水利水電工程

水利水電工程第1頁(yè)/共98頁(yè)水利工程的特點(diǎn)：水工建筑物受水的作用，工作條件復(fù)雜；施工難度大；各地的水文、氣象、地形、地質(zhì)等自然條件有差異，水文、氣象狀況存在偶然性，因此大型水利工程的設(shè)計(jì)，總是各有特點(diǎn)，難以劃一；大型水利工程投資大、工期長(zhǎng)，對(duì)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境有很大影響，既可有顯著效益，但若嚴(yán)重失誤或失事，又會(huì)造成巨大的損失和災(zāi)害。水利工程：

是指用于控制和調(diào)配自然界的地表水和地下水，以達(dá)到除害興利目的而興建的工程。第2頁(yè)/共98頁(yè)都江堰——“世界水利文化的鼻祖”，由秦國(guó)蜀郡太守李冰及其子率眾于前256年左右修建的，是全世界迄今為止，年代最久、唯一留存、以無(wú)壩引水為特征的水利工程。第3頁(yè)/共98頁(yè)南水北調(diào)——總體規(guī)劃推薦東線、中線和西線三條調(diào)水線路。通過(guò)三條調(diào)水線路與長(zhǎng)江、黃河、淮河和海河四大江河的聯(lián)系，構(gòu)成以“四橫三縱”為主體的總體布局，以利于實(shí)現(xiàn)我國(guó)水資源南北調(diào)配、東西互濟(jì)的合理配置格局。第4頁(yè)/共98頁(yè)長(zhǎng)江三峽水利樞紐工程——是南水北調(diào)的一部分，世界上規(guī)模最大的水電站，也是中國(guó)有史以來(lái)建設(shè)的最大型的工程項(xiàng)目，大壩為混凝土重力壩，壩高185米。總工程分三期，1994年開(kāi)工，到2009年竣工。主要具有防洪、發(fā)電和航運(yùn)等作用。第5頁(yè)/共98頁(yè)9.1農(nóng)田水利工程農(nóng)田水利是指發(fā)展灌溉排水，調(diào)節(jié)地區(qū)水情，改善農(nóng)田水分狀況，防治旱、澇、鹽、堿災(zāi)害，以促進(jìn)農(nóng)業(yè)穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的綜合性科學(xué)技術(shù)。農(nóng)田水利在國(guó)外一般稱為灌溉和排水。因此，農(nóng)田水利工程主要是灌溉工程和排澇工程。灌溉與排水取水工程灌溉泵站和排水泵站渠道工程和渠系建筑物第6頁(yè)/共98頁(yè)9.1.1灌溉與排水灌溉：是指當(dāng)農(nóng)田水分不能滿足作物需要時(shí)，則應(yīng)增加水分；排水：當(dāng)水分過(guò)多時(shí)，則應(yīng)減水。

一、灌溉方法

地面灌溉；

噴灌；

滴灌；

微噴；第7頁(yè)/共98頁(yè)1、地面灌溉是指將地面水直接引入農(nóng)田內(nèi)，在重力和毛細(xì)管作用下滲入土壤。是我國(guó)最廣泛和最古老的方法，又稱為自流灌溉。優(yōu)點(diǎn)：田間工程設(shè)施簡(jiǎn)單，不需能源，易于實(shí)施。缺點(diǎn)：容易造成表層土壤板結(jié)，水的利用率較低，灌水均勻度較差，用工較多。

板結(jié)：在澆水或降雨后土壤因缺乏有機(jī)質(zhì)而結(jié)塊變硬的現(xiàn)象。由于地勢(shì)關(guān)系，有時(shí)需抬高水源的水位才能引水入田。有的利用水泵引水，稱為提水灌溉或揚(yáng)水灌溉。第8頁(yè)/共98頁(yè)根據(jù)灌溉水滲入土壤的方式，地面灌溉可分為4種：（1）畦灌；（2）溝灌；（3）格田灌溉；（4）漫灌。第9頁(yè)/共98頁(yè)（1）畦灌定義：用臨時(shí)土埂將農(nóng)田分隔成長(zhǎng)條形畦田，水流從畦首引入，在重力作用下沿田面坡度以薄水層向前推進(jìn)，同時(shí)滲入土壤。適用范圍：適用于小麥、谷子、蔬菜等窄行密植作物。優(yōu)點(diǎn)：略省水，可育旱作物。缺點(diǎn)：費(fèi)水，費(fèi)工。且灌水過(guò)程中表土易結(jié)成硬蓋。第10頁(yè)/共98頁(yè)（2）溝灌定義：在作物行間開(kāi)挖灌水溝，水在溝中流動(dòng)，借毛細(xì)管作用浸潤(rùn)溝兩側(cè)土壤的灌溉方法。適用范圍：適用于棉花、甘蔗等寬行作物。覆膜溝灌第11頁(yè)/共98頁(yè)（3）淹灌定義：與畦灌類似，只是農(nóng)田分塊較畦田大。又稱格田灌溉，是用田埂將灌溉土地劃分成許多格田，灌水時(shí)，使格田內(nèi)保持一定深度的水層，借重力作用濕潤(rùn)土壤。適用范圍：適用于水稻。第12頁(yè)/共98頁(yè)（4）漫灌定義：在田間不做任何溝埂，灌水時(shí)任其在地面漫流，借重力作用浸潤(rùn)土壤。適用范圍：多用于灌溉草場(chǎng)。缺點(diǎn)：灌水的均勻性差，水量浪費(fèi)較大。第13頁(yè)/共98頁(yè)2、噴灌由管道和噴頭組成。當(dāng)需要灌溉時(shí)，打開(kāi)管道上的閥門(mén)，壓力水自噴頭灑出，形成均勻的水滴灑布在農(nóng)田里，也稱人工降雨灌溉。噴灌噴灌設(shè)備第14頁(yè)/共98頁(yè)3、滴灌定義：利用塑料管道將水通過(guò)直徑約10mm毛管上的孔口或滴頭送到作物根部進(jìn)行局部灌溉。它是目前干旱缺水地區(qū)最有效的一種節(jié)水灌溉方式，水的利用率可達(dá)95％。適用范圍：適用于果樹(shù)、蔬菜、經(jīng)濟(jì)作物以及溫室大棚灌溉，在干旱缺水的地方也可用于大田作物灌溉。缺點(diǎn)：滴頭易結(jié)垢、堵塞。第15頁(yè)/共98頁(yè)4、微噴定義：微水灌溉的簡(jiǎn)稱，是利用微灌系統(tǒng)設(shè)備按照作物需水要求，通過(guò)低壓管道系統(tǒng)與安裝在尾部的特制灌水器，將水和養(yǎng)分以較小的流量均勻、準(zhǔn)確地直接輸送到作物根部附近的土壤表面或土層中的灌水方法。特點(diǎn)：灌水流量小，一次灌水延續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，周期短，需要的工作壓力較低，能夠較精確地控制灌水量，滿足作物生長(zhǎng)發(fā)育之需要。倒掛式旋轉(zhuǎn)微噴頭第16頁(yè)/共98頁(yè)二、農(nóng)田排水（farmlanddrainage）定義：將農(nóng)田中過(guò)多的地面水、土壤水和地下水排除，改善土壤的水、肥、氣、熱關(guān)系，以利于作物生長(zhǎng)的人工措施。排水系統(tǒng)可分為明溝排水和暗溝排水系統(tǒng)兩種。明溝：是指在地面開(kāi)挖溝道以排除地表積水、土壤中多余水分和過(guò)高的地下水的排水技術(shù)措施；暗溝：又稱為盲溝，是指地面以下引導(dǎo)水流的溝（管），無(wú)滲水和匯水的功能。第17頁(yè)/共98頁(yè)三、灌溉水源（watersourceforirrigation）是指可用于灌溉的地表水、地下水和經(jīng)過(guò)處理并達(dá)到利用標(biāo)準(zhǔn)的污水的總稱。地表水：地下水：有淺層地下水和深層地下水。

