《水利樞紐》課件

水利樞紐水利樞紐是指人工建造的大型水利工程,包括水壩、水庫、灌溉渠道等設(shè)施,目的是控制、調(diào)節(jié)和利用水資源,為發(fā)電、灌溉、防洪等提供保障。其對國家經(jīng)濟和社會發(fā)展具有重要意義。課程簡介課程概述本課程深入探討水利樞紐的概念、特點及其在水資源管理中的重要作用。涵蓋從勘測規(guī)劃到設(shè)計施工及運行維護的全生命周期內(nèi)容。學習目標通過學習本課程,學生能夠全面了解水利樞紐的基本原理,掌握設(shè)計建造及運行管理的關(guān)鍵技術(shù)。教學內(nèi)容包括水利樞紐的種類、壩體結(jié)構(gòu)、地基處理、泄水設(shè)施、電站布置等多個方面的專業(yè)知識。教學形式采用理論授課、案例分析、現(xiàn)場教學等多種形式,輔以精選課件和實踐操作。水利樞紐的概念水利樞紐是一種綜合性的水利工程,它通過合理布局和建設(shè)壩體、水閘、發(fā)電廠等設(shè)施,充分利用水資源,實現(xiàn)防洪、供水、發(fā)電、航運等多種功能。水利樞紐是當代水利工程建設(shè)的重要形式,在滿足社會用水需求和促進地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。水利樞紐的特點綜合性水利樞紐是一個集防洪、灌溉、發(fā)電、航運等多種功能于一體的綜合性基礎(chǔ)設(shè)施。巨型化當代水利樞紐越來越大型化,涉及工程量大、投資高、技術(shù)復(fù)雜。長壽命水利樞紐是長期運行的基礎(chǔ)設(shè)施,可達100年以上,需要嚴謹?shù)脑O(shè)計和建設(shè)。高公益性水利樞紐服務(wù)于國家和地區(qū)的公共利益,具有重大的社會和經(jīng)濟效益。水利樞紐的功能供水功能水利樞紐可以調(diào)蓄和輸送大量的水資源,為城鄉(xiāng)居民生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供充足的水源。它還可以改善水資源的時空分布,緩解干旱和缺水問題。發(fā)電功能在水力發(fā)電方面,水利樞紐可以利用水的勢能、動能發(fā)電,成為重要的清潔能源生產(chǎn)基地。水電作為可再生能源,有著廣闊的發(fā)展前景。防洪功能水利樞紐的蓄洪調(diào)蓄功能可以減輕下游地區(qū)的洪澇災(zāi)害,維護沿岸居民的生命財產(chǎn)安全。它還可以調(diào)節(jié)河道的徑流,改善水環(huán)境。航運功能水利樞紐可以修建船閘和航道,促進水運交通的發(fā)展,提高水上運輸?shù)男屎徒?jīng)濟效益。這對內(nèi)陸地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展具有重要意義。水利樞紐的類型大型水壩大型水壩是水利樞紐的主體,通過攔截河流形成水庫儲水,為防洪、灌溉、發(fā)電等提供強大支撐。水力發(fā)電站水利樞紐常會配備水力發(fā)電站,利用水庫的落差發(fā)電,為區(qū)域供電。河道截流工程水利樞紐可通過截流改變河道走向,防洪、泄洪或?qū)Я鳛槠渌猛痉?wù)。航運樞紐有些水利樞紐配備船閘或升船機,構(gòu)成重要的水上交通網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。壩體的構(gòu)造1上游壩面采用擋水防浪的斜坡結(jié)構(gòu)2壩體骨架由壩基、樞紐和壩體三部分組成3內(nèi)部結(jié)構(gòu)多層次密集配筋鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)4下游壩面采用直坡或梯級式緩坡結(jié)構(gòu)水利樞紐的壩體是承擔主要水力壓力的核心結(jié)構(gòu)部分。通過精心設(shè)計,壩體由上游斜坡面、內(nèi)部密集鋼筋骨架以及下游梯級緩坡面等有機組合而成,確保了壩體的整體穩(wěn)定性和安全性。