《水利樞紐》課件

水利樞紐水利樞紐是指人工建造的大型水利工程,包括水壩、水庫(kù)、灌溉渠道等設(shè)施,目的是控制、調(diào)節(jié)和利用水資源,為發(fā)電、灌溉、防洪等提供保障。其對(duì)國(guó)家經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展具有重要意義。課程簡(jiǎn)介課程概述本課程深入探討水利樞紐的概念、特點(diǎn)及其在水資源管理中的重要作用。涵蓋從勘測(cè)規(guī)劃到設(shè)計(jì)施工及運(yùn)行維護(hù)的全生命周期內(nèi)容。學(xué)習(xí)目標(biāo)通過學(xué)習(xí)本課程,學(xué)生能夠全面了解水利樞紐的基本原理,掌握設(shè)計(jì)建造及運(yùn)行管理的關(guān)鍵技術(shù)。教學(xué)內(nèi)容包括水利樞紐的種類、壩體結(jié)構(gòu)、地基處理、泄水設(shè)施、電站布置等多個(gè)方面的專業(yè)知識(shí)。教學(xué)形式采用理論授課、案例分析、現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)等多種形式,輔以精選課件和實(shí)踐操作。水利樞紐的概念水利樞紐是一種綜合性的水利工程,它通過合理布局和建設(shè)壩體、水閘、發(fā)電廠等設(shè)施,充分利用水資源,實(shí)現(xiàn)防洪、供水、發(fā)電、航運(yùn)等多種功能。水利樞紐是當(dāng)代水利工程建設(shè)的重要形式,在滿足社會(huì)用水需求和促進(jìn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。水利樞紐的特點(diǎn)綜合性水利樞紐是一個(gè)集防洪、灌溉、發(fā)電、航運(yùn)等多種功能于一體的綜合性基礎(chǔ)設(shè)施。巨型化當(dāng)代水利樞紐越來越大型化,涉及工程量大、投資高、技術(shù)復(fù)雜。長(zhǎng)壽命水利樞紐是長(zhǎng)期運(yùn)行的基礎(chǔ)設(shè)施,可達(dá)100年以上,需要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑O(shè)計(jì)和建設(shè)。高公益性水利樞紐服務(wù)于國(guó)家和地區(qū)的公共利益,具有重大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。水利樞紐的功能供水功能水利樞紐可以調(diào)蓄和輸送大量的水資源,為城鄉(xiāng)居民生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供充足的水源。它還可以改善水資源的時(shí)空分布,緩解干旱和缺水問題。發(fā)電功能在水力發(fā)電方面,水利樞紐可以利用水的勢(shì)能、動(dòng)能發(fā)電,成為重要的清潔能源生產(chǎn)基地。水電作為可再生能源,有著廣闊的發(fā)展前景。防洪功能水利樞紐的蓄洪調(diào)蓄功能可以減輕下游地區(qū)的洪澇災(zāi)害,維護(hù)沿岸居民的生命財(cái)產(chǎn)安全。它還可以調(diào)節(jié)河道的徑流,改善水環(huán)境。航運(yùn)功能水利樞紐可以修建船閘和航道,促進(jìn)水運(yùn)交通的發(fā)展,提高水上運(yùn)輸?shù)男屎徒?jīng)濟(jì)效益。這對(duì)內(nèi)陸地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。水利樞紐的類型大型水壩大型水壩是水利樞紐的主體,通過攔截河流形成水庫(kù)儲(chǔ)水,為防洪、灌溉、發(fā)電等提供強(qiáng)大支撐。水力發(fā)電站水利樞紐常會(huì)配備水力發(fā)電站,利用水庫(kù)的落差發(fā)電,為區(qū)域供電。河道截流工程水利樞紐可通過截流改變河道走向,防洪、泄洪或?qū)Я鳛槠渌猛痉?wù)。航運(yùn)樞紐有些水利樞紐配備船閘或升船機(jī),構(gòu)成重要的水上交通網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。壩體的構(gòu)造1上游壩面采用擋水防浪的斜坡結(jié)構(gòu)2壩體骨架由壩基、樞紐和壩體三部分組成3內(nèi)部結(jié)構(gòu)多層次密集配筋鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)4下游壩面采用直坡或梯級(jí)式緩坡結(jié)構(gòu)水利樞紐的壩體是承擔(dān)主要水力壓力的核心結(jié)構(gòu)部分。通過精心設(shè)計(jì),壩體由上游斜坡面、內(nèi)部密集鋼筋骨架以及下游梯級(jí)緩坡面等有機(jī)組合而成,確保了壩體的整體穩(wěn)定性和安全性。