1、参观实验一 大型水利枢纽仿真模型演示前修课程：无开课对象：土木水利类及其他一、实验目的1使学生了解水利水电工程的概况，加强学生对水利枢纽 的认识，了解各种水工建筑物的型式功能等。2解决水工专业学生在认识实习 中难以解决的具体问题。二、实验的任务及技术1对梯级开发水利枢纽有一个整体的 认识。2掌握各种水工建筑物的功能、型式及工作原理。3了解各种水流特性。三、实验设备及模型数据大型水利枢纽仿真模型，由模型、供水系统、控制系统等组成。模型尺寸：长 17cm，宽 8 cm，高 3 cm。四、实验成果（报告）1简要叙述各级枢纽布置及坝 型的特点。2二滩水电站由哪些建筑物组 成？各建筑物的功能是什么？3丹
2、江口水利枢纽的主要功能有哪些？它的 综合效益有哪些？4什么是渠首建筑物？韶山灌溉枢纽中有哪些组成建筑物？5通过参观水利枢纽模型，谈谈你对水利工程的认识和体会。6你认为模型中还有什么问题 ？有什么改进的措施？五、大型水利枢纽仿真模型演示 说明为满足水工等专业的教学需要，解决水工 专业学生在认识实习 中难以解决的具体问题，同时为我校的其它相关专业学生认识水利水电工程提供有利条件和场所，学校经过多方努力，设计建成了颇具特色的水利枢 纽仿真模型。仿真模型以我国已建成的三个实际工程为原型，按一定的比例集中组建在一起，模 拟水电能源的梯级开发。综合利用各种科技手段，对结构、水流、声响等进行仿真，使大家有身
3、 临其境之感觉。它包括三个梯级 水利枢纽，第一、第二级为水利水电蓄水枢纽，其主要作用是防洪、发电和航运；第三级为有 坝引水枢纽，其主要作用是供水、灌溉和航运。此模型规模较大、造型逼真、综合性强、充分反映了我国水资源开发利用的原则和特点。(一)第一级蓄水枢纽第一级水利枢纽以四川二滩水电站为原型，按 1：280 比例制作，枢纽的主要作用是防洪、供水和发电。它是雅砻江干流上开 发的第一座梯级水电站，也是我国已建成的大坝中，装机规模最大，单机容量最大和年 发电量最大的水电站。 坝址距攀枝花市 46 公里，主要建筑物包括：拦河大坝、坝身泄水建筑物、放空底孔、左岸地下厂房等。为满足教学需要，在 坝身减少了
4、原型中的表、中孔数，增设 了滑雪道泄水建筑物。1拦河大坝二滩大坝为混凝土双曲拱坝，坝高 240 m，是我国第一座高度超过 200 m 的大坝， 坝长778.9m，总库容 58 亿立方米。河谷两岸地形陡峻，呈“V” 字形，平面上呈喇叭口。是布置拱 坝理想的地形，坝基岩石完整，坚硬。根据拱坝布置的原则， 坝轴线选定在喇叭口略偏下游处，两岸坝肩布置根据地形、地质 条件，一端 为径向布置，另一端为非径向布置。2坝身泄水建筑物坝身泄水建筑物包括坝顶表孔溢流坝和坝身中孔， 坝顶表孔溢流 坝布置在主河道位置，堰面曲线采用 WES 曲线。设闸门控制，堰 顶布置有五扇弧形 闸门，孔口尺寸 为 11m15m，以控
5、制泄量和水位，当天然来水流量小于下泄流量时，根据水库调度要求，用闸门控制泄量，当天然来水流量小于下泄流量时，闸门全部开启，自由下泄。坝身设四个中孔，对称布置在拱冠两侧，孔口尺寸 6m5.5m，当表孔出流满足不了泄水要求时，开启中孔，与表孔共同泄洪。在大坝下游 346m 建设有一座二道 坝，用于抬高下游水位，形成水垫，达到消能的目的，减轻下泄水流对下游河道的冲刷，以保 护大坝的安全。 为了使学生更全面地了解，大坝建筑物和消能防冲的种类，模型在原型的基 础上，将表孔、中孔各减至 2 个，另增设滑雪道以模拟空中对冲消能，滑雪道下泄的两股水充在空中对撞消除部分能量。3放空底孔放空底孔的主要作用是放空水
6、库，便于 检修，亦作 为排沙孔，其进口布置检修闸门，出口布置工作闸门。孔口尺寸为 6m5.5m，采用挑流消能。4地下水电站厂房由于受地形条件的限制，河道狭窄，在坝后布置电站较为困难，因此选择地下厂房隧洞引水发电。共安装 6 台机组，装机容量为 3300MW，年 发电 量 170.4 亿度，是我国西 电东送的骨干电站之一，该水电站建筑物主要包括 进水塔、 纱水隧洞、地下厂房、调压室及高压开关站等。隧洞进口形式为洞式，孔口尺寸为 11.5m10m，地下厂房 192m，宽 26m。二滩工程于 1991 年 9 月 14 日正式开工， 1993 年 11 月 26 日截流， 1997 年 11 月试运
