攔河閘或較低的壩來攔截河流。引水式水電站的建筑物一般包括三部分：（1）、首部樞紐：包括攔河壩、泄水建筑物及水電站12/30/2022八、水電站的類型A、優(yōu)點：a、可用水庫進行調節(jié)，綜合利用145八、水電站的類型進水建筑物等。（2）、引水建筑物：包括引水道、壓力前池、調壓井、平水建筑物及壓力鋼管等。（3）、廠房樞紐：包括廠房、變電及配電建筑物和尾水建筑物等。利用縱降比較小的人工引水工程從縱降比較大的天然河道中引水，在引水系統(tǒng)的末端與下游河水位間形成落差，獲得水頭。分為：A、有壓引水式有壓引水式水電站：特點：（1）、水流狀態(tài)為無自由水面的有壓流；（2）、小流量高水頭。12/30/2022八、水電站的類型進水建筑物等。（2）、引水建筑物：包括引水46八、水電站的類型其引水建筑物為壓力隧洞或壓力鋼管。發(fā)電流量由有壓進水口引入壓力隧洞，經(jīng)壓力管道進入廠房內水輪機，壓力隧洞與壓力管道之間可能設有調壓井（室）。發(fā)電后的尾水經(jīng)尾水渠排往下游。B、無壓引水式無壓引水式水電站：特點：（1）、水流狀態(tài)為有自由水面的自由流；（2）、流量小。其引水建筑物為無壓明渠或無壓隧洞。發(fā)電流量由進水口引入渠道，至渠道末端壓力前池后經(jīng)壓力管道進入廠房內水輪機，發(fā)電后的尾水經(jīng)尾水渠泄往下游。12/30/2022八、水電站的類型其引水建筑物為壓力隧洞或壓力鋼管。發(fā)電流量47八、水電站的類型3、混合式開發(fā)：在河段適宜地段攔河筑壩，壩址上游落差由壩集中，壩下游水頭由有壓水道集中，而水電站水頭由這兩部分組成。12/30/2022八、水電站的類型3、混合式開發(fā)：在河段適宜地段攔河筑壩，壩48九水工建筑物的組成水電站建筑物的組成：1、擋水建筑物，用以截斷河流、集中落差、形成水庫，一般為閘或壩。2、泄水建筑物：用以排泄多余水量，如溢洪道、泄水隧洞。3、取水建筑物：將水引進引水道，如取水口。4、輸水建筑物：將水輸送到水輪機，如明渠、隧洞。12/30/2022九水工建筑物的組成水電站建筑物的組成：12/29/202249九水工建筑物的組成5、發(fā)電、變電、配電建筑物：如廠房、開關站等。6、平水建筑物：當水電站負荷變化時，用以平穩(wěn)引水建筑物中流量和壓力的變化，如調壓井、壓力前池。二、壩或閘1、壩按穩(wěn)定條件主要分為：A、重力壩：依靠自重維持壩體穩(wěn)定。12/30/2022九水工建筑物的組成5、發(fā)電、變電、配電建50九水工建筑物的組成重力壩的荷載：1、壩體自重WG：WG=V×γ=A×L×γγ---混凝土密度＝23.0~23.5KN/m32、靜水壓力PH1水庫水的水平方向靜水壓力PH1，它作用到壩體的上游面，是指向下游的推力。如果上游面不是垂直的，而是傾斜的或部分垂直部分傾斜，那么斜面上還要受到垂直的靜水壓力WH1的作用。同理壩段壩址侵在水中，壩下游還要受到下游水平水壓力PH2和垂直水壓力WH2的作用。12/30/2022九水工建筑物的組成重力壩的荷載：12/29/202251九水工建筑物的組成PH1＝1/2H1γ0H1=1/2γ0H12γ0-水的密度3、壩底揚壓力和壩體揚壓力揚壓力由兩部分組成：浮托力WF和滲壓力WS兩部分組成。為了降低揚壓力，主要是為了降低滲壓力，提高重力壩的穩(wěn)定性，一般要采取設防滲帷幕和帷幕后排水的措施。12/30/2022九水工建筑物的組成PH1＝1/2H1γ0H1=1/2γ052九水工建筑物的組成防滲帷幕通常設在靠近上游壩踵附近的地基中，沿壩軸線方向鉆深孔并灌以水泥漿或其他材料，以堵塞灌漿孔附近基巖的裂隙，使得這一部分基巖象一片隔開滲流的幕墻一樣，故稱為灌漿帷幕，它加長了滲流途徑，可使帷幕下游的滲壓力降低。壩基設防滲帷幕后，仍有水流滲過或繞過帷幕，若再在帷幕后面設排水孔，使?jié)B水從排水孔排出，則能進一步降低滲壓力。除了壩底揚壓力外，還存在作用于壩體內部的揚壓力，稱為壩體揚壓力。因為壩體混凝土是分層12/30/2022九水工建筑物的組成防滲帷幕通常設在靠近上游壩踵附近的地基中53九水工建筑物的組成分塊澆筑的，必然存在著一些縫隙，混凝土本身也有很多縫隙，有的孔隙還是連通的，因此混凝土實際上是透水的，滲入壩體內部的水流就產(chǎn)生了揚壓力。為了減少壩體揚壓力，通常是在壩體的上游3－5米的范圍內采用防滲混凝土，形成防滲層。4、泥沙壓力和土壓力5、浪壓力：水庫水面受到風力吹動形成波浪，對壩面產(chǎn)生沖擊力，稱為浪壓力。12/30/2022九水工建筑物的組成分塊澆筑的，必然存在著一些縫隙，混凝土本54九水工建筑物的組成6、冰壓力：在寒冷的地區(qū)，冬季水庫表面結成冰層，其厚度可達1米以上。冰層溫度上升時體積會膨脹，便產(chǎn)生冰層對壩面的擠壓力。7、動水壓力：溢流壩溢流時，溢流面上有動水壓力的作用。8、地震荷載：地震時，地面運動使壩體發(fā)生振動，就是說壩體受到了由于地震引起的力的作用，這個力稱為地震慣性力。地震的時候可能發(fā)生向各個方向運動，而當?shù)孛嫦蛏嫌嗡椒较蜻\動時，壩則受到向下游方向的水平地震慣性力作用，增大向下游方向的水平推力，在水庫水位較高時會威脅大壩的安全。