城市污水和灌溉回歸水用于灌溉，是水資源的重復(fù)利用。第18頁(yè)/共98頁(yè)9.1.2取水工程任務(wù)：從水源取水，并送至水廠或用戶。

取水工程包括給水水源的選擇和取水構(gòu)筑物的建設(shè)兩個(gè)方面。給水水源一、給水水源分類及其特點(diǎn)1、給水水源分類：地下水：潛水（無(wú)壓地下水），自流水（承壓地下水）和泉水。地表水：包括河川徑流、湖泊和匯流過(guò)程中攔蓄的地表徑流。第19頁(yè)/共98頁(yè)2、給水水源的特點(diǎn)：地下水：水質(zhì)清澈、變幅不大，相對(duì)地表水不易被污染；礦化度和硬度較大；取水構(gòu)筑物構(gòu)造簡(jiǎn)單，處理設(shè)施簡(jiǎn)單，費(fèi)用低，便于靠近用戶設(shè)置及衛(wèi)生防護(hù)，同時(shí)便于維護(hù)及運(yùn)行管理。地表水：水質(zhì)具有季節(jié)性，河水濁度高，汛期含砂量大，色度高，有機(jī)物和細(xì)菌的含量高且易被污染；水溫隨季節(jié)變化幅度較大；礦化度和硬度較地下水??；取水構(gòu)筑物構(gòu)造復(fù)雜，處理設(shè)施占地大，費(fèi)用高，維護(hù)管理較地下水復(fù)雜。第20頁(yè)/共98頁(yè)取水樞紐

又稱為渠首。它的任務(wù)是從水源及時(shí)取得以滿足農(nóng)田灌溉、水力發(fā)電、工業(yè)及生活供水等需要的水量。取水樞紐按工程措施的不同分類：無(wú)壩取水；有壩取水；水泵站取水；水庫(kù)取水。我國(guó)幾千年前在西北、華北及西南等地區(qū)興修了許多無(wú)壩取水灌溉工程，如都江堰、鄭國(guó)渠、秦渠及漢渠等。第21頁(yè)/共98頁(yè)（一）無(wú)壩取水1、定義：在不設(shè)攔河建筑物的天然河道中取水的方式及工程設(shè)施。2、適用條件：水源(河道)的水位和流量均能滿足灌溉用水的要求。取水角度應(yīng)小于90度。3、

樞紐組成：進(jìn)水閘：控制引水流量（一般不大于枯水流量的30%）；沖沙閘：沖走進(jìn)水閘前泥沙（少沙河流上可不需沖沙閘）；導(dǎo)流堤：導(dǎo)流及保證引水，平時(shí)導(dǎo)流，枯水時(shí)截?cái)嗪恿?，保證引水（有些河道要求引水流量不大于河道流量的30%，以保證通航和河道的穩(wěn)定），從大江大河引水時(shí)，不需導(dǎo)流堤。第22頁(yè)/共98頁(yè)4、引水口位置的選定第23頁(yè)/共98頁(yè)（二）有壩取水1、定義：修建攔河建筑物控制河道水流以保證取水的方式及工程設(shè)施。

2、適用條件：河道流量能滿足灌溉要求，但水位略低于渠首引水要求。3、樞紐組成：壅水壩：抬高水位，滿足灌溉引水要求；進(jìn)水閘：位于引水干渠（或總干渠）的渠首，控制入渠流量；防洪堤：減免或避免上游淹沒(méi)損失。沖沙閘：它是多沙河流低壩引水樞紐中不可缺少的組成部分。沖沙閘的底板高程應(yīng)低于進(jìn)水閘底板高程，以保證沖沙效果。第24頁(yè)/共98頁(yè)4、引水口位置的選定第25頁(yè)/共98頁(yè)（三）水泵站取水1、適用條件：河道水量豐富，但灌區(qū)位置較高，并且修建其它取水工程困難或不經(jīng)濟(jì)時(shí)。2、樞紐組成：抽水設(shè)備：水泵、動(dòng)力機(jī)、管道、閘閥等；水工建筑物：引水渠、進(jìn)水池、泵房、出水池等；輔助設(shè)施：供電設(shè)施、泵房?jī)?nèi)供排水設(shè)施、安裝檢修設(shè)施。第26頁(yè)/共98頁(yè)（四）水庫(kù)取水1、適用條件：（1）多年總來(lái)水量較豐富，但有時(shí)水量水位都不能滿足灌溉要求；（2）有適當(dāng)?shù)牡匦危ㄉ焦龋?、組成：大壩：重力壩、拱壩、土石壩等；溢洪道：正槽、側(cè)槽；無(wú)閘控制、有閘控制等；輸水涵洞：涵管式、臥管式。3、優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：調(diào)節(jié)徑流；進(jìn)入灌區(qū)的泥沙很少。缺點(diǎn)：樞紐復(fù)雜，投資大；淹沒(méi)損失大。第27頁(yè)/共98頁(yè)9.1.3灌溉泵站與排水泵站灌溉泵站：用于提水灌溉的泵站。當(dāng)灌區(qū)位置比較高，不能進(jìn)行自流灌溉時(shí)，可以在適當(dāng)位置設(shè)置水泵站，進(jìn)行抽水灌溉。排水泵站：用于排除洪澇漬水和降低地下水位的泵站。排水泵站的主要組成部分是泵房和集水池，泵房中設(shè)置由水泵和動(dòng)力設(shè)備組成的機(jī)組。排水泵站必須及時(shí)把水送走。應(yīng)有備用電源和備用機(jī)組。第28頁(yè)/共98頁(yè)泵站規(guī)劃和灌區(qū)劃分