壩基的處理1清除雜質(zhì)清除壩基表面的浮土、腐殖質(zhì)等雜質(zhì)2地基處理針對(duì)不同地質(zhì)條件進(jìn)行地基夯實(shí)、灌漿等3檢測(cè)與加固對(duì)壩基進(jìn)行力學(xué)性能檢測(cè)并進(jìn)行必要加固壩基作為水利樞紐的基礎(chǔ),必須確保良好的承載能力和穩(wěn)定性。需要先清除壩基表面的雜質(zhì),然后針對(duì)不同的地質(zhì)情況進(jìn)行地基處理,如夯實(shí)、灌漿等。最后還要對(duì)壩基進(jìn)行檢測(cè)與加固,以確保其能夠承受水利工程的巨大壓力。溢流的形式自由溢流水流不受限制地流出壩頂或壩體，形成壯觀的瀑布景象。常用于高壩工程。溢流閘利用可開合的閘門控制水流，可根據(jù)需求調(diào)節(jié)溢流量。常用于低壩工程。虹吸溢流采用管道結(jié)構(gòu)將水從壩體上引出,可保護(hù)壩體免受水流沖刷,適用于中小型水利樞紐。泄水建筑物溢洪道溢洪道是將水流從水庫(kù)中排出的主要建筑物,用于控制水位和防洪。它通常設(shè)置在壩體的上游。泄水閘泄水閘是另一種重要的泄水建筑物,用于快速排放水庫(kù)中的多余水量,保證壩體的安全。溢流堰溢流堰設(shè)置在壩頂,可以將部分洪水經(jīng)溢流堰排出,起到調(diào)節(jié)水位的作用。泄流渠泄流渠是一種導(dǎo)流渠道,用于將泄出的水引導(dǎo)至河道,防止沖刷壩體。電站的布置選址分析選擇合理的電站位置,考慮地形、水文、地質(zhì)等因素,確保電站運(yùn)行安全可靠。廠房設(shè)計(jì)依據(jù)電站規(guī)模和功能合理設(shè)計(jì)廠房布局,確保生產(chǎn)工藝流暢,人員和設(shè)備安全。設(shè)備布置根據(jù)發(fā)電設(shè)備的特點(diǎn)和要求,合理安排各類設(shè)備的位置,確保設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)高效。引水及輸水系統(tǒng)1引水口的選擇引水口的位置和設(shè)計(jì)直接關(guān)系到水利樞紐的供水效率和可靠性。需要根據(jù)流量、水質(zhì)、水位等因素進(jìn)行綜合選址。2引水渠道的設(shè)計(jì)引水渠道應(yīng)具備足夠的通水能力和防滲性能,采用合理的斷面形狀和材料。同時(shí)要重視環(huán)境保護(hù)措施。3輸水管線的布置管線的走向、埋深和材質(zhì)選擇都需要細(xì)致的設(shè)計(jì),確保輸水的安全可靠。應(yīng)考慮管線沿線地貌、地質(zhì)等因素。4水閘的布置水閘的位置、規(guī)模和操作方式對(duì)輸水系統(tǒng)起到關(guān)鍵作用。應(yīng)根據(jù)輸水任務(wù)和水力條件合理選擇水閘的布置方案。航運(yùn)設(shè)施水利樞紐除了發(fā)電和灌溉等重要功能,還常包含航運(yùn)設(shè)施,如船閘和升船機(jī),方便通航。這些設(shè)施以確保船只安全快捷地通過水壩為目標(biāo)設(shè)計(jì)。同時(shí)還需考慮其與電站、溢洪道等其他功能設(shè)施之間的協(xié)調(diào)配合。引水口的選擇地理位置選擇地理環(huán)境適宜的位置,應(yīng)考慮河床穩(wěn)定性、水位變化范圍和水質(zhì)等因素。水流狀況引水口應(yīng)設(shè)置在水流穩(wěn)定、流速適中的河段,便于取水和減少淤積?？蛇_(dá)性引水口應(yīng)便于施工和運(yùn)營(yíng)管理,附近應(yīng)有良好的交通條件和基礎(chǔ)設(shè)施。環(huán)境保護(hù)選址應(yīng)盡可能避免對(duì)當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)造成破壞。引水渠道的設(shè)計(jì)1選址重點(diǎn)引水渠道的選址需要考慮地形、水文、地質(zhì)等因素,以確保水量充足、輸水安全、建設(shè)可行。2渠道斷面渠道斷面設(shè)計(jì)需滿足流量要求,并結(jié)合材料和施工工藝進(jìn)行優(yōu)化。通常采用梯形斷面。3建筑結(jié)構(gòu)渠道可采用混凝土、砌石或防滲膜等材料建造,根據(jù)實(shí)際環(huán)境選用合適的結(jié)構(gòu)形式。水閘的布置1位置選擇水閘的位置應(yīng)盡可能靠近壩址或者岸坡,便于與其他建筑物的連接。2泄水方式水閘可以采用門式、翻轉(zhuǎn)式等不同的泄水方式,根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行選擇。3出入口設(shè)計(jì)水閘應(yīng)設(shè)有足夠的進(jìn)出船艙,并保證船只安全平穩(wěn)地通過。電站的選型裝機(jī)容量根據(jù)實(shí)際需求和水資源條件確定電站的合理裝機(jī)容量，以充分利用水能資源。水頭高度選擇壩址時(shí)要考慮水頭高度的大小，以獲得最佳發(fā)電效率。發(fā)電機(jī)型根據(jù)水頭和輸出功率選擇合適的水輪發(fā)電機(jī)組型號(hào)，提高發(fā)電效率。