第九章水利水电工程

1、土木工程概论土木工程概论第九章水利水电工程都江堰水利工程都江堰水利工程都江堰水利工程都江堰水利工程 都江堰及其示意图都江堰及其示意图都江堰水利工程都江堰水利工程长江三峡水利枢纽工程长江三峡水利枢纽工程 长江三峡水利枢纽工程简称长江三峡水利枢纽工程简称“三峡工程三峡工程”，是当今世界上最，是当今世界上最大的水利枢纽工程。三峡工程位于长江三峡之一的西陵峡的中大的水利枢纽工程。三峡工程位于长江三峡之一的西陵峡的中段，坝址在三峡之珠段，坝址在三峡之珠湖北省副省域中心城市宜昌市的三斗湖北省副省域中心城市宜昌市的三斗坪，三峡工程建筑由大坝、水电站厂房和通航建筑物三大部分坪，三峡工程建筑由大坝、水电站厂房和

2、通航建筑物三大部分组成。组成。 水电站左岸设水电站左岸设1414台，右岸台，右岸1212台，共台，共2626台水轮发电机组。水轮台水轮发电机组。水轮机为混流式，单机容量均为机为混流式，单机容量均为7070万千瓦，总装机容量为万千瓦，总装机容量为18201820万千万千瓦，年平均发电量瓦，年平均发电量847847亿千瓦时。后又在右岸大坝亿千瓦时。后又在右岸大坝“白石尖白石尖”山体内建设地下电站，设山体内建设地下电站，设6 6台台7070万千瓦的水轮发电机。万千瓦的水轮发电机。20082008年年1010月月2929日三峡水电站日三峡水电站2626台机组全部投产发电台机组全部投产发电, ,年发电量

3、可达年发电量可达10001000亿千瓦时。亿千瓦时。长江三峡水利枢纽工程长江三峡水利枢纽工程今年以来，长江中下游地区遭遇今年以来，长江中下游地区遭遇5050年来罕见干旱，降水与多年年来罕见干旱，降水与多年同期相比偏少四至六成，为同期相比偏少四至六成，为19611961年以来同期最少年份。进入年以来同期最少年份。进入5 5月份月份以后，降水虽较前期略有增加，但湖北、湖南、江西、安徽、江以后，降水虽较前期略有增加，但湖北、湖南、江西、安徽、江苏等长江中下游地区，降水与多年同期相比仍偏少二至四成。苏等长江中下游地区，降水与多年同期相比仍偏少二至四成。近年来，中国南方频现异常气候，四川和重庆等地出现酷

4、热、近年来，中国南方频现异常气候，四川和重庆等地出现酷热、大旱以及暴雨等异常天气，三峡时常成为矛头所指。大旱以及暴雨等异常天气，三峡时常成为矛头所指。国务院常务会议的一些表态引发了外界的关注。国务院常务会议的一些表态引发了外界的关注。会议指出，三峡工程在发挥巨大综合效益的同时，会议指出，三峡工程在发挥巨大综合效益的同时，在移民安稳致富、生态环境保护、地质灾害防治等在移民安稳致富、生态环境保护、地质灾害防治等方面还存在一些亟须解决的问题，对长江中下游航方面还存在一些亟须解决的问题，对长江中下游航运、灌溉、供水等也产生了一定影响。运、灌溉、供水等也产生了一定影响。这些问题有的在论证设计中已经预见但

5、需要在运这些问题有的在论证设计中已经预见但需要在运行后加以解决，有的在工程建设期已经认识到但受行后加以解决，有的在工程建设期已经认识到但受当时条件限制难以有效解决，有的是随着经济社会当时条件限制难以有效解决，有的是随着经济社会发展而提出的新要求。适时开展三峡后续工作，对发展而提出的新要求。适时开展三峡后续工作，对于确保三峡工程长期安全运行和持续发挥综合效益于确保三峡工程长期安全运行和持续发挥综合效益、提升其服务国民经济和社会发展能力、更好更多、提升其服务国民经济和社会发展能力、更好更多地造福广大人民群众，意义重大。地造福广大人民群众，意义重大。武汉大学水利水电学院院长谈广鸣说武汉大学水利水电学

6、院院长谈广鸣说 ：“长江中长江中下游干旱肯定是气候原因，干旱和三峡没关系。现在下游干旱肯定是气候原因，干旱和三峡没关系。现在有这么一种说法，水库对局部气候有影响，但往往也有这么一种说法，水库对局部气候有影响，但往往也只对局部气候，而不是大面积气候。现在这种干旱是只对局部气候，而不是大面积气候。现在这种干旱是大面积干旱。而三峡是一个河道性水库，对局部气候大面积干旱。而三峡是一个河道性水库，对局部气候的影响很小。的影响很小。”湖北省社科院农村经济研究所所长邹进泰则认为，湖北省社科院农村经济研究所所长邹进泰则认为，干旱与大的生态环境有密切关系。由于生态环境破坏干旱与大的生态环境有密切关系。由于生态环

