水利工程枢纽布置课件.ppt
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- 水利工程 枢纽 布置 课件
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1、西安理工大学水利水电学院西安理工大学水利水电学院 张晓飞张晓飞 水利工程枢纽布置及调洪演算水利工程枢纽布置及调洪演算三峡水利枢纽三峡水利枢纽 二滩水电站二滩水电站19981998年竣工年竣工 流域流域/地址:雅砻江地址:雅砻江/四川攀枝花;四川攀枝花;坝型:双曲拱坝;坝型:双曲拱坝;最大坝高:最大坝高:240m240m;总库容:总库容:58.058.0亿亿m m3 3;总装机容量:总装机容量:330330万万kwkw。锦屏一级水电站在建锦屏一级水电站在建 流域流域/地址:雅砻江地址:雅砻江/四川;四川;坝型:双曲拱坝;坝型:双曲拱坝;最大坝高:最大坝高:305m305m;总库容:总库容:100
2、100亿亿m m3 3;总装机容量:总装机容量:300300万万kwkw。瀑布沟水电站瀑布沟水电站 流域流域/地址:大渡河地址:大渡河/四川;四川;坝型:心墙堆石坝;坝型:心墙堆石坝;最大坝高:最大坝高:186m186m;总库容:总库容:51.751.7亿亿m m3 3;总装机容量:总装机容量:330330万万kwkw。糯扎渡电站枢纽由心墙堆石坝、左岸溢洪道、左糯扎渡电站枢纽由心墙堆石坝、左岸溢洪道、左岸引水发电系统等组成。岸引水发电系统等组成。耕地河带玉带玉河带玉河带玉河带玉北铜钱坝水库枢纽布置图-土地草房基西基西草房草房A610.00610.00坝轴线底孔横缝横缝开挖线第一节 水利水电工程
3、的设计程序 流域(或地区)规划阶段,提出项目建议书流域(或地区)规划阶段,提出项目建议书可行性研究阶段可行性研究阶段初步设计阶段(技术设计阶段)初步设计阶段(技术设计阶段)施工图设计阶段(技施设计)施工图设计阶段(技施设计)第二节第二节 水利枢纽和枢纽布置水利枢纽和枢纽布置一、枢纽布置的一般原则和要求一、枢纽布置的一般原则和要求 1 1运用要求运用要求 枢纽布置应保证在一般条件下能正常地工作,避免运用枢纽布置应保证在一般条件下能正常地工作,避免运用时相互干扰。时相互干扰。如灌溉取水建筑物应保证在各个时期均能按需要取出如灌溉取水建筑物应保证在各个时期均能按需要取出灌溉流量;灌溉流量;发电取水口应
4、水流平顺,水头损失小,下游尾水平稳;发电取水口应水流平顺,水头损失小,下游尾水平稳;航运建筑物进、出口水流应顺畅、流速小、水位平稳;航运建筑物进、出口水流应顺畅、流速小、水位平稳;泄水、排沙、过鱼等要能得到合理的解决;溢洪道的泄水、排沙、过鱼等要能得到合理的解决;溢洪道的布置应保证安全泄洪,上游进口水流平顺,出口能顺利归布置应保证安全泄洪,上游进口水流平顺,出口能顺利归河。河。枢纽对外和内部交通线路应合理布置枢纽对外和内部交通线路应合理布置。2 2技术经济条件技术经济条件 枢纽布置应当在技术上可能的条件下,尽量做到经济上最优。枢纽布置应当在技术上可能的条件下,尽量做到经济上最优。尽量使一个建筑
5、物担负多种任务。尽量使一个建筑物担负多种任务。例如,导流与泄水、排沙、放空水库相结合;例如,导流与泄水、排沙、放空水库相结合;导流与发电、灌溉相结合等。导流与发电、灌溉相结合等。要减少混凝土建筑物与土坝、岸坡等的接头数目,以降低用要减少混凝土建筑物与土坝、岸坡等的接头数目,以降低用于边墩、导墙、刺墙等联接建筑物的费用。于边墩、导墙、刺墙等联接建筑物的费用。应考虑枢纽尽早投入运行或部分提前投入运行的布置方案,应考虑枢纽尽早投入运行或部分提前投入运行的布置方案,使之早日发挥经济效益,相应地降低枢纽造价。使之早日发挥经济效益,相应地降低枢纽造价。总之,在满足建筑物强度、稳定以及运用等要求的前提下,总
