章水利水电工程

第9章水利水电工程主要内容9.1农田水利工程9.2水电工程9.3防洪工程9.4发展趋势及前景展望水利科学与水利工程的定义水利科学：人类社会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控制和调配，以防治水旱和灾害，开发利用和保护水资源。研究这类活动及其对象的技术、理论和方法的知识体系称为水利科学。水利工程：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称为水利工程。水利工程的特点水工建筑物受水的作用，工作条件复杂；施工难度大；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，因此大型水利工程的设计，总是各有特点，难以统一；大型水利工程投资大、工期长，对社会、经济和环境有很大影响，既可有显著效益，但若严重失误或失事，又会造成巨大的损失和灾害。9.1农田水利工程农田水利工程主要包括灌溉工程和排涝工程，以解决农田的灌溉和排涝以及土壤改良工作。

（1）地面灌溉；（2）喷灌；（3）滴灌；（4）微喷。

9.1.1灌溉与排水1.灌溉方法：（1）地面灌溉是我国采用最广泛的方法。自流灌溉：将地面水直接引入农田内。提水灌溉：由于地势较低，需要利用水泵等抬高水源水位的灌溉方法。也称扬水灌溉。漫灌渠灌（2）喷灌利用喷头等专用设备把有压水喷洒到空中，形成水滴落到地面和作物表面的灌水方法。喷灌的优点节省用水量；除少量蒸发外，大部分水有效用于农作物生长，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，省工。喷灌的缺点基本建设投资大，目前移动式喷灌系统最便宜，亩投资大概需要20-50元／亩；受风速和气候的影响大，当风速大于5.5米／秒时(相当于4级风)，就能吹散雨滴，降低喷灌均匀性，不宜进行喷灌；其次，在气候十分干燥时，蒸发损失增大，也会降低效果；管理较复杂。（3）滴灌是利用塑塑料管道道将水通通过直径径约10mm毛毛管上的的孔口或或滴头送送到作物物根部进进行局部部灌溉。。滴灌的特特点优点：它是目前前干旱缺缺水地区区最有效效的一种种节水灌灌溉方式式，水的的利用率率可达95％。。滴灌较较喷灌具具有更高高的节水水增产效效果，同同时可以以结合施施肥，提提高肥效效一倍以以上。缺点：滴头易结结垢和堵堵塞，因因此应对对水源进进行严格格的过滤滤处理。。（4）微喷是利用直直接安装装在毛管管上，或或与毛管管连接的的灌水器器，即微微喷头，，将压力力水以喷喷洒状的的形式喷喷洒在作作物根区区附近的的土壤表表面的一一种灌水水形式。。微喷的特特点优点：工作压力力小，流流量小，，既可以以增加土土壤水分分，又能能提高空空气湿度度，起到到调节局局部小气气候的功功效。缺点：投资一般般要远高高于地面面灌；喷喷水器出出口很小小，易被被水中的的矿物质质或有机机物质堵堵塞，如如果使用用维护不不当，会会使整个个系统无无法正常常工作，，甚至报报废。主要有天天然河水水，水库库蓄水，，湖、塘塘、洼地地蓄水，，经化验验后的城城市污水水，高山山融雪和和地下水水。2.灌溉溉水源主要目的的：排除地地面积水水和降低低地下水水位。排水系统统可分为为明沟排水系统统和暗沟排水系统统。暗沟排水水能排除除地表水水和地下下水，但但造价较较高。一一般大面面积农田田排水均均采用明明沟排水水。3.农田田排水9.1.2取取水工程程取水工程程的作用用是将河河水引入入渠道，，以满足足农田灌灌溉、水水力发电电、工业业及生活活供水等等需要。。因位于于渠道的的首部，，所以也也称渠首首工程。。包括：①①无坝坝取水；；②有坝坝取水；；③水库取取水；④④水泵站站引水。。1.无无坝取水水无拦河坝坝的灌溉溉取水方方式。渠首一般般由进水水闸、冲冲沙闸和和导流堤堤三部分分组成。。特点：工程简简单，但但引水流流量受河河流水位位变化的的影响较较大。2.有有坝（低低坝）取取水修建壅水水坝或拦拦河节制制闸来调调节河道道水位的的灌溉取取水方式式。适用于河河源水流流较丰富富，但水水位较低低的地方方。优点：可避免河河流水位位变化的的影响，，并且能能稳定河河水流量量。缺点：修建闸坝坝费用高高，河床床需要合合适的地地质条件件；可能能引起上上下游河河床的变变化。3.