（1）一站揚(yáng)水、一區(qū)灌溉：由一個(gè)泵站控制一個(gè)灌區(qū)。這種方式適用于灌溉面積不大，揚(yáng)程較低，渠道不長(zhǎng)的灌區(qū)。其特點(diǎn)一般是工程規(guī)模小、機(jī)電設(shè)備較少，工程較集中。

（2）多站分級(jí)揚(yáng)水，分區(qū)灌溉：對(duì)于地形由緩變陡的灌區(qū)，為避免將水揚(yáng)到高處再跌下使用造成能量浪費(fèi)，可采用多級(jí)泵站，分級(jí)揚(yáng)水，各站分別控制不同高程的灌區(qū)，如右圖所示。第29頁(yè)/共98頁(yè)（3）多站單級(jí)揚(yáng)水，分區(qū)灌溉：在具有河網(wǎng)或溝渠多的地區(qū)，可以按河網(wǎng)或溝渠圍繞的天然地區(qū)分別設(shè)置單級(jí)揚(yáng)水站，分區(qū)進(jìn)行灌溉。這樣可減少一些交叉建筑物。（4）一站分級(jí)揚(yáng)水，分區(qū)灌溉：當(dāng)水源在高處，可以用一個(gè)泵站控制有明顯高差的幾個(gè)灌區(qū)時(shí)，采取高地用高出水池灌溉，低地用低出水池灌溉。第30頁(yè)/共98頁(yè)1、泵站建筑物布置

水泵站的建筑物一般包括引水渠、進(jìn)水池、泵房、出水管道和出水池等。布置形式一般分為兩種：（1）有引水渠泵站布置形式

當(dāng)水源與出水池之間地形較平緩，且相距又較遠(yuǎn)時(shí)，常采用。有引水渠泵房布置圖第31頁(yè)/共98頁(yè)有引水渠泵站布置形式的特點(diǎn)：水泵進(jìn)水受水源影響小，泵站的防洪問(wèn)題容易解決；泵房可能處于深挖方中，以致通風(fēng)散熱條件較差；特別是泥沙多的水源，容易使進(jìn)水池淤積，以至影響正常運(yùn)行。因此，在地形條件允許的情況下，設(shè)置排沙設(shè)施，定期沖淤排沙。

（2）無(wú)引水渠泵站布置形式

當(dāng)站址處于地形較陡或灌區(qū)距水源較近時(shí)，常采用無(wú)引水渠布置形式，即將泵站修建在水源岸邊，直接從水源取水。無(wú)引水渠泵站布置形式的特點(diǎn)：泵房受水源的水位影響很大，防洪問(wèn)題較難解決；但可減少土方開(kāi)挖和取消進(jìn)水閘。第32頁(yè)/共98頁(yè)2、排水泵站

（1）規(guī)劃原則

我國(guó)由于汛期雨量集中，河流在汛期往往處在高水位狀態(tài)，低洼地區(qū)自排不可能時(shí)，必須借助排水泵站進(jìn)行機(jī)排。排水必須統(tǒng)一規(guī)劃，分區(qū)進(jìn)行，因地制宜，不應(yīng)以鄰為壑，以造成水利糾紛。

規(guī)劃原則：高低水分開(kāi)，高水高排，低水低排；主客水分開(kāi)，使上下游各有排水溝渠，能分別暢排入河，防止客水集中下游，造成下游農(nóng)田澇災(zāi)；洪澇水分開(kāi)，治澇必先防洪；以自排為主，機(jī)排為輔；排水時(shí)間由各種作物能耐淹的水深和耐淹的時(shí)間確定，力求及時(shí)排水避免農(nóng)業(yè)減產(chǎn)。第33頁(yè)/共98頁(yè)（2）站點(diǎn)布局

①集中建站與分散建站

排水區(qū)域面積較大，地形起伏不顯著，地勢(shì)為單向傾斜，行政區(qū)域單一，下游有大容積的蓄澇區(qū)（湖泊、洼地等）。澇水可通過(guò)排水干渠匯集于蓄澇區(qū)內(nèi)，宜集中修建較大泵站。集中建站的優(yōu)點(diǎn)：排水站的單位裝機(jī)（單位排水面積需裝水泵的千瓦數(shù)）容量小、成本低，輸電線短，便于集中管理。集中建站的缺點(diǎn)：由于集中排水，以致有的地區(qū)排水時(shí)間長(zhǎng)，可能影響作物的生長(zhǎng)。

排水區(qū)水網(wǎng)密集，排水出口分散，地勢(shì)高低不平，高地需灌水，低地需排水，宜分散建站。分散建站的優(yōu)點(diǎn)：泵站與排水渠的工程量小，收效快，便于管理。第34頁(yè)/共98頁(yè)②一級(jí)排水與二級(jí)排水

無(wú)論集中或分散建站，排水方式都可分一級(jí)排水與二級(jí)排水。一級(jí)排水是由泵站直接將澇水排入承泄區(qū)（河流或有泄水的湖泊）或由泵站將澇水先排入蓄澇區(qū)（洼地暫蓄），待承泄區(qū)水位下降開(kāi)閘自排。第35頁(yè)/共98頁(yè)二級(jí)排水是在低洼地區(qū)分別用泵站將澇水揚(yáng)入蓄澇區(qū)，再用大泵站揚(yáng)水或自排到承泄區(qū)；亦可自排配合泵站揚(yáng)水至蓄澇區(qū)，再用大泵站揚(yáng)水或自排入承泄區(qū)。第36頁(yè)/共98頁(yè)9.1.4渠道工程與渠系建筑物

