土木工程概论 第6章 水利水电工程

1、第第6 6章水利水电工程章水利水电工程 教教学目标学目标了解我国主要水利水电工程；掌握水利水电工程的基本概念；掌握农田灌溉与排水设施以及取水工程的基本知识；熟悉水电工程的主要类型及开发方式；了解水电站装机容量；熟悉防洪的主要措施；了解城市给水排水及建筑给水排水的基本概念。教学目标在实践中，能够准确辨识灌溉、喷灌、滴灌、微喷、无坝取水工程及有坝取水工程；能够准确辨识灌溉渠道的断面类型；能对控制渠道水量损失给出建议；能够指出我国主要水电站开发方式，能够理解装机容量的含义。 知识目标技能目标o 第一节第一节水利水电工程水利水电工程概述概述o 第二节第二节 农田水利工程农田水利工程o 第三节第三节 水

2、电工程水电工程o 第四节第四节 防洪工程防洪工程o 第五节第五节 给水排水工程给水排水工程目录目录 水利水电工程水利水电工程p水利水电工程概述水利水电工程概述水利水电工程的定义水利水电工程：是指用于控制和调配自然界的地表水和地下水，以达到除害兴利目的而兴建的工程。我国水资源总量与世界各国相比，位于巴西、苏联、加拿大、美国、印度尼西亚之后，居第六位；按人口平均，每人占有量约为2500m3，是世界人均占有量的20%-25%，属于水资源不丰富的国家。 水利水电工程水利水电工程p水利水电工程概述水利水电工程概述中国七大江河（按河长排序） 水利水电工程水利水电工程p水利水电工程概述水利水电工程概述我国著

3、名水利水电工程：都江堰、三峡水利枢纽、南水北调三峡水利枢纽都江堰是世界文化遗产（2000年被联合国教科文组织列入“世界文化遗产”名录）、世界自然遗产。是全世界迄今为止，年代最久、唯一留存、仍在一直使用、以无坝引水为特征的宏大水利工程。三峡地理位置三峡工程图解三峡工程卫星图片船闸第四闸室泄洪 水利水电工程水利水电工程p水利水电工程概述水利水电工程概述水利水电工程的特点1.影响面广 2.水利工程一般规模大，投资多，技术复杂，施工难度大，工期较长。3.大型水利工程的设计，总是各有特点，难以划一。 水利水电工程水利水电工程p水利水电工程概述水利水电工程概述水利水电工程分类1.农田水利工程2.水力发电工

4、程3.防洪工程4.供水排水工程5.航运工程6.环境水利工程 水利水电工程水利水电工程p水利水电工程概述水利水电工程概述水利枢纽定义：为了满足防洪要求，获得发电，灌溉、供水等方面的效益，在河流的适宜河段修建不同类型的建筑物，用来控制和支配水流，这些不同类型水工建筑物组成的综合体称为水利枢纽。向家坝水利枢纽三维模型向家坝水利枢纽三维模型按承担任务的不同，可分为防洪枢纽、灌溉(或供水)枢纽、水力发电枢纽和航运枢纽等。多数水利枢纽承担多项任务，称为综合性水利枢纽。葛洲坝水利枢纽与桂平航运枢纽葛洲坝水利枢纽与桂平航运枢纽p水利水电工程概述水利水电工程概述水利枢纽中水工构筑物的类型：水利枢纽中水工构筑物的

5、类型：(1)挡水建筑物：坝、闸和堤防等蓄水工程(2)泄水建筑物：溢洪道、泄洪洞等排水工程(3)输水建筑物：输水洞、引水管、渠道(4)取水建筑物：输水建筑物的首部建筑物，包括进水闸、扬水站。(5)专门建筑物：电站厂、船闸、升船机、鱼道、筏道(6)整治建筑物：用来整治河道、改善河道的水流条件，如丁坝、顺坝、导流堤、护岸等。(7)水质净化及污水处理建筑物 水工建筑物水工建筑物小浪底水利枢纽开发目标以防洪、防凌、减淤为主，兼顾供水、灌溉、发电，是我国治理开发黄河的关键性工程。这座大坝高154米，总填筑量5185万立方米，是我国迄今为止最大的土石坝。右图为小浪底地下发电厂房水工建筑物概念：泄水建筑物是用

