土木工程概論第6章水利水電工程

土木工程概論第6章水利水電工程第一頁，共71頁。教教學(xué)目標(biāo)

學(xué)目標(biāo)了解我國主要水利水電工程；掌握水利水電工程的基本概念；掌握農(nóng)田灌溉與排水設(shè)施以及取水工程的基本知識(shí)；熟悉水電工程的主要類型及開發(fā)方式；了解水電站裝機(jī)容量；熟悉防洪的主要措施；了解城市給水排水及建筑給水排水的基本概念。教學(xué)目標(biāo)在實(shí)踐中，能夠準(zhǔn)確辨識(shí)灌溉、噴灌、滴灌、微噴、無壩取水工程及有壩取水工程；能夠準(zhǔn)確辨識(shí)灌溉渠道的斷面類型；能對控制渠道水量損失給出建議；能夠指出我國主要水電站開發(fā)方式，能夠理解裝機(jī)容量的含義。知識(shí)目標(biāo)技能目標(biāo)第二頁，共71頁。第一節(jié)水利水電工程概述第二節(jié)

農(nóng)田水利工程第三節(jié)水電工程第四節(jié)防洪工程第五節(jié)給水排水工程目錄第三頁，共71頁。水利水電工程水利水電工程概述水利水電工程的定義水利水電工程：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。我國水資源總量與世界各國相比，位于巴西、蘇聯(lián)、加拿大、美國、印度尼西亞之后，居第六位；按人口平均，每人占有量約為2500m3，是世界人均占有量的20%-25%，屬于水資源不豐富的國家。第四頁，共71頁。水利水電工程水利水電工程概述中國七大江河（按河長排序）第五頁，共71頁。水利水電工程水利水電工程概述我國著名水利水電工程：都江堰、三峽水利樞紐、南水北調(diào)三峽水利樞紐第六頁，共71頁。都江堰是世界文化遺產(chǎn)（2000年被聯(lián)合國教科文組織列入“世界文化遺產(chǎn)”名錄）、世界自然遺產(chǎn)。是全世界迄今為止，年代最久、唯一留存、仍在一直使用、以無壩引水為特征的宏大水利工程。第七頁，共71頁。第八頁，共71頁。第九頁，共71頁。三峽地理位置第十頁，共71頁。三峽工程圖解三峽工程衛(wèi)星圖片第十一頁，共71頁。船閘第四閘室第十二頁，共71頁。泄洪第十三頁，共71頁。水利水電工程水利水電工程概述水利水電工程的特點(diǎn)1.影響面廣2.水利工程一般規(guī)模大，投資多，技術(shù)復(fù)雜，施工難度大，工期較長。

3.大型水利工程的設(shè)計(jì)，總是各有特點(diǎn)，難以劃一。第十四頁，共71頁。水利水電工程水利水電工程概述水利水電工程分類1.農(nóng)田水利工程2.水力發(fā)電工程3.防洪工程4.供水排水工程5.航運(yùn)工程6.環(huán)境水利工程第十五頁，共71頁。水利水電工程水利水電工程概述水利樞紐定義：為了滿足防洪要求，獲得發(fā)電，灌溉、供水等方面的效益，在河流的適宜河段修建不同類型的建筑物，用來控制和支配水流，這些不同類型水工建筑物組成的綜合體稱為水利樞紐。向家壩水利樞紐三維模型第十六頁，共71頁。按承擔(dān)任務(wù)的不同，可分為防洪樞紐、灌溉(或供水)樞紐、水力發(fā)電樞紐和航運(yùn)樞紐等。多數(shù)水利樞紐承擔(dān)多項(xiàng)任務(wù)，稱為綜合性水利樞紐。

