第一节 水电站水利枢纽概述在线视频

各位同学

大家好

之前我们学习了水能利用的原理和运行知识

接下来就由我和大家一起学习水能开发中的工程措施

也就是我们本章的核心内容

水电站水利枢纽

在是这个部分

老师将会从水电站水利枢纽概述

水电站挡水建筑物

水电站引水建筑物

水电站泄水建筑物

和其他建筑物4个部分为大家讲解

本节课我们将从水电站水利枢纽概述开始

为大家进行讲解

如同大家所见

水在汛期往往气势汹汹

人们谓之曰洪水猛兽

躲之唯恐不及

而在平时

往往又静如处子

人们又最渴望亲近它

无论是在它凶恶如猛兽时

还是在它沉静如处子时

如果我们想借助它的力量为我们所用

我们都需要对它给予引导和约束

我们在实际水资源开发和水能利用时

用以引导或约束水流的工具就是水利工程枢纽

何为水利工程枢纽

水利工程枢纽就是有机地布置在一起

协调工作

共同作用

能够控制水流、实现某个或多个功能的、

各种不同类型的水工建筑物组合

专为发电或主要为发电而修建的水利枢纽

称为水电站水利枢纽

如著名的长江三峡工程

其水利工程枢纽包括大坝、水电站、

通航建筑物等三大部分组成

大坝又分为泄洪坝段和非溢流坝段

共同起到挡水和调蓄洪水的作用

水电站包含左、右两组发电系统等

共同完成引水发电功能

通航建筑物包括永久船闸和升船机等

共同完成船只过坝任务

以及其他岸坡、导流等建筑物

他们共同构成三峡大坝水利工程枢纽

协调合作

共同完成大坝的防洪、发电、抗旱

航运、灌溉、生活供水以及生态功能

现在大家对什么是水电站水利枢纽已经有了基本的概念

下面我来介绍水电站水利枢纽的分类

根据水电站的基本布置型式

水电站水利枢纽可分为坝式水电站水利枢纽和

引水式水电站水利枢纽

坝式水电站水利枢纽的特点

是水利发电的水头由挡水建筑物来集中

建筑物集中布置在河床中

相互影响较大

必须合理布置

而河床式水电站的水头采用长长的引水道来集中

且建筑物布置相对松散

相互影响较小

布置较为灵活

首先我先带同学们了解一下坝式水电站水利枢纽的特点

根据水电站厂房与挡水坝的相对位置关系

坝式水电站水利枢纽又分为坝后式和河床式

坝后式和河床式有什么区别呢

接下来就请大家一起通过两个实际工程

来了解两种水电站水利枢纽的特点

我们先一起来看看丹江口水电站水利枢纽布置图

其是典型的坝式水电站中的坝后式水电站

水头由挡水建筑物来集中

建筑物集中布置在河床中

我们重点关注厂房与挡水坝的相对位置

从厂坝横剖面图

可以明显得看出挡水坝和厂房是分开的

上游水压力由挡水坝独自承担

厂房不承担上游水压力

是典型的坝后式水电站

而富春江水电站枢纽

就是一个典型的河床式水电站

大家可以从富春江水电站水利枢纽布置图上看到

水头由挡水建筑物来集中

建筑物集中布置在河床中

厂房作为挡水坝的一部分

同时同厂房坝段横剖面图

我们也可以更清楚的看到挡水坝和厂房合为一体

共同承担上游水压力

这就是一个典型的河床式水电站

通过上面的案例讲解

大家可以看到

坝后式水电站的厂房与挡水坝分开

厂房不直接承受上游水压力

适用于高中坝水电站

而河床是水电站厂房就是挡水坝的一部分

与挡水坝一起承担上游侧的水压力

适用于堤坝水电站

但无论坝后式水电站和河床式水电站

其发电水头都是有挡水建筑物

在河床上

大坝断面集中获得

学习完坝式水电站水利枢纽之后

下面我们来看一下

引水式水电站水利枢纽

引水式水电站水利枢纽其特点就在于“引水式”三字

也就是说其水头是靠空间距离较长的引水道来集中

下面这张图给出了一个典型的引水式水电站水利枢纽布置图

天然河道在这里

从引水口断面到厂房断面

距500米的水头根据我们所学的水能计算原理我们知道

这么高的水头转化为动能后

下游断面流速会比上游断面增大很多

但我们在实际天然河道中会看到

上下两个断面处的水流流速也就是动能变化不会很大

水流的势能转化到哪里去了呢

原因就在于天然状态下这部分水头

在经过这段长长的天然河道时

在水流间及水流与河床间的摩擦、

碰撞中能量变为热量被消耗掉了

因此我们才会看到在实际天然河道中

上下两个断面处的水流流速变化不大的情况

我们的水利工程

可以把这一部分能量利用来发电

我们采用工程措施

将水从引水口断面沿引水道引至厂房上游的压力前池处

这一段引水建筑物往往沿着等高线走

这样

从引水口到压力前池间的高程基本不会变化

盐城水流损失小水的势能变化小

如图引水口到压力前池间引水系统

沿程水头损失仅为2米

因此上下有两个断面间剩余的498米势能

就主要集中在压力前池

到厂房内水轮机断面的一段

水流携带这部分势能同压力前池

沿压力钢管冲下山坡

到达厂房内的水轮机位置

势能转化为动能

推动水轮机转子带动发电机

将机械能转化为电能进行发电

这就是引水式水电站的特点

其水头通过长长的引水道进行集中

而不像坝式水电站就在大坝断面位置进行集中

引水式水电站水利枢纽

根据其引水道的水压特点

又分为无压引水式水电站和有压引水式水电站

其区别在于进水口和引水道是有压还是无压

如图

一个无压引水式水电站

包括首部枢纽、引水道和厂区枢纽等三个组成部分

首部枢纽包括拦河坝、无压进水口和沉砂池

无压引水道

可以是明渠也可以是无压引水隧洞

这里是明渠

厂区枢纽包括压力前池、压力管道、

电站厂房及尾水渠、日调节池、泄水道

有压引水式水电站

其组成与无压引水式基本相同

区别主要在于首部枢纽的进水口变为有压

引水道由明渠或无压引水隧洞变为有压引水隧洞

厂区枢纽的压力前池变为调压室

其他基本组成都是一样的

在引水管道不长时

也可以不设调压室

这里

我们所说的无压

不是真正无压

只是无压引水道中的水仅承受大气压

有压引水道的水除承受大气压外还承受隧洞壁带来的压力

以上就是本节课的所有内容

下面我们总结一下

今天主要讲了①水电站水利枢纽的概念

水电站水利枢纽在不同功能的建筑物

相互协调共同作用为实现工程功能的组合

②水电站水利枢纽的分类

其分为坝式和引水式两类

其二者的主要区别在于水头的集中形式不同

建筑物的布置不同

③坝式水电站水利枢纽又分为坝后式和河床式

坝后式挡水坝和厂房分开

厂房不承受上游水压力

河床式挡水坝和厂房合为一体

共同承担上游水压力

④引水式水电站水利枢纽又分为

有压引水式和无压引水式

其二者的区别在于

进水口和引水道是否有压

有压引水道要设置调压井

而无压引水道要采用压力前池

希望通过今天的讲解

大家对水电站水利枢纽的概念分类都有了一个清晰的认识

下次课我们将一起学习水电站挡水建筑的类型及特点

谢谢大家观看下次课再见