当前课程知识点：水能与水资源利用 > 第八章 水电站水利枢纽 > 第四节 泄水建筑物和其他建筑物 > 第四节 泄水建筑物和其他建筑物
各位同学
大家好
上次课我们学习水电站引水建筑物
水电站引水建筑物主要包括进水口、
引水道、压力前池、调压室以及压力水管等
本次课我们要讲解水电站泄水建筑物及其他建筑物
在水电站水利枢纽中
有挡水建筑物蓄水
则必须要设置相应的泄水建筑物泄水
以防止洪水漫坝
保证坝体自身安全
因此
泄水建筑物的主要功能是宣泄洪水
是水利枢纽中不可缺少的主要建筑物
泄水建筑物常见的有溢流坝、溢洪道、深式泄水道等
首先
我们介绍溢流坝
溢流坝主要适用于混凝土坝
如混凝土重力坝或拱坝
混凝土抗冲刷能力强
溢流坝顶可以过水
因此
我们通过溢流坝顶进行洪水下泄
溢流坝在满足稳定和强度要求的基础上
还需要满足安全泄洪的水力学要求
（1）要有足够的泄流能力
如溢流孔口的数量和单孔尺寸等参数
需要在调洪演算的基础上
进行技术经济比较确定
（2）坝顶溢流堰的形状必须能保证水流平顺
避免高速水流产生表面气蚀和振动
给溢流堰的表面带来破坏
（3）要采取消能措施
溢流坝下泄的高速水流在到达
下游坝脚时携带很大的动能
通过采取合适的消能措施
可避免冲刷坝基
危及大坝安全
常见的消能措施有挑流消能和底流消能方式
挑流消能方式主要适用于建
在岩基上的高水头枢纽泄洪
在溢流坝的下游坝脚位置设置挑流鼻坎
如图
鼻坎将下泄的高速水流挑至空中
在空中分散掺气后
落至远离坝脚的深潭中
通过在空中与空气摩擦
以及与深潭水撞击起到消能的效果
深潭冲刷到一定深度后即会稳定
同时
远离坝脚
不致影响大坝的安全
底流消能主要适用于建在非岩基上、
水头较低的水利枢纽
由于基础强度较差
坝的断面较为宽胖
水头较低
因此
不能采用鼻坎调流消能方式
往往采用底流消能
如图
底流消能需要在溢流坝脚末端建立消力池
下泄的高速水流冲入消力池后
在池内受池水的阻挡产生水跃
水跃使得高速水流与池水进行充分的撞击和摩擦
从而起到消能效果
同时
可紧接着消力池下游
依次设置混凝土护坦和干砌石海漫
加强消能效果和减小对基础的冲刷
以上为溢流坝的讲解
下面我们讲解另一种泄水建筑物
河岸溢洪道
河岸溢洪道适用于土石坝或其他不适于坝身泄水的坝型
由于土石坝坝体抗冲刷能力弱
因此
泄水建筑物往往设置于坝体外的两侧岸边或天然垭口
称为河岸式溢洪道
河岸式溢洪道一般分为正槽式河岸溢洪道
和侧槽式河岸溢洪道
如图
二者的区别在于正槽式为正面进流
侧槽式为侧面进流
水流进入槽内后要转约90°沿槽向下游流走
河岸溢洪道通常为开敞的
与溢流坝相同
具有较大的宣泄洪水的能力
如图
正槽式溢洪道的基本组成
从上游向下游一般为进口段、溢流堰段、
陡坡段和消力池段
溢流堰可采用实用堰型或宽顶堰型
陡坡段水流流速高
要尽量平直
采用混凝土护砌
尽量减少掺气和空蚀
消能设施根据地形和地质情况
可采用挑流消能或底流消能
侧槽式溢洪道的结构类似
以上讲解了溢流坝和河岸溢洪道
下面我们讲解另一种泄水方式
深式泄水道
前面的两种泄水方式均为下泄表层水
深式泄水道位于深水层
可用于下泄深层水
可设置于混凝土坝的坝体内
或者采用隧洞泄流
但是其下泄流量与水头的1/2次方成正比
超泄能力较小
其优点在于
可兼供水、泄洪、放空水库、
排泥沙及施工导流等多种用途
其消能方式可采用挑流或底流消力池消能
以上为水电站泄水建筑物的内容
下面
我们讲解水电站其他建筑物
主要讲解通航建筑物和过鱼建筑物
由于水电站水利枢纽大都具有综合利用水资源的功能
因此
枢纽中除我们前面讲的挡水建筑物、
泄水建筑物、引水建筑物外
还会根据水利枢纽的功能建设其他建筑物
通航建筑物就是为了满足水利枢纽的通航功能设置的
具有帮助船只过坝的功能
通航建筑物常见的有船闸和升船机两类
二者过坝原理都很简单
但各有特点