渠道是指具有自由水面的人工水道。地面上的渠道多為開(kāi)敞式明渠。埋設(shè)在地面下四周封閉的稱為暗渠（輸水管道）。渠道按用途可分為：

灌溉渠道、動(dòng)力渠道（用于引水發(fā)電）、供水渠道、通航渠道和排水渠道（用于排除農(nóng)田澇水、廢水和城市污水）等。

在實(shí)際工程中，常是一渠多用，如灌溉與通航、供水結(jié)合，灌溉與發(fā)電結(jié)合等。渠道設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容為：

渠道選線，確定斷面形式和尺寸，擬定渠道防滲措施等。第37頁(yè)/共98頁(yè)1、渠道斷面渠道的橫斷面形狀有很多種。一般為規(guī)則斷面，常見(jiàn)的有梯形斷面、矩形斷面、U型斷面等。第38頁(yè)/共98頁(yè)在流量、底坡、糙率等已定時(shí)，設(shè)計(jì)的渠道斷面可以有許多的答案。因此，要從渠道的設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)用等方面就設(shè)計(jì)的斷面形式和尺寸進(jìn)行方案比較。從經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)考慮，在流量、底坡、糙率等已知時(shí)，總是希望設(shè)計(jì)的過(guò)水?dāng)嗝嫘问骄哂凶钚∶娣e，以減小工程量；或者說(shuō)，在底坡、糙率、過(guò)水?dāng)嗝婷娣e一定的條件下，設(shè)計(jì)的斷面能使渠道通過(guò)的流量達(dá)到最大。凡是符合這一條件的過(guò)水?dāng)嗝婢头Q為水力最佳斷面。渠道斷面形式取決于水流、地形、地質(zhì)以及施工等條件第39頁(yè)/共98頁(yè)2、渠道的流速與流量渠底坡降：渠道兩端底部高差與坡底的長(zhǎng)度比。

在一般情況下灌溉渠道的水流是恒定流（即水深和流速都不變），因而水面坡降與渠底坡降大致相等。根據(jù)水力學(xué)內(nèi)容，流速大小主要取決于坡降的大小。流速過(guò)大會(huì)引起沖刷；過(guò)小容易淤積，并可能使渠道生長(zhǎng)雜草。在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)使渠道流速介于上述兩者之間。不致引起渠道沖刷的最大允許流速稱為不沖流速；不致引起渠道淤積的最小流速稱為不淤流速。在流速符合上述要求時(shí)，再進(jìn)一步分析、比較和確定最經(jīng)濟(jì)合理的渠道斷面型式。第40頁(yè)/共98頁(yè)3、渠道的滲透損失及防滲措施渠道的水量損失主要是滲透，其次是蒸發(fā)。在灌溉渠道中，有時(shí)滲透損失可達(dá)渠道流量的50％～60％。這不僅造成水量的消耗，還會(huì)引起地下水位的升高，以至促使附近農(nóng)田鹽堿化。

渠道的滲透流量隨時(shí)間的增長(zhǎng)而逐漸減少，這是因?yàn)闈B透使土壤細(xì)顆粒移動(dòng)，細(xì)顆粒填充了土壤中的孔隙；另一方面水流中的懸移質(zhì)和溶解鹽進(jìn)入渠床的土壤中，渠床周邊形成透水性小的鋪蓋。常見(jiàn)的防止?jié)B透的方法有兩種：提高渠床土壤的不透水性；襯砌渠床。第41頁(yè)/共98頁(yè)（1）提高渠床不透水性的方法

①淤填法：除上述細(xì)顆?？繚B透填充土壤的孔隙外，有時(shí)還可采用人工淤填法，即把粘土拋入渠中或有意向渠道泄放渾水。此法適于渠床土壤的顆粒不均勻，又不存在大孔隙的情況下采用，渠中流速也不能太大，以免沖走淤填物。

②機(jī)械壓實(shí)法：在修建渠道時(shí)，通過(guò)壓實(shí)土壤，以提高其不透水性，此法特別適用于填方渠道。

（2）襯砌法

渠道襯砌的作用是：減少滲透損失；防止沖刷；降低糙率，以增加渠道的輸水能力；增加邊坡的穩(wěn)定性；保護(hù)渠床免受冰塊或船只的沖撞；防止渠中生長(zhǎng)雜草；防止穴居動(dòng)物破壞邊坡；加快輸水時(shí)間。第42頁(yè)/共98頁(yè)常采用的襯砌形式有：草皮護(hù)面：將草皮（具有厚壤土層）平鋪在渠床上，并加拍打，主要起防沖、防滲作用；適用于坡降不大，流速不超過(guò)1.2m/s的渠道。粘土襯砌：主要起防滲作用，邊坡的結(jié)構(gòu)形式類似土壩的斜墻。石料襯砌：分為拋石、干砌石和漿砌石三種?；炷良颁摻罨炷烈r砌：這種襯砌具有顯著的防沖、防滲、降低糙率、穩(wěn)定邊坡、不生雜草的作用，但造價(jià)最高。第43頁(yè)/共98頁(yè)草皮護(hù)面的襯砌方式：第44頁(yè)/共98頁(yè)4、渠系建筑物（canalstructure）：

渠道所經(jīng)過(guò)地方的建筑物，統(tǒng)稱為渠系建筑物。渠系建筑物按其作用可分為：（1）交叉建筑物：

隧道、渡槽、倒虹吸管、涵洞等；（2）連接建筑物：

跌水、陡坡等；（3）水閘：

進(jìn)水閘、泄水閘、排沙閘等。第45頁(yè)/共98頁(yè)（1）交叉建筑物

當(dāng)渠道穿越山崗、河流、山谷、道路、低洼地帶或與其它渠道相遇時(shí)，必須修建交叉建筑物。

常用的交叉建筑物包括隧洞、渡槽、倒虹吸管、涵洞等。

①隧洞：渠道穿越山崗的建筑物。為降低糙率，一般過(guò)水部分用漿砌石襯砌。隧道第46頁(yè)/共98頁(yè)②渡槽：渠道跨越河流、山谷、道路或其它渠道的高架輸水建筑物，在結(jié)構(gòu)上基本與橋梁相似。渡槽可分為槽身和支承兩部分。林縣紅旗渠渡漕第47頁(yè)/共98頁(yè)（2）聯(lián)接建筑物