6、以排放多余水量、泥沙和冰凌等的水工建筑物。主要形式：泄水孔、泄水隧洞、溢洪道、溢流坝等。主要功能：安全排洪、放空水库。 泄水建筑物泄水建筑物水工建筑物溢洪道现场照片溢洪道现场照片（1）溢洪道溢洪道：用于宣泄规划库容所不能容纳的洪水，保证坝体安全的开敞式或带有胸墙进水口的溢流泄水建筑物。水工建筑物（2）溢流坝溢流坝：溢流坝溢流坝分类：分类：按坝型分为溢流重力坝、溢流拱坝、溢流支墩坝和溢流土石坝等。溢流坝过流形式有：溢流坝过流形式有：坝顶溢流(跌流)，坝面溢流，大孔口坝面溢流。坝顶溢流坝顶溢流坝面溢流坝面溢流大孔口坝面溢流大孔口坝面溢流水工建筑物右图 湖南省凤滩水电站腹拱式溢流拱坝左图 河北省潘家

7、口水利枢纽重力坝水工建筑物 水电站建筑物水电站建筑物，如前池、调压室、压力水管、水电站厂房； 专门水工建筑物专门水工建筑物无压引水式水电站无压引水式水电站有有压引水式水电站压引水式水电站水工建筑物渠系建筑物，渠系建筑物，如节制闸、分水闸、渡槽、沉沙池、冲沙闸； 专门水工建筑物专门水工建筑物节制闸节制闸渡槽渡槽水工建筑物港口水工建筑物，港口水工建筑物，如防波堤、码头、船坞、船台和滑道； 专门水工建筑物专门水工建筑物防波堤防波堤码头码头 水工建筑物过坝设施过坝设施，如船闸、升船机、放木道、筏道及鱼道等。 专门水工建筑物专门水工建筑物鱼道现场照片及示意图鱼道现场照片及示意图瀑布沟水电站动画模拟视频

8、水利水电工程水利水电工程p农田水利工程农田水利工程农田灌溉1.地面灌溉2.喷灌 3.滴灌 4.微喷 水利水电工程水利水电工程p农田水利工程农田水利工程农田排水 农田排水：将农田中过多的地面水、土壤水和地下水排除，改善土壤的水、肥、气、热关系，以利于作物生长的人工措施。 排水系统可分为明沟排水和暗沟排水系统两种。 水利水电工程水利水电工程p农田水利工程农田水利工程取水工程 取水工程的作用是将河水引入渠道，以满足农田灌溉、水力发电、工业及生活供水等需要。 由于取水方式的不同，取水工程分为无坝取水工程、有坝取水工程、水泵站引水工程和水库取水工程。 水利水电工程水利水电工程p农田水利工程农田水利工程取

9、水工程1无坝取水工程 无坝取水是指当河川水位较高而灌溉区较低时，在河道上游水位较高的地方修建进水闸，借较长的引水渠来取得自流灌溉所需要的水头。 无坝取水工程示意图 水利水电工程水利水电工程p农田水利工程农田水利工程取水工程2.有坝取水工程 修建壅水坝或拦河节制闸，抬高水位，自流引水灌溉，形成有坝引水。3水库取水工程4.水泵站引水 水利水电工程水利水电工程p农田水利工程农田水利工程灌溉泵站与排水泵站灌溉泵站：用于提水灌溉的泵站。分为有引水渠泵站及无引水渠泵站布置 排水泵站 ：用于排除洪涝渍水和降低地下水位的泵站。排水泵站规划原则：高低水分开，高水高排，低水低排；主客水分开 水利水电工程水利水电工

10、程p农田水利工程农田水利工程灌溉渠道1.渠道断面形式取决于水流、地形、地质以及施工等条件。最常采用的是梯形断面，在渠道断面设计中，采用水力最优断面，即最经济的断面，在同等过水断面的情况下，通过的流量最大。这就要求渠道底宽、水深和边坡有适当的比例。 水利水电工程水利水电工程p农田水利工程农田水利工程灌溉渠道2.渠道流速 设计渠道时，还要注意使渠道流速适当，过大会引起冲刷，过小容易淤积，并可能使渠道生长杂草。不致引起渠道冲刷的最大允许流速称为不冲流速；不致引起渠道淤积的最小流速称为不淤流速。应使渠道流速介于不冲流速和不淤流速之间。 水利水电工程水利水电工程p农田水利工程农田水利工程灌溉渠道3.渠底

