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水利行业基本常识

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水利水电工程等级划分及特征水位 一、水工建筑物等级划分 水利水电工程分等指标(第一页表格),分为一二三四五等,分别是防洪、灌溉、发电、供水和治涝。 永久性水工建筑物级别:根据所在工程的等别、建筑物的重要性确定为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级,穿堤水工建筑物按最高级别确定。

水利水电工程等级划分及特征水位

一、水工建筑物等级划分

  1. 水利水电工程分等指标(第一页表格),分为一二三四五等,分别是防洪、灌溉、发电、供水和治涝。

  2. 永久性水工建筑物级别:根据所在工程的等别、建筑物的重要性确定为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级,穿堤水工建筑物按最高级别确定。

  3. 临时性水工建筑物级别:按第二页下方表格确定,对于3级临时性水工建筑物,符合该级别规定的指标不得少于两项。


水利水电工程等级

指水利水电的等级及其建筑物的分级。 在规划设计水利水电枢纽及其水工建筑物时,为使工程既安全可靠,又经济合理,根据工程规模、效益、在国民经济中的作用及失事后的影响,将工程划分为若干等级。 根据其工程规模、效益和在经济社会中的重要性,按表3.0.1确定:

二、水工建筑物的分类及作用

  1. 按作用分类: 挡水建筑物,泄水建筑物、输水建筑物、取(进)水建筑物、整治建筑物以及专门为灌溉、发电、过坝需要而兴建的建筑物。

  2. 取(进)水建筑物: 输水建筑物的首部建筑物,如引水隧洞的进水口段、灌溉渠首和供水用的扬水站等。

  3. 整治建筑物: 用以改善河流的水流条件、调整河势、稳定河槽、维护航道以及为防护河流、水库、湖泊中的波浪和水流对岸坡冲刷的建筑物,如顺坝、丁坝、导流堤、护底和护岸等。

  4. 专门建筑物: 为灌溉、发电、过坝等需要兴建的建筑物。如专为发电用的引水管道、压力前池、调压室、电站厂房;专为灌溉用的沉砂池、冲砂闸;专为过坝用的升船机、船闸、鱼道、过木道等。

三、水库与堤防的特征水位

  1. 水库的特征水位: 校核洪水位、设计洪水位、防洪高水位、正常蓄水位、防洪限制水位、死水位。

  2. 提防工程特征水位:设防(防汛)水位(开始防汛的水位)、警戒水位(准备抢险的水位)、保证水位(设计的洪水位)。

库容

总库容: 校核洪水位以下的全部水库容积。


死水位 ——又称设计低水位

水库在正常运用情况下,允许消落到的最低水位,称死水位。

死库容: 死水位以下的水库容积。

确定死水位应考虑的主要因素: 保证水库有足够的能发挥正常效用的使用年限,特别应考虑部分库容供泥沙淤积;保证水电站所需要的最低水头和自流灌溉必要的引水高程;库区航运和渔业的要求。


正常蓄水位 ——又称正常高水位、兴利水位,或设计蓄水位

水库在正常运用情况下,为满足兴利要求在开始供水时应蓄到的水位,称正常蓄水位。 正常蓄水位决定水库的规模、效益和调节方式,也在很大程度上决定水工建筑物的尺寸、型式和水库的淹没损失,是水库最重要的一项特征水位。

兴利库容: 正常蓄水位与死水位之间的库容,是水库可用于兴利径流调节的库容,又称调节库容或有效库容。 正常蓄水位与死水位之间的深度,称为消落深度或工作深度。


防洪限制水位 —— 又简称汛限水位

水库在汛期允许兴利蓄水的上限水位,也是水库在汛期防洪运用时的起调水位,称防洪限制水位。

结合库容: 当防洪限制水位低于正常蓄水位,则将两个水位之间的水库容积称为结合库容,也称共用库容或重叠库容。


防洪高水位

水库遇到下游防护对象的设计标准洪水时,在坝前达到的最高水位,称防洪高水位。 只有当水库承担下游防洪任务时,才需确定防洪高水位。此水位可采用相应下游防洪标准的各种典型洪水,按拟定的防洪调度方式,自防洪限制水位开始进行水库调洪计算求得。

防洪库容 防洪高水位至防洪限制水位间的水库容积称防洪库容 V防


设计洪水位

水库遇到大坝的设计洪水时,在坝前达到的最高水位,称设计洪水位。 设计洪水位是水库在正常运用情况下允许达到的最高洪水位。也是挡水建筑物稳定计算的主要依据,可采用相应大坝设计标准的各种典型洪水,按拟定的调度方式,自防洪限制水位开始进行调洪计算求得。

拦洪库容 ——又称设计调洪库容

设计洪水位至防洪限制水位间的水库容积。


校核洪水位

水库遇到大坝的校核洪水时,经水库调洪后,在坝前达到的最高水位,称校核洪水位。 校核洪水位是水库在非常运用情况下,允许临时达到的最高洪水位,是确定大坝顶高及进行大坝安全校核的主要依据。此水位可采用相应大坝校核标准的各种典型洪水,按拟定的调洪方式,自防洪限制水位开始进行调洪计算求得。