當(dāng)渠道垂直于地面等高線布置時(shí)，往往會(huì)遇到地面坡度大于渠道縱坡的情況。如果保持渠道縱坡不變，渠道便會(huì)高出地面；若加大渠道縱坡，又會(huì)促成對(duì)渠道的沖刷。在這種情況下，可將渠道分段，使相鄰段之間形成一集中落差，把上下兩段渠道聯(lián)接起來(lái)的建筑物，叫聯(lián)接建筑物。渠道上聯(lián)接建筑物，主要有跌水和陡坡兩種。使渠水鉛直下落的建筑物，叫跌水。當(dāng)渠道經(jīng)過(guò)地形急劇變化的地段時(shí)，也可利用地形變陡處修建聯(lián)接建筑物，稱為陡坡。第48頁(yè)/共98頁(yè)（3）水閘①進(jìn)水閘

位于干渠渠首，調(diào)節(jié)從水源引入渠道的流量。

②分水閘

位于干渠以下各級(jí)渠道的渠首，將上一級(jí)渠道的流量按需要分送到所在的渠道。第49頁(yè)/共98頁(yè)③節(jié)制閘

位于渠道分水口下游，當(dāng)所在渠道出現(xiàn)低水位時(shí)，用以抬高水位，以滿足下一級(jí)渠道引取設(shè)計(jì)流量。如果所在渠道的下游水工建筑物或下游渠道發(fā)生異?，F(xiàn)象，也可閉閘進(jìn)行檢查維修。④泄水閘

在主要渠系建筑物上游或在主要渠道上每隔一定距離設(shè)置泄水閘，以便宣泄多余的水量。在出現(xiàn)險(xiǎn)情時(shí)，也可利用泄水閘將渠道水放空，以保證建筑物和渠道的安全。但泄水應(yīng)預(yù)先找好出路。

⑤排沙閘

一般設(shè)在進(jìn)水閘附近，用來(lái)沖走閘前或渠道中的淤砂。第50頁(yè)/共98頁(yè)水閘立體示意圖第51頁(yè)/共98頁(yè)第9章水利水電工程9.1農(nóng)田水利工程9.2水電工程9.3防洪工程9.4發(fā)展趨勢(shì)及前景展望第52頁(yè)/共98頁(yè)9.2水電工程前言我國(guó)水能資源理論蘊(yùn)藏量為6.89億kw，技術(shù)可開(kāi)發(fā)量4.93億kw，占全世界的20.75%，年平均總發(fā)電量2.26萬(wàn)億kw·h，居世界首位。西部可開(kāi)發(fā)量占全國(guó)的82%，已開(kāi)發(fā)量不足10％。長(zhǎng)江干支流總落差5800m，水能蘊(yùn)藏量2.68億kw，占全國(guó)的38.89％。可開(kāi)發(fā)量19724萬(wàn)kW，年平均發(fā)電量10275億kw·h，占全國(guó)可開(kāi)發(fā)量的40.00%。西南地區(qū)水能蘊(yùn)藏量2.67億kw，可開(kāi)發(fā)量0.9億kw，年平均發(fā)電量5067億kw·h，占全國(guó)的18.26％。第53頁(yè)/共98頁(yè)中國(guó)水能資源有四大特點(diǎn)：一是資源總量豐富，但人均資源量較低。以電量計(jì)，人均資源量只有世界平均值的70％左右；二是水電資源分布不均，與經(jīng)濟(jì)發(fā)展不匹配。水電資源量的75％集中在經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對(duì)滯后的西部地區(qū)，而經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、人口集中的東部沿海11省市，僅占6%，用電量卻占全國(guó)的51％；三是江河來(lái)水量年內(nèi)年際變化大，水電開(kāi)發(fā)利用的難度較大。年徑流最大與最小量的比值，長(zhǎng)江、珠江、松花江為2～3倍，淮河達(dá)15倍，海河更達(dá)20倍之多；四是開(kāi)發(fā)利用不足。至2003年底，全國(guó)水電開(kāi)發(fā)量?jī)H占可開(kāi)發(fā)量的24％左右，遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國(guó)家平均60％以上的開(kāi)發(fā)程度。第54頁(yè)/共98頁(yè)現(xiàn)狀及未來(lái)2011年4月11日，國(guó)家能源局副局長(zhǎng)劉琦指出，“十二五”規(guī)劃綱明確“十二五”期間要開(kāi)工建設(shè)1.2億千瓦水電的目標(biāo)?！笆晃濉逼陂g，原規(guī)劃的水電開(kāi)工量約為7000萬(wàn)千瓦，但實(shí)際開(kāi)工量只有2000多萬(wàn)千瓦，占規(guī)劃量的20%-30%。2008-2009年，全國(guó)僅核準(zhǔn)開(kāi)工水電項(xiàng)目累計(jì)1000多萬(wàn)千瓦，其中沒(méi)有一個(gè)大型水電項(xiàng)目。此前的2010年7月8日，金沙江中游金安橋水電站通過(guò)國(guó)家發(fā)改委核準(zhǔn)，被認(rèn)為是重大水電項(xiàng)目重新開(kāi)閘的標(biāo)志。隨后，魯?shù)乩娬?、龍開(kāi)口水電站等一批在“十一五”期間遭遇滯緩的水電項(xiàng)目審批陸續(xù)得到解禁。2010年全國(guó)水利建設(shè)投資完成2328億元，同比增長(zhǎng)22.9%。據(jù)中央1號(hào)文件的規(guī)定，今后10年全社會(huì)水利年均投入比2010年高出一倍。據(jù)此估算，今后十年水利建設(shè)將至少完成投資4.6萬(wàn)億元。第55頁(yè)/共98頁(yè)9.2.1水電站開(kāi)發(fā)方式和主要類型水力發(fā)電除了需要流量以外，還需要集中落差（水頭）。而天然的集中落差只在個(gè)別地方有，即瀑布，故實(shí)際工程中多采用人工的集中落差：壩式水電站、引水式水電站、抽水蓄能電站和潮汐電站等，其中，前兩種是最基本的開(kāi)發(fā)方式。（1）壩式水電站（

