第9章 水工建筑物枢纽布置设计
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《水工建筑物》课程设计任务书班级___________________姓名___________________学号___________________土木工程学院水利水电系2014.7.7某江是我国东南地区的一条河流,根据流域规划拟建一水电站。
本设计的任务是对某江水利枢纽进行设计。
其基本资料和设计要求如下。
一、枢纽任务本工程同时兼有防洪、发电、灌溉、渔业等综合作用。
1、发电水电站装机容量为20万千瓦,多年平均发电量5.09亿度。
本电站4台5万千瓦机组。
正常蓄水位为184.25米,汛期限制水位为182米,死水位164米,4台机满载流量338立方米/秒,相应尾水位103.5米。
厂房型式为坝后式,主厂房平面尺寸为81×18平方米,发电机层高程114.8米,尾水底板高程90.8米,厂房顶高程130.5米。
副房平面尺寸为66×10平方米。
安装场尺寸为21×18平方米。
开关站尺寸为20×75平方米。
2、灌溉本工程建成后,可增加保灌面积50万亩。
3、防洪减轻洪水对某市和某平原的威胁,在遇到5000年一遇和1000年一遇的洪水时,经水库调洪后,洪峰流量由原来的14900立方米/秒、11700立方米/秒分别削减为7550立方米/秒、6550立方米/秒。
要求设计洪水时最大下泄流量限制为6550立方米/秒。
其他参数见下表:4、渔业正常蓄水位时,水库面积为35.60平方公里,可为发展养殖创造有利条件。
5、过木根据林业部门的要求,木材过坝量每年为33.3万立方米。
其木材最大长度12米,大头直径为115厘米。
6、其它五年完工。
二、某江水利枢纽基本资料说明(一)、自然地理1、流域概况某江是我国东南一条河流,流向自西向东,流经某省南部地区,汇人东海,干流全长153公里,流域面积4860平方公里。
坝址以上流域面积2761平方公里,流域境内为山区,平均海拔高度为662米,最高峰达1921米,流域境内气候湿润,雨量充沛,属热带气候。
第九章水工建筑物枢纽布置设计2、了解枢纽布置的原则§1水利枢纽设计阶段的划分1.1设计所需要的基本资料:自然地理;地质;水文;气象;社会经济;相关规程与规范。
1.2设计阶段的划分:预可行性研究、可行性研究、招标设计、施工详图设计(原先:可行性研究报告、初步设计、招标设计和施工图设计)可行性研究报告阶段:论证拟建工程在技术上的可能性、经济上的合理性、以及开发次序上的迫切性。
包括以下内容:初拟主要水文参数,查清主要地质问题,选定工程地址;估算淹没补偿和对环境的影响;初定工程等别、建筑物级别,主要建筑物的形式、轮廓尺寸和枢纽布置方案,装机容量和机型;估算主要工程量,初拟施工导流方案、主体工程的施工方法、施工总体布置和总进度;估算工程总投资,进行经济分析和评价,阐明工程效益。
初步设计阶段:包括确定拟建工程的等别和主要建筑物的级别;选定各种特征水位;选定坝型、输水线路、主要建筑物的形式、轮廓尺寸及枢纽布置;确定装机容量,选择机组型号和其他机电设备;确定施工导流方案及主体工程的施工方法、施工总体布置及总进度、对外交通和施工设施;提出建筑材料、劳动力和风、水、电的需要量;论证对环境的影响及环境保护;进行经济分析,阐明工程效益。
招标设计阶段:合同文件和工程文件。
前者包括:投标须知和合同条款、合同格式和投标格式;后者包括技术规范和图纸。
施工祥图阶段:建筑物地基开挖图、地基处理图、建筑物结构图、钢筋混凝土结构的钢筋图、金属结构及机电设备的安装图等。
§2蓄水枢纽2.1坝址与坝型选择坝址、坝型选择和枢纽布置三者是互相联系的,不同的坝轴线可以选用不同的坝型和枢纽布置。
如河谷狭窄,地质条件良好,宜于修建拱坝;河谷宽阔,地质条件较好,可以修建重力坝或支墩坝;河谷复盖层厚或地质条件较差且土料含量丰富,宜于修建土石坝。
对同一条坝轴线,还可以考虑几种不同的坝型和枢纽布置方案。
在选择坝址、坝型和枢纽布置中不仅要研究枢纽附近的自然条件,而且还要考虑枢纽的施工条件、运行条件、总和效益、投资指标及远景规划等,这是水利枢纽设计中贯穿在各个阶段的一个十分重要的问题。
第八章
1.水利枢纽设计的任务与内容有哪些?