7、境破坏比较严重，导致雨水分布不均匀。像去年的云南、贵比较严重，导致雨水分布不均匀。像去年的云南、贵州大旱，今年湖北大旱等，而水利设施建设不足在一州大旱，今年湖北大旱等，而水利设施建设不足在一定程度上加剧了这个旱情。定程度上加剧了这个旱情。从古到今人类为了生存和发展的需要，采取各种措施，对自然界的水和水域进行调控，以防治水旱灾害，开发利用和保护水资源。：用于调控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称为引言引言水利工程的： 1、水工建筑物受水的作用，； 2、； 3、各地的水文、气象、地形、地质等自然条件有差异，水文、气象状况存在偶然性，因此大型水利工程总是各有特点，； 4、大型水

8、利工程投资大、工期长，对社会、经济和环境都有。引言引言本章内容本章内容9.1 9.1 农田水利工程农田水利工程9.2 9.2 水电工程水电工程9.1 9.1 农田水利工程农田水利工程 农田水利工程主要包括和，解决农田的灌溉和排涝，以及土壤改良工作。 9.1.1 9.1.1 灌溉灌溉 9.1.2 9.1.2 取水工程取水工程 9.1.3 9.1.3 渠道工程与渠系建筑物渠道工程与渠系建筑物 9.1.1 9.1.1 灌溉灌溉1 1、 灌溉方法：灌溉方法：地面灌溉、喷灌、滴灌、微喷、渗灌地面灌溉、喷灌、滴灌、微喷、渗灌（补充）（补充）等几种形式。 （1）地面灌溉地面灌溉 这是我国采用的最广泛的方法，

9、将地面水直接引入农田内，称为自流灌溉。 地面灌溉地面灌溉1、灌溉方法（2）喷灌喷灌 主要由和组成。： 节省用水量； 除少量蒸发外，大部分水量有效地用于农作物生长、不 致使地下水位上升； 不致使土地盐碱化； 灌溉时期无需排水。基本建设投资大；管理复杂。喷灌喷灌 （3）滴灌滴灌 在地下修建专门管道网，通过专门安装在毛管上的将水一滴滴地均匀而又缓慢的滴入作物根区附近土壤中的灌水形式。滴箭滴箭滴灌带滴灌带迷宫式滴灌带迷宫式滴灌带 1、灌溉方法（3 3）滴灌滴灌局部精确灌水，极大限度的，减少了杂草滋生，降低了对的要求。同时可与施肥装置配合使用，进行，真正做到。滴灌滴灌（4）微喷微喷 利用折射式、旋转式或

10、辐射式微型喷头将水喷洒到作物枝叶等区域的灌水形式。 工作水压低，流量小，既可增加土壤水分，又能提高空气湿度，起到调节局部小气候的功效，应用面十分广泛。 1、灌溉方法（5）渗灌（补充）渗灌（补充） 渗灌是继喷灌，滴灌之后，一种新型的地下灌溉技术。渗灌是通过埋设在地下作物根系主要活动层的渗灌管直接向作物根部供给水分和液体肥料，还可增加土壤的透气性。 在所有灌溉方式中，渗灌是控制土壤环境的最佳方法。在所有灌溉方式中，渗灌是控制土壤环境的最佳方法。 渗灌管外表光洁，“无孔”，但实际上布满了人们肉眼看不见的无数细微孔，可有效地阻止外部泥沙及植物根须堵塞。当管内水在很小压力作用下渗出后，利用土壤的毛细管作

11、用湿润土壤，从而达到灌溉目的。 1、灌溉方法在使用性能上渗灌与其它灌溉技术相比，具有许多独特的:使用时渗灌管被埋设在土壤中，由于它的渗水速率缓慢，渗出的水经土壤毛细作用传输到植物根系周围，因此，土壤表面几乎没有蒸发、径流，也没有深层渗漏等现象，由此可以；渗灌可以，因此它适合于各种复杂地形上的使用；渗灌管自身的多微孔性能，除可为植物生长提供必要的水分外，用来向植物，减少其用量，；渗灌可达到最大的，从而解决了地表灌溉过程中的水蒸发与流失、营养浪费等问题；同时它还具有。 1、灌溉方法渗灌渗灌与漫灌相比，渗灌可6070；渗灌还具有明显的特点，铺设后无需日常维护。渗灌是一种的灌溉方式，重力渗灌只需0.1