dam-typehydropowerstation）

在河流峽谷處攔河筑壩，壩前雍水，在壩址處形成集中落差，這種開(kāi)發(fā)方式為壩式開(kāi)發(fā)。在壩址處引取上游水庫(kù)中水流，通過(guò)設(shè)在水電站廠房?jī)?nèi)的水輪機(jī)，發(fā)電后將尾水引至下游原河道，上下游的水位差即是水電站所獲取的水頭。用壩集中水頭的水電站稱為壩式水電站。第56頁(yè)/共98頁(yè)壩式水電站特點(diǎn)：(1)壩式水電站的水頭取決于壩高。目前壩式水電站的最大水頭不超過(guò)300m。(2)壩式水電站的引用流量較大，電站的規(guī)模也大，水能利用較充分。(由于筑壩，上游形成的水庫(kù)，可以用來(lái)調(diào)節(jié)流量）目前世界上裝機(jī)容量超過(guò)2000Mw的巨型水電站大都是壩式水電站。此外壩式水電站水庫(kù)的綜合利用效益高，可同時(shí)滿足防洪、發(fā)電、供水等興利要求。(3)壩式水電站的投資大，工期長(zhǎng)。（工程規(guī)模大，水庫(kù)造成的淹沒(méi)范圍大，遷移人口多）。適用條件：

河道坡降較緩，流量較大，并有筑壩建庫(kù)的條件。第57頁(yè)/共98頁(yè)壩式水電站的形式按照壩式開(kāi)發(fā)方式的水電站廠房與攔河壩或溢流壩的相對(duì)位置分為：壩后式水電站（壩后式廠房）、壩內(nèi)式水電站（壩內(nèi)式廠房）、溢流式水電站(溢流式廠房)、河床式水電站（河床式廠房）等。①河床式電站(powerstationinriverchannel)一般修建在河道中下游河道縱坡平緩的河段上，為避免大量淹沒(méi)，建低壩或閘。廠房和擋水壩并排建在河床中，共同擋水，故廠房也有抗滑穩(wěn)定問(wèn)題；廠房高度取決于水頭的高低。引用流量大、水頭低。適用水頭：大中型：25米以下，小型：8~10米以下。主要包括：擋水壩、泄水壩、廠房、船閘、魚(yú)道等。注：廠房本身起擋水作用是河床式水電站的主要特征。第58頁(yè)/共98頁(yè)富春江河床式水電站第59頁(yè)/共98頁(yè)我國(guó)最大的低水頭水電站是長(zhǎng)江葛洲壩水電站，屬于河床式水電站類型。水電站廠房是擋水建筑物的一部分。葛洲壩水電站第60頁(yè)/共98頁(yè)②壩后式水電站(powerstaionatdamtoe)當(dāng)水頭較大時(shí)，廠房本身抵抗不了水的推力，將廠房移到壩后，由大壩擋水。壩后式水電站特點(diǎn)：

壩后式水電站一般修建在河流的中上游；庫(kù)容較大，調(diào)節(jié)性能好。如為土壩，可修建河岸式電站。特點(diǎn)：水力發(fā)電站的廠房緊靠擋水大壩下游，發(fā)電引水壓力鋼管通過(guò)壩體進(jìn)入水電站廠房?jī)?nèi)的水輪機(jī)室。第61頁(yè)/共98頁(yè)三峽工程（壩后式水電站）第62頁(yè)/共98頁(yè)三峽工程建設(shè)大事記

1919年，孫中山先生在《建國(guó)方略之二——實(shí)業(yè)計(jì)劃》中談及對(duì)長(zhǎng)江上游水路的改良，最早提出建設(shè)三峽工程的設(shè)想。1932年10月，國(guó)民黨政府開(kāi)始對(duì)三峽地區(qū)進(jìn)行勘查、測(cè)量；1944年5月，美國(guó)墾務(wù)局設(shè)計(jì)總工程師、世界著名高壩專家、薩凡奇博士提出《揚(yáng)子江三峽計(jì)劃初步報(bào)告》（白宮披露，轟動(dòng)世界的“薩凡奇計(jì)劃”）；1946年4月，薩凡奇博士再度來(lái)華復(fù)勘三峽壩區(qū)。同年5月，資源委員會(huì)與美國(guó)墾務(wù)局簽訂了由該局進(jìn)行設(shè)計(jì)的技術(shù)合作協(xié)議；1947年5月，國(guó)民黨政府明令中止了三峽水力發(fā)電計(jì)劃（一心內(nèi)戰(zhàn)，經(jīng)濟(jì)崩潰）。/dxcs/281.html/huatan/20170819185.html/dxcs/219.html/dxcs/dianxianzhiliao/260.html/dxbk/dianxianyaowu/207.html/dxcs/dxys/194.html/dxcs/dxzd/155.html/baike/2017081969.html/dxrq/crdx/367.html/dxcs/190.html/dxbk/dianxianyinshi/194.html/dxbk/dxhl/245.html/dianxianbingchangshi/dianxianhuli/196.html/dxbk/dianxianhuli/189.html/jbzs/dxyf/165.html第63頁(yè)/共98頁(yè)1958年3月，中共中央成都會(huì)議上通過(guò)了《中共中央關(guān)于三峽水利樞紐和長(zhǎng)江流域規(guī)劃的意見(jiàn)》。1994年12月14日，國(guó)務(wù)院總理李鵬宣布：三峽工程正式開(kāi)工?？紤]物價(jià)上漲和貸款利息，工程的最終投資總額預(yù)計(jì)在2000億元左右。

三峽大壩是一座堅(jiān)固的混凝土重力壩，經(jīng)受得住常規(guī)武器的襲擊。短時(shí)段內(nèi)將水庫(kù)從高水位降低到低水位，可以對(duì)付核武器襲擊，潰壩洪水的演示過(guò)程表明，潰壩洪水災(zāi)害影響范圍為沙市以上的局部性災(zāi)害。壩址在誘發(fā)地震的6度影響區(qū)內(nèi)，大壩工程按7度設(shè)防。第64頁(yè)/共98頁(yè)三峽地理位置第65頁(yè)/共98頁(yè)③溢流式廠房水電站