水利枢纽设计的任务与内容包括河流开发规划,环境影响评价,水文与气象研究,工程地质研究,建筑材料研究,经济评价分析,研究报告的编写。
2.水利枢纽的设计阶段有哪些?
水利工程勘察设计的全过程可分为项目建议书、可行性研究报告、初步设计、招标设计、施工图设计五个阶段。
3.什么是项目建议书?
在江河流域(区域)综合利用规划或专业规划的基础上编制的要求建设某一项目的建议性设计文件,其主要作用是对一个拟进行建设的项目的初步说明,供国家选择并决定是否列入下一步工作。
4.什么是可行性研究报告?
在项目建议书的基础上,对拟建工程项目进行全面技术经济分析论证的设计文件,其主要作用是通过对工程在近期建设的必要性、技术上的可行性和经济上的合理性的综合论证,为投资决策提供科学依据。
5.什么是初步设计?
在可行性研究报告的基础上,根据必要而准确的设计资料所进行的最基本的设计阶段,同时也是项目建设前期工作的最后一个阶段。
6.什么是招标设计?
随着招投标制在中国水利建设领域中的广泛推行,1994年水利部规定,对需进行施工招标且尚未开工的项目,均应在完成初步设计之后进行招标设计。
7.施工图设计
在初步设计和招标设计的基础上,绘制具体施工图的设计阶段。
2049水工建筑物-0001试卷总分:100 答题时间:60分钟判断题(共10题,共40分)1. 对于综合利用的工程,如按水利水电分等指标表中指标分属几个不同等别时,整个枢纽的等别应以其中的最高等别为准。
T √F ×参考答案:T;考生答案:T;试题分数:4;考生得分:42. 重力坝的工作原理是在水压力及其它荷载的作用下,主要依靠坝体自身重量产生的抗滑力来满足稳定的要求。
T √F ×参考答案:T;考生答案:;试题分数:4;考生得分:03. 将重力坝坝体的上游面做成倾向上游的斜面或折坡面,目的是利用坝面上的水重增加坝的抗滑力,达到提高坝体稳定的目的。
T √F ×参考答案:T;考生答案:;试题分数:4;考生得分:04. 拱坝是特殊的壳体结构,受力调整能力不强。
T √参考答案:F;考生答案:;试题分数:4;考生得分:05. 棱体排水伸入坝体内部,能有效的降低浸润线,常用于下游水位较低或无水情况。
T √F ×参考答案:F;考生答案:;试题分数:4;考生得分:06. 护坦是用来保护水跃范围内的河床不受水流冲刷,保证闸室安全的主要结构。
T √F ×参考答案:T;考生答案:;试题分数:4;考生得分:07. 整体式闸底板的优点是闸孔两侧闸墩之间不会产生过大的不均匀沉陷,适用于地基承载力较差的土基。
T √F ×参考答案:T;考生答案:;试题分数:4;考生得分:08. 过堰水流与泄槽轴线一致的岸边溢洪道,称为侧槽溢洪道。
T √F ×参考答案:F;考生答案:;试题分数:4;考生得分:09. 围岩的弹性抗力与衬砌上作用的荷载无关。
T √参考答案:F;考生答案:;试题分数:4;考生得分:010. 与升船机相比,船闸运输量大、运行费用低廉,且耗水量小。
T √F ×参考答案:F;考生答案:;试题分数:4;考生得分:0单项选择题(共10题,共40分)1. 我国水能资源极其丰富,河川水能资源的理论蕴藏量高达()亿kW。
武汉大学水利水电学院《水工建筑物》课程设计指导书题目:平山水利枢纽设计专业:水利水电工程年级:2012级时间:2015年6月22日~30日指导教师:水电1班,佘成学水电2班,周伟水电3班,程勇刚水电4班,赖国伟水电5班,李民水电6班,何金平设计题目:平山水利枢纽设计几点要求(1)按时到设计教室进行课程设计。