调洪库容: 校核洪水位至防洪限制水位之间的水库容积称为调洪库容。


土石坝与堤防的构造及作用

一、土石坝的类型

  1. 按坝高分: 低坝(30m以下)、中坝(30~70m之间)、高坝(70m以上)。

  2. 按施工方法分: 碾压式土石坝(最常见,分为: 均质坝(低坝)、土质防渗体分区坝、非土料防渗体坝)、水力冲填坝、定向爆破堆石坝。

二、土石坝的构造及作用

  1. 坝顶构造: 坝顶宽度(高坝选10~15m、中低坝选5~10m)、护面(Ⅳ级以下的坝下泳也可以采用草皮护面)、防浪墙(1~1.2m)。

  2. 防渗体: 主要有心墙、斜墙、铺盖、截水墙等。 作用:减少通过坝体和坝基的渗流量;降低浸润线,增加下游坝坡的稳定性;降低渗透坡降,防止渗透变形。心墙一般布置在坝体中部。斜墙在坝体上游。黏性心墙和斜墙顶部水平厚度一般不小于3m,防渗坝体与坝顶之间保护层不宜小于1m。

  3. 土石坝的护坡与坝坡排水:

    护坡: 防止波浪淘刷、顺坝水流冲刷、冰冻和其他形式破坏。

    坝坡排水: 纵横向联通的排水沟。 坝较长时:50~100m设一横向排水沟。

  4. 土石坝排水设施:

    排水设施: 贴坡排水(常用于中小型工程下游无水的均质坝或浸润线较低的中等高度坝)、棱体排水、褥垫排水、管式排水、综合式排水。

    反滤层: 2~3层粒径不同的砂石料。

土坝的裂缝及其处理




土坝滑坡及其处理



三、堤防的构造与作用



堤防

简称堤,亦称堤埝。指为防御水流漫溢而在岸边修筑的水工建筑物。一般用土修筑。 堤高超过6m的背水坡应设戗台,风浪大的海堤、湖堤临水设置消浪平台。

水闸的组成及作用



水闸

水闸是一种 修建在河道、渠道或湖、海口,利用闸门控制流量和调节水位 即能挡水又能泄水的低水头水工建筑物。

一、 水闸的类型
  1. 按承担任务: 进水闸、节制闸、泄水闸、排水闸、挡潮闸。

  2. 按闸室结构: 开敞式水闸、涵洞式水闸。

二、水闸的组成部分及其作用

  1. 闸室: 是水闸的主体,起挡水和调节水流的作用。 包括:

    底板: 整体式底板: 底板与闸墩连成整体。中等密实以下的地基或地震区适宜采用整体式底板。分离式底板:底板与闸墩之间用用沉降缝分开。基地压力较大、适用于中等密实以上地基。

    闸墩: 多用C15~C30的混凝土浇筑。

    工作桥。

    胸墙: 挡水。 减小闸门高度。5m以下用板式结构,5m以上用板梁式结构。

  2. 上游连接段:

    铺盖 防渗,不透水性,防冲。混凝土铺盖最常见,常用C15混凝土浇筑,厚度0.2~0.4m。

    护底与护坡 防止冲刷,长度为3~5倍堰顶水头。

    上游翼墙: 结构形式有重力式、悬臂式、扶壁式和空箱式等。

    重力式翼墙: 适用于地基承载力较高、高度在5~6m以下的。

    悬臂式翼墙: 高度在6~9m,地质条件较好的。

    扶壁式翼墙: 8~9m以上、地质条件较好的。

    空箱式翼墙: 高度较高、地质条件较差的。

  3. 下游连接段:

    护坦: 缝中应设止水。

    海漫与防冲槽(齿墙) 消除水流余能,调整流速。海漫构造要求:表面粗糙、透水性好、有一定柔性。

    下游翼墙与护坡: 总扩散角在15°~24°之间。


混凝土坝的构造及作用

混凝土坝

土坝

拦截水流的挡水建筑物。 在坝的上游形成水库,用以调节流量、抬高水位,为防洪、灌溉、发电、航运、给水等事业服务。

通常按筑坝材料分为混凝土坝、浆砌石坝 、土石坝 、草土坝 、橡胶坝、钢坝和木坝等,其中混凝土坝和土石坝是常的主要坝型。

混凝土坝和浆砌石坝按力学特点和结构特征又可分为重力坝、拱坝和支墩坝。

土石坝又称当地材料坝,分为土坝和堆石坝。 坝体剖面为上窄下宽的梯形。 优点是就地取材,结构简单,抗震性能好,除干砌石坝外均可机械化施工,对地形和地质条件适应性强。 缺点是一般需要在坝体外另设泄洪过流和施工导流设施。