船闸可以直接由水力将船只浮送过坝
通航能力大
但要消费一定水量
如图
船闸是这样工作的
当船只下行时
首先关闭船闸的上下工作闸门
对闸室充水
当闸室内水位与上游水位齐平时
停止充水并打开上闸首工作闸门
船只进入闸室
接着关闭上闸首工作闸门
开始将闸室内水量下泄
船只随着闸室内的水位下降
直至闸室内的水位于下游齐平
此时
打开下闸首工作闸门
船只驶出闸室
这样就完成船只的下行过程
这时
需要从下游过坝到上游的上行船只就
可以从下游进入闸室
然后
关闭闸门
给闸室充水
船只就会跟着闸室内水位上升
直到与坝内水位齐平时
打开上闸首工作闸门
船只驶入上游水库
完成船只上行过程
于是
反复这样的操作
就可以实现上下游船只的过坝功能
有些水利枢纽为梯级船闸
但原理都是一样的
如三峡梯级船闸
尽管船闸的工作原理简单
但过坝步骤稍微有点繁琐
而升船机相对于船闸步骤就要简单得多
升船机如同电梯
船只进入船厢后
升船机直接利用机械力将船厢沿
垂直方向或沿斜面升降
使船只过坝
因此操作比较简单
但受船厢及提取能力的限制
升船机主要用于货运量不大的中高水头水利枢纽
我们讲解了通航建筑物
下面我们接着讲解另一种重要的建筑物—过鱼建筑物
在水生生态系统中
有些鱼类需要沿河到河流上游产卵
河流上的挡水建筑物同样会对它们上行的道路形成阻隔
为了不切断鱼类的上行路径
我们需要在水利枢纽中建设过鱼建筑物
常见的过鱼建筑物有鱼梯、升鱼机等
如图
鱼梯是一种阶梯式水槽
水槽一个连一个
有流水沿水槽从上游向下游流动
并且水槽内会保持一定的水深
这样鱼就可以沿着鱼梯一级一级游向上游
鱼类过坝的功能就实现了
升鱼机原理类似于升船机
我们不详细讲解了
实际上
尽管很多水利枢纽都建有过鱼建筑物
但鱼类并不像船只一样服从安排
过鱼效果并不是很好
因此
还需要我们大家一起努力
研究更加有效的过鱼建筑物
同学们
我们这次课的内容就讲解到这里
本次课我们主要讲解了三种水电站泄水建筑物--
溢流坝、溢洪道和深式泄水道
以及两种过坝建筑物
通航建筑物和过鱼建筑物
同样还是那句话
温故而知新
请同学们在课下对相关知识进行经常性的复习
会不断有新的收获
谢谢大家观看
再见
-第一节 水资源与水能资源
--水资源与水能资源
-第二节 水能资源的分布及特点
-第一节 水资源的综合利用
-第二节 水力发电
--第二节 水力发电
-第三节 水能资源的开发方式
--小节测试
-第四节 河流的综合利用规划和梯级开发
-第一节 水文的基本概念
-第二节 累积频率计算
-第三节 设计年径流量推求
--讨论：为什么不能直接利用经验频率曲线进行设计年径流量的推求？
-章节测试
-第一节 水库特性
--第一节 水库特性
-第二节 兴利调节的作用及分类
-第三节 设计保证率和设计代表期
-第四节 径流调节计算
-第一节 水能计算的目的和方法
-第二节 水电站保证出力和多年平均发电量
-第三节 电力系统负荷及容量组成
--第三节小节测试
-第四节 各类电站工作特性
-第五节 水电站在电力系统中的运行方式
-第一节 水电站最大工作容量的确定
--讨论：说说电站除了设置最大工作容量为何还要设置备用容量才能满足正常供电的要求？
-第二节 电力系统备用容量的确定
-第三节 水电站重复容量的选定
-第四节 水电站装机容量的选择
-第五节 以发电为主的水库特征水位的选择
-第一节 水电站群的分类及补偿特性
-第二节 梯级水电站群的径流调节和补偿调节
-第三节 并联水电站群的补偿调节
-第四节 水电站群参数选择
-第一节 水电站水利枢纽概述
-第二节 水电站挡水建筑物
-第三节 水电站引水建筑物
-第四节 泄水建筑物和其他建筑物
-章节测试
-第一节 水电站厂房的任务、组成及类型
-第二节 水电站厂区枢纽布置
-第三节 厂房设备及布置
-第四节 水电站厂房的建设流程
-第五节 主厂房的轮廓尺寸