12、千克的压力，就可实施灌溉。渗灌能够满足不同土质条件、不同种植方式（单株或连片种植）的需要，。 渗灌管是以废旧高分子材料为主要原料加工而成的管状灌水器。渗灌技术及成套设备是国外一些发达国家经过十几年的反复研究、试验而获得成功的先进灌溉的技术，现已实现工业化生产。 渗灌管渗灌渗灌 的突出优点是以水为能源，水可以周而复始地，是不会枯竭的能源。更重要的是水力发电，成本要比火力的得多。世界各国都在尽量的开发本国的水能资源。9.2 9.2 水电工程水电工程五强溪水电站 根据厂房在水电站枢纽中的位置及其结构特征，水电站厂房可分为以下三种基本类型： 9.2 9.2 水电工程水电工程 其水电站建筑是厂房与坝并列

13、建造于河床中，厂房成为挡水结构的一部分。这种布置适用于较低水头，一般在3040 m以下，多修建在河流的中下游河床坡降较平缓的地段或灌溉渠道上。9.2.1 9.2.1 河床式水电站河床式水电站河床式水电站9.2.1 9.2.1 河床式水电站河床式水电站 河床式水电站一般是只建有低坝，水库容量和调节能力均较小，主要依靠河流的天然流量发电，又称径流式水电站。 但淹没损失和移民安置的困难也小，而抬高水位会明显增加两岸城乡淹没损失。9.2.1 9.2.1 河床式水电站河床式水电站富春江河床式水电站9.2.1 9.2.1 河床式水电站河床式水电站 若厂房机组段内还布置有泄水道，则成为（或称），如图所示长江

14、葛洲坝水利枢纽大江、二江电厂的厂房内均设有排沙用的泄水底孔。葛洲坝水利枢纽葛洲坝水利枢纽9.2.1 9.2.1 河床式水电站河床式水电站 厂房布置在坝后或其邻近，当水头较高，一般超过3040m时，由于压力大，厂房本身的重量不足以维持其稳定。因此，厂房布置于拦河坝下游，不受上游水压力。厂房与坝直接相连，发电用水直接穿过坝体引入厂房。坝后式水电站。9.2.2 9.2.2 坝后式水电站坝后式水电站9.2.2 9.2.2 坝后式水电站坝后式水电站长江三峡水利枢纽工程长江三峡水利枢纽工程 在坝后式厂房的基础上，将厂坝关系适当调整，并将厂房结构加以局部变化后形成的厂房型式。 1）溢流式厂房：厂房位于溢流坝

15、坝趾处，厂房顶兼作溢洪道，如下图所示的浙江新安江水电站厂房。9.2.2 9.2.2 坝后式水电站坝后式水电站2）挑越式厂房：厂房位于溢流坝坝趾处，溢流水舌挑越厂房顶泄入下游河道，如下图所示的贵州乌江渡水电站厂房。 9.2.2 9.2.2 坝后式水电站坝后式水电站3）坝内式厂房：厂房移入坝体空腹内，如位于溢流坝坝体内的江西上犹江水电站厂房，或下图所示设置在空腹重力拱坝内的湖南凤滩水电站厂房。湖南凤滩水电站厂房示意图9.2.2 9.2.2 坝后式水电站坝后式水电站 由于地形、地质条件，坝后不能布置电站或无坝引水，则采用引水式水电站建筑物的布置。引水式开发主要或全部用引水道来集中水头。 9.2.3

16、9.2.3 引水式水电站引水式水电站无压引水式有压引水式9.2.3 9.2.3 引水式水电站引水式水电站青海仙米水电站9.2.3 9.2.3 引水式水电站引水式水电站 抽水蓄能电站是一种特殊作用的水电站，是在时间上把能量重新分配。因能量转换有损耗，大体上用4度电抽水可发出3度电。广州抽水蓄能电站布置图9.2.4 9.2.4 抽水蓄能电站抽水蓄能电站深圳大亚湾核电站深圳大亚湾核电站9.2.4 9.2.4 抽水蓄能电站抽水蓄能电站 潮汐发电是利用潮水涨、落产生的水位差所具有的势能来发电。据计算，世界海洋潮汐能蕴藏量约为27亿千瓦，若全部转换成电能，每年发电量大约为1.2万亿度。9.2.5 9.2.5 潮汐电站潮汐电站潮汐发电 但潮汐能源和常规水力能源相比还是有许多特殊之处，但潮汐能源和常规水力能源相比还是有许多特殊之处，如：如： 潮汐电站以海水作为工作介质，利用海水位和库水位潮汐电站以海水作为工作介质，利用海水位和库水位的落差发电，设备的的落差发电，设备的防腐蚀和防海生物附着的问题防腐蚀和防海生物附着的问题是常规是常规水电站没有的；水电站没有的； 潮汐能源是一种潮汐能源是一种可再生的洁净能源可再生的洁净能源，没有污染；，没有污染； 潮汐电站潮汐电站没有水电站的枯水期问题没有水电站的枯水期问