第二节 水电站挡水建筑物（1）在线视频

各位同学

大家好

上次课我们学习了水电站水利工程枢纽的概念、

分类、组成及不同类型的特点

这次课

我们来学习水电站水利工程枢纽中的

关键组成之一——水电站挡水建筑物

水电站挡水建筑物多指坝或闸

横跨河道而建

起到拦截水流和雍高水位作用

坝式水电站水利枢纽中的挡水建筑物为坝

引水式水电站水利枢纽中一般为拦河闸

坝和闸有什么区别呢？一般来说

坝的规模较大

能够拦截水流

雍高水位

形成水库；水库一般具有一定程度的调节库容

可以实现集中河段落差

即发电水头

和调节河中流量的双重作用

闸规模较小

一般仅具有拦截水流和泄水作用

如引水式水电站中

拦河闸可以将河道中的水流拦截至厂房进行发电

在枯水期来多少水发多少电

在洪水期

尽量多发电

多余的水弃掉

水头由引水道来集中

因此

由于拦河闸的高度较低和形成库容较小

仅具有挡水和泄水作用

对河段落差的集中和天然流量的调节影响很小

但二者本质上是一样的

只是规模不一样

实现的功能不同

在这节课中

我们将以坝为主进行挡水建筑物的介绍

我们常见的

也是工程上的几种常见的坝型有土坝、重力坝和拱坝

下面我们分别介绍

首先我们介绍土坝

土坝是最古老且应用最广泛的一种坝型

实际上我们小时候在沙滩上玩耍时

常常堆起来挡水甚至截断小河的“坝”

就是一个简单的土坝土坝是用土石填筑而成

因此

它具有以下优点：就地取材

结构简单

易于修筑

便于维护和加高扩建

工作可靠

较能适应地基的变形

但土坝用土石填筑也有其短处：一般不能坝顶过水

不便于施工导流

相对来说工程量大

粘性土料的填筑受气候的影响较大

这些都是很容易理解的

土石坝按其施工方法可分为：

碾压式土石坝、冲填式土石坝、水中填土坝等

应用最为广泛的是碾压式土石坝

施工时将土料用机械或人工运至坝上

分层铺平压实而成

以上我们对土石坝有了基本的认识

下面我们介绍土石坝的防渗问题及防渗措施和土石坝分类

由于任何土料总有一定的透水性

在上下游水位形成的水头作用下

坝体内将形成从上游向下游的渗流

渗流可以通过坝体、坝基和坝肩渗透到下游

渗流不仅仅是会带来水库中水的渗漏

更关键的是其可能带来的坝体稳定问题

渗流问题一般采用“上堵下排”的方式来解决

土坝坝体可利用坝身土体、坝体内的

黏土心墙或其他材料的防渗体

堵截渗流

按照黏土在坝身内的配置和防渗体所用的材料种类

碾压式土石坝可分为：均质土坝、

土质心墙坝、土质斜墙坝

均质土坝利用坝体内的土体防渗

土质心墙坝和土质斜墙坝

均利用黏土心墙防渗；还有防渗层为其他材料的

如混凝土面板坝、沥青混凝土心墙坝等

以上为坝体防渗

即所谓的“上堵”

坝体防渗体并不能拦截所有渗流

还是有一部分渗流会发生

就需要通过排的方式

将其排出坝体

以免对下游坝坡产生破坏

如图为均质土坝

渗流的自由面与坝横剖面的交线称为浸润线

浸润线太高

会使浸润线下的坝体浸泡在水体中

容易引起下游边坡滑坡

为了降低浸润线

以利于下游边坡的稳定

常在下游坝趾处设排水设备

如排水棱体

排水棱体可以有效降低下游侧坝体中浸润线高程

从而保持下游侧浸润线之下坝体的干燥

防止滑坡

但排水设备却带来了一个问题

缩短了渗透路径

加大了渗透坡降

增加了土料发生渗透变形如管涌的可能性

为解决此矛盾

需要设置反滤层

排水棱体的反滤层是由若干从砂到砾石的

反滤料按一定的级配做成

保证其中的空隙只能渗水

不带走土料

而且不能堵塞

黏土心墙或斜墙的反滤层

是在心墙和碓石接触面处敷设

由心墙向上下游两侧

用若干粒径由细到粗的骨料

由近而远分层布置而成

以上为坝体的防渗和排水

下面讲坝基的防渗

当坝基透水层较浅

于10-15米时

可采用截水槽防渗

即将心墙或斜墙向透水坝基延伸至不透水层

截水槽通过开挖回填而成

为了加强截水槽底部和不透水层接触面的防渗作用

在接触面上可以设置混凝土或钢筋混凝土齿墙

当坝较高时

可在齿墙下设置防渗帷幕

此外

当坝基渗水性覆盖层较深时

可将斜墙或心墙在水平方向往上延伸形成铺盖

铺盖可以延长渗透路径

使坝基渗透坡降和渗流量减少至允许范围内

为防止下游坝趾处有较大的渗透压力而产生管涌或流土

可在下游设置排水减压井

起到排水作用

降低下游渗透压力

当坝基渗水性覆盖层厚度大于20米时

也可设置混凝土防渗墙

利用冲击钻沿坝轴线方向钻出一排孔或开槽

直至岩基

通过灌注或浇筑混凝土形成

坝肩防渗一般通过将坝体和坝基防渗层

向大坝两侧延伸至不透水层的方式解决

以上我讲了可能会影响土坝的防渗问题

下面我们讲一下影响土坝稳定的

另一个问题——土坝边坡

土坝是一种散粒体结构的坝型

且多数建于软弱基础上

因土粒间的联结力低

抗剪能力小

容易产生坝坡坍滑或坝坡连同部分坝基的共同坍滑

为维持稳定

上下游须有一定的坡度

剖面都呈梯形

因此

边坡是影响土坝安全、经济的最主要的剖面参数

土坝的边坡坡度取决于坝型、坝高、

坝身及坝基土壤强度等因素

通常边坡值为1:2-1:4

坡度越小坝体越稳定

下面我简单介绍一下土坝的一些其他设施和参数

马道

土坝下游边坡常沿高程每隔10-15米设一

宽1.5-2.0米的马道

上设排水沟

用于拦截坝坡雨水

进行观测、检修等

也有利于坝体稳定

马道往往也是下游变坡处

坝顶高程

由水库静水位加足够超高确定

超高包括风浪雍高、坝面波浪爬高及安全超高等因素

坝顶可设置防浪墙防止坝顶过水

同时减少坝体填筑量

但正常情况下坝顶应高出静水位至少0.5米

非常运用情况下

坝顶不得低于静水位

坝顶宽度

为满足坝高和交通要求

一般取4-6米

边坡护面

为防止水流及浪的冲击

上游边坡可用干砌石或混凝土护面

下铺碎石料作垫层

过渡到土料；下游坡可用草皮护坡

并设块石排水网

各位同学

以上我们介绍了水电站挡水建筑物中的土坝

这次课我们就讲到这里

下次课我们讲解水电站挡水建筑物中

混凝土重力坝和拱坝

谢谢大家的观看

下次课再见