1、第三章 水利枢纽 3.1 水利枢纽 一、水利枢纽及其特性由不同水工建筑物组成的综合体，往往具有综合效益。 总体布置方案的合理性与工程造价，施工工期及管理运行密切相关，要经过多方案设计，论证后确定。 大型工程可能使周围环境发生巨大的变化，（有利及不利影响） （一）对上游的影响： （二）对下游的影响 （三）对社会经济的影响 二、水利水电枢纽的等别 对水利水电枢纽分等，对其中水工建筑物要分级,水利水电工程分等指标表,注： 1、水库总库容指水库最高水位以下的静库容； 2、治涝面积和灌溉面积均指设计面积。,水工建筑物分级（见表3-23-4） 3.2 水工建筑物 用以控制和支配水流的建筑物 一、水工建筑特
2、点 （一）受自然条件约束包括：地形、地质、水文、气象、当地材料、对外交通等约束。 （二）受水的影响大承受巨大的水推有、压力，渗透压有扬压力、渗漏、渗透变形等。 （三）施工复杂,施工中的水流控制（施工导流）、施工场地而置、工程量大、工期长、或施工期通航用水要求等。 （四）失事后果严重 重要结构安全系数要较高，以确保安全 二、水工建筑物的分类 （一）按其作用分 1、挡水建筑物：用于拦挡水流的建筑物。（各种坝、堤防、水闸等） 2、泄水建筑物,宣泄多余水量以保证大坝安全的建筑物（溢流坝、岸边溢洪道、泄洪隧洞、泄水闸等） 3、取水建筑物取水兴利：取水及输水建筑物 （取水闸或渠首、隧洞进水塔、渠道、输水隧
3、洞、涵管等） 4、水电站建筑物：专门用途的水工建筑物：水电站厂房、压力前池、调压井、船闸及升船机、用于整治河道的丁坝顺坝、过木道、过鱼道等。 （二）按其使用时间长短分类 1、永久性建筑物 （1）主要性建筑物,（2）次要性建筑物：下游导流墙、以防洪灌溉为主的发电厂房等。 2、临时性建筑物：导流洞、导流渠、围堰等。 三、水工建筑物的分级水利水电将水工建筑物分为5级见表3-5；水库大坝提级指标见表3-6。,3.3 枢纽布置,确定枢纽中各个水工建筑物之间的相互位置。广义上包括坝址选择、坝型选择和枢纽布置。 主要有4个方面布置原则： （1）就重避轻、趋利避害。 （2）满足稳定和强度的前提下，使工程总造价
4、和年运行费最省 （3）枢纽布置应考虑建筑材料、施工导流、施工方法、施工工期等因素的影响； （4）尽可能使工程提前发挥效益。,一、三峡水利枢纽 长江是中国第一在河，全长6300km，多年平均径流量9600亿m3，河长及径流量均居世界第三位。三峡工程位于长江中上游段（西陵峡中段）。大坝位于三峡西陵峡内的宜昌市夷陵区三斗坪，并和其下游不远的葛洲坝水电站形成梯级调度电站。它是世界上规模最大的水电站，也是中国有史以来建设的最大型的工程项目，而由它所引发的移民、环境等诸多问题，使它从开始筹建的那一刻起，便始终与巨大的争议相伴。,枢纽主要组成：拦河大坝、电站厂房、通航建筑物等三大部份组成。水库正常蓄水位17
5、5m，总库容393亿m3，防洪库容221.6亿m3 ，可使荆江大堤的防洪标准由十年一遇提高到百年一遇。拦河大坝为混凝土重力坝，坝轴线全长2309.47米，坝顶高程185米，最大坝高181米。设有22个表孔、23个泄洪深孔（底高程90米，深孔尺寸为79米，其主要作用是泄洪），3个泄洪排漂孔和7个冲沙孔。最大泄洪能力可达102500 m3s。水电站采用坝后式布置方案，共设有左、右两组厂房。共安装26（左14、右12台）台水轮发电机组，机组单机额定容量70万千瓦。总装机容量18200MW，年发电量847亿kw.h。主要供华中（右岸还留有6台地下厂房位置，4200MW）,通航建筑物三峡工程梯级船闸是世
6、界总水头最高（113米）、级数量多（5级）的内河船闸，其单级闸室有效尺寸（长280米、宽34米、坎上水深5米）及过船吨位（万吨级船队），属世界已建船闸最高等级的内河船闸。船闸最大工作水头49.5米，最大充泄水量26万立方米，边坡开挖最大高度170米，均属世界最高水平。单线一级垂直升船机：三峡水利枢纽升船机承船厢有效尺寸120183.5米，总重11800吨，最大提升高度113米，过船吨位3000吨，水位变幅上游30米，下游12米等指标均超世界水平。三峡升船机属世界规模最大、难度最高的升船机。 3、金属结构居世界第一。三峡工程金属结构总量包括各类闸门386扇，各种启闭机139台，引水压力钢管26条