6、之,在满足建筑物强度、稳定以及运用等要求的前提下,做到枢纽总造价最小,年运行费用最低,有优越的经济指标。做到枢纽总造价最小,年运行费用最低,有优越的经济指标。黄河苏只水电站枢纽主要由河床式发电厂房、泄洪闸、右黄河苏只水电站枢纽主要由河床式发电厂房、泄洪闸、右岸堆石坝、开关站等建筑物组成。工程布置从左岸到右岸为河床岸堆石坝、开关站等建筑物组成。工程布置从左岸到右岸为河床式厂房坝段、泄洪闸坝段、粘土均质大坝等建筑物组成。混凝土式厂房坝段、泄洪闸坝段、粘土均质大坝等建筑物组成。混凝土坝最大坝高坝最大坝高51.65米,土坝最大坝高米,土坝最大坝高25.5米。米。3 3施工安排施工安排 坝址、坝轴线选择
7、和枢纽布置,是与施工导流、施工坝址、坝轴线选择和枢纽布置,是与施工导流、施工方法和施工期限密切相关的,应力求做到以最小的投资在方法和施工期限密切相关的,应力求做到以最小的投资在最短时期内顺利完成施工任务最短时期内顺利完成施工任务。三峡工程大坝坝址选定在三峡工程大坝坝址选定在宜昌市三斗坪宜昌市三斗坪,坝址区河谷开阔,坝址区河谷开阔,两岸岸坡较平缓,江中有一小岛(中堡岛),具备良好的分期两岸岸坡较平缓,江中有一小岛(中堡岛),具备良好的分期施工导流条件。枢纽建筑物基础为坚硬完整的花岗岩体,岩体施工导流条件。枢纽建筑物基础为坚硬完整的花岗岩体,岩体内断层、裂隙不发育,且大多胶结良好、透水性微弱。内断
8、层、裂隙不发育,且大多胶结良好、透水性微弱。4 4环境影响环境影响 (1 1)对上游淤积、淹没、浸没和下游河床演变、水文条件以)对上游淤积、淹没、浸没和下游河床演变、水文条件以及水温、水质等的作用和影响;及水温、水质等的作用和影响;(2 2)减少水库淤积,延长水库寿命。措施:汛期利用泄水和)减少水库淤积,延长水库寿命。措施:汛期利用泄水和取水建筑物进行冲沙。取水建筑物进行冲沙。(3 3)美化枢纽周围的环境,发展旅游。)美化枢纽周围的环境,发展旅游。第三节第三节 不同类型枢纽布置的一般原则不同类型枢纽布置的一般原则一、重力坝枢纽布置原则一、重力坝枢纽布置原则(1 1)溢流坝布置)溢流坝布置 尽可
9、能布置在河床中央;尽可能布置在河床中央;尽可能采用开敞式溢流孔(溢流坝);尽可能采用开敞式溢流孔(溢流坝);泄洪建筑物在平面上的布置不应影响电站、取水建筑物、泄洪建筑物在平面上的布置不应影响电站、取水建筑物、船闸等正常运行的要求。船闸等正常运行的要求。安康水电站安康水电站(2 2)坝身泄水孔布置)坝身泄水孔布置 承担排沙任务的泄水孔应靠近发电(灌溉、供水)进承担排沙任务的泄水孔应靠近发电(灌溉、供水)进水口,其进口高程是枢纽泄水建筑物中位置最低的;水口,其进口高程是枢纽泄水建筑物中位置最低的;其他泄水孔的位置根据泄洪要求而定。其他泄水孔的位置根据泄洪要求而定。枢纽泄水建筑物由溢流坝及泄水孔共同
10、承担,则一般枢纽泄水建筑物由溢流坝及泄水孔共同承担,则一般溢流坝布置于河床中央,泄水孔布置于溢流坝侧。溢流坝布置于河床中央,泄水孔布置于溢流坝侧。二、土石坝枢纽布置二、土石坝枢纽布置 (一)大坝的布置形式。(一)大坝的布置形式。大坝布置于河床中央。大坝布置于河床中央。坝型有均质土坝、粘土均质坝、粘土斜墙坝、混凝土坝型有均质土坝、粘土均质坝、粘土斜墙坝、混凝土面板堆石坝、沥青防渗心墙(斜墙)土石坝等。面板堆石坝、沥青防渗心墙(斜墙)土石坝等。(二)(二)土坝枢纽泄水建筑物布置土坝枢纽泄水建筑物布置 泄水建筑物一般由溢洪道和隧洞组成。泄水建筑物一般由溢洪道和隧洞组成。溢洪道布置位置在岸边,有正槽和
11、侧槽两种布置形式。溢洪道布置位置在岸边,有正槽和侧槽两种布置形式。溢洪道布置尽量利用垭口地形(如铜钱坝);堰顶高程溢洪道布置尽量利用垭口地形(如铜钱坝);堰顶高程一般较高,主要任务为泄洪。一般较高,主要任务为泄洪。隧洞任务有泄洪、排沙、放空水库等,故其布置高程需隧洞任务有泄洪、排沙、放空水库等,故其布置高程需根据其承担任务设置,其中排沙及放空水库隧洞进口高程根据其承担任务设置,其中排沙及放空水库隧洞进口高程较低。较低。第四节第四节 建筑物设计建筑物设计一、一、重力坝重力坝(一一)坝顶高程的确定;坝顶高程的确定;坝顶高于静水位的超高值坝顶高于静水位的超高值h h ,按下式计算;按下式计算;h h