壩基的處理1清除雜質(zhì)清除壩基表面的浮土、腐殖質(zhì)等雜質(zhì)2地基處理針對不同地質(zhì)條件進行地基夯實、灌漿等3檢測與加固對壩基進行力學性能檢測并進行必要加固壩基作為水利樞紐的基礎(chǔ),必須確保良好的承載能力和穩(wěn)定性。需要先清除壩基表面的雜質(zhì),然后針對不同的地質(zhì)情況進行地基處理,如夯實、灌漿等。最后還要對壩基進行檢測與加固,以確保其能夠承受水利工程的巨大壓力。溢流的形式自由溢流水流不受限制地流出壩頂或壩體，形成壯觀的瀑布景象。常用于高壩工程。溢流閘利用可開合的閘門控制水流，可根據(jù)需求調(diào)節(jié)溢流量。常用于低壩工程。虹吸溢流采用管道結(jié)構(gòu)將水從壩體上引出,可保護壩體免受水流沖刷,適用于中小型水利樞紐。泄水建筑物溢洪道溢洪道是將水流從水庫中排出的主要建筑物,用于控制水位和防洪。它通常設(shè)置在壩體的上游。泄水閘泄水閘是另一種重要的泄水建筑物,用于快速排放水庫中的多余水量,保證壩體的安全。溢流堰溢流堰設(shè)置在壩頂,可以將部分洪水經(jīng)溢流堰排出,起到調(diào)節(jié)水位的作用。泄流渠泄流渠是一種導(dǎo)流渠道,用于將泄出的水引導(dǎo)至河道,防止沖刷壩體。電站的布置選址分析選擇合理的電站位置,考慮地形、水文、地質(zhì)等因素,確保電站運行安全可靠。廠房設(shè)計依據(jù)電站規(guī)模和功能合理設(shè)計廠房布局,確保生產(chǎn)工藝流暢,人員和設(shè)備安全。設(shè)備布置根據(jù)發(fā)電設(shè)備的特點和要求,合理安排各類設(shè)備的位置,確保設(shè)備運轉(zhuǎn)高效。引水及輸水系統(tǒng)1引水口的選擇引水口的位置和設(shè)計直接關(guān)系到水利樞紐的供水效率和可靠性。需要根據(jù)流量、水質(zhì)、水位等因素進行綜合選址。2引水渠道的設(shè)計引水渠道應(yīng)具備足夠的通水能力和防滲性能,采用合理的斷面形狀和材料。同時要重視環(huán)境保護措施。3輸水管線的布置管線的走向、埋深和材質(zhì)選擇都需要細致的設(shè)計,確保輸水的安全可靠。應(yīng)考慮管線沿線地貌、地質(zhì)等因素。4水閘的布置水閘的位置、規(guī)模和操作方式對輸水系統(tǒng)起到關(guān)鍵作用。應(yīng)根據(jù)輸水任務(wù)和水力條件合理選擇水閘的布置方案。航運設(shè)施水利樞紐除了發(fā)電和灌溉等重要功能,還常包含航運設(shè)施,如船閘和升船機,方便通航。這些設(shè)施以確保船只安全快捷地通過水壩為目標設(shè)計。同時還需考慮其與電站、溢洪道等其他功能設(shè)施之間的協(xié)調(diào)配合。引水口的選擇地理位置選擇地理環(huán)境適宜的位置,應(yīng)考慮河床穩(wěn)定性、水位變化范圍和水質(zhì)等因素。水流狀況引水口應(yīng)設(shè)置在水流穩(wěn)定、流速適中的河段,便于取水和減少淤積?？蛇_性引水口應(yīng)便于施工和運營管理,附近應(yīng)有良好的交通條件和基礎(chǔ)設(shè)施。環(huán)境保護選址應(yīng)盡可能避免對當?shù)刈匀画h(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)造成破壞。引水渠道的設(shè)計1選址重點引水渠道的選址需要考慮地形、水文、地質(zhì)等因素,以確保水量充足、輸水安全、建設(shè)可行。2渠道斷面渠道斷面設(shè)計需滿足流量要求,并結(jié)合材料和施工工藝進行優(yōu)化。通常采用梯形斷面。3建筑結(jié)構(gòu)渠道可采用混凝土、砌石或防滲膜等材料建造,根據(jù)實際環(huán)境選用合適的結(jié)構(gòu)形式。