7、，总工程量26.65万吨。其综合工程量为世界已建和在建工程之首。单项金属结构中，引水钢管的内径12.4米，永久船闸人字工作门挡高度37.75米，门高39.75米，运转时最大淹没水深17-35米，均属世界之最。 4、其它世界之最。,巨大的综合效益 1、防洪三峡大坝建成后，将形成巨大的水库，滞蓄洪水，使下游荆江大堤的防洪能力，由防御十年一遇的洪水，提高到抵御百年一遇的大洪水，防洪库容在73220亿立方米之间。如遇1954年那样的洪水，在堤防达标的前提下，三峡能减少分洪100150亿立方米，荆江至武汉段仍需分洪350400亿立方米。如遇1998年洪水，可有效防御。 2、发电三峡水电站是世界最大的水电
8、站，总装机容量1820万千瓦。这个水电站每年的发电量，相当于4000万吨标准煤完全燃烧所发出的能量。装机（266）70万(1820万420万)千瓦，年发电846.8（1000）亿度。主要供应华中、华东、华南、重庆等地区。,3、航运三峡工程位于长江上游与中游的交界处，地理位置得天独厚，对上游可以渠化三斗坪至重庆河段，对下可以增加葛洲坝水利枢纽以下长江中游航道枯水季节流量，能够较为充分地改善重庆至武汉间通航条件，满足长江上中游航运事业远景发展的需要。通航能力可以从现在的每年1000万吨提高到5000万吨。 长江三峡水利枢纽工程在养殖、旅游、保护生态、净化环境、开发性移民、南水北调、供水灌溉等方面均
9、有巨大效益。,施工工期 一期工程5年（1994一1997年），主要工程除准备工程外，主要进行一期围堰填筑，导流明渠开挖。修筑混凝土纵向围堰，以及修建左岸临时船闸（120米高），并开始修建左岸永久船闸、升船机及左岸部分石坝段的施工。 二期工程6年（1998-2003年），工程主要任务是修筑二期围堰，左岸大坝的电站设施建设及机组安装，同时继续进行升船机的施工，并完成永久五级船闸的施工。三期工程6年（2003一2009年），本期进行的右岸大坝和电站的施工，并继续完成全部机组安装。已然，三峡水库成为了一座长600公里，最宽处达2000米，面积达1000平方公里，水面平静的峡谷型水库。 工程动态总投资约
10、2000亿元人民币。,二、二滩工程二滩水电站位于四川省西南部的雅砻江下游，坝址距雅砻江与金沙江的交汇口33Km，距攀枝花市区46Km，系雅砻江梯级开发的第一个水电站。是中国在二十世纪建成投产最大的电站。二滩水电站工程由高240米的双曲拱坝，巨型地下厂房和庞大的泄洪设施组成。1991年9月开工，1998年7月第一台机组发电，2000年完工。是雅砻江21级梯级开发的第一级 。装机容量330万千瓦，年发电量170亿千瓦小时，是世界上的大型水电站之一。,最大坝高240m，正常蓄水位1200m，相应库容58亿m3；死水位1155m，相应死库容24.3亿m3；调节（有效）库容33.7亿m3 ，属季调节水库
11、。 坝址以上流域面积11.64万km2，约占雅砻江整个流域面积的90。大坝按千年一遇洪水设计，洪水流量20600m3/s；相应库水位1200m，5000年一遇洪水校核，流量23900m3/s，相应水位1203.5m，库容61.8亿m3，可能最大洪水流量30000m3/s。,坝址地形及地质条件坝址处河谷狭窄，枯水时水面宽80100m，两岸山高300400m，左岸谷坡2545，右岸谷坡 3045。基岩由二迭系玄武岩和后期侵入的正长岩以及因侵入活动而形成的蚀变玄武岩等组成，岩体坚硬完整。河床覆盖层厚度一般为2028m。坝址区仅有小的断层和破碎带，多半以中高角度与河床垂直或斜交，且延伸短小，连贯性差。
12、库区不存在永久性渗漏问题。距坝址8083km的大坪子，有一处近3亿m3的大滑坡体，但处于稳定状态。坝址地区基本地震烈度为7度。设计烈度为8度。,枢纽布置由混凝土双曲拱坝，地下厂房系统、泄水建筑物，过木机道等组成。拱坝为抛物线双曲拱坝，为使坝体应力分布均匀，坝肩推力更偏向山体，有利于坝身稳定，水平拱圈为二次抛物线，拱冠梁的上游面为三次多项式曲线。坝顶高程1205m，顶部厚度11m，拱冠梁底部厚度55.74m，拱端最大厚度58.51m，厚度比0.232，拱圈最大中心角91.49，上游面最大倒悬度0.18。坝顶弧长775m。坝体混凝土量400万m3。,泄洪表孔设于拱坝坝顶中央，共7孔，每孔宽11m，
