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水库基本知识一览

发布时间: 2016-11-04

  水库基本知识

   

  一般的解释为"拦洪蓄水和调节水流的水利工程建筑物,可以利用来灌溉、发电、防洪和养鱼。"它是指在山沟或河流的狭口处建造拦河坝形成的人工湖泊。

  水库建成后,可起防洪、蓄水灌溉、供水、发电、养鱼等作用。有时天然湖泊也称为水库(天然水库)。水库规模通常按库容大小划分,分为小型、中型、大型等。

   

  ▼  水库水文特征指标

  ?防洪标准

  对河流上修建的任何一项水利工程,设计时都要考虑水工建筑物所能防御洪水的能力,一般根据所在河段未来可能发生洪水的特性,并结合工程的规模和要求,选出一个比较合适的洪水作为防洪安全设计的依据。水库的防洪标准即是水库水工建筑物的防洪标准,表示水库防洪能力的大小。发生标准内的洪水,水库的水工建筑必须保证安全和正常工作。水库设计和运用中主要采用的洪水标准有设计洪水标准、校核洪水标准和为下游防洪设定的洪水标准等。

   

  ?库容与特征水位

  水库的蓄水容积称为库容。水库水位与库容的关系是由库区地形图上量算点绘出来的。有了水库水位~库容关系曲线,就可以根据观测的水库水位,从曲线上查得相应的蓄水量。水库在校核洪水位以下的库容称为总库容。

  水库为完成不同任务,在不同时期和各种水文情况下需控制达到或允许消落的各种库水位称为水库特征水位。相应于水库特征水位以下或两特征水位之间的水库容积称为水库特征库容。

  ?正常蓄水位与兴利库容

  在正常运用情况下,水库为满足兴利要求,应在开始供水时蓄到的高水位,也称正常高水位、兴利水位或设计蓄水位。它是确定水库的规模、效益和调节方式,是保证水库兴利的允许最高洪水位。

  泄洪建筑物不设闸门的,正常高水位即是泄洪建筑物(溢洪道)的底高程;泄洪建筑物设闸门的,正常高水位就是闸门关闭时长期维持的最高水位。正常蓄水位至死水位之间的库容称兴利库容(调节库容)。

  ?防洪限制水位

  水库根据汛期和枯水期的径流条件及水库泄洪建筑物的条件确定的汛期起始调洪的水位称汛前限制水位,汛前水库必须把蓄水位降到此水位。 在汛期水库允许兴利蓄水的上限水位,也是水库在汛期预留所需防洪库容的下限水位。这一水位是根据防洪标准、工程现状以及汛期洪水特性而制定的。防洪高水位是指遇到下游防护对象的设计标准洪水时,坝前达到的最高水位。

  ?防洪高水位与防洪库容

  防洪高水位是指水库承担下游防洪任务,在调节下游防护对象的防洪标准洪水时,坝前达到的最高水位。只有当水库承担下游防洪任务时,才需确定这一水位。此水位可采用相等下游防洪标准的各种典型洪水,按拟定的防洪调度方式,自防洪限制水位开始进行水库调洪计算求得。

  防洪库容是防洪高水位至防洪限制水位之间的水库容积,用以控制洪水,满足下游防护对象的防洪标准。当汛期各时段分别拟定不同的防洪限制水位时,这一库容指其中最低的防洪限制水位至防洪高水位之间的水库库容。

  ?死水位与死库容

  指水库正常运行情况下,允许水库消落的最低水位,这个水位以下的库容称死库容或垫底库容。死水位是按灌溉最低引水位、水电站最小工作水头、养鱼的要求,以及预留淤砂的容积来确定的。除遇到特殊干旱年份,死库容所蓄的水量一般不动用。

   

  水库的组成

  水库的组成建筑物中有不同类型的建筑物,例如挡水、泄水、引水或其它专门建筑物等,这些建筑物称为水工建筑物,水工建筑物的综合体称为水利枢纽。

   

  水库库建筑物

  一般水工建筑物可按使用期限和功能进行分类。

  按使用期限可分为永久性水工建筑物和临时性水工建筑物,后者是指在施工期短时间内发挥作用的建筑物,如围堰、导流隧洞、导流明渠等。      

  按功能可分为通用性水工建筑物和专门性水工建筑物两大类。

  通用性水工建筑物主要有:

  ①挡水建筑物,如各种坝、水闸、堤和海塘;

  ②泄水建筑物,如各种溢流坝、岸边溢洪道、泄水隧洞、分洪闸;

  ③进水建筑物,也称取水建筑物,如进水闸、深式进水口、泵站;

  ④输水建筑物,如引(供)水隧洞、渡槽、输水管道、渠道;

  专门性水工建筑物主要有:

  ①水电站建筑物,如前池、调压室、压力水管、水电站厂房;

  ②渠系建筑物,如节制闸、分水闸、渡槽、沉沙池、冲沙闸;

  ③过坝设施,如船闸、升船机、放木道、筏道及鱼道等。

  有些水工建筑物的功能并非单一,难以严格区分其类型,如各种溢流坝,既是挡水建筑物,又是泄水建筑物;闸门既能挡水和泄水,又是水力发电、灌溉、供水和航运等工程的重要组成部分。有时施工导流隧洞可以与泄水或引水隧洞等结合。