不得迟到、早退,指导教师将随机抽查点名。
(2)独立完成。
鼓励同学们相互交流、讨论,但不得抄袭。
凡发现抄袭的情况,抄袭者和被抄袭者的成绩一律判为不及格。
一经发现,决不姑息。
(3)不得在设计室内进行与课程设计无关的活动,不得大声喧哗。
(4)按时完成课程设计的全部内容。
设计成果于2014年6月30日(第18周周二)下午4:00各班按班级收齐后交到水电系办公室,过期不候(也可与各班指导老师联系,统一交到各班指导老师的办公室)。
一律不得缓交。
课程设计的目的(1)培养同学们运用所学知识独立解决工程问题的能力;(2)训练同学们计算、绘图和编写设计说明书的能力。
平山水利枢纽设计基本资料详见“平山水利枢纽设计基本资料”。
设计内容:(1)枢纽布置(2)土坝设计(3)溢洪道设计详细要求附后。
需要提交的设计成果(1)设计说明书(含计算)1份,不少于20页。
(2)完成设计图纸3张,其中:平面布置图一张,直接手绘在提供的平面图上;枢纽下游展视图和溢洪道纵剖面图绘在一张50×75cm的绘图纸或坐标纸上,或用CAD绘制在A3图纸上;土坝典型断面图和土坝及溢洪道的细部结构绘在一张50×75cm的绘图纸或坐标纸上,或用CAD绘制在A3图纸上。
时间安排本次课程设计从6月22日(第17周周一)开始,到30日(第18周周二)结束,共7天时间。
其中:熟悉设计资料和枢纽布置1天土坝设计及说明书编写2天溢洪道设计及说明书编写2天绘图及成果整理2天“平山水利枢纽设计”基本内容1.设计资料详见“平山水利枢纽基本资料”。
2.枢纽布置主要应完成枢纽组成、枢纽等别及建筑物级别确定、各主要建筑物型式确定、各主要建筑物位置确定(即枢纽布置的比较和选定)。
第八章渠系建筑物自测题一、填空题1. 渠系建筑物的类型较多,按其作用可以分为以下六类:建筑物、建筑物、落差建筑物、建筑物、冲沙和沉沙建筑物以及量水建筑物等。
2. 渠道系统,一般由级固定渠道所组成。
各自的作用不同,其中:渠为输水渠道,渠为配水渠道。
3. 渠道设计的任务,是在给定的设计流量之后,选择渠道的、确定渠道以及渠道。
4. 渠道的设计要求较多,如:①有足够的输水能力,以满足的需要;②有足够的水位,以满足的要求;③有适宜的流速,以满足的需要;等等。
5. 渠道纵断面设计,主要内容是确定六条线:即①地面高程线、②、③最高水位线、④、⑤最低水位线和⑥。
6. 有坝取水枢纽,是指河道水量、但水位、不能满足要求,或引水量较大,无坝引水不满足要求的情况。
7. 无坝引水枢纽中,引水角一般为300~500,引水角越小,水流条件越、冲刷越、渠首的布置也就越。
8. 渡槽,是指渠道跨越河、沟、渠、路或洼地时修建的过水桥,一般由、和等部分组成。
9. 渡槽的适用条件,一般是所跨越的河渠相对高差,河道的岸坡,洪水流量的情况。
10. 渡槽根据支撑结构的情况可分为:以及两大类。
11. 梁式渡槽,根据其支承点位置的不同,可分为:式、式和式三种形式。
12. 双悬臂式梁式渡槽,按照其悬臂的长度不同,可以分为式和式两种形式,其中式的跨中弯矩为零,底板受压,抗渗较为有利。
13. 拱式渡槽,根据主拱圈的结构形式(支撑结构特点),分为式渡槽、式渡槽和式渡槽。
14. 渡槽的水力计算方法是:当槽身长度L≥(15~20)(H为槽内水深),其流态属于流,流量公式为______ ______;当L<(15~20)H时,其流量按公式计算。