12/30/2022九水工建筑物的組成6、冰壓力：在寒冷的地區(qū)，冬季水庫表面結55九水工建筑物的組成B、拱壩：壩體修建成拱，壩體將水壓力傳遞給兩岸山體以維持自身穩(wěn)定。2、重力壩的特點：A、重力壩主要依靠壩體自重來維持穩(wěn)定。B、便于布置泄水和其它建筑物。C、對地形、地質條件適應性好。D、受揚壓力影響大。E、需要溫控散熱措施。3、重力壩的泄水方式：壩頂溢流式、大孔口溢流式、深孔泄水式。12/30/2022九水工建筑物的組成B、拱壩：壩體修建成拱，壩體將水壓力傳遞56九水工建筑物的組成4、重力壩的構造：A、壩休分縫：為了防止壩體因溫度變形和地基不均勻沉陷而生裂縫，而對壩體進行的分縫。（1）永久性橫縫：垂直于壩軸線，將壩體分成若干段。間距（壩段長度）一般為12－20米，有時可達24米。絕大數(shù)重力壩的橫縫為平面直縫，寬度為1cm左右。（2）縱縫：減小施工時溫度應力，而與橫縫一起將壩體分成若干塊。壩體溫度降低后進行接縫灌漿。分垂直縱縫（間距15－30米）、錯縫、斜縫、以及不分縱縫的通倉澆筑。（3）、水平施工縫：壩體混凝土是由下向上分層12/30/2022九水工建筑物的組成4、重力壩的構造：12/29/202257九水工建筑物的組成澆筑的，層厚1.5-4.0米，上下層混凝土澆筑塊之間的交界面形成水平施工縫；為了使兩層混凝土結合良好，在澆筑上一層混凝土之前，必須對下一層已澆筑的混凝土的表面進行鑿毛、沖洗等處理，使之成為干凈的麻面，并鋪上一薄層高標號水泥砂漿，然后再在其上澆筑新混凝土。B、防滲：（1）鋪蓋：壩體上游，水庫與重力壩交接處。（2）混凝土防滲墻（3）帷幕灌漿C、防沖（1）護坦，重力壩下游（2）海漫D、河道整冶工程：改變水流形態(tài)，改善水力條件12/30/2022九水工建筑物的組成澆筑的，層厚1.5-4.0米，上下層混凝58九水工建筑物的組成（1）導流墻：加強彎道環(huán)流，護坡等。（2）束水墻：形成彎道環(huán)流，使水流平順，利于排沙、沖沙、引水發(fā)電。（3）導流洞：施工期間排水泄洪，運行期間泄洪、排沙、棄水。E、消能建筑：消力池、挑流鼻坎（1）底流式水躍消能：在壩下游設置消力池，使水流在限定的范圍內產(chǎn)生水躍，利用旋滾、摩擦等消耗其能量。12/30/2022九水工建筑物的組成（1）導流墻：加強彎道環(huán)流，護坡等。1259九水工建筑物的組成（2）挑流消能：在溢流壩底部修建一挑流鼻坎，將高速水流挑向空中后躍入河中。要求地質條件較好。（3）面流消能：（4）消力戽消能：（在壩腳處設置反弧水戽）三、取水建筑：1、取水口：根據(jù)灣道環(huán)流凹沖凸淤原理，取水口一般布置在河道的凹岸。取水口按其取水的形式可以分為：A、潛孔式B、敞口式12/30/2022九水工建筑物的組成（2）挑流消能：在溢流壩底部修建一挑流鼻60九水工建筑物的組成2、沉沙池：擴大過水斷面，降低流速，從而降低水流的泥沙挾帶能力，使大量泥沙沉積在沉沙池，利用沖沙廊道等將泥沙排走。v=q/s。A、沉沙池的構造：（1）前引渠：將水流平順的引入沉沙池。（2）擴散段：擴散水流（3）正身段：沉沙、排池。（4）收縮段：將水流平順的引入輸水系統(tǒng)。12/30/2022九水工建筑物的組成2、沉沙池：擴大過水斷面，降低流速，從而61九水工建筑物的組成（5）分流墩：擴散水流，降低流速。（6）沖沙底孔、排沙廊道：沖沙、排沙B、沉沙池排沙的方式：（1）、水力連續(xù)排沙。（2）、機械排沙。四、輸水建筑：引水隧洞、引水明渠、壓力管道1、引水隧洞：A、有壓洞：水流充滿隧洞全部斷面。12/30/2022九水工建筑物的組成（5）分流墩：擴散水流，降低流速。12/62九水工建筑物的組成B、無壓洞：隧洞過水時水不充滿全洞，在洞頂留有一定空間。2、引水隧洞的構造：進口段、洞身A、進口段：攔污柵、喇叭口、閘門、通氣孔、漸變段。（1）喇叭口：使水流平順避免產(chǎn)生負壓、氣蝕。（2）攔污柵：攔截污物，減小其對水輪機的損壞。12/30/2022九水工建筑物的組成B、無壓洞：隧洞過水時水不充滿全洞，在洞63九水工建筑物的組成（3）閘門：調節(jié)流量、隧洞檢修。（4）漸變段：保證水流平穩(wěn)銜接。（5）通氣孔：補氣，降低閘開啟（充水）時所產(chǎn)生的負壓，減小氣蝕、振動等。B、洞身：洞身的形式：門洞型、馬蹄形、蛋形、圓形，在斷面積一定的情況下，其中以圓形的過水能力和受力條件為最好，多采用圓形。3、壓力管道：由水庫、壓力前池或調壓井向水輪機輸水的管道。12/30/2022九水工建筑物的組成（3）閘門：調節(jié)流量、隧洞檢修。12/264九水工建筑物的組成五、平水建筑：調壓井、壓力前池。1、調壓井：減小水擊產(chǎn)生的不利影響。一般應用于有壓引水電站。2、調壓井的分類：A、圓筒式B、阻抗式C、雙室式D、溢流式12/30/2022九水工建筑物的組成五、平水建筑：調壓井、壓力前池。12/265九水工建筑物的組成E、差動式3、壓力前池：將引水渠中的流量均勻的分配給各壓力管道。應用于無壓引水式電站。六、閘門：通過閘門的啟閉來控制泄流和調節(jié)水位。1、閘門按其工作性質可分：A、工作門