葛洲壩水利樞紐與桂平航運(yùn)樞紐第十七頁，共71頁。水利水電工程概述水利樞紐中水工構(gòu)筑物的類型：(1)擋水建筑物：壩、閘和堤防等蓄水工程(2)泄水建筑物：溢洪道、泄洪洞等排水工程(3)輸水建筑物：輸水洞、引水管、渠道(4)取水建筑物：輸水建筑物的首部建筑物，包括進(jìn)水閘、揚(yáng)水站。(5)專門建筑物：電站廠、船閘、升船機(jī)、魚道、筏道(6)整治建筑物：用來整治河道、改善河道的水流條件，如丁壩、順壩、導(dǎo)流堤、護(hù)岸等。(7)水質(zhì)凈化及污水處理建筑物第十八頁，共71頁。水工建筑物橫跨河道者稱為壩右圖為三峽大壩沿水流方向在河道兩側(cè)修筑者稱為堤第十九頁，共71頁。水工建筑物小浪底水利樞紐開發(fā)目標(biāo)以防洪、防凌、減淤為主，兼顧供水、灌溉、發(fā)電，是我國治理開發(fā)黃河的關(guān)鍵性工程。這座大壩高154米，總填筑量5185萬立方米，是我國迄今為止最大的土石壩。右圖為小浪底地下發(fā)電廠房第二十頁，共71頁。水工建筑物堤的施工建設(shè)第二十一頁，共71頁。概念：泄水建筑物是用以排放多余水量、泥沙和冰凌等的水工建筑物。主要形式：泄水孔、泄水隧洞、溢洪道、溢流壩等。主要功能：安全排洪、放空水庫。

泄水建筑物泄水建筑物示意圖第二十二頁，共71頁。水工建筑物溢洪道現(xiàn)場照片（1）溢洪道：用于宣泄規(guī)劃庫容所不能容納的洪水，保證壩體安全的開敞式或帶有胸墻進(jìn)水口的溢流泄水建筑物。第二十三頁，共71頁。水工建筑物（2）溢流壩：溢流壩分類：按壩型分為溢流重力壩、溢流拱壩、溢流支墩壩和溢流土石壩等。溢流壩過流形式有：①壩頂溢流(跌流)，②壩面溢流，③大孔口壩面溢流。壩頂溢流壩面溢流大孔口壩面溢流第二十四頁，共71頁。水工建筑物右圖湖南省鳳灘水電站腹拱式溢流拱壩左圖河北省潘家口水利樞紐重力壩第二十五頁，共71頁。水工建筑物①水電站建筑物，如前池、調(diào)壓室、壓力水管、水電站廠房；專門水工建筑物無壓引水式水電站有壓引水式水電站第二十六頁，共71頁。水工建筑物②渠系建筑物，如節(jié)制閘、分水閘、渡槽、沉沙池、沖沙閘；專門水工建筑物節(jié)制閘渡槽第二十七頁，共71頁。水工建筑物③港口水工建筑物，如防波堤、碼頭、船塢、船臺(tái)和滑道；專門水工建筑物防波堤碼頭第二十八頁，共71頁。水工建筑物④過壩設(shè)施，如船閘、升船機(jī)、放木道、筏道及魚道等。專門水工建筑物魚道現(xiàn)場照片及示意圖第二十九頁，共71頁。瀑布溝水電站動(dòng)畫模擬視頻第三十頁，共71頁。水利水電工程農(nóng)田水利工程農(nóng)田灌溉1.地面灌溉2.噴灌3.滴灌4.微噴第三十一頁，共71頁。水利水電工程農(nóng)田水利工程農(nóng)田排水農(nóng)田排水：將農(nóng)田中過多的地面水、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。第三十二頁，共71頁。水利水電工程農(nóng)田水利工程取水工程