11、坡度渠道的两端底部高度差与坡底的长度比。流速大小主要取决于渠底坡降的大小。 水利水电工程水利水电工程p农田水利工程农田水利工程灌溉渠道4.灌溉渠道水量损失 在灌溉渠道中，水量会主要通过渗透，其次通过蒸发损失掉。有时渗透量会达到渠道总流量的一半以上，这不仅不利于灌溉，还会引起地下水位的抬高，造成附近农田盐碱化。一般防止渗透的方法有两种，提高渠床土壤的不透水性；衬砌渠床。 水利水电工程水利水电工程p农田水利工程农田水利工程渠系建筑物1.交叉建筑物当渠道穿越山岗、河流、山谷、道路、低洼地带或与其它渠道相遇时，必须修建交叉建筑物。常用的交叉建筑物包括隧洞、渡槽、倒虹吸管、涵洞等。 渡槽 水利水电工程水

12、利水电工程p农田水利工程农田水利工程渠系建筑物2.落差建筑物 当渠道通过地面过陡的地段时，为了保持渠道的设计比降，避免大填方或深挖方，往往将水流落差集中，修建建筑物联接上下游渠道，这种建筑物称落差建筑物。如跌水、陡坡等 渡槽 水利水电工程水利水电工程p水电工程水电工程我国水资源特点我国水资源特点1.水能资源总量丰富，但人均资源量较低 2.地区分布不均，水土资源与经济发展不相匹配 3.年内年际分配不均，降雨主要集中在汛期，常有连续丰水或干旱年； 4.水电开发利用的难度较大； 5.水能开发利用不足。 溪洛渡水电站是我国仅次于三峡工程的又一世界级巨型水电站,它是一座以发电为主，兼有拦沙、防洪和改善下

13、游航运条件等综合效益的水电工程，大坝采用混凝土双曲拱坝，坝高276米，系世界最高大坝。 水利水电工程水利水电工程p水电工程水电工程水电站开发方式和类型水电站开发方式和类型1.坝式水电站定义定义：在河流峡谷处拦河筑坝，坝前雍水，在坝址处形成集中落差，这种开发方式为坝式开发。 类型类型 ：根据坝式开发方式的水电站厂房与拦河坝或溢流坝的相对位置，可分为河床式、坝后式、溢流式或混合式。 水利水电工程水利水电工程p水电工程水电工程水电站开发方式和类型水电站开发方式和类型 河床式水电站 坝后式水电站 水利水电工程水利水电工程p水电工程水电工程水电站开发方式和类型水电站开发方式和类型2.引水式水电站定义定义

14、：自河流坡降较陡、落差比较集中的河段，以及河湾或相邻两河河床高程相差较大的地方，利用坡降平缓的引水道引水而与天然水面形成符合要求的落差(水头)发电的水电站。 水利水电工程水利水电工程p水电工程水电工程水电站开发方式和类型水电站开发方式和类型2.引水式水电站类型类型：引水式水电站可分为无压引水式水电站 和有压引水式水电站 无压引水式有压引水式 水利水电工程水利水电工程p水电工程水电工程水电站开发方式和类型水电站开发方式和类型3.抽水蓄能水电站抽水蓄能水电站：利用电网中负荷低谷时的电力，由下水库抽水到上水库蓄能,待电网高峰负荷时,放水回到下水库发电的水电站，又称蓄能式水电站。我国著名抽水蓄能水电站

15、：辽宁蒲石河抽水蓄能电站；十三陵抽水蓄能电站；广州抽水蓄能电站；天荒坪抽水蓄能电站。 水利水电工程水利水电工程p水电工程水电工程水电站开发方式和类型水电站开发方式和类型3.抽水蓄能水电站天荒坪抽水蓄能电站 水利水电工程水利水电工程p水电工程水电工程水电站开发方式和类水电站开发方式和类型型4. 潮汐电站 利用海潮涨落形成的潮位差（水头）发电的水电站。 潮汐电站 水利水电工程水利水电工程p水电工程水电工程p水电站装机容量水电站装机容量 水电站装机容量：水电站全部水轮发电机组额定容量（即发电机铭牌出力）之和，度量单位为千瓦(kW)。 水电站装机容量的大小决定于水电站的能量指标、水电站在系统中的地位和