13、高11.5m，设计及校核流量分别为6260m3/s，9500m3/s。6个泄洪中孔，高6m，宽5m设计及校核流量分别为6930m3/s，6950m3/s；四个放空底孔，高5m，宽3m，两条右岸泄洪洞为短进水口龙头明流洞，13m13.5m圆拱直墙形断面，设计和校核工况的两洞泄洪流量分别为7400m3/s，7600m3/s。 过木道布置在大坝左岸。 地下厂房系统布置在雅江左岸，包括进水口、压力管道、地下厂房、主变室及交通洞、母线洞、通风洞、尾水调压室、尾水隧洞、500kv开关站和第一副厂房等建筑物。,三、溪洛渡水电站位于四川省雷波县与云南省永善县接壤的金沙江溪洛渡峡谷中，电站枢纽由拦河大坝。泄洪建
14、筑物、引水发电建筑物等组成。拦河大坝为混凝土双曲拱坝，最大坝高278.00，坝顶高程610.00m，顶拱中心线弧长681.51m；泄洪采取“分散泄洪、分区消能”的布置原则，在坝身布设7个表孔、8个深孔与两岸4条泄洪洞共同泄洪，坝后设有水垫塘消能；发电厂房为地下式，分设在左、右岸山体内，各装9台、单机容量为700MW的水轮发电机组，总装机容量12600MW。施工期左、右岸各布置有3条导流隧洞，其中左、右岸各2条与厂房尾水洞结合。 工程施工特点：高拱坝处于深山峡谷施工难度大；地下洞室非常密集，施工通道和通风散烟通道布置难度很大；两岸高边坡工程规模宏大，施工干扰大，安全隐患大。,三、碧口水电站,碧口
15、水电站位于中国甘肃白龙江上，以发电为主，兼有防洪、灌溉、过木等效益。校核洪水位时水库总库容5.21亿m3，装机容量30万kW，保证出力7.8万kW，多年平均发电量14.63亿kWh。1969年5月开工，1976年3月第1台机组发电，1997年6月竣工。 枢纽布置 枢纽主要由拦河坝、泄洪隧洞、排沙洞、过木道，灌溉引水隧洞及发电厂房等组成。 拦河坝为壤土心墙土石混合坝，坝顶长297.36m，宽8m，最大坝高101.8m，是我国第一座超过100m以上的大坝,五、水布垭水利枢纽,因就近取材、工程造价低及运行安全等优势，面板堆石坝是当今世界普遍采用的坝型。 坝高233米的水布垭大坝，坝轴线长660m，坝
16、顶宽12m。 比此前建成的世界最高面板堆石坝墨西哥阿瓜米尔帕坝高出46米，是目前世界上唯一一座坝高超过200米的面板堆石坝。它不仅突破了世界坝工界关于面板堆石坝坝高不得超过200米的理论禁区，而且实现了喀斯特地区建成面板堆石坝的技术突破。 水布垭水利枢纽工程为一等大型水利水电工程。主体建筑物有：混凝土面板堆石坝、河岸式溢洪道、右岸地下式电站厂房和放空洞等。,国内外坝工界权威一致认为，水布垭工程大量运用新技术、新工艺、新材料，在大坝施工与质量控制、大坝性状监控等方面取得了重大突破，由此形成坝体最大沉降仅为坝高的1和渗漏量小于40升/秒的良好性态，为世界坝工界罕见。国际大坝委员会主席卢斯巴格（Lu
17、is Berga）先生称：“水布垭面板堆石坝是世界面板堆石坝的里程碑式的工程”。,五、葛洲坝水利枢纽,葛洲坝水利枢纽在长江三峡出口南津关下游2.3km处，是长江干流上80年代兴建的第一座大型水利水电枢纽工程，是三峡水利枢纽的航运梯级，担负着渠化三峡大坝至宜昌间天然河道、对三峡电站日调节非恒定流进行反调节和利用河段落差发电的任务。 混凝土重力坝，最大坝高53.8m，枢纽坝轴线全长2606.5米，枢纽布置：左右两侧为三江，大江人工航道，中间为电站厂房和泄水闸，具体建筑物左边为土石坝，三江人工航道内布置三号及二号船闸和六孔冲沙闸及上游防淤堤。,二江布置7台机组厂房（二台17万千瓦，五台12.5万千瓦）和二江二十七孔泄水闸，大江布置十四台12.5万千瓦机组厂房，大江航道内布置一号船闸和九孔泄洪冲沙闸以及上游防淤堤，右侧为混凝土重力坝与右岸山坡相连。渠化航道110180km，水电站装机容量271.5万kW，保证出力76.8万kW，多年平均发电量157亿kWh，以500kV和220kV电压接入华中电力系统，并通过换流站以500kV直流向华东电力系统供电。,葛洲坝水电站系径流式电站，装机21台，总装机容量271.5万千瓦，保证出力76.8万千瓦，多年平均均电量157亿度是华中电网的骨干电源，并可向华东地区输送部分电能，后期与三峡电站联合运行还可增加发电效益,