15. 梁式渡槽槽身纵向结构计算时,一般按情况设计;横向结构计算时,一般沿方向取单位长度,按问题设计。
16. 梁式渡槽的支撑形式,有槽墩式、排架式两种。
对于后者,主要包括:、、A字形排架、和组合式排架等。
17. 渡槽的基础形式较多,按照结构和受力特点,一般分为、、以及沉井基础等。
第一章绪论水利工程是指对自然界的地表水和地下水进行控制和调配,以达到除害兴利目的而修建的工程。
根本任务是:除水害兴水利。
水利水电工程的设计阶段:项目建议书阶段、可行性研究阶段、初步设计、招投标设计、施工图设计资源水利就是从水资源开发、利用、治理、配置、节约、保护等六个方面系统分析,综合考虑,实现水资源的可持续利用。
水工建筑物:为了达到防洪、灌溉、发电、供水等目的,修建的各种不同类型的,用来控制和支配水流的建筑物。
水利枢纽指集中建造的不同类型的水工建筑物组成的有机的综合体。
水利枢纽分为蓄水枢纽(水库)和取水枢纽。
其中水库枢纽包括挡水、泄水、输水(或引水)三类建筑物,称为水库三大件。
水工建筑物的分类按其在枢纽中的作用分为:挡水建筑物:用以拦截江河,形成水库或壅高水位。
如拦河坝、拦河闸、提防、海塘、施工围堰。
泄水建筑物:用以宣泄多余水量,排放泥沙和冰凌,或为人防、检修而放空水库等,以保证坝和其他建筑物的安全。
如溢流坝、溢洪道、隧洞、泄水闸、泄水孔。
输水建筑物:为满足灌溉、发电和供水的需要,从上游向下游输水用的建筑物。
如:引水隧洞、压力钢管、渠道、渡槽、倒虹吸等。
取(进)水建筑物:是输水建筑物的首部建筑物,如引水隧洞的进口段、进水闸、扬水站等。
整治建筑物(丁坝、顺坝、导流堤、护岸)、专门建筑物(压力前池、调压室、沉砂池、冲沙闸)。
水利工程的特点:①工作条件的复杂性;②设计选型独特;③施工难度大;④社会、经济效益高;⑤对环境影响的多面性;⑥失事后果的严重性;第二章重力坝重力坝的工作原理:在水压力及其他荷载的作用下,主要依靠坝体自身重量产生的抗滑力来满足稳定的要求;同是也依靠坝体自重在水平截面上产生的压应力来抵消由于水压力所引起的拉应力,以满足强度的要求。
其基本剖面为上游面近于垂直的三角形剖面。
按结构形式分:实体重力坝、空腹重力坝、宽缝重力坝。
宽缝重力坝:将相邻坝段间的横缝部分地拓宽的重力坝。
空腹重力坝:在实体重力坝坝底沿坝轴线方向设置大尺寸的空腔按是否溢流分:溢流重力坝、非溢流重力坝按筑坝材料分:混泥土重力坝、浆砌石重力坝为了减少渗流对坝体稳定和应力的不利影响,在靠近坝体的上游面设排水孔,靠近坝踵的地基内设防渗帷幕,帷幕后设排水孔重力坝的优点:①结构作用明确,设计方法简便,安全可靠;②对地形、地质条件适应能力强;③枢纽泄洪问题易解决;④便于施工导流;⑤施工方便重力坝的缺点:坝体剖面尺寸大,材料用量多;②坝体应力较低,材料强度不能发挥;③坝体与地基接触面积大,坝底扬压力大,对稳定不利;④坝体体积大,施工水化热难以控制。
第九章水工建筑物枢纽布置设计2、了解枢纽布置的原则§1水利枢纽设计阶段的划分1.1设计所需要的基本资料:自然地理;地质;水文;气象;社会经济;相关规程与规范。
1.2设计阶段的划分:预可行性研究、可行性研究、招标设计、施工详图设计(原先:可行性研究报告、初步设计、招标设计和施工图设计)可行性研究报告阶段:论证拟建工程在技术上的可能性、经济上的合理性、以及开发次序上的迫切性。