取水工程的作用是將河水引入渠道，以滿足農(nóng)田灌溉、水力發(fā)電、工業(yè)及生活供水等需要。由于取水方式的不同，取水工程分為無壩取水工程、有壩取水工程、水泵站引水工程和水庫取水工程。第三十三頁，共71頁。水利水電工程農(nóng)田水利工程取水工程1．無壩取水工程無壩取水是指當(dāng)河川水位較高而灌溉區(qū)較低時(shí)，在河道上游水位較高的地方修建進(jìn)水閘，借較長的引水渠來取得自流灌溉所需要的水頭。

無壩取水工程示意圖第三十四頁，共71頁。水利水電工程農(nóng)田水利工程取水工程2.有壩取水工程修建壅水壩或攔河節(jié)制閘，抬高水位，自流引水灌溉，形成有壩引水。3．水庫取水工程4.水泵站引水第三十五頁，共71頁。水利水電工程農(nóng)田水利工程灌溉泵站與排水泵站灌溉泵站：用于提水灌溉的泵站。分為有引水渠泵站及無引水渠泵站布置排水泵站：用于排除洪澇漬水和降低地下水位的泵站。排水泵站規(guī)劃原則：高低水分開，高水高排，低水低排；主客水分開第三十六頁，共71頁。水利水電工程農(nóng)田水利工程灌溉渠道1.渠道斷面形式取決于水流、地形、地質(zhì)以及施工等條件。最常采用的是梯形斷面，在渠道斷面設(shè)計(jì)中，采用水力最優(yōu)斷面，即最經(jīng)濟(jì)的斷面，在同等過水?dāng)嗝娴那闆r下，通過的流量最大。這就要求渠道底寬、水深和邊坡有適當(dāng)?shù)谋壤?。第三十七頁，?1頁。水利水電工程農(nóng)田水利工程灌溉渠道2.渠道流速設(shè)計(jì)渠道時(shí)，還要注意使渠道流速適當(dāng)，過大會(huì)引起沖刷，過小容易淤積，并可能使渠道生長雜草。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。應(yīng)使渠道流速介于不沖流速和不淤流速之間。第三十八頁，共71頁。水利水電工程農(nóng)田水利工程灌溉渠道3.渠底坡度渠道的兩端底部高度差與坡底的長度比。流速大小主要取決于渠底坡降的大小。第三十九頁，共71頁。水利水電工程農(nóng)田水利工程灌溉渠道4.灌溉渠道水量損失在灌溉渠道中，水量會(huì)主要通過滲透，其次通過蒸發(fā)損失掉。有時(shí)滲透量會(huì)達(dá)到渠道總流量的一半以上，這不僅不利于灌溉，還會(huì)引起地下水位的抬高，造成附近農(nóng)田鹽堿化。一般防止?jié)B透的方法有兩種，提高渠床土壤的不透水性；襯砌渠床。第四十頁，共71頁。水利水電工程農(nóng)田水利工程渠系建筑物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。渡槽第四十一頁，共71頁。水利水電工程農(nóng)田水利工程渠系建筑物2.落差建筑物當(dāng)渠道通過地面過陡的地段時(shí)，為了保持渠道的設(shè)計(jì)比降，避免大填方或深挖方，往往將水流落差集中，修建建筑物聯(lián)接上下游渠道，這種建筑物稱落差建筑物。如跌水、陡坡等渡槽第四十二頁，共71頁。水利水電工程水電工程我國水資源特點(diǎn)1.水能資源總量豐富，但人均資源量較低2.地區(qū)分布不均，水土資源與經(jīng)濟(jì)發(fā)展不相匹配3.年內(nèi)年際分配不均，降雨主要集中在汛期，常有連續(xù)豐水或干旱年；4.水電開發(fā)利用的難度較大；5.水能開發(fā)利用不足。第四十三頁，共71頁。溪洛渡水電站是我國僅次于三峽工程的又一世界級(jí)巨型水電站,它是一座以發(fā)電為主，兼有攔沙、防洪和改善下游航運(yùn)條件等綜合效益的水電工程，大壩采用混凝土雙曲拱壩，壩高276米，系世界最高大壩。第四十四頁，共71頁。水利水電工程水電工程水電站開發(fā)方式和類型1.壩式水電站定義：在河流峽谷處攔河筑壩，壩前雍水，在壩址處形成集中落差，這種開發(fā)方式為壩式開發(fā)。類型：根據(jù)壩式開發(fā)方式的水電站廠房與攔河壩或溢流壩的相對位置，可分為河床式、壩后式、溢流式或混合式。第四十五頁，共71頁。水利水電工程水電工程水電站開發(fā)方式和類型河床式水電站壩后式水電站第四十六頁，共71頁。水利水電工程水電工程水電站開發(fā)方式和類型2.引水式水電站定義：自河流坡降較陡、落差比較集中的河段，以及河灣或相鄰兩河河床高程相差較大的地方，利用坡降平緩的引水道引水而與天然水面形成符合要求的落差(水頭)發(fā)電的水電站。第四十七頁，共71頁。水利水電工程水電工程水電站開發(fā)方式和類型2.引水式水電站類型：引水式水電站可分為無壓引水式水電站