工作閘門系指經(jīng)常用來調節(jié)孔口流量，且一般都在動水中啟閉的閘門。12/30/2022九水工建筑物的組成E、差動式12/29/202266九水工建筑物的組成B、檢修門檢修閘門系指當水工建筑物及其設備需要檢修時使用的閘門，這種閘門總是在靜水條件下操作的。

C、事故門2、閘門按其結構形式可分：A、平板門B、弧形門12/30/2022九水工建筑物的組成B、檢修門12/29/202267九水工建筑物的組成七、攔污柵的作用攔阻水流攜帶的沉木、樹木、雜草和其他固體雜物以及塑料垃圾等，使其不易進入引水道內，以確保閘門、閥門、水輪機等有關設備不受損壞。攔污柵一般采用傾斜布置，這樣可以增大柵面，減小過柵流速和水頭損失；還便于清理污物。12/30/2022九水工建筑物的組成七、攔污柵的作用12/29/202268十、梯級電站的運行１梯級運行方式．上游電站的部分技術參數(shù)：裝機容量，單機引用流量，發(fā)電引用流量．若上游電站閘首開閘泄流，河水到達本電站庫區(qū)的時間：枯期約min，汛期約min。２聯(lián)系和掌握上游電站的機組、負荷以及開閘泄流等情況。當上游電站負荷、運行機組等情況發(fā)生變化時，進行正確的閘門開度或負荷調整12/30/2022十、梯級電站的運行１梯級運行方式．上游電站的部分技術參數(shù)：裝69十、梯級電站的運行３當上游電站停機沖沙、水庫放空及蓄水、事故甩負荷或全停機時，根據(jù)上游電站所出現(xiàn)的情況，作出相應的措施：調整閘門的開度（全閉或全開）。若閘前水位陡漲時，可短時開啟其他閘弧門泄流，待水位下降時，再按規(guī)定的順序進行閘門開度的調整要求中控室增減負荷或直至停機。情況緊急時可不經(jīng)調度同意減壓負荷以確保安全運行。范例：12/30/2022十、梯級電站的運行３當上游電站停機沖沙、水庫放空及蓄水、事70十一、防汛工作1、水電廠防汛檢查大綱：12/30/2022十一、防汛工作1、水電廠防汛檢查大綱：12/29/202271十一、防汛工作2、國家電網(wǎng)公司水電站垮塌應急處理預案3、映秀灣水力發(fā)電總廠閘壩水電站垮塌應急預案12/30/2022十一、防汛工作2、國家電網(wǎng)公司水電站垮塌應急處理預案12/272十一、防汛工作2006年發(fā)電部映閘防汛演習預案12/30/2022十一、防汛工作2006年發(fā)電部映閘防汛演習預案12/29/273水電站廠房的類型1、地面式廠房：壩后式水電站、河床式水電站、壩后溢流式水電站、河岸式水電站等的廠房都是地面式廠房。2、壩內式廠房：3、地下式廠房：12/30/2022水電站廠房的類型1、地面式廠房：壩后式水電站、河床式水電站、74大壩觀測的目的和內容（一）大壩觀測的目的和任務：1、按規(guī)程要求，進行水工建筑物現(xiàn)場觀測和經(jīng)常性的資料整理分析，了解建筑物在運行期的工作狀態(tài)，掌握其變化規(guī)律。2、及時發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象或工程隱患，以便采取補救措施。3、通過對原型觀測資料的整理分析，驗證設計與試驗成果，提高設計水平，同時也據(jù)此建立預報模型，對建筑物未來的工作狀態(tài)進行預報，指導水庫運行。12/30/2022大壩觀測的目的和內容（一）大壩觀測的目的和任務：12/29/75大壩觀測的目的和內容(二）、大壩觀測的項目和內容：項目：1大壩水平位移觀測2壩頂垂直位移觀測3大壩揚壓力觀測4大壩、廠房內部埋設儀器觀測觀測內容：鋼筋應力、鋼管應力、鋼管應變、預埋鋼梁應力、混凝土應變、混凝土裂縫、巖石裂縫、滲透壓力等。12/30/2022大壩觀測的目的和內容(二）、大壩觀測的項目和內容：12/2976大壩檢查項目大壩檢查項目：檢查項目10.3.1大壩檢查項目10.3.1.1壩頂相鄰兩壩段間是否存在不均勻位移或沉陷，伸縮縫開合情況，止水是否破壞或失效。10.3.1.2上游壩面有無裂縫、剝蝕現(xiàn)象及砼表面松軟和脫落的程度，伸縮縫的開合及止水破壞情況。10.3.1.3下游壩面有無裂縫、剝蝕脫落現(xiàn)象，伸縮縫的滲漏、溶蝕情況。10.3.2壩體下游面、欄桿及泄洪建筑物檢查項目10.3.2.1下游閘墩、護坦砼有無氣蝕、裂縫、磨損、剝蝕、沖刷，相鄰閘段之間是否存在不均勻位移或沉陷，變形伸縮縫止水是否破壞。10.3.2.2引渠閘引渠段導墻、沉砂池邊墻及其底部底板和沖砂廊道砼及砼蓋板有無氣蝕、裂縫、磨損、剝蝕、沖刷、漏水、堵塞等現(xiàn)象，外邊墻基礎沖刷情況。10.3.3壩體下游面及泄水建筑物檢查項目10.3.3.1下游壩面、欄桿及路面砼有無損壞，相鄰閘段之間是否存在不均勻位移或沉陷，變形及流態(tài)不良現(xiàn)象。10.3.3.2泄洪閘和引渠閘左右導墻、邊墻砼有無氣蝕、磨損、剝蝕、沖刷;有無裂縫、漏水、溶蝕、變形及流態(tài)不良現(xiàn)象。10.3.3.3在有條件時，應組織人員對閘后護坦、邊墻及其末端的沖刷和掏空現(xiàn)象進行詳細檢查。12/30/2022大壩檢查項目大壩檢查項目：12/29/202277特殊操作１．反沖、沖沙的條件和要求、沖沙程序由于河中水流攜帶有懸移質和推移質以及泥沙與漂浮雜物，引起庫區(qū)淤積和污物堵塞攔污柵，需要實行沖沙，所以根據(jù)庫區(qū)淤積和污物堵塞攔污柵情況申請，一般情況下各部柵差的累積在清渣或改變閘門開啟方式的方法下不能有效降低，已影響到發(fā)電量情況下應反沖，沖沙．運行人員對沖沙的時機的掌握和沖沙成效，其運行經(jīng)驗占比重大．12/30/2022特殊操作１．反沖、沖沙的條件和要求、沖沙程序12/29/2782、枯期開啟閘門的工作程序枯期開啟閘門的工作程序12/30/20222、枯期開啟閘門的工作程序枯期開啟閘門的工作程序12/29/793、全停水的工作程序全停水工作程序：12/30/20223、全停水的工作程序全停水工作程序：12/29/202280水工安全性評價水工安全性評價12/30/2022水工安全性評價水工安全性評價12/29/202281水電站大壩運行安全管理規(guī)定水電站大壩運行安全管理規(guī)定12/30/2022水電站大壩運行安全管理規(guī)定水電站大壩運行安全管理規(guī)定12/282復習思考題1、水電站都有哪幾種類型？你所在的電站屬于哪種類型的水電站？2、你所在的水電站有哪些水工建筑物？3、重力壩主要的荷載？4、水位和流量的定義？5、閘門按其工作性質分類？12/30/2022復習思考題1、水電站都有哪幾種類型？你所在的電站屬于哪種類型8312/30/202212/29/202284水工專業(yè)知識付軍2007年8月12/30/2022水工專業(yè)知識12/29/202285一河流的水文要素1、水位河流某斷面某時刻的水位，是指該時刻在某斷面的水面對于國家規(guī)定的水準零點的高程，以米為單位。1956年國家規(guī)定各水準點采用黃海高程系統(tǒng)，即以青島驗潮站求得的黃海多年平均海水面為統(tǒng)一的高程零點基面。（1）絕對高程：點X至大地水準面的鉛垂距離，又稱為海拔。（2）相對高程：點A與點X之間的鉛垂距離。12/30/2022一河流的水文要素1、水位河流某斷面某86一河流的水文要素

