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水利枢纽

2020-04-09 21:01

为实现除害兴利的目标,由若干座不同类型的水工建筑物构成的建筑物综合体。

枢纽类型

较多的是修建在河道上用以拦截水流、抬高水位、形成自流引水条件的低水头取水枢纽和形成具有较大库容的水库、能对河流来水起调蓄作用的中高水头蓄水枢纽,以及修建在河道上用于防洪治河的或修建在渠道上用于节制和分配流量的水闸枢纽。很多水库和水电站都是由若干座不同类型的水工建筑物组成的,也是水利枢纽。有些国家的水利枢纽,以其主体建筑物——坝的名称来命名,如美国的胡佛坝(Hoover Dam)、埃及的阿斯旺坝(Aswan Dam)等。

枢纽组成

水利枢纽主要由挡水建筑物、泄水建筑物、取水建筑物和专门性建筑物组成。

挡水建筑物

在取水枢纽和蓄水枢纽中,为拦截水流、抬高水位和调蓄水量而设的跨河道建筑物,分为溢流坝(闸)和非溢流坝两类。溢流坝(闸)兼做泄水建筑物。

泄水建筑物

为宣泄洪水或放空水库而设。其形式有岸边溢洪道、溢流坝(闸)、泄水隧洞、坝身泄水孔或坝下涵管等。

取水建筑物

为灌溉、发电、供水和专门用途的取水而设。其形式有进水闸、引水隧洞和引水涵管等。

专门性建筑物

为发电的厂房、调压室,为扬水的泵房、流道,为通航、过木、过鱼的船闸、升船机、筏道、鱼道等。

枢纽位置选择

在流域规划或地区规划中,某一水利枢纽所在河流中的大体位置已基本确定,但其具体位置还需在此范围内通过不同方案的技术经济比较来进行优选。水利枢纽的位置常以其主体——坝(挡水建筑物)的位置为代表。因此,水利枢纽位置的选择常称为坝址选择。有的水利枢纽,只需在较狭的范围内进行坝址选择;有的水利枢纽,则需要先在较宽的范围内选择坝段,然后在坝段内选定坝址。例如三峡水利枢纽,就曾先就三峡出口的南津关坝段及其上游30~40km处的美人坨坝段进行比较。前者的坝轴线较短,坝的工程量较小,发电量稍大。但地下工程较多,特别是地质条件、水工布置和施工条件远较后者为差,因而选定了美人坨坝段。在这一坝段中,又选择了太平溪和三斗坪两个坝址进行比较。两者的地质条件基本相同,前者坝体工程量较小,但后者便于枢纽布置,特别是便于施工,最后,选定了三斗坪坝址。

坝型选择

水利工程中通过科学论证对坝(挡水建筑物)的形式进行选择的工作称为坝型选择。坝型选择与坝址选择和枢纽布置密切相关,对枢纽工程中的投资和效益诸方面有重要影响。坝型选择一般在项目建议书的基础上进行可行性研究,初选坝型,在设计任务书的基础上进行初步设计,选定坝型。坝型选择主要受枢纽规模、任务和效益,水文、地形、地质条件、建筑材料、施工条件、运行管理等因素的影响。

不同的坝型(土石坝、重力坝、拱坝、支墩坝等)对自然和社会条件的要求不同,各项因素对坝型选择的影响也不同。坝型选择必须把影响因素和坝的适应性结合起来,把枢纽中各种建筑物的选型与布置结合起来,通过对若干个可能方案进行技术经济比较,进行全面论证,做到技术上可行、经济上合理,根据对投资和效益的综合分析来选定坝型(详见坝型选择)。

枢纽布置

安排各种水工建筑物在枢纽中的位置,称为枢纽布置。进行枢纽布置要考虑枢纽中各种水工建筑物的特定要求,结合坝型选择进行方案比较,优选确定。①挡水建筑物。作为枢纽主体的拦河坝、闸,其轴线宜尽可能短,以减少工程量;要求地基良好,或经处理后能满足设计要求。②泄水建筑物。混凝土坝的溢流坝段尽可能设在河流的主河槽部位,以保持天然河势,使进出口水流平顺,并有利于消能防冲,其地基也应尽可能坚硬完整。溢流坝段与水电站厂房坝段、船闸等建筑物之间常用导墙隔开,或间隔一定距离,以免下泄水流引起的水面波动影响电站和船闸正常运行。岸边开敞式溢洪道宜布置在高程适宜的垭口处;设在土石坝坝端的溢洪道,常需设置隔墙与土石坝分开,防止进出口水流冲刷上下游坝坡。泄水隧洞应布置在岩石较好的地段,要求线路尽可能顺直,进口水流平顺,出口布置有利于消能防冲,防止泄水对其他建筑物的不利影响。③取水建筑物。多布置在靠近用水地区的一侧,对低水头取水建筑物宜尽可能布置在凹岸,以利于正面引水,侧面排沙。④水电站厂房。河床较宽时多采用坝后式或河床式,河床较狭窄时多采用岸边式、坝内式、地下式或厂房顶溢流式。厂房位置尽可能靠近河道深槽以减少开挖量。引水洞、尾水洞尽可能短而直,以减少水头损失。⑤通航建筑物。要与水电站厂房分开,以免互相干扰;要防止上、下游泥沙淤积,水深和流速要符合航运要求,并有足够的导航和停泊场地。上述要求有时互相矛盾,则须从设计、施工、运行以及技术经济等多方面进行综合分析,分清主次,才能选定枢纽布置的最优方案。

水利枢纽对生态和社会环境的影响较大。因此,在水利枢纽的规划、布置及其水工建筑物的设计、施工和运行管理过程中,都必须重视环境保护,采取必要的措施,力求在充分发挥效益的同时,减免对环境的不利影响(参见水利工程和水利工程环境影响评价)。

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