第一章緒論

2022-12-12 21:21:02 字數 4281 閱讀 3453

教學要求:掌握水利水電工程的基本任務、水利水電樞紐的工程分等分級方法;熟悉水利水電工程建築物的組成與分類;了解我國水利水電工程建設與發展情況。

第一節水利水電工程建設

一、水利工程

水利工程是指本著除害興利的目的,興建的對自然界地表水和地下水進行控制和調配的工程。從興利目的來看,水利工程主要分為防洪工程、農田灌溉工程、水力發電工程、供水和排水工程、航運工程等。

水利工程按其所承擔的任務敘述如下。

(一)防洪工程

防洪工程是指建立「上蓄下排」的防洪工程體系。

「上蓄」主要措施有:①在山地丘陵地區進行水體保持,攔截水土,有效地減少地面徑流;②在幹、支流的中上游興建水庫攔蓄洪水,調節下洩流量不超過下游河道的過流能力。水庫作為一種蓄水工程,在汛期可以攔蓄洪水,削減洪峰,保護下游地區安全,由於攔蓄的水流,使水庫水位抬高,可以用來滿足灌溉、發電、供水、航運和淡水養殖的需要。

「下排」就是疏浚河道,修築堤防,提高河道洩洪能力,減輕洪水威脅。築堤防洪是一種重要有效的措施,同時也需要加強汛期的防護、管理、監督等非工程措施,以確保安全。

此外,還可以採用「兩岸分滯」的措施,在河道兩岸適當位置,修建分洪閘、引洪道、滯洪區等,將超過河道安全洩量的洪峰流量通過洩洪建築物分流到該河道下游或其他水系,或者蓄於低窪地區(滯洪區),以保證河道兩岸保護區的安全。滯洪區的規劃與興建,應根據當地經濟發展情況、人口因素、地理情況和國家的需要,由國家統一安排。

(二)農田水利工程

農田灌溉工程是通過修閘建渠等工程措施,構建灌、排系統,調節和改變農田水分狀態和地區水利條件,使之符合農業生產發展的需要。農田水利工程一般包括:①取水工程。

從河流、湖泊、水庫、地下水等水源適時向量地引取水量的工程稱之為取水工程。河流取水工程一般包括攔河壩(閘)、進水閘、衝砂閘、沉砂池等建築物。當河流流量較大、水位較高能滿足引水灌溉要求時,可以不修建攔河壩(閘),直接引水灌溉。

當水源水位較低時,可建提灌站,提水灌溉。(2)輸水配水工程。將一定流量的水流輸送並配置到田間的建築物的綜合體稱為輸水配水工程。

如各級固定渠道系統及渠道上的涵洞、渡槽、交通橋、分水閘等。(3)農田排水工程。包括各級排水渠及渠系建築物。

其作用是將暴雨或農田內多餘水分排洩到一定範圍之外,使農田水分保持適宜狀態,以適應農作物的正常生長。農田排水工程也需要考慮,化肥農藥殘渣的汙染問題。

(三)水力發電工程

將有巨大能量的水流通過水輪機轉換為機械能,並通過發電機將機械能轉換為電能的工程稱為水力發電工程。

落差、流量是水力發電的基本要素。為了能夠利用天然河道的水能,需要採用工程措施集中落差,輸送水量,使水流符合水力發電工程的要求。在山區常用的水能開發方式是攔河築壩,形成水庫,它既可以調節徑流又可以集中落差。

在坡度很陡或有瀑布、急灘、彎到的河段,可以沿河岸修建引水建築物(渠道、水洞)來集中落差。有條件的可以同時採用攔河壩和引水建築物方式來開發水能。

(四)供水和排水工程

供水工程是指從天然水源中取水,經過淨化、加壓和輸送管網供給城市、工礦企業等用水部門的工程;城市排水工程是指排出工礦企業及城市的廢水、汙水和地面雨水的相關工程。城市供水對水質、水量及供水可靠性上要求很高;排水必須符合國家規定的汙水排放標準。

(五)航運工程

航運包括船運與筏運(木、竹浮運)。發展航運對物質交流、繁榮市場、促進經濟和文化發展是很重要的。它運費低廉,運輸量大。

內河航運有天然水道(河流、湖泊等)和人工水道(運河、河網、水庫、閘化河流等)兩種。

利用天然河道通航,必須進行疏浚、河床整治、改善河道的彎曲情況,設立航道標誌,以建立穩定的航道。但河道航運深度不足時,可以通過攔河建閘、壩的措施太高河道水位;或利用水庫進行進流調節,該山水庫下游的通航條件。