2、流量河流某斷面某時刻的流量，是指在該時刻單位時間內流經(jīng)該斷面的水體積。測驗方法很多，常用的方法為流速面積法，其中包括流速儀測流法、浮標測流法、比降面積法。流速儀測流法和浮標測流法是通過測量流速和斷面來推求流量，則是我國目前使用的基本方法。3、降水量：指一定時段內降落在某一點或某一面積上的雨量，單位為mm，記至小數(shù)后一位。（日雨量是以每天上午8點作為分界，將本日8點至次日8點的降水量作為本日的降水量。）4、含沙量河流某斷面某時刻的含沙量，是指單位體積的渾水中所含懸移質的干重量。12/30/2022一河流的水文要素87一河流的水文要素泥沙按其不同的運動方式可分為懸移質和推移質。懸移質是指懸浮在水中水流向下移動的泥沙。推移質是指貼近河床的一層為水流推動而下移的泥沙。同一泥沙顆粒是懸移質還是推移質，一方面取決于自身的重量，另一方面取決于水流的速度。一般而言，河流中懸移質的數(shù)量多余推移質。12/30/2022一河流的水文要素泥沙按其不同的運動方式可分為懸移88二、河流的水文特性1、豐水年某些年份雨量大，河流水量多，稱為豐水年。2、枯水年某些年份雨量少，河流水量少，稱為枯水年。3、汛期（洪水季節(jié)）一年中，一般來說，夏秋季節(jié)雨量大，河流水量多，稱為汛期或洪水季節(jié)。（5月-10月）4、枯期冬春季節(jié)雨量小，河流水量小，稱為枯期。（11月至次年4月）12/30/2022二、河流的水文特性1、豐水年12/29/202289二、河流的水文特性5、過程線表示水文要素隨時間變化的曲線稱為過程線。6、流量（或水位）過程線以橫坐標表示時間，縱坐標表示流量（或水位），按照時間順序將逐日平均流量（或水位點繪在紙上，連接各點的曲線，即為流量（或水位）過程線。7、洪水過程線為研究一次洪水而繪制的短期流量過程線稱為洪水過程線（一般以瞬時流量為縱坐標，以時間為橫坐標。）12/30/2022二、河流的水文特性5、過程線12/29/202290二、河流的水文特性8、洪峰流量：一次洪水的最大流量稱為洪峰流量。9、洪水總量：一次洪水的總流量稱為洪水總量。10、洪水歷時：洪水漲落所經(jīng)歷的時間稱為洪水歷時。11、重現(xiàn)期指平均多少年可能出現(xiàn)一次（或多少年一遇）。例如，百年一遇的洪水流量為800m3/s的洪水，就是指平均一百年可能出現(xiàn)一次流量800m3/s的洪水，也可以說等于或大于800m3/s的洪水的頻率是1%。12/30/2022二、河流的水文特性8、洪峰流量：一次洪水的最大流量稱為洪峰流91三水工建筑物的分類

