淺談水電站的大壩防洪泄洪

Word版本，下載可自由編輯淺談水電站的大壩防洪泄洪水電站全部的建造物都有其特有些功能，它們可以用于攔截河流、集中落差、形成水庫，其中最為常見的就是水電站大壩、水閘擋水等。大壩在防洪泄洪方面起到重要的作用。

水電站大壩類型

壩，作為水利樞紐，主要功能是擋水防洪。大壩的類型按照壩址的自然條件、建造材料、施工場地、導流、工期、造價等綜合比較選定。每個水電站大壩都必有些部分是擋水壩段。

通常來說，大壩分為土壩、重力壩、混凝土面板堆石壩、拱壩等。有的水電站的發(fā)電廠房也是大壩的一部分。

水電站大壩在溪流、河流、河口作為屏障，防洪泄洪，用水力發(fā)電，或存儲水源、澆灌。我國有豐盛的江川河流，水電站發(fā)電獨占鰲頭。2023年水電站發(fā)電消費為206.3Mtoe(百萬噸油當量)，占世界總量的24%，根據(jù)1噸油當量=1.5噸煤計算，相當于3億噸煤。

下面主要分析拱壩、重力壩。

拱壩是建造在峽谷中的攔水壩，做成水平拱形，凸邊面對上游，兩端緊貼著峽谷壁，通常壩身還有泄洪孔、導流孔。

世界十大拱壩工程分布在亞洲、歐洲兩大區(qū)域。中國在十大拱壩上占領五個席位，分離為：錦屏一級壩(壩高305米)、小灣壩(壩高292米)、溪洛渡壩(壩高285.5米)、拉西瓦壩(壩高250米)、二灘壩(壩高240米)。

拱壩幾何外形復雜，施工難度大。拱壩在拱與梁的共同作用下，承受負荷，它的穩(wěn)定性依賴兩岸拱端的反力作用，對基地的要求高。拱壩壩身可以泄水，不設永遠性伸縮縫，抗震性能好。

重力壩，由砼或漿砌石修筑的大體積檔水，基本剖面是直角三角形，整體是由若干壩段組成。在水壓力和其負荷作用下，主要依賴壩體產(chǎn)生的抗滑力滿足穩(wěn)定要求。筑壩材料為混凝土或漿砌石。重力壩可能有船閘、魚道、沖砂孔。

據(jù)統(tǒng)計，在各國修建的大壩中,重力壩在各種壩型中往往占有較大的比重。比如，三峽大壩，是世界上規(guī)模最大的混凝土重力壩，壩高181米、壩長2335米、壩頂寬度40米、壩底寬度115米。它位于中國湖北省宜昌市境內(nèi)，距下游葛洲壩水利樞紐工程38公里，年發(fā)電量為985億千瓦小時，是當今世界最大的水利發(fā)電工程——三峽電站的主體工程、三峽大壩旅游區(qū)的核心景觀、三峽水庫的東端。

在大江大河上建設大壩多選用重力壩；山區(qū)狹窄河道，且壩肩地質(zhì)承載力好的話，使用拱壩小型的橡膠壩。重力壩普通用混泥土或塊石混泥土作為筑壩材料。對水庫蓄水電站而言，也有無數(shù)是用就近取土作為筑壩材料。普通來說，大壩高度越高，水庫則越大，調(diào)整性能就越好，能夠起到為電力系統(tǒng)調(diào)峰、調(diào)頻、調(diào)相的作用。而影響壩高的因素無數(shù)，包括地質(zhì)、地形、電力需求等。

水電站特征水位介紹

水電站的特征水位主要有死水位、正常蓄水位、汛限水位、防洪限制水位、防洪高水位、設計洪水水位、校核洪水位等。

死水位是在正常運行時，水庫消落的最低水位，死水位以下的水庫容積是死庫容，普通是為了保持水電站有一定的工作水頭，不被通過。

正常蓄水位，又稱正常高水位、興利水位、設計蓄水位，是水庫最重要的一項特征水位，是擋水建造物穩(wěn)定計算的依據(jù)。當采納無閘門控制泄洪建造物時，它與泄洪堰頂高程相同；當采納閘門控制泄洪建造物時，閘門關閉，它是允許長久維護的最高蓄水位。

汛限水位是指汛期為滿足防洪要求，限制水庫興利允許的上限水位，低于正常蓄水位。汛限水位可以與死水位重合，如北京官廳電站水庫，正常蓄水位479m，死水位及汛限水位為476m。汛限水位也可以介于蓄水位和死水位之間，適用于有一定邏輯可循的河流。汛期洪水發(fā)生時光不大穩(wěn)定，對于洪水浮現(xiàn)不定期或全年多次洪峰的狀況，需要在任何時候預留出防洪所需的庫容，汛限水位可以與正常蓄水位重合。

防洪限制水位是水庫調(diào)整后達到的壩前最高水位，防洪高水位是壩前達到的最高水位，惟獨在水庫對下游防洪時，才需要確定這一水位。這一水位可采納相應的下游防洪標準的各種典型洪水，根據(jù)擬定的防洪調(diào)度模式設計。為了保障汛期水庫防洪，水庫會在汛期沒到時，騰出庫容。汛限水位以上的庫容是作為滯蓄洪水的庫容，在發(fā)生洪水的時候，水庫才允許超過防洪限制水位來泄洪，洪水消除，如汛期未過，應盡快地泄洪，使水庫水位快速回降到防洪限制水位。如上圖所示，防洪限制水位普通低于設計洪水水位和校核洪水位。

設計洪水水位是擋水建造穩(wěn)定計算的主要依據(jù)，是水庫碰到大壩的設計洪水時，在壩前達到的最高水位。

校核洪水位是水庫在正常運作下，短期允許達到的最高水位，是確定大壩頂高舉行平安校核的依據(jù)。校核洪水位與防洪限制水位之間的庫容是調(diào)洪庫容，校核洪水位以下的庫容為總庫容。

水電站大壩防洪調(diào)度

防洪泄洪關系民生，大壩在防洪泄洪方面起到重要的作用。舉個例子，三峽大壩設計最高蓄水位是175米。在每年汛期，保證上游水位在145米的防洪限制水位，多出30米的庫容以迎接洪峰。洪峰后，超過145米的水量下泄，為下次洪峰做預備，下泄的水使中下游江面的水位上升，但不影響人們的生命和財產(chǎn)平安。

泄洪，是水庫里的水不急著用于發(fā)電，直接從大壩利用。水壩、水庫和水電站作用是利用攔蓄洪水，蓄洪補枯，在調(diào)整水資源的同時壅高水位發(fā)電。

泄洪需要舉行防洪調(diào)度，滿足蓄洪補枯。

以三峽為例子，它的可調(diào)度庫容221億立方米，長江的年徑流量臨近一萬億立方米，水量的百分之八十在雨季。為保證三峽防洪庫容發(fā)揮作用，需要防洪調(diào)度，保障庫容擁有221億庫容防洪能力。進入汛期，三峽水庫的水位不能超過145米高程。

防洪調(diào)度的目的是要保障水庫防洪作用。還是以三峽水庫為例，一旦三峽水庫不能