包括以下内容:初拟主要水文参数,查清主要地质问题,选定工程地址;估算淹没补偿和对环境的影响;初定工程等别、建筑物级别,主要建筑物的形式、轮廓尺寸和枢纽布置方案,装机容量和机型;估算主要工程量,初拟施工导流方案、主体工程的施工方法、施工总体布置和总进度;估算工程总投资,进行经济分析和评价,阐明工程效益。
初步设计阶段:包括确定拟建工程的等别和主要建筑物的级别;选定各种特征水位;选定坝型、输水线路、主要建筑物的形式、轮廓尺寸及枢纽布置;确定装机容量,选择机组型号和其他机电设备;确定施工导流方案及主体工程的施工方法、施工总体布置及总进度、对外交通和施工设施;提出建筑材料、劳动力和风、水、电的需要量;论证对环境的影响及环境保护;进行经济分析,阐明工程效益。
招标设计阶段:合同文件和工程文件。
前者包括:投标须知和合同条款、合同格式和投标格式;后者包括技术规范和图纸。
施工祥图阶段:建筑物地基开挖图、地基处理图、建筑物结构图、钢筋混凝土结构的钢筋图、金属结构及机电设备的安装图等。
§2蓄水枢纽2.1坝址与坝型选择坝址、坝型选择和枢纽布置三者是互相联系的,不同的坝轴线可以选用不同的坝型和枢纽布置。
如河谷狭窄,地质条件良好,宜于修建拱坝;河谷宽阔,地质条件较好,可以修建重力坝或支墩坝;河谷复盖层厚或地质条件较差且土料含量丰富,宜于修建土石坝。
对同一条坝轴线,还可以考虑几种不同的坝型和枢纽布置方案。
在选择坝址、坝型和枢纽布置中不仅要研究枢纽附近的自然条件,而且还要考虑枢纽的施工条件、运行条件、总和效益、投资指标及远景规划等,这是水利枢纽设计中贯穿在各个阶段的一个十分重要的问题。
在选择坝址、坝型时,需要考虑以下几个方面的问题。
1、地质条件坝址地质条件是水利枢纽设计中的重要条件之一。
坝址选择中要对以下几个方面的地质问题引起足够的重视:坝址选择中要对以下几个方面的地质问题引起足够的重视:1)、断裂问题。
特别要注意与坝轴线几乎平行的断层及顺河大断层,了解断层破碎带中胶结情况,是否有裂隙承压水存在等,以便提出合理的处理措施;2)、河间地块(指两段河流之间的区域)作为坝址比较理想但河流的弯曲往往与构造因素有关,因此必需注意河间地块的构造问题;3)、在顺向河谷(指岩层走向和河流的流向一致)中,总有一岸是雨岩层倾向一致的顺向坡。
当岩层倾角小于地形坡角,岩层中在地形上存在凌空面,这种岸坡极易发生滑动,应当注意;4)、对于岩溶地区,要掌握岩溶发育的规律,特别要注意潜伏溶洞,溶沟和溶槽,查明岩溶对水库蓄水和对建筑物的影响,并提出有效的处理措施。
2、地形条件坝址选在峡谷地段,坝轴线较短,坝体工程量小;但不利于泄水建筑物的布置、施工导流和施工场地的布置,因此需要综合考虑。
选用土石坝时,应注意库区有无垭口可供岸边溢洪道;上、下游有无开阔地区,可供布置施工场地,对于有泥沙及有漂木要求的河道,还应注意水流的形态,在选择坝址时,应当考虑到泥沙和漂木进入取水建筑物。
对于有通航要求的枢纽,则应注意通航建筑物于河道的连接。
3、建筑材料坝址附近应有足够数量符合质量要求的建筑材料。
对于料场分布、开采条件、埋藏深度、施工期淹没问题应认真考虑。
4、施工条件要便于施工导流;要求坝址附近特别是下游有较开阔的地形,以便布置施工场地;距交通干线较近,对外交通方便;可与永久电网连接,解决施工用电的困难。
5、综合效益对不同坝址要综合考虑防洪、灌溉、发电、航运、过木和旅游等各部门的经济效益。