坝还按坝顶是否允许泄流分为溢流坝和非溢流坝。

按坝的高度分为高坝、中坝和低坝,对此各国标准不一。 中国规定坝高70 米以上为高坝 ,坝高30~70米为中坝 ,坝高30米以下为低坝。

一、重力坝的分缝与止水

  1. 横缝: 一般为15~20m,不均匀沉降较大时,需留缝宽1~2cm。

  2. 纵缝: 沿缝面应布设灌浆系统。坝体温度冷却到稳定温度,缝宽达0.5mm以上时再进行灌浆。

二、拱坝的类型

定圆心等半径拱坝、等中心角变半径拱坝、变圆心变半径双曲拱坝。

水电站的组成及作用
电站由进水口、引水建筑物、平水建筑物和厂区枢纽组成:
  1. 引水建筑物: 有动力渠道、引水隧洞和压力管道。

    动力渠道: 有非自动调节和自动调节渠道两种。 非自动不能调节流量,自动能调节流量。

    引水隧洞: 弯曲半径大于5倍洞径,转角不宜大于60°

  2. 平水建筑物: 包括压力前池(设在无压引水的末端)、调压室。

  3. 厂区枢纽的主厂房: 施工中、蜗壳外围混凝土、机墩、发电机风罩等为二期混凝土,其他为一期混凝 土。


渠系建筑物的构造及作用

渡槽的构造及作用



渡槽

渡槽,指输送渠道水流跨越河渠、溪谷、洼地和道路的架空水槽。

  1. 梁式渡槽的槽身结构: 有矩形和U型,简支矩形槽身适应跨度为8~15m,U型槽身适应跨度为15~20m。

  2. 涵洞的构造及作用: 涵洞分有压、无压、半有压式。

涵洞的洞身断面形式:

  1. 圆形管涵: 适用于有压涵洞或小型无压涵洞

  2. 箱形涵洞: 大中型有压或无压涵洞

  3. 盖板涵洞: 小型无压涵洞。

  4. 拱涵。

洞身构造: 基础、 沉降缝、 缝中要设止水、 截水环或涵衣、 产生集中渗流。



船闸

船闸是克服河流上建坝(或天然)形成的集中水位差的一种过船建筑物,它是由上下闸首、闸门、闸室等组成。

泵站俯视图

泵站内景

机电灌排

指利用动力机(如内燃机、电动机)带动水泵或其他提水工具,进行排涝或灌溉。


某鱼道示意图

鱼道

鱼道,就是供鱼类洄游的通道,由于人类活动破坏了鱼类洄游的通道而采取的补救措施,一般通过在水闸或坝上修建人工水槽来保护鱼类的习性。



护坦和海曼

闸、坝下游的消力池底板,称为护坦。 它是被用来保护水跃范围内的河床免受冲刷。 一般用混凝土或桨砌石做成,护坦的高程和尺寸取决于护坦水跃旋滚的水力特性。 紧接护坦或消力池后面的消能防冲措施,称为海漫。 其作用是进一步消杀水流的剩余动能,保护河床免受水流的危害性冲刷。



垛坝

坝垛布置与河岸平行,有调缓溜势保护堤岸作用,其形式多样,有人字形、月牙形、盘形、雁翅形、鱼鳞形等。



丁坝

又称“挑流坝”,是与河岸正交或斜交伸入河道中的河道整治建筑物。该坝的端与堤岸相接呈“T”字形。



消力池

消力池促使在泄水建筑物下游产生底流式水跃的消能设施。消力池的型式通常有下降式、消力槛式和综合式等3种。



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。 溢洪道一般不经常工作,但却是水库枢纽中的重要建筑物。 溢洪道按泄洪标准和运用情况,分为正常溢洪道和非常溢洪道。 前者用以宣泄设计洪水,后者用于宣泄非常洪水。 按其所在位置,分为河床式溢洪道和岸边溢洪道。



导流洞

指用于施工导流目的的隧洞。隧洞导流主要适用于河谷狭窄、岸陡岩坚的山区河流。



冲砂洞

指防止泥沙进入建筑物(如渠道、引水洞、厂房)而修筑的一种冲沙设备。




泄水洞

指水库向下游泄洪、放水灌溉和发电的通道,包括设在坝端或坝下的涵洞或在坝端附近岩石开凿的隧洞。



水利枢纽

为了开发利用水利资源和防治水害,将几种水工建筑物集中修建在一起,它们各自发挥作用又互相配合工作。 这些彼此直辖市工作的水工建筑物组成的综合体,叫水利枢纽。



地下水库

地下水库 是地下砂砾石孔隙、岩石裂隙或溶洞所形成的,或指修建于地下并以含水层为调蓄空间,通过修建地下截水墙以截蓄地下水或潜流而形成的有确定范围的 贮水空间

灌溉系统
指人工补给农田分水的工程技术措施。 通过这些工程措施可以随时按农作物的需要,将水从水源输送到田间。 灌溉系统主要的工程技术设备,包括有取水、输水、配水及泄水建筑物和渠道系统。
灌溉保证率

指灌溉设施对灌区用水的保证程度。 它的灌溉设计标准的一种表示方法。 即在多年中灌区作物对灌溉用水全部获得满足的年数与总年数之比, 以百分数表示。



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