水閘的布置1位置選擇水閘的位置應(yīng)盡可能靠近壩址或者岸坡,便于與其他建筑物的連接。2泄水方式水閘可以采用門式、翻轉(zhuǎn)式等不同的泄水方式,根據(jù)實際需求進行選擇。3出入口設(shè)計水閘應(yīng)設(shè)有足夠的進出船艙,并保證船只安全平穩(wěn)地通過。電站的選型裝機容量根據(jù)實際需求和水資源條件確定電站的合理裝機容量，以充分利用水能資源。水頭高度選擇壩址時要考慮水頭高度的大小，以獲得最佳發(fā)電效率。發(fā)電機型根據(jù)水頭和輸出功率選擇合適的水輪發(fā)電機組型號，提高發(fā)電效率。發(fā)電機布局根據(jù)水利樞紐的整體布置,合理安排發(fā)電機組的位置和數(shù)量。電站的布置1發(fā)電機房核心發(fā)電設(shè)備布置區(qū)域2變電站升壓和電力調(diào)節(jié)裝置3調(diào)度中心實時監(jiān)控和運行管理4配套設(shè)施維修庫房、辦公等輔助區(qū)電站的布置需要合理規(guī)劃各功能區(qū)域,確保發(fā)電機房、變電站、調(diào)度中心等核心設(shè)施能高效協(xié)同,同時配備必要的維修管理、生活服務(wù)等輔助設(shè)施,形成完整的水電廠整體布局。岸邊輔助設(shè)施碼頭水利樞紐的碼頭用于船舶靠泊和裝卸貨物。它要根據(jù)航運的需求合理布置,并保證船只的安全和裝卸效率。管理用房水利樞紐需要相應(yīng)的管理用房,如行政辦公樓、生活服務(wù)設(shè)施等,為水利工作人員提供辦公和生活支持。加油站針對航運需求,水利樞紐也需要設(shè)置加油站,為船只提供燃料。加油站要根據(jù)實際情況合理布局。停車場水利樞紐需要配備停車場,為工作人員和游客提供停車空間,確保交通安全和暢通。船閘的設(shè)計尺寸確定根據(jù)航運需求和船舶噸位確定船閘尺寸,確保船只可安全通過。結(jié)構(gòu)選型選用合適的結(jié)構(gòu)形式,如重力壩式、拱壩式或組合式,以確保穩(wěn)定性。導(dǎo)流設(shè)計設(shè)計良好的導(dǎo)流設(shè)施,引導(dǎo)船只平穩(wěn)進出,降低通航風險。機電設(shè)備配備先進的機電設(shè)備,如液壓驅(qū)動系統(tǒng)和自動化控制系統(tǒng),提高通航效率。升船機的結(jié)構(gòu)升船機是一種特殊的水運設(shè)施,用于將船舶由較低水位升至較高水位或由較高水位降至較低水位。其主要由水槽、升降機構(gòu)和操作系統(tǒng)等部件組成。升船機結(jié)構(gòu)的設(shè)計必須考慮船舶吃水、水位變化等因素,確保船舶能安全、順利地通過。水利樞紐的規(guī)劃選址根據(jù)地形、水文、地質(zhì)等因素,合理確定樞紐建設(shè)的最佳位置。布局設(shè)計科學規(guī)劃壩體、電站、航運等各功能區(qū)的合理布局,實現(xiàn)功能協(xié)調(diào)。分期建設(shè)根據(jù)需求和資金情況,制定合理的分期建設(shè)計劃,確保各階段目標達成。環(huán)境保護充分考慮水利樞紐對周邊生態(tài)環(huán)境的影響,提出有效的環(huán)保措施。水利樞紐的勘測1現(xiàn)場勘查仔細觀察和了解水利樞紐建設(shè)現(xiàn)場的地形、地質(zhì)等情況。2地質(zhì)勘探通過鉆探取樣等方式全面評估地質(zhì)條件。3水文調(diào)查收集和分析當?shù)氐乃馁Y料,了解水資源狀況。4環(huán)境評價評估水利樞紐建設(shè)對周邊環(huán)境的影響。水利樞紐的勘測是水利工程建設(shè)過程中非常重要的一個環(huán)節(jié)。它涉及到現(xiàn)場實地調(diào)查、地質(zhì)調(diào)查、水文數(shù)據(jù)收集分析以及環(huán)境評估等多個方面,為后續(xù)的詳細設(shè)計提供基礎(chǔ)。