和有壓引水式水電站無壓引水式有壓引水式第四十八頁，共71頁。水利水電工程水電工程水電站開發(fā)方式和類型3.抽水蓄能水電站抽水蓄能水電站：利用電網(wǎng)中負(fù)荷低谷時(shí)的電力，由下水庫抽水到上水庫蓄能,待電網(wǎng)高峰負(fù)荷時(shí),放水回到下水庫發(fā)電的水電站，又稱蓄能式水電站。我國著名抽水蓄能水電站：遼寧蒲石河抽水蓄能電站；十三陵抽水蓄能電站；廣州抽水蓄能電站；天荒坪抽水蓄能電站。第四十九頁，共71頁。水利水電工程水電工程水電站開發(fā)方式和類型3.抽水蓄能水電站天荒坪抽水蓄能電站第五十頁，共71頁。水利水電工程水電工程水電站開發(fā)方式和類型4.潮汐電站利用海潮漲落形成的潮位差（水頭）發(fā)電的水電站。

潮汐電站第五十一頁，共71頁。水利水電工程水電工程水電站裝機(jī)容量

水電站裝機(jī)容量：水電站全部水輪發(fā)電機(jī)組額定容量（即發(fā)電機(jī)銘牌出力）之和，度量單位為千瓦(kW)。水電站裝機(jī)容量的大小決定于水電站的能量指標(biāo)、水電站在系統(tǒng)中的地位和作用及其技術(shù)經(jīng)濟(jì)特性。水電站裝機(jī)容量組成：水電站裝機(jī)容量大致可分成必需容量和重復(fù)容量兩大部分。第五十二頁，共71頁。水利水電工程防洪工程防洪工程：控制、防御洪水以減免洪災(zāi)損失所修建的工程。主要有堤、河道整治工程、分洪工程和水庫等。1.堤（擋）堤壩的常見形式：土堤、石堤、防洪墻及較先進(jìn)的橡膠壩

第五十三頁，共71頁。水利水電工程防洪工程防洪工程：2.河道整治工程（泄、排）主要是增加泄洪能力。常用的措施有修筑河堤、整治河道（如擴(kuò)大河槽、裁彎取直）、開辟分洪道等。第五十四頁，共71頁。水利水電工程防洪工程防洪工程：3.分洪工程分洪：當(dāng)河道洪水位超過保證水位或流量將超過安全泄量時(shí)，為保障保護(hù)區(qū)安全，而采取的分泄超額洪水的措施。第五十五頁，共71頁。水利水電工程防洪工程防洪工程：4.水庫（蓄、滯）水庫是用壩、堤、水閘、堰等工程，于山谷、河道或低洼地區(qū)形成的人工水域。水庫的作用有防洪、水力發(fā)電、灌溉、航運(yùn)、城鎮(zhèn)供水、養(yǎng)殖、旅游、改善環(huán)境等。第五十六頁，共71頁。水利水電工程防洪工程防洪工程：4.水庫（蓄、滯）水庫的擋水建筑物是指攔河壩，攔河壩常見的是混凝土重力壩、拱壩和土石壩。第五十七頁，共71頁。水利水電工程防洪工程防洪工程：4.水庫（蓄、滯）