12、 =h=hl l +h+h0 0+h+hc c h hl l 波浪高度;波浪高度;h h0 0 波浪中心线至静水位的高度;波浪中心线至静水位的高度;h hc c安全加高安全加高 .坝顶高程或坝顶上游防浪墙顶高程按下式计算,并选用坝顶高程或坝顶上游防浪墙顶高程按下式计算,并选用其中的较大值。其中的较大值。坝顶高程坝顶高程 =设计洪水位设计洪水位+h h设设坝顶高程坝顶高程 =校核洪水位校核洪水位+h h校校(二)非溢流坝剖面形态(二)非溢流坝剖面形态上游上游n00.2;下游下游m0.60.8;坝顶宽坝顶宽:b=H(810)%,且且b m 坝底宽:坝底宽:B/H=0.70.9。(三)溢流坝(三)溢
13、流坝1.溢流坝堰顶高程确定:根据设闸门与否确定。溢流坝堰顶高程确定:根据设闸门与否确定。设闸门:堰设闸门:堰设计设计H H设设 不设闸门:堰不设闸门:堰正常正常3/22gmqH设设式中:式中:q设设单宽流量。单宽流量。2.2.单宽流量单宽流量q q设设选取选取:单宽流量的选取与地质条件有关:单宽流量的选取与地质条件有关:一般软弱岩石:一般软弱岩石:q=30q=3050m50m3 3/(s sm m););较好岩石:较好岩石:q=50q=5070m70m3 3/(s sm m););坚固岩石:坚固岩石:q=70q=70130m130m3 3/(s sm m););3.3.泄水宽度设计泄水宽度设计
14、:单孔孔口宽:一般情况:单孔孔口宽:一般情况:b b(8 81616)m m;当有排浮;当有排浮要求时,可加大到(要求时,可加大到(18 18 2020)m m。在枢纽布置允许的前提下,闸门宜选用在枢纽布置允许的前提下,闸门宜选用宽而扁宽而扁,宽高比,宽高比常采用常采用 b/H1.0b/H1.02.02.0。泄流总净宽:泄流总净宽:B=nb B=nb:泄流总净宽根据泄洪要求及坝址:泄流总净宽根据泄洪要求及坝址地形确定;而地形确定;而孔数较少时取单数孔数较少时取单数。上游曲线段(上游曲线段(a ab b):):双圆弧、椭圆。近年来,提出双圆弧、椭圆。近年来,提出了三圆弧及下列型式的曲线了三圆弧及
15、下列型式的曲线 下游段曲线下游段曲线bc):):当坝体上游面为铅直时:当坝体上游面为铅直时:yHxd85.085.10.2式中:式中:H Hd d定型设计水头,一般为校核洪水位时堰顶水定型设计水头,一般为校核洪水位时堰顶水 头的头的75%75%95%95%。中间直线段(中间直线段(c cd d)坡度与非溢流坝段的下游坡相同。坡度与非溢流坝段的下游坡相同。反弧段(反弧段(d de e)挑流消能:挑流消能:R=R=(4 41010)h hc c hc hc为校核洪水时反弧最低点处的水深。为校核洪水时反弧最低点处的水深。5.5.闸门布置及闸墩布置闸门布置及闸墩布置检修闸门及工作闸门之间间距:检修闸门
16、及工作闸门之间间距:考虑检修留考虑检修留1 13m3m间距间距。平面闸门:工作闸门槽深平面闸门:工作闸门槽深0.50.52m2m,宽,宽1 14m4m,门槽处的闸,门槽处的闸墩厚度墩厚度1 11.5m1.5m;弧形闸门闸墩的最小厚度为弧形闸门闸墩的最小厚度为1.51.52m2m;缝墩,墩厚要增加缝墩,墩厚要增加0.50.51m1m。6.6.消能防冲设计消能防冲设计 型式:常用挑流、底流型式:常用挑流、底流 挑流挑流主要设计内容:反主要设计内容:反弧半径弧半径R R、挑角、挑角、鼻坎、水舌挑射鼻坎、水舌挑射距离、冲坑深度距离、冲坑深度反弧半径反弧半径R R(8 81010)h h,h h为鼻坎上
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