抽抽水取水水适用于河河源水流流较丰富富，但灌灌区位置置较高且且不适用用于其他他自流引引水工程程时采用用。优点：干渠工程程量小。。缺点：增加了机机电设备及年管管理费用用。4.水水库取水水适用于河河流的流流量、水水位均不不能够满满足灌溉溉要求的的地区。。优点：能充分利利用河流流水资源源。缺点：工程较大大，造价价较高。。丹江口水水库9.1.3灌灌溉泵站站与排水水泵站（1）泵泵站规划划和灌区区划分：：灌区面积积较小、、地形比比较单一一、扬程程不大时时，多采采用单级级扬水，，一处建建站；灌灌区面积积较大、、地形复复杂，高高程有高高有低时时，多采采用分区区建站、、多级扬扬水。水泵站的的建筑物物一般包包括引水水渠、进进水池、、泵房、、出水管管道和出出水池等等。1.灌溉溉泵站2.排排水泵站站规划原则则：高低水分分开，高高水高排排、低水水低排；；主客水水分开，，使上下下游各有有排水沟沟渠，能能分别畅畅排入河河，防止止客水集集中下游游，造成成下游农农田涝灾灾；洪涝涝水分开开，治涝涝必先防防洪；以以自排为为主，机机排为辅辅；排水水时间由由各种作作物能耐耐淹的水水融和耐耐淹的时时间确定定，力求求及时排排水。泵站站建建筑筑物物布布置置当涝涝水水可可通通过过排排水水干干渠渠汇汇集集于于蓄蓄涝涝区区内内时时，，宜宜集集中中修修建建较较大大泵泵站站；；当排排水水区区水水网网密密集集，，排排水水出出口口分分散散，，地地势势高高低低不不平平，，高高地地需需灌灌水水，，低低地地需需排排水水时时，，宜宜分分散散建建站站。。渠道道所所经经过过地地方方的的建建筑筑物物，，称称为为渠渠系系建建筑筑物物。。各级级灌灌溉溉渠渠道道、、各各级级排排水水沟沟槽槽、、各各种种渠渠系系建建筑筑物物和和田田间间工工程程等等统统称称为为灌灌溉溉排排水水系系统统。。9.1.4渠渠道道工工程程与与渠渠系系建建筑筑物物渠道道断断面面形形式式取取决决于于水水流流、、地地形形、、地地质质以以及及施施工工等等条条件件。。最最常常采采用用的的是是梯形形断断面面。1.渠渠道道断断面面2.渠道道的的流流速速与与流流量量渠道道流流速速应应适适当当，，过过大大会会引引起起冲冲刷刷，，过过小小容容易易淤淤积积，，并并可可能能使使渠渠边边生生长长杂杂草草。。流流速速应应介介于于不不冲冲流流速速和和不不淤淤流流速速之之间间。。水流流损损失失主主要要是是渗透透，其其次次是是蒸发发。防渗渗措措施施：：提提高高渠渠床床土土壤壤的的不不透透水水性性和和衬衬砌砌渠渠床床。。3.渠道道的的渗渗透透损损失失及及防防渗渗措措施施4.渠系系建建筑筑物物在渠渠道道上上的的建建筑筑物物，，统统称称渠渠系系建建筑筑物物。。交叉叉建建筑筑物物（（隧隧道道、、渡渡槽槽、、倒倒虹虹吸吸管管、、涵涵洞洞））；；连接接建建筑筑物物（（跌跌水水、、陡陡坡坡））；；水闸闸（（进进水水闸闸、、分分水水闸闸、、节节制制闸闸、、泄泄水水闸闸、、排排沙沙闸闸））等等。。上海海杨杨浦浦电电厂厂取取水水工工程程隧道道渡槽槽渠系系建建筑筑物物分分类类9.2水水电电工工程程目前前在在我我国国电电力力结结构构中中，，水水电电比比例例大大致致约约20%左左右右，，绝绝大大多多数数是是火火电电。。水水电电的的优优点点是是，，水水是是不不会会枯枯竭竭的的能能源源，，水水力力发发电电不不会会污污染染环环境境，，成成本本也也比比火火电电低低。。未未来来我我国国将将大大力力发发展展水水电电、、核核电电、、风风电电、、太太阳阳能能光光伏伏发发电电等等。。9.2.1水水电电站站开开发发方方式式和和主主要要类类型型可以以分分为为河河床床式式、、坝坝后后式式、、溢溢流流式式、、混混合合式式四四种种。。河床床式式水水电电站站只建建有有低低坝坝，，水水库库容容量量和和调调节节能能力力均均较较小小，，主主要要靠靠河河流流的的天天然然流流量量发发电电。。水水能能利利用用受受到到限限制制，，综综合合效效益益相相对对较较小小，，但但淹淹没没损损失失和和移移民民安安置置困困难难也也小小。。适适宜宜于于平平原原或或丘丘陵陵地地区区。。1.坝坝式式水水电电站站河床床式式水水电电站站实实例例葛洲洲坝坝水水利利枢枢纽纽广西西西西津津水水电电站站宁夏夏青青铜铜峡峡水水电电站站坝后后式式水水电电站站厂房房结结构构不不受受水水头头所所限限，，水水头头取取决决于于坝坝高高。。