實(shí)體重力壩單質(zhì)土石壩拱壩第五十八頁，共71頁。水利水電工程給水排水工程給水排水系統(tǒng)的功能與組成

給水排水系統(tǒng)的功能：向各種不同類別的用戶供應(yīng)滿足需求的水質(zhì)、水量和水壓，同時(shí)承擔(dān)用戶排出的廢水的收集、輸送和處理，達(dá)到消除廢水中污染物質(zhì)對人體健康的危害和保護(hù)環(huán)境的目的。給水排水工程可以分為城市給水、城市排水、建筑給水排水工程。

第五十九頁，共71頁。

給水工程包括城市給水和建筑給水兩部分。城市給水：主要是供應(yīng)城市所需的生活、生產(chǎn)、市政（綠化、街道撒水等）和消防用水。城市給水系統(tǒng)組成：取水工程、輸水工程、水處理工程和配水管網(wǎng)工程。根據(jù)水源性質(zhì)分為地面水給水系統(tǒng)和地下水給水系統(tǒng)；根據(jù)供水方式分為重力給水和壓力給水系統(tǒng)。城市給水給水工程第六十頁，共71頁。第六十一頁，共71頁。泵站第六十二頁，共71頁。城市給水系統(tǒng)種類（1）統(tǒng)一給水系統(tǒng)：按生活用水標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一供應(yīng)。（2）分質(zhì)給水系統(tǒng)：通過不同凈水設(shè)施和管網(wǎng)分不同水質(zhì)供給。（3）分壓給水系統(tǒng)：采用并聯(lián)和串聯(lián)方式分不同水壓供給。（4）分區(qū)給水系統(tǒng)：將整個(gè)系統(tǒng)分成幾個(gè)區(qū)，各區(qū)適當(dāng)聯(lián)系，有單獨(dú)的泵站和管網(wǎng)。（5）循環(huán)和循序給水系統(tǒng)：循環(huán)使用過的水處理后循環(huán)使用；循序根據(jù)水質(zhì)重復(fù)利用（。（6）區(qū)域給水系統(tǒng)：統(tǒng)一從上游取水，凈化后用輸、配管道送給沿河諸多城市使用。（7）中水系統(tǒng)：建筑使用后排水，經(jīng)處理后回用于廁所便器的沖洗、綠化、洗車、清掃等。第六十三頁，共71頁。增壓、貯水設(shè)備：水泵、貯水池、水箱和氣壓給水設(shè)備。建筑給水：為工業(yè)與民用建筑內(nèi)部和居住小區(qū)內(nèi)生活設(shè)施和生產(chǎn)設(shè)備提供符合水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)及其它要求的生活、生產(chǎn)和消防用水。給水系統(tǒng)按用途分為：生活給水系統(tǒng)、生產(chǎn)給水系統(tǒng)和消防給水系統(tǒng)。建筑給水第六十四頁，共71頁。給水方式指建筑內(nèi)部給水系統(tǒng)的供水方案。給水方式基本類型（不包高層）：直接給水方式、設(shè)水箱的給水方式、設(shè)水泵的給水方式、設(shè)水泵和水箱的給水方式、分區(qū)給水方式等

。高層建筑必須在垂直方向分成幾個(gè)區(qū)，采用分區(qū)供水的系統(tǒng)。室內(nèi)給水管道的布置按供水可靠程度要求可分為枝狀和環(huán)狀兩種形式；敷設(shè)有明裝和暗裝兩種形式。第六十五頁，共71頁。水塔第六十六