水工建筑物：為滿足發(fā)電、灌溉、供水等方面的效益，需要在河流的適宜河段修建不同類型的建筑物，用來控制和支配水流。這些建筑物通稱為水工建筑物水利樞紐：由不同水工建筑物組成的綜合體稱為水利樞紐。水工建筑物種類繁多,按其作用,可以分為以下幾類:一般性建筑物與專門建筑物。（一）、一般性建筑物（不僅為某一水利事業(yè)部門服務的水工建筑物）12/30/2022三水工建筑物的分類水工建筑物：192三水工建筑物的分類(1)、擋水建筑物用以攔截水流，抬高水位或形成水庫，如各種閘、壩以及為抗卸洪水或擋潮沿江河海岸修建的提防等。（2）泄水建筑物用以宣泄多余水量、泥沙和冰凌或人防、檢修而放空水庫、渠道等以保證壩和其它建筑物的安全。如溢流壩、溢洪道、泄洪洞等。（3）取水建筑物用以自水庫和河流取水以供灌溉、發(fā)電、給水的需要，如進水閘、抽水站。（4）輸水建筑物12/30/2022三水工建筑物的分類(1)、擋水建筑物12/29/20293三水工建筑物的分類

為灌溉、發(fā)電和供水的需要，從上游向下游輸水用的建筑物，如引水隧洞、引水函管、渠道、渡槽等。（5）整治建筑物用以改善河流的水流條件，調整水流對河床及河岸的作用以及為防護水庫、湖泊中的波浪和水流對岸坡的沖刷，如導流堤、護底和護岸等。（二）、專門性建筑物（1）水電站建筑物

如水電站的壓力管道、壓力前池、調壓井和電站廠房等。（2）灌溉建筑物

如灌溉渠道上的節(jié)制閘、分水閘和倒吸虹等。12/30/2022三水工建筑物的分類為灌溉、發(fā)電和供94三水工建筑物的分類（3）水運建筑物

保證河流通航及浮運木材而修建的建筑物，如船閘、升船機、筏道等。（4）給水、排水建筑物

如自來水廠的抽水站、濾水池和水塔，以及排除污水的下水道等。（5）、漁業(yè)建筑物

為了使河流中的魚類通過閘壩而修建的魚道、升魚機等。12/30/2022三水工建筑物的分類（3）水運建筑物保證河流通95四水庫的特征水位和庫容

1、水庫分類：A、日調節(jié)：只能對當日的天然來水量進行重新分配，可以承擔負荷變化。B、周調節(jié)：只能對一周內的天然來水量進行重新分配，可以承擔負荷變化。C、年調節(jié)：汛期將多余水量蓄在水庫內，供枯水期使用，調節(jié)周期為一年。D、多年調節(jié)：把豐水年多余水量攔蓄在水庫內，補充枯水年水量的不足。12/30/2022四水庫的特征水位和庫容1、水庫分類：12/29/296四水庫的特征水位和庫容2、水庫的特性曲線：水位~庫容曲線（Z~V曲線）。3、水庫的特征水位和庫容：水庫的水面高程稱為庫水位，庫水位以下的蓄水體積稱為庫容。水庫的總庫容可分為死庫容、興利庫容和防洪庫容三部分，由各種庫水位劃分。12/30/2022四水庫的特征水位和庫容2、水庫的特性曲線：水位~庫容97四水庫的特征水位和庫容1、死水位和死庫容指在正常運用情況下，允許水庫消落的最低水位。死水位以下的庫容稱為死庫容或墊底庫容。2、正常蓄水位和興利庫容：在正常運行條件下，為了滿足興利部門枯水期的正常用水，水庫在供水開始時應蓄到的最高水位，叫正常蓄水位，又稱正常高水位。正常蓄水位到死水位之間的庫容，是水庫實際可用于徑流調節(jié)的庫容，稱為興利庫容，又稱調節(jié)庫容或有效庫容。正常蓄水位與死水位之間的深度，稱為消落深度，又稱工作深度。

12/30/2022四水庫的特征水位和庫容1、死水位和死庫容12/29/98四水庫的特征水位和庫容3防洪限制水位和結合庫容：水庫在汛期允許蓄水的上限水位，又稱汛期限制水位。防洪限制水位與正常蓄水位之間的庫容，稱為結合庫容，又稱共用庫容。4防洪高水位和防洪庫容：水庫下游有防洪要求時，遇到下游防護對象的設計標準洪水時，水庫經(jīng)調洪后，壩前達到的最高水位，稱為防洪高水位。防洪高水位至防洪限制水位間的庫容稱為防洪庫容。12/30/2022四水庫的特征水位和庫容3防洪限制水位和結合庫容99四水庫的特征水位和庫容5、設計洪水位和攔洪庫容：當遇到大壩設計標準洪水時，水庫經(jīng)調洪后，壩前達到的最高水位，稱為設計洪水位。它至防洪限制水位間的水庫容積稱為攔洪庫容。6、校核洪水位和調洪庫容：當遇到大壩校核標準洪水時，水庫經(jīng)調洪后，壩前達到的最高水位，稱為校核洪水位。它至防洪限制水位間的水庫容積稱為調洪庫容。12/30/2022四水庫的特征水位和庫容5、設計洪水位和攔洪庫容：12100四水庫的特征水位和庫容12/30/2022四水庫的特征水位和庫容12/29/2022101五、水利水電工程的分等和水工建筑物的分級1.