是指廠房布置在溢流壩后，洪水通過(guò)廠房頂下泄。黃河炳靈水電站特點(diǎn)：

壩址河谷狹窄、山體陡峻、洪水流量大時(shí)，河谷只夠布置溢流壩，采用前述壩后式廠房會(huì)引起大量土石方開(kāi)挖，這時(shí)可以采用溢流式廠房。國(guó)內(nèi)第一座廠頂溢流式廠房水電站——即將水庫(kù)的泄洪溢流渠修建在發(fā)電廠的頂部。第66頁(yè)/共98頁(yè)二、引水式水電站(diversiontypepowerstation)用引水道集中水頭的電站稱為引水式水電站。特點(diǎn)：(1)水頭相對(duì)較高，目前最大水頭已達(dá)2000米以上；(2)引用流量較小，沒(méi)有水庫(kù)調(diào)節(jié)徑流，水量利用率較低，綜合利用價(jià)值較差；(3)電站庫(kù)容很小，基本無(wú)水庫(kù)淹沒(méi)損失，工程量較小，單位造價(jià)較低。類型：(1)無(wú)壓引水式(freeflow)：引水道是無(wú)壓的(如明渠)；(2)有壓引水式(pressureflow)：引水道是有壓的(壓力隧洞)。適用條件：適合河道坡降較陡，流量較小的山區(qū)性河段。第67頁(yè)/共98頁(yè)（1）無(wú)壓引水式電站引水建筑物是無(wú)壓的：明渠(openchannel)、無(wú)壓隧洞(freeflowtunnel)。主要建筑物包括：低壩，進(jìn)水口，沉沙池，引水渠(洞)，日調(diào)節(jié)池，壓力前池，壓力水管，廠房，尾水渠。無(wú)壓引水式水電站第68頁(yè)/共98頁(yè)2．有壓引水式電站引水建筑物是有壓的：壓力隧洞(pressuretunnel)。主要建筑物：低壩，引水隧洞(有壓)，調(diào)壓室，壓力水管，廠房，尾水渠。有壓引水式水電站第69頁(yè)/共98頁(yè)北京下馬嶺引水電站第70頁(yè)/共98頁(yè)三、抽水蓄能電站(pumpedstoragepowerstation)隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及人民生活水平的提高，電力負(fù)荷和電網(wǎng)日益擴(kuò)大，系統(tǒng)負(fù)荷的峰谷差越來(lái)越大，預(yù)計(jì)到21世紀(jì)初，我國(guó)東北、華北、華東均將成為幾百萬(wàn)兆瓦的電力系統(tǒng)，它們的峰谷差將達(dá)到1萬(wàn)MW，因此解決調(diào)峰填谷的任務(wù)愈來(lái)愈迫切。

在電力系統(tǒng)中，核電站和火電站不能適應(yīng)電力系統(tǒng)負(fù)荷的急劇變化，且受到技術(shù)最小出力的限制，調(diào)峰能力有限，而且火電機(jī)組調(diào)峰煤耗多，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用高。而水電站啟動(dòng)與停機(jī)迅速、運(yùn)行靈活，適宜擔(dān)任調(diào)峰、調(diào)頻、事故備用。抽水蓄能電站是以水體為儲(chǔ)能介質(zhì)，起調(diào)節(jié)作用。主要解決電力系統(tǒng)的調(diào)峰問(wèn)題。第71頁(yè)/共98頁(yè)抽水蓄能電站可以說(shuō)是一種特殊作用的水電站，它并不利用河流水能來(lái)發(fā)電，而僅僅是在時(shí)間上把能量重新分配，一般在后半夜當(dāng)電力系統(tǒng)負(fù)荷處于低谷時(shí)，利用火電站，特別是原子能電站富裕（多余）的電能，以抽水蓄能的方式把能量蓄存在水庫(kù)中，即機(jī)組以水泵方式運(yùn)行，將水自下游抽入水庫(kù)。在電力系統(tǒng)高峰負(fù)荷時(shí)將蓄存的水量進(jìn)行發(fā)電，即機(jī)組以水輪機(jī)方式運(yùn)行，將蓄存的水能轉(zhuǎn)化為電能。由于能量轉(zhuǎn)換有損耗，大體上用4度電抽水可發(fā)出3度電。隨著電力行業(yè)的改革，實(shí)行負(fù)荷高峰高電價(jià)、負(fù)荷低峰低電價(jià)后，抽水蓄能電站的經(jīng)濟(jì)效益將是顯著的。第72頁(yè)/共98頁(yè)抽水蓄能電站第73頁(yè)/共98頁(yè)我國(guó)已建抽水蓄能電站有：廣東抽水蓄能電站裝機(jī)容量為2400MW(8×300MW)；(2)天荒坪抽水蓄能電站裝機(jī)容量為1800MW(6×300MW)；(3)十三陵抽水蓄能電站裝機(jī)容量為800MW(4×200MW)；(4)潘家口抽水蓄能電站裝機(jī)容量為420MW（3×90MW+150MW），聯(lián)合型；(5)西藏羊卓雍湖抽水蓄能電站裝機(jī)容量為90MW(4×22.5MW)。第74頁(yè)/共98頁(yè)世界上第一座抽水蓄能電站是瑞士于1879年建成的勒頓抽水蓄能電站。中國(guó)浙江省安吉縣的天荒坪抽水蓄能電站裝機(jī)180萬(wàn)千瓦，2000年建成。中國(guó)廣州抽水蓄能電站，工程總裝機(jī)240萬(wàn)千瓦，是目前世界上最大的抽水蓄能電站。天荒坪抽水蓄能電站第75頁(yè)/共98頁(yè)河南光山五岳抽水蓄能電站工程計(jì)劃總投資43.31億元，總裝機(jī)規(guī)模為100萬(wàn)KW，布置4臺(tái)單機(jī)容量為25萬(wàn)kw單轉(zhuǎn)速混流可逆式水泵水輪電動(dòng)發(fā)電機(jī)組。主要由上水庫(kù)、地下廠房、地面開(kāi)關(guān)站、輸水系統(tǒng)和下水庫(kù)五部分組成。整個(gè)工程計(jì)劃2015年建成投產(chǎn)。五岳湖第76頁(yè)/共98頁(yè)四、潮汐電站(tidalenergypowerstation)