16、作用及其技术经济特性。 水电站装机容量组成：水电站装机容量大致可分成必需容量和重复容量两大部分。 水利水电工程水利水电工程p防洪工程防洪工程防洪工程：控制、防御洪水以减免洪防洪工程：控制、防御洪水以减免洪灾损失所修建的工程。主要有堤、河道灾损失所修建的工程。主要有堤、河道整治工程、分洪工程和水库等。整治工程、分洪工程和水库等。1.堤堤（挡）挡）堤坝的常见形式：土堤、石堤、防洪墙堤坝的常见形式：土堤、石堤、防洪墙及较先进的橡胶坝及较先进的橡胶坝 水利水电工程水利水电工程p防洪工程防洪工程防洪工程：防洪工程：2.河道整治工程（泄、排）河道整治工程（泄、排）主要是增加泄洪能力。常用的措施有修筑河堤、

17、整治河道（如扩大河槽、裁弯取直）、开辟分洪道等。 水利水电工程水利水电工程p防洪工程防洪工程防洪工程：防洪工程：3.分洪工程分洪工程分洪：当河道洪水位超过保证水位或流量将超过安全泄量时，为保障保护区安全，而采取的分泄超额洪水的措施。 水利水电工程水利水电工程p防洪工程防洪工程防洪工程：防洪工程：4.水库（蓄、滞）水库（蓄、滞） 水库是用坝、堤、水闸、堰等工程，于山谷、河道或低洼地区形成的人工水域。水库的作用有防洪、水力发电、灌溉、航运、城镇供水、养殖、旅游、改善环境等。 水利水电工程水利水电工程p防洪工程防洪工程防洪工程：防洪工程：4.水库（蓄、滞）水库（蓄、滞） 水库的挡水建筑物是指拦河坝，

18、拦河坝常见的是混凝土重力坝、拱坝和土石坝。 水利水电工程水利水电工程p防洪工程防洪工程防洪工程：防洪工程：4.水库（蓄、滞）水库（蓄、滞） 实体重力坝单质土石坝拱坝 水利水电工程水利水电工程p给水排水工程给水排水工程给水排水系统的功能与组成给水排水系统的功能与组成 给水排水系统的功能：向各种不同类别的用户供应满足需求的水质、水量和水压，同时承担用户排出的废水的收集、输送和处理，达到消除废水中污染物质对人体健康的危害和保护环境的目的。 给水排水工程可以分为城市给水、城市排水、建筑给水排水工程。 给水工程包括城市给水和建筑给水两部分。 城市给水：主要是供应城市所需的生活、生产、市政（绿化、街道撒水

19、等）和消防用水。 城市给水系统组成：取水工程、输水工程、水处理工程和配水管网工程。 根据水源性质分为地面水给水系统和地下水给水系统；根据供水方式分为重力给水和压力给水系统。城市给水 给水工程o 城市给水系统种类（1）统一给水系统：按生活用水标准统一供应。（2）分质给水系统：通过不同净水设施和管网分不同水质供给。（3）分压给水系统：采用并联和串联方式分不同水压供给。（4）分区给水系统：将整个系统分成几个区，各区适当联系，有单独的泵站和管网 。（5）循环和循序给水系统：循环使用过的水处理后循环使用；循序根据水质重复利用（ 。（6）区域给水系统：统一从上游取水，净化后用输、配管道送给沿河诸多城市使用。（7）中水系统：建筑使用后排水，经处理后回用于厕所便器的冲洗、绿化、洗车、清扫等。o 增压、贮水设备：水泵、贮水池、水箱和气压给水设备。 建筑给水：为工业与民用建筑内部和居住小区内生活设施和生产设备提供符合水质标准及其它要求的生活、生产和消防用水。 给水系统按用途分为：生活给水系统、生产给水系统和消防给水系统。建筑给水o 给水方式指建筑内部给水系统的供水方案。给水方式基本类型（不包高层）：直接给水方式、设水箱的给水方式、设水泵的给水方式、设水泵和水箱的给水方式、分区给水方式等 。o 高层建筑必须在垂直方向分成几个区，采用分区供水的系统。