工程等別（《水利水電工程等級劃分及洪水標準》SL252-2000）本標準自2000年8月1日起實施。1.1.1水利水電工程的等別，應根據(jù)其工程規(guī)模、效益及在國民經(jīng)濟中的重要性，按表下表確定。12/30/2022五、水利水電工程的分等和水工建筑物的分級1102五、水利水電工程的分等和水工建筑物的分級（一）水利水電工程分等指標12/30/2022五、水利水電工程的分等和水工建筑物的分級（一）水利水電工程分103五、水利水電工程的分等和水工建筑物的分級工程等別工程規(guī)模過閘流量(m3/s)I大(1)型≥5000Ⅱ大(2)型5000～1000Ⅲ中型1000～100IVV小(1)型100～20V小(2)型<20（二）攔河水閘工程分等指標12/30/2022五、水利水電工程的分等和水工建筑物的分級工程等別工程規(guī)模過閘104五、水利水電工程的分等和水工建筑物的分級工程等別

主要建筑物

次要建筑物

I

13Ⅱ

23Ⅲ

34IV

45V

55（三）水工建筑物級別

12/30/2022五、水利水電工程的分等和水工建筑物的分級工程等別主要建筑物105五、水利水電工程的分等和水工建筑物的分級永久性建筑物：指樞紐工程運行期間使用的建筑物，根據(jù)其重要性分為：主要建筑物：指失事后將造成下游災害或嚴重影響工程效益的建筑物。如：壩、泄洪建筑物、輸水建筑物及電站廠房。次要建筑物：指失事后不致于造成下游災害或對工程效益影響不大，易于恢復的建筑物。例如：失事后不影響主要建筑物和設備運行的擋土墻、導流墻、工作橋及護岸等。臨時建筑物系指樞紐工程施工期間使用的建筑物。如：導流建筑物。12/30/2022五、水利水電工程的分等和水工建筑物的分級永久106六洪水標準（一）、洪水特性：1、洪水可分為：A、雨洪：由于暴雨形成的洪水。B、春汛：由于融雪形成的洪水。2、洪水過程線：描述洪水隨時間變化的曲線，Q=F（T）。3、洪峰流量：洪水過程最大達到的流量（某一時斷）12/30/2022六洪水標準（一）、洪水特性：12/29/2022107六洪水標準4、洪水總量：洪水過程通過某一過水斷面的水體總量。5、洪水三要素：峰、型、量。（二）、洪水頻率與重現(xiàn)期1、洪水頻率：P=m/nm:在某一間斷觀測資料中大于或等于某一變量的累積次。n:觀測資料的總次數(shù)。2、重現(xiàn)期：某一個變量在長時間內平均多少年出現(xiàn)一次，這個平均間隔期即重現(xiàn)期，N=1/p。12/30/2022六洪水標準4、洪水總量：洪水過程通過某一過水斷面的水體108六洪水標準項目

水工建筑物級別12345設計1000～500

500～100

100～50

50～30

30～20

校核土石壩

可能最大洪水（PMF）或10000～5000

5000～2000

2000～1000

1000～300

300～200

混凝土壩、漿砌石壩

5000～2000

2000～1000

1000～500

500～200

200～100

（三）山區(qū)、丘陵區(qū)水利水電工程永久性水工建筑物洪水標準[重現(xiàn)期（年）]

12/30/2022六洪水標準水工建筑物級別12345109六洪水標準水電站廠房級別

設計校核120010002200～1005003100～50200450～30100530～2050（四）水電站廠房洪水標準[重現(xiàn)期（年）]