2.2、枢纽布置枢纽布置就是枢纽中各个水工建筑物的相互位置,是枢纽设计中的一项重要内容,由于这项工作需要考虑的因素多,涉及面广,因此,需要从设计、施工、运行管理、经济等各方面进行全面论证,综合比较,最后从若干个比较方案中选定最好的枢纽布置方案。
1、枢纽布置的一般原则1)、坝址、坝型选择和枢纽布置应与施工导流、施工方法和施工期限等结合考虑,要在较顺利的条件下缩短工期。
2)、枢纽布置应满足个建筑物在布置上的要求,保证各个建筑物在任何工作条件下都能正常工作。
3)、在满足建筑物强度和稳定的条件下,降低枢纽总造价和年运转费用。
4)、枢纽中个建筑物布置紧凑,尽量将同一工种的建筑物布置在一起,以减少联结建筑。
5)、尽可能使部分建筑物早期投产,提前发挥效益(如提前蓄水,早期发电或灌溉)。
6)、枢纽的外观应与周围的环境协调,在可能条件下注意美观。
2、各类建筑物在枢纽布置中的要求1)、挡水建筑物除拱坝外,通常布置成直线,这样坝轴线较短,坝身体积小,对建筑物的受力状态有利,并便于与相邻的建安转物的联结。
但有时受地形和地质条件的限制,也可将坝轴线布置成折线。
2)、泄水建筑物泄水建安转物包括溢流坝、岸边溢洪道、泄水空、泄水隧洞等。
溢流坝前缘应正对上游来水的主流方向,特别当坝轴上游不远处有河道转弯时更要注意;下游出口方向最好与原河道的主河槽水流方向一致。
溢流坝应尽量建在坚硬完整的岩基上,以利于解决下游消能防冲问题。
当溢流坝与厂房段并列布置时,一般应尽量将前者布置在深槽,以保证泄水流畅。
为了减少下游水流对对其它建筑物的影响,有时需在溢流坝与这些建筑物之间布置导墙。
岸边式溢洪道应尽量布置在高程较低的垭口处。
要求进口水流平顺;溢溜堰及泄槽的布置要结合地形、地质及水流条件综合考虑;出口出应采用适当的消能外,还应防止对水电尾水及航道出口的干扰。
泄洪隧洞的布置,主要取决于地形、地质、施工及枢纽布置等条件。
进口应力求使水流平顺,出口布置应注意消能及防止对其它建筑物的影响。
当河流含沙量大,坝前淤积严重时,应采取排沙措施。
冲沙孔常布置在厂房进口附近,其高程应满足运用上的要求。
3)、水电建筑物水电站进口前水流应顺直,不发生漩涡及横向水流,进口高程由水利计算确定。
坝后式厂房应尽可能靠近坝下,以减小引水管路的工程量和水头损失。
对河床式水电站,由于泄水建筑物占据了主河槽,厂房多布置在岸边,但应避免由于泥沙淤积造成尾水位壅高,从而降低发电水头。
如溢流坝采用挑流或面流的消能方式,则在布置上要采取适当措施以减小下游河床的冲刷、淤积、回流等对尾水的影响。
当河床狭窄,不能并列布置溢流坝及厂房时,可以采用坝内式厂房、厂房顶溢流式、挑越式或地下厂房等布置方式。
这些星式可以减少枢纽布置,减少工程量,但坝体及厂房结构比较复杂。
引水式电站的厂房位置主要取决于地形和地质条件,一般多为裁弯取直,利用河道天然落差,增加发电水头。
4)、灌溉和引水建筑物(详见下节)引水建筑物可包括进水闸、坝身引水管或引水隧洞。
引水建筑物的取水口应位于用水地区的一侧,其高程取决于用水地区的高程。
为适应灌溉需要,可采取适当措施分层取用表层水。
当枢纽采用堰闸或无坝取水时,取水口一般应选在弯道下游段凹岸一侧;对取水口的引水角,门前排沙、以及进水闸后排沙(如沉沙池、排沙闸等)均需要布置得当。
水利枢纽设计需要通过论证比较,选出最优方案。
所谓好的方案,应当是技术上先进和可能,经济上合理,施工期短,运行可靠,管理方便。