發(fā)電機(jī)布局根據(jù)水利樞紐的整體布置,合理安排發(fā)電機(jī)組的位置和數(shù)量。電站的布置1發(fā)電機(jī)房核心發(fā)電設(shè)備布置區(qū)域2變電站升壓和電力調(diào)節(jié)裝置3調(diào)度中心實(shí)時(shí)監(jiān)控和運(yùn)行管理4配套設(shè)施維修庫(kù)房、辦公等輔助區(qū)電站的布置需要合理規(guī)劃各功能區(qū)域,確保發(fā)電機(jī)房、變電站、調(diào)度中心等核心設(shè)施能高效協(xié)同,同時(shí)配備必要的維修管理、生活服務(wù)等輔助設(shè)施,形成完整的水電廠整體布局。岸邊輔助設(shè)施碼頭水利樞紐的碼頭用于船舶靠泊和裝卸貨物。它要根據(jù)航運(yùn)的需求合理布置,并保證船只的安全和裝卸效率。管理用房水利樞紐需要相應(yīng)的管理用房,如行政辦公樓、生活服務(wù)設(shè)施等,為水利工作人員提供辦公和生活支持。加油站針對(duì)航運(yùn)需求,水利樞紐也需要設(shè)置加油站,為船只提供燃料。加油站要根據(jù)實(shí)際情況合理布局。停車場(chǎng)水利樞紐需要配備停車場(chǎng),為工作人員和游客提供停車空間,確保交通安全和暢通。船閘的設(shè)計(jì)尺寸確定根據(jù)航運(yùn)需求和船舶噸位確定船閘尺寸,確保船只可安全通過。結(jié)構(gòu)選型選用合適的結(jié)構(gòu)形式,如重力壩式、拱壩式或組合式,以確保穩(wěn)定性。導(dǎo)流設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)良好的導(dǎo)流設(shè)施,引導(dǎo)船只平穩(wěn)進(jìn)出,降低通航風(fēng)險(xiǎn)。機(jī)電設(shè)備配備先進(jìn)的機(jī)電設(shè)備,如液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和自動(dòng)化控制系統(tǒng),提高通航效率。升船機(jī)的結(jié)構(gòu)升船機(jī)是一種特殊的水運(yùn)設(shè)施,用于將船舶由較低水位升至較高水位或由較高水位降至較低水位。其主要由水槽、升降機(jī)構(gòu)和操作系統(tǒng)等部件組成。升船機(jī)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)必須考慮船舶吃水、水位變化等因素,確保船舶能安全、順利地通過。水利樞紐的規(guī)劃選址根據(jù)地形、水文、地質(zhì)等因素,合理確定樞紐建設(shè)的最佳位置。布局設(shè)計(jì)科學(xué)規(guī)劃壩體、電站、航運(yùn)等各功能區(qū)的合理布局,實(shí)現(xiàn)功能協(xié)調(diào)。分期建設(shè)根據(jù)需求和資金情況,制定合理的分期建設(shè)計(jì)劃,確保各階段目標(biāo)達(dá)成。環(huán)境保護(hù)充分考慮水利樞紐對(duì)周邊生態(tài)環(huán)境的影響,提出有效的環(huán)保措施。水利樞紐的勘測(cè)1現(xiàn)場(chǎng)勘查仔細(xì)觀察和了解水利樞紐建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)的地形、地質(zhì)等情況。2地質(zhì)勘探通過鉆探取樣等方式全面評(píng)估地質(zhì)條件。3水文調(diào)查收集和分析當(dāng)?shù)氐乃馁Y料,了解水資源狀況。4環(huán)境評(píng)價(jià)評(píng)估水利樞紐建設(shè)對(duì)周邊環(huán)境的影響。水利樞紐的勘測(cè)是水利工程建設(shè)過程中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。它涉及到現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地調(diào)查、地質(zhì)調(diào)查、水文數(shù)據(jù)收集分析以及環(huán)境評(píng)估等多個(gè)方面,為后續(xù)的詳細(xì)設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)。一個(gè)全面而準(zhǔn)確的勘測(cè)工作是確保水利樞紐項(xiàng)目順利實(shí)施的關(guān)鍵。水利樞紐的設(shè)計(jì)1水文分析綜合分析水文數(shù)據(jù)以確定樞紐的設(shè)計(jì)流量和庫(kù)容。2地質(zhì)勘察進(jìn)行詳細(xì)的地質(zhì)勘察以評(píng)估壩址及渠道走向的可行性。3水工設(shè)計(jì)根據(jù)水文參數(shù)和地質(zhì)條件確定壩型及其各部分的尺寸。