三峡峡水水电电站站溢流流式式水水电电站站当河河谷谷狭狭窄窄、、泄泄洪洪量量大大、、机机组组台台数数多多、、地地质质条条件件较较差差、、不不能能采采用用地地下下式式厂厂房房而而又又要要求求保保证证有有一一定定宽宽度度的的溢溢流流段段时时，，将将厂厂房房布布置置在在溢溢流流坎坎下下面面，，厂厂房房顶顶就就是是溢溢流流面面，，称称为为溢溢流流式式厂厂房房。。三峡峡水水电电站站新安安江江水水电电站站自河河流流坡坡降降较较陡陡、、落落差差比比较较集集中中的的河河段段，，以以及及河河湾湾或或相相邻邻两两河河河河床床高高程程相相差差较较大大的的地地方方，，利利用用坡坡降降平平缓缓的的引引水水道道引引水水而而与与天天然然水水面面形形成成符符合合要要求求的的落落差差(水水头头)发发电电的的水水电电站站。。适适合合于于山山区区应应用用。。引水水式式水水电电站站示示意意2.引引水水式式水水电电站站首部部式式地地下下厂厂房房厂房位于电电站引水系系统的首部部。这种布布置方式的的特点是有有压引水隧隧洞较短，，尾水隧洞洞较长，而而尾水隧洞洞承压较小小或为无压压隧洞，造造价相对便便宜，并省省去了造价价较高的上上游调压室室。压力管管道以单元元供水方式式向水轮机机供水，可可不设下端端阀门，因因而可以降降低造价。。但这种地下下厂房靠近近水库，需需注意处理理水库渗水水对厂房的的影响。尾部式地下下厂房厂房位于引引水系统的的尾部，具具有较长的的引水隧洞洞和较短的的尾水隧洞洞，一般均均设有上游游调压室。。尾部厂房房靠近地表表，尾水洞洞短，厂房房的交通、、出线及通通风等辅助助洞室的布布置及施工工运行比较较方便，因因而采用较较多。尾部式地下下水电站适适用水头范范围较大，，最高水头头达1000m以上上，目前高高水头电站站多采用尾尾部布置方方式，我国国已建成的的地下水电电站尾部式式占70%以上。中部式地下下厂房厂房位于引引水系统的的中部，同同时具有较较长的上游游引水道和和下游尾水水道，当引引水道和尾尾水道均为为有压时需需要同时建建引水调压压室及尾水水调压室。。当水电站站引水系统统中部的地地质地形条条件适宜，，对外联系系如运输、、出线以及及施工场地地布置方便便时，可采采用中部式式地下厂房房。抽水蓄能电电站厂房内内的机组具具有水泵和和水轮发电电机。它是是利用电网网中在夜间间负荷低谷谷时的电力力输送给抽抽水蓄能电电站，驱动动水泵，将将低处下水水库的水抽抽到高处上上水库存蓄蓄；当高峰峰负荷出现现时，放水水到下水库库，冲动水水轮机带动动发电机发发电。3.抽水水蓄能电站站利用海水涨涨落形成的的潮汐能发发电的电站站称为潮汐汐电站。潮潮汐电站厂厂房基本上上与河床式式厂房相同同。4.潮汐汐电站河床式水电电站建筑物物的布置适用于较低低水头。特点是厂房房与坝并列列建造于河河床中，厂厂房成为挡挡水结构的的一部分。。9.2.2水电站站建筑物1.水电电站建筑物物的布置葛洲坝水电电站厂房坝后式水电电站建筑物物的布置适用于较高高水头。厂房本身的的重要不足足以维持其其稳定。厂厂房在大坝坝下游，不不起挡水作作用，发电电用水经坝坝式进水口口沿坝身压压力管道进进入厂房。。丹江口水电电站引水式水电电站建筑物物的布置由于受地形形、地质的的限制，在在地面上找找不到合适适位置建造造地面式厂厂房，而地地下有良好好的地质条条件或国防防上需要，，将厂房布布置在地下下山岩中，，称为地下下式厂房。。2.水水电站建筑筑物的作用用（1）挡水水建筑物；；（2）泄水水建筑物；；（3）水电电站进水建建筑物；（4）水电电站引水建建筑物；（5）水电电站平水建建筑物；（6）发电电、变电和和配电建筑筑物9.3防防洪工程防洪包括防防御洪水危危害人类的的对策、措措施和方法法。它是水水利科学的的一个分支支，主要研研究对象包包括洪水的的自然规律律，河道、、洪泛区状状况及其演演变。防洪洪工作的基基本内容可可分为：建建设、管理理、防汛和和科学研究究。9.3.1防洪规规划防洪规划是是指制定防防治洪水灾灾害措施的的总体部署署方面的工工作。可分分为流域的的、地区的的、城市的的与单项防防洪工程的的规划。防洪规划的的原则及内内容原则①全面规划划统筹安排排；②综合合利用；③③蓄泄兼筹筹；④因地地制宜、区区别对待设设计洪水和和超标准洪洪水；⑤防防洪工程与与防洪非工工程措施相相结合。内容①收集资