  挡水建筑物

   

  挡水建筑物是指横控河道的拦水建筑物,用以拦蓄水量,抬高水位,如各种坝、闸等。大坝按建筑材料可分为混凝土坝、浆砌石坝、土石坝、橡胶坝、钢坝和木坝等,其中混凝土坝和土石坝是最常见坝型。

  ①重力坝

  重力坝是用混凝土或浆砌石修筑的大体积挡水建筑物,依靠自身重量在地基上产生的摩擦力和坝与地基之间的凝聚力来抵抗坝上游侧的水推力以保持稳定。   重力坝按材料可分为混凝土重力坝和浆砌石重力坝,按高度可分为低坝(30m以下)、中坝(30~70m)和高坝(70m以上),按泄水条件可分为非溢流重力坝和溢流重力坝,按结构可分为实体重力坝、宽缝重力坝和空腹重力坝。

  ②拱坝

  拱坝是指将上游坝面所承受的大部分水压力和泥沙压力通过拱的作用传至两岸岩壁,只有小部分或部分水压力通过悬臂梁的作用传至坝基的一种坝体。拱坝对地形、地质条件要求较高,坝址要求河谷狭窄,两岸地形雄厚、对称、基岩均匀、坚固完整,并有足够强度、不透水性和抗风化性等,

  拱坝按最大高度处的坝底厚度和坝高的比值可分为薄拱坝、中厚拱坝和重力拱坝,按体形可分为单曲拱坝和双曲拱坝。

  ③土石坝

  土石坝泛指由当地土料、石料或土石混合料,经过碾压或抛填等方法堆筑成的挡水坝。坝体中以土和砂砾为主时称土坝,以石碴、卵石和爆破石料为主时称堆石坝,两类材料均占相当比例时称土石混合坝。土石坝一直以来是被广泛采用的坝型,优点是可以就地取材,节约大量的水泥、钢材、木材等建筑材料;结构简单,便于加高、扩建和管理维修;施工技术简单,工序少,便于组织机械化快速施工;能适应各种复杂的自然条件,可在较差地质条件下建坝。土石坝也有一些缺点,如坝身不能进水,需另开溢洪道或泄洪洞;施工导流不如混凝土坝方便,粘性土料的填筑受气候影响较大,等等。

  土石坝按筑坝施工方法可分为碾压土石坝、水力冲填坝、抛填坝、定向爆破坝等。按坝体材料的可分为土坝、土石混合坝和堆石坝。按防渗体材料和相对位置可分为均匀坝、心墙坝、斜墙坝和面板坝等。

   

   

  泄水建筑物

  泄水建筑物是指用以宣泄洪水的水工建筑物。它承担着宣泄超过水库拦蓄能力的洪水,防止洪水漫过坝顶,确保工程安全的任务。其形式主要有坝身泄水道(包括溢流坝、中孔、深孔泄水孔和坝下涵管)和河岸泄水道(包括河岸溢洪道和泄洪隧洞)。混凝土坝一般采用溢流式泄洪,如溢流坝和坝身泄水孔等,此时坝体既是挡水建筑物又是泄水建筑物。土石坝一般不容许从坝身溢流或大量泄洪,往往需要在坝体外岸边或天然垭口处建筑河岸溢洪道或开挖泄洪隧洞。

  ①河岸溢洪道

  河岸溢洪道有正槽式、侧槽式、井式和虹吸式等四种形式。河岸溢洪道的布置一般根据地形、地质条件、工程特点、枢纽布置的要求以及施工运行条件等,通过技术经济比较确定。从枢纽的总体布置来看,一般进口位于水流顺畅处,且与大坝保持一定距离,避免横流对坝的冲刷。小型水库的溢洪道一般不设闸门,多布置在河岸,且其泄流水面通常都是开敞的,故称为河岸开敞式溢洪道。河岸开敞式溢洪道具有结构简单,水流平顺,容易施工,管理方便和安全可靠的特点。这种溢洪道由引水渠、溢流堰和泄水陡槽等几部分组成,陡槽后一般还设置消力池和尾水渠,以减轻溢流洪水的冲刷作用。

  ②非常溢洪道

  由于水文现象的随机性和不确定性,为了保证水库大坝的绝对安全,有时需考虑出现特大洪水时(频率较小的超标准洪水)水库的泄洪问题。这种为对付特大洪水而修建的泄洪设施称为非常溢洪道。非常溢洪道一般建在库岸有通往天然河道的垭口处或平缓的岸坡,可根据实际情况设闸控制或设自溃式或引冲式土坝。

  ③泄洪洞

  泄洪洞按其位置可分为建在坝内的泄洪洞和建在挡水建筑物一侧的山体内泄洪洞两种;按其洞内水流状态可分为无压洞和有压洞两种。有的水库泄洪洞兼有排沙功能,用以减轻多沙河流上的水库淤积;有的水库泄洪洞兼有放空水库功能,用以放空库水以利人防和检修。

  输水建筑物

  输水建筑物是指从水库向下游输送灌溉、发电或供水的建筑物,如输水洞、坝下涵管、渠道等。取水建筑物是输水建筑物的首部,如进水闸和抽水站等。

  输水建筑物都设置闸门以控制放水。

   

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