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 水電站水利樞紐,第一節(jié) 概述 第二節(jié) 水電站擋水建筑物 第三節(jié) 水電站泄水建筑物 第五節(jié) 水電站其他建筑物,第六章 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，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。,第一節(jié) 概 述,第六章 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，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。,第六章 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

2、的綜合體。,第六章 水電站水利樞紐,水工建筑物：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。,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 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，稱為水電站水利樞紐。根據(jù)水電站的基本布置型式，水電站水利樞紐可歸結(jié)為壩式和引水式。,一、壩式水電站水利樞紐 二、引水式水電站水利樞紐,一、壩式水電站水利樞紐,1、壩式水電站水利樞紐分為壩后式和河床式。 2、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、工業(yè)取

3、水、魚道及筏道等建筑物。,3、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。,飛來峽水利樞紐(廣東),萬家寨水電站,巖灘水電站(廣西紅水河),太平灣水電站,一、壩式水電站水利樞紐,1、壩式水電站水利樞紐分為壩后式和河床式。 2、其主要建筑物有擋水建筑物、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、工業(yè)取水、魚道及筏道等建筑物。,3、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。,二、 引水式水電站水利樞紐,引水式水電站水利樞紐分為有壓和無壓兩種。 特點(diǎn)是都有較長(zhǎng)的引水道，水頭由引水道形

4、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,1、有壓引水式水電站水利樞紐由三個(gè)部分組成：,1）首部樞紐：其組成建筑物有攔河壩和有壓進(jìn)水口；,2）有壓引水隧洞；,3）廠區(qū)樞紐：包括調(diào)壓室、壓力水管、電站廠房及尾水渠。,無壓引水式水電站水利樞紐示意圖,2、無壓引水式水電站水利樞紐由三個(gè)部分組成：,1）首部樞紐：有攔河壩、無壓進(jìn)水口和沉沙池 2）無壓引水道（渠道或無壓引水隧洞）； 3）廠區(qū)樞紐：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。,碧口水電站,第二節(jié) 水電站擋水建筑物,壩的作用是擋截水流，壅高水位，形成水庫(kù)。在有調(diào)節(jié)庫(kù)容的壩式水電站上，壩同時(shí)實(shí)

5、現(xiàn)集中河段落差和調(diào)節(jié)河中流量的雙重作用。,壩的分類,按筑壩材料分：,土石壩,混凝土壩,漿砌石壩,土壩,堆石壩,土石混合壩,漿砌石壩,壩的分類,按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分分：,重力壩,拱壩,支墩壩,重力壩,拱壩,連拱壩,1-非溢流重力壩； 2-溢流重力壩 3-橫縫； 4-導(dǎo)墻 5-閘門； 6-壩內(nèi)排水管； 7-檢修、排水廊道； 8-基礎(chǔ)灌漿廊道； 9-防滲帷幕； 10-壩基排水孔,混凝土重力壩示意圖,一、混凝土重力壩,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的橫縫將壩體分成若干段。,壩的縱剖面,壩的縱剖面,紅石水電站(混凝土重力壩),重力壩定義：依靠自身的重量產(chǎn)生的抗滑力維持

6、其穩(wěn)定性的壩。 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。 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(kù)水推力，以達(dá)到穩(wěn)定的要求。,1、重力壩的工作原理,抗滑力,揚(yáng)壓力,水平推力,優(yōu)點(diǎn)： 安全可靠。剖面尺寸較大，抵抗水滲漏、洪水漫頂，地 震、戰(zhàn)爭(zhēng)破壞的能力比較強(qiáng)，因而失事率較低。 對(duì)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(duì)地質(zhì)條件的要求也較低，低壩甚至可修建在 土基上。 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。 結(jié)構(gòu)作用明確，應(yīng)力、穩(wěn)定計(jì)算比較簡(jiǎn)單。,2、重力壩的優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn)（特點(diǎn)）,剖面尺寸大，