12/30/2022六洪水標準水電站廠房級別設計校核1200100022110七、取水樞紐工程為了從水源引取符合一定要求的水流，以滿足灌溉，發(fā)電，城市工業(yè)和生活用水部門的需要，在渠首興建的取水建筑物的綜合體，稱為取水樞紐工程。取水樞紐有兩大類，一是自流取水，一是機械抽水。自流取水有以下三種：1）無壩取水樞紐。當河道枯水期水位流量能滿足發(fā)電引水要求時，不必在河床上修建攔河建筑物，只需在適宜的地點修建必要的建筑物引水。這種樞紐不能控制河道水位流量，枯期的引水可靠性差。無壩取水樞紐的布置：A：位于彎道凹岸取水樞紐的布置利用河流彎道環(huán)流原理，取水口建在河流的彎道凹12/30/2022七、取水樞紐工程為了從水源引取符合一定要求的水流，以滿足灌溉111七、取水樞紐工程岸引取表層較清水流。主要由攔沙坎，引水渠，進水閘和沉沙設施組成。攔沙坎用來加強環(huán)流作用，使底部泥沙順利沖走，引水渠的作用是引導水流平順地進入閘孔，進水閘起著控制和調節(jié)流量的作用，沉沙池用來沉淀懸移質中的粗顆粒泥沙。B導流堤式無壩取水樞紐布置在山區(qū)河道或在不穩(wěn)定河道上取水時，常采用設有導流堤的取水樞紐。如:都江堰水利工程。12/30/2022七、取水樞紐工程岸引取表層較清水流。主要由攔沙坎，引水渠，進112七、取水樞紐工程2）有壩取水樞紐布置在河道水位較低不能自流引水，或在枯水期需引用河道大部或全部來水時，須修建攔河雍水建筑物以抬高水位自流引水，這種取水方式工作可靠，有利于綜合利用。有壩取水樞紐由：雍水壩（或攔河閘），進水閘及各種防沙入渠的設施（如沖沙閘，沉沙池等）組成。映，漁，耿都是這種形式。12/30/2022七、取水樞紐工程2）有壩取水樞紐布置12/29/2022113取水樞紐防沙的工作原理在取水樞紐的布置和設計中，如何做到引水防沙，一直是人們研究的重要問題，下面簡單介紹一下防沙的工作原理，結合實際的水工運行工作也有一定的指導作用。1.泥沙與彎道環(huán)流。泥沙的分布規(guī)律是水流的表層泥沙少而顆粒細，底層多而顆粒粗，水流具有挾沙能力，流速越大，挾帶泥沙的能力越大，當水中含沙量小于挾沙能力時就產(chǎn)生沖刷，當水流的挾沙能力大于其挾沙能力時就產(chǎn)生淤積12/30/2022取水樞紐防沙的工作原理在取水樞紐的布置和設計中，如何做到引水114取水樞紐防沙的工作原理水流經(jīng)過彎曲河道時產(chǎn)生離心力，使凹岸水面產(chǎn)生雍高，凸岸水面降低，上下面產(chǎn)生橫比降，因而產(chǎn)生壓力差。由于底部壓力差大于離心力使水流由凹岸流向凸岸，表層水流則由凸岸流向凹岸，從而形成橫向環(huán)流，橫向環(huán)流與縱向的水流結合而產(chǎn)生螺旋流。這種含沙量少的表層水流流向常使凹岸產(chǎn)生沖刷，凸岸產(chǎn)生淤積。12/30/2022取水樞紐防沙的工作原理水流經(jīng)過彎曲河道時產(chǎn)生離心力，使凹岸水115經(jīng)典實例—都江堰水利樞紐12/30/2022經(jīng)典實例—都江堰水利樞紐12/29/2022116水流型態(tài)和水頭損失液體流動過程中，由于粘滯性的存在，同時固體邊界的影響，使水流斷面上的速度分布不均勻，各流層水質點的運動速度不同，使流層間產(chǎn)生了內摩擦力，內摩擦力阻力消耗一部分機械能而產(chǎn)生的能量損失，即水頭損失。水頭損失分為：沿程水頭損失與局部水頭損失。兩者之和為總水頭損失。水流有兩種型態(tài)，一種是層流，一種是紊流。水利工程中，絕大多數(shù)水流都屬紊流運動。紊流最基本的特征是液流質點的相互混摻和運動要素（各點流速，動水壓強）的脈動現(xiàn)象。壓強的脈動增加了建筑物的瞬時荷載，可能引起建筑物的振動，從而增大氣蝕的可能性，同時也是水流摻氣和挾沙的原因之一。12/30/2022水流型態(tài)和水頭損失液體流動過程中，由于粘滯性的存117水工建筑物的氣蝕發(fā)生氣蝕的原因。水工建筑物及水力機械的易氣蝕部位。氣穴與氣蝕的產(chǎn)生，取決于邊界條件及動水壓強的分布，凡邊界發(fā)生急劇變化的局部地方，水流流速可能增大，流線發(fā)生彎曲，水流與邊界分離，這些都會形成低壓區(qū)，產(chǎn)生氣穴，而在下游側氣穴破裂，潰滅區(qū)可出現(xiàn)氣蝕。如：隧洞進口收縮部位，溢流堰頂，閘門槽，隧洞轉彎段，突起的鋼筋頭，轉輪葉片出口邊的背面。