潮汐發(fā)電是利用潮水漲、落產(chǎn)生的水位差所具有的勢(shì)能來(lái)發(fā)電。世界海洋潮汐能蘊(yùn)藏量約為27億kW，若全部轉(zhuǎn)換成電能，每年發(fā)電量大約為1.2萬(wàn)億kW.h。1912年德國(guó)建成世界第一座實(shí)驗(yàn)性小型潮汐電站：布蘇姆潮汐電站。1968年投入運(yùn)行的法國(guó)朗斯河口潮汐電站年發(fā)電量約5億千瓦時(shí)，是世界上最大的潮汐電站。第77頁(yè)/共98頁(yè)潮汐發(fā)電與原理：利用潮水漲、落產(chǎn)生的水位差所具有勢(shì)能來(lái)發(fā)電的。第78頁(yè)/共98頁(yè)9.2.2水電站建筑物

水電站建筑物是指水電站中攔蓄河水，抬高水頭，裝設(shè)機(jī)電設(shè)備以及將水引經(jīng)水輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電的一系列建筑物的總稱。①擋水建筑物：用于攔蓄河水，集中落差，形成水庫(kù)，如壩、水閘等；②泄水建筑物：用于下泄多余的洪水，或者放水以降低水庫(kù)水位，如溢洪道、泄水孔等；③水電站進(jìn)水口：將發(fā)電用水引入引水道；第79頁(yè)/共98頁(yè)④水電站引水建筑物：將已引入的發(fā)電用水輸送給水輪發(fā)電機(jī)組，如渠道、隧洞（見(jiàn)水工隧洞）和壓力水管等；⑤平水建筑物：當(dāng)水電站負(fù)荷變化時(shí)，用于平穩(wěn)引水道中流量及壓力的變化，如前池、調(diào)壓室等；⑥尾水道：通過(guò)它將發(fā)電后的尾水自機(jī)組排向下游；⑦發(fā)電、變電和配電建筑物：包括安裝水輪發(fā)電機(jī)組及其控制設(shè)備的水電站廠房、安放變壓器及高壓開(kāi)關(guān)等設(shè)備的水電站升壓開(kāi)關(guān)站；⑧為水電站的運(yùn)行管理而設(shè)置的必要的輔助性生產(chǎn)、管理及生活建筑設(shè)施。第80頁(yè)/共98頁(yè)擋水建筑物：用于攔蓄河水，集中落差，形成水庫(kù)。壩水閘第81頁(yè)/共98頁(yè)泄水建筑物：用于下泄多余的洪水，或者放水以降低水庫(kù)水位。溢洪道泄水孔第82頁(yè)/共98頁(yè)9.3第三節(jié)防洪工程防洪包括防御洪水危害人類的對(duì)策、措施和方法。它是水利科學(xué)的一個(gè)分支，主要研究對(duì)象包括洪水自然規(guī)律，河道、洪泛區(qū)狀況及其演變。

防洪工作的基本內(nèi)容可分為建設(shè)、管理、防汛和科學(xué)研究。洪水是一種自然現(xiàn)象，常造成江河沿岸河谷、沖積平原和河口三角洲、海岸地帶的淹沒(méi)。無(wú)周期性隨機(jī)性地點(diǎn)不固定洪水發(fā)生規(guī)律的特點(diǎn)：第83頁(yè)/共98頁(yè)洪水形成的原因：洪水的形成往往受氣候、下墊面等自然因素與人類活動(dòng)因素的影響。洪水按地區(qū)分類：河流洪水、融雪洪水、注川洪水、冰凌洪水、雨雪混合洪水和潰壩洪水等六種。我國(guó)洪水的特點(diǎn)：

我國(guó)河流的主要洪水大都是暴雨洪水，多發(fā)生在夏、秋季節(jié)，南方一些地區(qū)春季也可能發(fā)生。以地區(qū)劃分，我國(guó)中、東部地區(qū)以暴雨洪水為主，西北部地區(qū)多融雪洪水和雨雪混合洪水。“98長(zhǎng)江大洪水”和98嫩江、松花江特大洪水”都是由暴雨洪水形成的。第84頁(yè)/共98頁(yè)我國(guó)的洪水災(zāi)害十分頻繁，近四十年來(lái)的較大洪水包括:1963年：海河大水。海河南系發(fā)生特大洪水，受淹農(nóng)田440萬(wàn)平方米，京廣鐵路中斷。

1975年：淮河大水。8月上旬淮河上游出現(xiàn)罕見(jiàn)的特大暴雨，河南省泌陽(yáng)縣林莊3天雨量達(dá)1,605.3mm，位于暴雨中心地區(qū)的兩座大型水庫(kù)失事，河南省有820萬(wàn)人口，106萬(wàn)平方米耕地遭受?chē)?yán)重水災(zāi)，倒塌房屋560萬(wàn)間，死亡2.6萬(wàn)人。

1981年：長(zhǎng)江上游大水。四川省138個(gè)縣市受災(zāi)。

1982年：黃河大水。

1991年：淮河、太湖大水?；春邮苎透?01萬(wàn)平方米，受災(zāi)人口5,423萬(wàn)人，倒塌房屋196萬(wàn)間。第85頁(yè)/共98頁(yè)1994年：西江大水。

1995年：長(zhǎng)江、遼河、松花江大水。該年長(zhǎng)江川、湘、鄂、贛四省農(nóng)田受淹成為321.4萬(wàn)平方米，受為人口8,526萬(wàn)人。東北遼、吉、黑三省農(nóng)田受淹223.2萬(wàn)平方米，受災(zāi)人口1,078.6萬(wàn)人。

1996年：珠江、長(zhǎng)江、海河大水。該年全國(guó)各省（自治區(qū)、直轄市）均不同程度地遭受了洪澇災(zāi)害，一半以上?。▍^(qū)）嚴(yán)重受災(zāi)，全國(guó)有311個(gè)縣以上城市進(jìn)水，洪澇成災(zāi)面積1,182.33萬(wàn)，受災(zāi)人口2.67億人，直接經(jīng)濟(jì)損失2,208.36億元。

1998年：長(zhǎng)江、嫩江、松花江、珠江、閩江等流域大水。第86頁(yè)/共98頁(yè)第87頁(yè)/共98