7、水泥石料等用量多。 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(jí)和耐久性的材料。 揚(yáng)壓力影響大，對(duì)穩(wěn)定不利。會(huì)減輕壩體的有效重量，對(duì)壩體的穩(wěn)定不利，因此要采取有效措施減小揚(yáng)壓力。 砼體積大，溫控要求較高。易產(chǎn)生溫度裂縫。,缺點(diǎn)：,按壩高來分：高壩：大于70m 中壩：30m70m 低壩：低于30m 按材料分：混凝土重力壩 漿砌石重力壩 按施工方法：澆筑常態(tài)混凝土 碾壓干硬性混凝土,3、重力壩的類型,實(shí)體重力壩 三峽、龍灘 寬縫重力壩 新安江、丹江口 空腹重力壩 湖南鳳灘、楓樹,按壩的內(nèi)部結(jié)構(gòu)分：,二、土壩,土壩是最古老且應(yīng)用最廣泛的一種壩。,1、土壩的優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn),優(yōu)點(diǎn)： 可就

8、地取材； 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于維修和加高、擴(kuò)建； 對(duì)地質(zhì)條件要求低，能適應(yīng)地基變形； 施工技術(shù)簡(jiǎn)單，工序少，便于組織機(jī)械化快速施工； 有較豐富的修筑經(jīng)驗(yàn)。,缺點(diǎn),壩身一般不能溢流，須另設(shè)溢流洪道； 施工導(dǎo)流不如混凝土壩方便； 粘性土料的添筑受氣候條件的影響較大。,2、土壩的類型,均質(zhì)土壩 分區(qū)土壩 人工防滲材料壩,土料用機(jī)械或人工運(yùn)至壩上，分層鋪平壓實(shí)。,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，為維持穩(wěn)定，上下游需有一定坡度，剖面都呈梯形。,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，關(guān)鍵是需正確確定壩的邊坡，以防止

9、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)。,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1：21：4。,小浪底水電站,三、拱壩,1、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，如圖所示。,拱壩平面及剖面示意圖,白山水電站（混凝土拱壩）,壩體的穩(wěn)定主要是依靠?jī)砂秹渭绲姆戳砭S持。拱壩的壩肩是指拱壩所座落的兩岸巖體部分，亦稱拱座。 拱冠梁

10、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。,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 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(duì)于同一壩址，壩高 相同時(shí)，拱壩的體積比重力壩可節(jié)省1/3 2/3。,拱作用的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),拱壩的類型,按拱壩的厚高比分類： 拱壩的厚高比(TB/H）小于0.2為薄拱壩； 厚高比在0.20.35之間的為中厚拱壩。 厚高比大于0.35的為厚拱壩；,按拱壩曲率分類可分類： 單曲拱壩 雙曲拱壩（水平及豎向截面均呈曲線形）。,單曲拱壩,雙曲拱壩,空間整體作用的特點(diǎn),拱壩四周嵌固于基巖，屬于

11、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(zhǎng)，裂縫停止發(fā)展甚至閉合。根據(jù)國(guó)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)荷載的511倍。,意大利瓦依昂（Vajont）雙曲拱壩，1961年建成，壩頂長(zhǎng)190.5m，頂寬3.4m，底寬22.7m，最大壩高265.5m，是當(dāng)時(shí)世界上最高的混凝土薄拱壩。1963年10月9日晚，由于連續(xù)降雨，水庫(kù)水位上漲，左岸靠壩的上游發(fā)生大體積巖石滑坡，近3億m3的滑坡體以40m/s的速度滑入水庫(kù)并沖上右岸，掀起150m高的涌浪，涌浪溢過壩頂，沖向下游，致使2600人喪生，但拱壩并未破壞，僅在壩肩附近的壩內(nèi)發(fā)生二、三條裂縫。據(jù)估算，拱壩當(dāng)時(shí)已承受住相當(dāng)于8倍設(shè)計(jì)荷載的作用力，由此可見該拱壩的超載能力。,實(shí)例,天臺(tái)里石門水庫(kù)雙曲拱壩,四川二灘拱壩,鳳灘拱壩,普定混凝土拱壩,第三節(jié) 泄水建筑物,泄水建筑物的主要作用是宣