一個全面而準確的勘測工作是確保水利樞紐項目順利實施的關(guān)鍵。水利樞紐的設(shè)計1水文分析綜合分析水文數(shù)據(jù)以確定樞紐的設(shè)計流量和庫容。2地質(zhì)勘察進行詳細的地質(zhì)勘察以評估壩址及渠道走向的可行性。3水工設(shè)計根據(jù)水文參數(shù)和地質(zhì)條件確定壩型及其各部分的尺寸。4電力規(guī)劃結(jié)合電站的裝機容量和發(fā)電需求確定發(fā)電設(shè)備規(guī)模。水利樞紐的設(shè)計是一個復(fù)雜的過程,涉及多方面的專業(yè)知識。需要對當?shù)氐乃奶攸c、地質(zhì)條件、電力需求等進行深入分析,并據(jù)此確定壩型、水電裝置及其他配套設(shè)施的具體參數(shù)。這確保了樞紐能夠安全可靠地運行,滿足預(yù)期的功能需求。水利樞紐的施工1勘察與設(shè)計深入了解水文地質(zhì)條件，制定詳細的施工計劃。2基礎(chǔ)工程穩(wěn)固基礎(chǔ),確保壩體和附屬建筑物的安全。3壩體建設(shè)使用先進技術(shù),精心操作,確保施工質(zhì)量。4附屬工程電站、引水系統(tǒng)、航運設(shè)施等配套建設(shè)。5試運行系統(tǒng)調(diào)試,驗證工程性能,確保安全穩(wěn)定運行。水利樞紐的施工是一個復(fù)雜的過程,需要精心組織、嚴格管控。首先要做好勘察和設(shè)計工作,明確地質(zhì)條件和施工方案。接下來是穩(wěn)固基礎(chǔ)、精心建設(shè)壩體,并配套建設(shè)電站、引水系統(tǒng)等配套設(shè)施。最后還要進行試運行,確保整個工程的安全穩(wěn)定運行。水利樞紐的運行維護專業(yè)人員維護擁有專業(yè)知識和經(jīng)驗的水利樞紐管理人員定期檢查和維護各項設(shè)施,確保設(shè)備正常運轉(zhuǎn)。防汛準備水利樞紐需進行經(jīng)常性的防汛準備,如檢查防汛設(shè)施、制定應(yīng)急預(yù)案,以應(yīng)對各種自然災(zāi)害。環(huán)境保護加強水質(zhì)監(jiān)測和污染治理,防止污染物進入水體,維護水環(huán)境質(zhì)量,確保水資源供給安全。水利樞紐的經(jīng)濟效益水利樞紐項目具有巨大的經(jīng)濟效益。預(yù)計投資回收期為10年,年營收達到5000萬元,年凈利潤1000萬元。同時,還創(chuàng)造了2000萬元的社會效益。水利樞紐的環(huán)境保護1生態(tài)平衡在水利樞紐的建設(shè)和運營中,要充分考慮對當?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)的影響,采取措施維護生態(tài)平衡。2水資源管理合理調(diào)控水資源利用,避免水資源短缺和污染問題,確保水資源可持續(xù)利用。3環(huán)境監(jiān)測建立完善的環(huán)境監(jiān)測體系,對水質(zhì)、水生態(tài)等進行長期動態(tài)監(jiān)測,及時發(fā)現(xiàn)和解決環(huán)境問題。4綠色建設(shè)在水利樞紐的規(guī)劃、設(shè)計和施工過程中,采用環(huán)保技術(shù)和材料,減少對環(huán)境的負面影響。水利樞紐的安全管理泄洪安全確保壩體和泄水設(shè)施的穩(wěn)固可靠,提升溢流和泄洪的安全性,是水利樞紐安全管理的關(guān)鍵。蓄水安全合理控制水庫蓄水水位,預(yù)防超洪水位,避免壩體受到過大壓力,確保水庫安全運行。人員安全建立嚴格的管控措施和報警系統(tǒng),保障水利樞紐工作人員和周邊居民的生命財產(chǎn)安全。環(huán)境安全制定環(huán)境風險評估和應(yīng)急預(yù)案,最大程度降低水利樞紐對生態(tài)環(huán)境造成的負面影響。水利樞紐的重點案例三峽水利樞紐三峽水利樞紐是世界上最大的水利工程