12/30/2022水工建筑物的氣蝕發(fā)生氣蝕的原因。12/29/2022118水工建筑物的氣蝕防止和減輕氣蝕的的措施。1）改善過流邊界的輪廓線，使水流能平順流過建筑物。2）對水流局部低壓區(qū)通入空氣。如通氣孔的設置。3）選用抗氣蝕性能好的材料。如：選用高標號的混凝土，環(huán)氧砂漿或鋼板襯砌。12/30/2022水工建筑物的氣蝕防止和減輕氣蝕的的措施。12/29/202119高速水流摻氣對建筑物的影響1。高速水流的摻氣。水流經(jīng)過溢流壩，陡槽，高壓閘門，明渠，隧洞，當流速達到一定值時，空氣就會大量摻入水流中，形成乳白色的水氣混合物，這種水流稱為摻氣水流。2。摻氣水流對水工建筑物的影響。1）水體體積的膨脹，水深加大，增大工程量，提高工程造價。2）形成的霧化區(qū)，不但影響工作和生活，還會影響到建筑物及電氣設備的安全運行。3）增強消能效果，減輕對下游河床的沖刷。4）在一定條件下，適當?shù)膿綒饽軠p小氣蝕的破壞作用。12/30/2022高速水流摻氣對建筑物的影響1。高速水流的摻氣。12/29/2120八水電站的類型（一）、水能計算N=9.81HQRH：水頭Q：流量R：水電站的效率（二）、水電站的類型：1、按集中落差的方式可分：A、壩式12/30/2022八水電站的類型（一）、水能計算12/29/2022121八水電站的類型B、引水式C、混合式2、壩式開發(fā)：壩式水電站是在河道上修建壩來抬高上游水位，形成落差。壩式水電站按照廠房的布置又可分為如下幾種類型。（1）、壩后式水電站（特點：水頭較高、廠房不擋水、能調節(jié)、廠房和壩可以用縫分開。；適用條件：H.>25米，河流的中、上游。12/30/2022八水電站的類型B、引水式12/29/2022122八、水電站的類型（3）、壩內式水電站水電站廠房布置在混凝土壩壩體內，廠房是壩體的一部分，起壩頂可以溢流，如上尤江（江西?。?、鳳灘（湖南?。┖蜅鳂鋲危◤V東?。＃?）、河床式水電站（廠房是擋水建筑物的一部分：適用條件：水頭一般小于25米，一般庫容小，適用于下游、中下游。這種水電站水頭都低于30-40米，一般建在河流的中下游，特點是廠房本身也可以作為擋水壩的一部分，直接承受上游的水壓力，水頭較低的河床式水電站不用壩而用閘擋水。如：葛州壩（湖北）、富春江（浙江）、西津（廣西）和八盤峽（甘肅）12/30/2022八、水電站的類型（3）、壩內式水電站12/29/2022123耿達電站首部樞紐12/30/2022耿達電站首部樞紐12/29/2022124七水電站的類型水電站廠房緊靠壩體，布置在壩下游，通過設置在壩內的壓力管道直接引水送給廠房內的水輪機。上游的水壓力由大壩承擔，廠房不承受擋水作用。如豐滿、劉家峽、丹江口和鹽鍋峽。（2）、壩后溢流式水電站當水電站建在較窄的河床上時，此時將廠房布置在溢流壩下游，溢流口泄下的水流通過廠房屋頂射入下游河床中。如新安江（浙江省）、烏江渡（貴州?。?。12/30/2022七水電站的類型水電站廠房緊靠壩體，布置在壩下游，通過設12512/30/202212/29/202212612/30/202212/29/2022127八、水電站的類型A、優(yōu)點：a、可用水庫進行調節(jié)，綜合利用b、引水系統(tǒng)短，水頭損失小C、工程比較集中B、缺點：淹沒損失大3、引水式開發(fā)：這種電站采用坡度較緩的明渠或隧洞等引水道，將水引至其末端形成集中落差。未了將水流引入引水道，常在引水道的起端修建攔河閘或較低的壩來攔截河流。引水式水電站的建筑物一般包括三部分：（1）、首部樞紐：包括攔河壩、泄水建筑物及水電站12/30/2022八、水電站的類型A、優(yōu)點：a、可用水庫進行調節(jié)，綜合利用1128八、水電站的類型進水建筑物等。（2）、引水建筑物：包括引水道、壓力前池、調壓井、平水建筑物及壓力鋼管等。（3）、廠房樞紐：包括廠房、變電及配電建筑物和尾水建筑物等。利用縱降比較小的人工引水工程從縱降比較大的天然河道中引水，在引水系統(tǒng)的末端與下游河水位間形成落差，獲得水頭。分為：A、有壓引水式有壓引水式水電站：特點：（1）、水流狀態(tài)為無自由水面的有壓流；（2）、小流量高水頭。12/30/2022八、水電站的類型進水建筑物等。（2）、引水建筑物：包括引水129八、水電站的類型其引水建筑物為壓力隧洞或壓力鋼管。發(fā)電流量由有壓進水口引入壓力隧洞，經(jīng)壓力管道進入廠房內水輪機，壓力隧洞與壓力管道之間可能設有調壓井（室）。發(fā)電后的尾水經(jīng)尾水渠排往下游。B、無壓引水式無壓引水式水電站：特點：（1）、水流狀態(tài)為有自由水面的自由流；（2）、流量小。其引水建筑物為無壓明渠或無壓隧洞。發(fā)電流量由進水口引入渠道，至渠道末端壓力前池后經(jīng)壓力管道進入廠房內水輪機，發(fā)電后的尾水經(jīng)尾水渠泄往下游。12/30/2022八、水電站的類型其引水建筑物為壓力隧洞或壓力鋼管。發(fā)電流量130八、水電站的類型3、混合式開發(fā)：在河段適宜地段攔河筑壩，壩址上游落差由壩集中，壩下游水頭由有壓水道集中，而水電站水頭由這兩部分組成。12/30/2022八、水電站的類型3、混合式開發(fā)：在河段適宜地段攔河筑壩，壩131九水工建筑物的組成水電站建筑物的組成：1、擋水建筑物，用以截斷河流、集中落差、形成水庫，一般為閘或壩。2、泄水建筑物：用以排泄多余水量，如溢洪道、泄水隧洞。3、取水建筑物：將水引進引水道，如取水口。4、輸水建筑物：將水輸送到水輪機，如明渠、隧洞。12/30/2022九水工建筑物的組成水電站建筑物的組成：12/29/2022132九水工建筑物的組成5、發(fā)電、變電、配電建筑物：如廠房、開關站等。6、平水建筑物：當水電站負荷變化時，用以平穩(wěn)引水建筑物中流量和壓力的變化，如調壓井、壓力前池。二、壩或閘1、壩按穩(wěn)定條件主要分為：A、重力壩：依靠自重維持壩體穩(wěn)定。12/30/2022九水工建筑物的組成5、發(fā)電、變電、配電建133九水工建筑物的組成重力壩的荷載：1、壩體自重WG：WG=V×γ=A×L×γγ---混凝土密度＝23.0~23.5KN/m32、靜水壓力PH1水庫水的水平方向靜水壓力PH1，它作用到壩體的上游面，是指向下游的推力。如果上游面不是垂直的，而是傾斜的或部分垂直部分傾斜，那么斜面上還要受到垂直的靜水壓力WH1的作用。同理壩段壩址侵在水中，壩下游還要受到下游水平水壓力PH2和垂直水壓力WH2的作用。12/30/2022九水工建筑物的組成重力壩的荷載：12/29/2022134九水工建筑物的組成PH1＝1/2H1γ0H1=1/2γ0H12γ0-水的密度3、壩底揚壓力和壩體揚壓力揚壓力由兩部分組成：浮托力WF和滲壓力WS兩部分組成。為了降低揚壓力，主要是為了降低滲壓力，提高重力壩的穩(wěn)定性，一般要采取設防滲帷幕和帷幕后排水的措施。12/30/2022九水工建筑物的組成PH1＝1/2H1γ0H1=1/2γ0135九水工建筑物的組成防滲帷幕通常設在靠近上游壩踵附近的地基中，沿壩軸線方向鉆深孔并灌以水泥漿或其他材料，以堵塞灌漿孔附近基巖的裂隙，使得這一部分基巖象一片隔開滲流的幕墻一樣，故稱為灌漿帷幕，它加長了滲流途徑，可使帷幕下游的滲壓力降低。壩基設防滲帷幕后，仍有水流滲過或繞過帷幕