7、行，1998 年 10 月第一台机组发电， 2000 年竣工。(二)第二级蓄水枢纽第二级水利枢纽以丹江口水利枢纽为原型按 1:160 比例制作，丹江口水利枢纽位于长江最大支流汉江的中游丹江口市境内，是 汉江上最大的水利工程，也是 20 世纪 60 年代我国最壮观的水利工程，同时又是南水北 调中线水源工程。枢 纽的主要任 务是防洪、灌溉、发电、航运和养殖。主要水工建筑物包括：挡水建筑物、泄水建筑物、水电站建筑物、通航建筑物等。1挡水建筑物挡水建筑物由三种坝型组成：河床段为宽缝重力坝，岸 坝段 为实体重力坝和土石坝。原型坝总长 2494 米，其中混凝土 坝长 1141 米，最大 坝高 97 米，坝
8、顶高程 162 米，最终大坝坝顶高程将达到 175m。总库容 209 亿立方米。左岸土石坝全长 1223 米，最大坝高 56 米，右岸土石坝长 130 米，最大坝高 32 米。因受模型的限制，为达到良好的演示效果，模型将表孔和深孔坝段各缩短了一定长度，表孔与深孔在数量上也作了相 应的减少。2泄水建筑物泄水建筑物包括泄洪深孔和溢流坝两部分。泄洪深孔 设在 8 至 13 坝段，原型 长度 144米，孔口尺寸宽 5 米，高 6 米，共 12 孔。溢流坝段布置在河床中部 14 至 24 坝段，共长 264米，每坝段设两个开放式溢流孔，共 20 孔，孔宽 8.5 米，单孔最大泄流量为每秒 2000 立方
9、米。溢流坝堰面曲线为 WES 曲线， 闸门为平面闸门，采用挑流消能，挑流鼻坎的半径为26.789m。3通航建筑物由上游导航建筑物、垂直升船机、中间渠道、斜面升船机和下游引航道五部分组成。提升机起重能力为 450t，最大提升高度 45 米，垂直升船机是一种使船只快速过坝的通航建筑物，与船闸相比它提升高度大、过坝时间短，适用于上下游水位差大，吨位小的船只。以由下至上通航为例，先将船只经下游引航道，航行至承船箱内通过提升机提升承船箱，至预定高度，经运行轨道水平过坝至上游水库，再由提升机起吊下降至上游水面，船只驶出承船箱。4水电站建筑物：水电站建筑物布置于 2532 坝段， 为坝后封闭式厂房，原型厂房
10、全长 174 米，装有 6台 15 万千瓦，总装机容量 900MW，年均发电量约 38 亿 KW.h。主要建筑物包括：进口拦污棚、通气孔、闸门、管道、厂房、开关站等。丹江口水利枢纽于 1958 年 9 月开工兴建， 1967 年 11 月下 闸蓄水， 1968 年 10 月第一台机组发电，1973 年底完成现在的 规模。目前正在 进行加高 处理。(三)第三级有坝引水枢纽第三级有坝引水枢纽以韶山灌区为原型，按（ 1：120）比例制作。韶山灌区总灌溉面积为100 万亩，是我国唯一的，实际 灌溉面积超过设计面积的灌区水利工程。主要作用是：抬高水位、引水灌溉、冲沙放水等，主要水工建筑物包括：拦河滚水坝
11、、泄水冲沙闸、取水 闸、船闸等。1拦河滚水坝拦河滚水坝的作用是既挡水又泄水，抬高河道水位，保证足够的取用量，保障供水，滚水坝面采取 WES 曲线，采用挑流消能。2取水闸取水闸的主要作用是取水灌溉、供水等。取水闸布置在河道的凹岸，其主要由 进水渠、闸室控制段、消能防冲段、两岸连接建筑物等组成。进水渠前布置有拦沙坎，主要作用为拦沙、防止泥沙进入水闸、减少水闸及渠道的淤积。引水渠的作用是保证水流能平顺地进入闸室；闸室的作用是控制水位和流量；防冲消能段主要作用是减少过闸水流对下游河床的冲刷。3船闸船闸的主要作用是满足通航要求。由上游引道、上闸首、闸室段输水廊道、下闸首和下游引航道等组成。上下游引航道的主要作用是停靠船只；输 水廊道的主要作用是给闸室充水、放水。当船由下而上时，船进入闸室，关 闭下游闸门，由 输水廊道开始给闸室充水；当闸室内水位与上游水位齐平时，停止 闸室供水，打开上游闸，船出闸。4泄水冲沙闸本级水利枢纽中的泄水闸布置成深孔，兼有冲沙作用。由于河道右岸泥沙淤积较为严重，因此，交泄水冲沙闸布置在河道右岸，便于冲沙。水闸主要结构包括：防渗铺盖、闸室、消能防冲段、上部工作桥、交通桥、 闸门启闭机等，泄水冲沙闸在洪水期启用。