2.3枢纽布置实例§3引水枢纽3.1引水枢纽作用以及类型引水枢纽的作用是把河流中的水引入渠道,以满足灌溉、发电、工业及生活用水等需要;闸(坝)又分为有坝引水枢纽和无坝引水枢纽。
无坝引水枢纽:它是一种最简单的引水方式,在河道上选择适宜地点开渠并修建必要的建筑物引水,称无坝引水枢纽。
通常由进水闸、冲沙闸、沉沙池、河道整治建筑物及泄水排沙渠等组成。
无坝引水枢纽在大江、大河的下游或山区河流上采用较多。
有坝引水枢纽:当河道水量比较丰富,但水位较低,不能自流灌溉;或引水量较大,无坝引水不能满足要求时,则应修建拦河坝(闸),以抬高水位,保证引取灌溉所需的流量。
通常由溢流坝(亦称壅水坝)或拦河闸、进水闸、防沙冲沙措施、船闸、阀道、鱼道、电站等组成。
由于工作可靠被广泛使用。
3.2各自特点无坝引水枢纽的优点是工程简单、投资少、施工容易、工期短及收效快,而且不影响航运、发电及渔业,对河床演变影响小。
有坝引水枢纽的特点,其优点是引水保证率高,而且不受引水率限制。
缺点是工程量大、造价高,且破坏了天然河道的自然状态,改变了水流、泥沙运动的规律,尤其是在多泥沙河流上,会引起渠首附近上下游河道的变形,影响渠首的正常运行。
上游水位抬高,流速减小,挟沙能力减低,故河流中的推移质泥沙淤积在上游,使河床逐渐抬高。
溢流坝运行初期,上游河床的淤积,下泄的水流含沙量减小,具有很大的冲刷力,使坝下游河床发生冲刷现象。
当坝前泥沙淤平后,泥沙被挟带到下游,由于上游大量引水结果,下游河道流量相应减小,而含沙量增大,水流挟沙能力降低,使下游河床淤积。
3.3无坝引水枢纽布置1.无坝引水枢纽位置选择无坝渠首应设在河道坚固、河流弯道的凹岸,以引取表层较清水流,防止泥沙入渠。
设在弯道顶点以下水深最深、单宽流量最大、环流作用最强的地方。
这个地点距弯道起点的距离(L )可按下式初步拟定。
14+=BR mB L (9—1) 式中m —系数,一般取m =0.8~1.0时;B —河道设计水位时水面宽度,m ;R —弯道中心半径,m 。
(2)分汊河段上,一般不宜设置引水口。
2.无坝引水枢纽的布置形式无坝引水枢纽布置形式,可分为一首制渠首和多首制渠首两类。
(1)一首制渠首1)弯道凹岸渠首:它适用于河床稳定,河岸土质坚固的凹岸。
由进水闸、拦沙坎及沉沙设施等建筑物组成:进水闸、拦沙坎、冲沙闸、沉沙设施。
2)导流堤式渠首:在不稳定的河流上及山区河流坡降较陡,引水量较大的情况下,采用导流堤式渠首来控制河道流量,保证引水。
导流堤式渠首由导流堤、进水闸及泄水冲沙闸等建筑物组成。
(2)多首制渠首:在不稳定的多泥沙河流上,采用一个引水口时,常常由于泥沙的淤塞而不能引足所需的水量,严重时甚至使渠首废弃。
这时应采用多首制渠首。
3.4有坝引水枢纽布置在弯曲河道上应选择弯道凹岸;在顺直河段,引水口应选在位于主流靠近河岸的地方;在多泥沙河流上应选在河床稳定的地段;兼顾干渠底高程应选择河岸坚固、高度适宜的地段,图9-5引水口位置避免增加渠首土石方开挖量;当河流有支流流入时,应选择支流汇入处的上游,如为了引更多水量,亦可选在其下游,但应充分考虑相互影响。
(1)沉沙槽(冲沙槽)式渠首:正面排沙、侧面引水的布置型式。
渠首由溢流坝、冲沙闸、泄洪闸、沉沙槽、导水墙、进水闸及防洪堤等建筑物组成(2)人工弯道式渠首:在不稳的河床上,修建人工弯道,根据弯道环流分沙的原理,就可以正面引水、侧面排沙(3)底部冲沙廊道式渠首:根据水流泥沙分层原理,进水闸引取表层较清的水流,底层含沙量较多的水流经底部冲沙廊道排到下游。