4電力規(guī)劃結(jié)合電站的裝機(jī)容量和發(fā)電需求確定發(fā)電設(shè)備規(guī)模。水利樞紐的設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的過程,涉及多方面的專業(yè)知識(shí)。需要對(duì)當(dāng)?shù)氐乃奶攸c(diǎn)、地質(zhì)條件、電力需求等進(jìn)行深入分析,并據(jù)此確定壩型、水電裝置及其他配套設(shè)施的具體參數(shù)。這確保了樞紐能夠安全可靠地運(yùn)行,滿足預(yù)期的功能需求。水利樞紐的施工1勘察與設(shè)計(jì)深入了解水文地質(zhì)條件，制定詳細(xì)的施工計(jì)劃。2基礎(chǔ)工程穩(wěn)固基礎(chǔ),確保壩體和附屬建筑物的安全。3壩體建設(shè)使用先進(jìn)技術(shù),精心操作,確保施工質(zhì)量。4附屬工程電站、引水系統(tǒng)、航運(yùn)設(shè)施等配套建設(shè)。5試運(yùn)行系統(tǒng)調(diào)試,驗(yàn)證工程性能,確保安全穩(wěn)定運(yùn)行。水利樞紐的施工是一個(gè)復(fù)雜的過程,需要精心組織、嚴(yán)格管控。首先要做好勘察和設(shè)計(jì)工作,明確地質(zhì)條件和施工方案。接下來是穩(wěn)固基礎(chǔ)、精心建設(shè)壩體,并配套建設(shè)電站、引水系統(tǒng)等配套設(shè)施。最后還要進(jìn)行試運(yùn)行,確保整個(gè)工程的安全穩(wěn)定運(yùn)行。水利樞紐的運(yùn)行維護(hù)專業(yè)人員維護(hù)擁有專業(yè)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的水利樞紐管理人員定期檢查和維護(hù)各項(xiàng)設(shè)施,確保設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)。防汛準(zhǔn)備水利樞紐需進(jìn)行經(jīng)常性的防汛準(zhǔn)備,如檢查防汛設(shè)施、制定應(yīng)急預(yù)案,以應(yīng)對(duì)各種自然災(zāi)害。環(huán)境保護(hù)加強(qiáng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)和污染治理,防止污染物進(jìn)入水體,維護(hù)水環(huán)境質(zhì)量,確保水資源供給安全。水利樞紐的經(jīng)濟(jì)效益水利樞紐項(xiàng)目具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益。預(yù)計(jì)投資回收期為10年,年?duì)I收達(dá)到5000萬元,年凈利潤(rùn)1000萬元。同時(shí),還創(chuàng)造了2000萬元的社會(huì)效益。水利樞紐的環(huán)境保護(hù)1生態(tài)平衡在水利樞紐的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)中,要充分考慮對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)的影響,采取措施維護(hù)生態(tài)平衡。2水資源管理合理調(diào)控水資源利用,避免水資源短缺和污染問題,確保水資源可持續(xù)利用。3環(huán)境監(jiān)測(cè)建立完善的環(huán)境監(jiān)測(cè)體系,對(duì)水質(zhì)、水生態(tài)等進(jìn)行長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè),及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決環(huán)境問題。4綠色建設(shè)在水利樞紐的規(guī)劃、設(shè)計(jì)和施工過程中,采用環(huán)保技術(shù)和材料,減少對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響。水利樞紐的安全管理泄洪安全確保壩體和泄水設(shè)施的穩(wěn)固可靠,提升溢流和泄洪的安全性,是水利樞紐安全管理的關(guān)鍵。蓄水安全合理控制水庫(kù)蓄水水位,預(yù)防超洪水位,避免壩體受到過大壓力,確保水庫(kù)安全運(yùn)行。人員安全建立嚴(yán)格的管控措施和報(bào)警系統(tǒng),保障水利樞紐工作人員和周邊居民的生命財(cái)產(chǎn)安全。環(huán)境安全制定環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和應(yīng)急預(yù)案,最大程度降低水利樞紐對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的負(fù)面影響。水利樞紐的重點(diǎn)案例三峽水利樞紐三峽水利樞紐是世界上最大的水利工程