在航道上如建水閘、壩等攔河建築物時,應同時修建通航建築物。通航建築物主要有:公升船機、船閘、過木道等。

二、我國水利工程建設的發展

我國是水利大國,與華夏文明一樣,治水的歷史源遠流長,治水的成就燦爛輝煌。特殊的自然地理條件,決定了除水害、興水利歷來是我國治國安邦的大事。水利興則天下定,倉廩實,百業興。

歷代善治國者均以治水為重。新中國成立前,水利基礎設施非常薄弱,水旱災害十分頻繁。中華人民共和國成立後,黨和**對水利高度重視,領導全國各族人民,進行了大規模水利建設,取得了舉世矚目的成就。

從2023年到2023年,水利事業得到了前所未有的發展,取得了輝煌的成就。

新中國成立後,按照「蓄洩兼籌」和「除害與興利相結合」的方針,對大江大河進行了大規模的治理。到2023年底,全國累計修建加固大江大河大湖等各類堤防25萬多公里、防潮堤2900公里,建成大中小型水庫8.6萬多座,全國主要江河初步形成了以堤防、河道整治、水庫、蓄滯洪區等為主的工程防洪體系,以及**預報、防汛排程、洪氾區管理、搶險救災等非工程防護體系,使我國主要江河的防洪能力有了明顯的提高。

在農田水利事業方面,我國共興建萬畝以上灌區5579個,總面積3.37億畝。累計打機井355萬眼,井灌區面積2.

12億畝;在乾旱區興修小水塘、小水窖771萬個。全國有效灌溉面積由解放前的2.4億畝,增加到目前的8億畝,機電排灌總動力由7萬千瓦發展到7269萬千瓦,全國除澇面積累計達到3億畝,佔易澇面積的82%;鹽鹼地改良面積8000多萬畝,佔鹽鹼地71%;治理漬害低產田4950萬畝,佔漬害低產田的33%。

節水灌溉從無到有,目前節水灌溉面積已達2.28億畝,其中,噴灌、滴灌和微灌等現代化節水灌溉面積2600萬畝,管道輸水灌溉面積7800萬畝,渠道防滲面積1.24億畝。

水力發電已成為我國日益重要的能源**。我國水能資源豐富,理論蘊藏量為6.76億千瓦,可開發資源為3.

78億千瓦,均佔世界第一位。經過50年的開發建設,一大批舉世聞名的水利水電樞紐工程已經建成或正在建設。建國初,全國水電裝機容量僅為36萬千瓦,年發電量由12億千瓦時。

到2023年底,全國已建水電站裝機容量6320萬千瓦,年發電量2080億千瓦時,在建規模約4600萬千瓦。全國水電裝機和發電量已佔全國電力**機和發電量的23.4%和17.

8%。其中,全國水利系統共建成大中小型水電站48862座,**機容量已達2812萬千瓦,佔全國水電裝機總容量的45%,年發電量892億千瓦時。在水電建設中,農村水電已經成為一支重要力量。

為了幫助中西部地區人民脫貧致富,在水電資源豐富的地區,大力進行水電開發建設,已有318個縣利用水電供電實現了農村初級電氣化,另外300個電氣化縣正在建設。農村水電的發展,促進了農村經濟和精神文明的發展,在農村奔小康中,擔負著重要使命,有著舉足輕重的作用。

第二節水利水電工程樞紐

一、水利水電工程樞紐

為防洪、灌溉、發電、供水和航運等中的多個目的,需要組合興建多種不同的型別的建築物,形成乙個相互聯絡的整體,共同控制和分配水流,滿足國民經濟發展的需要,由此構成的綜合體稱為水利樞紐,其組成建築物稱為水工建築物。例如三峽水利樞紐工程,見圖1-1。

圖1-1 三峽水利樞紐工程

二、水利水電工程分等和水工建築物的分級

為了科學合理地把握水利工程建設的標準,應根據水利工程的型別、規模、重要性、效益和國民經濟發展水平等因素,制定水利工程樞紐和建築物的建設標準。水利工程建設標準包括水利工程的等級、水工建築物的級別和其他技術指標的分級。

根據sl252-2000《水利水電工程等級劃分及洪水標準》,水利水電工程等級見表1-1。工程等級按工程規模、水庫總庫容、保護城市的重要性三個方面來確定。

表1-1 水利水電樞紐工程等別

注:總庫容是指水庫最高水位以下的靜庫容;治澇面積和灌溉面積均指設計面積。

水工建築物的級別,要根據其所在工程的等級及其重要性來確定,見表1-2。

表1-2 水利水電工程永久性建築物級別

部分水工建築物,由於失事後造成的損失較大,有必要提高其設計等別,凡符合表1-3提級指標的水工建築物,經論證並報主管部門批准,可以提高一級設計。

表1-3 水利水電樞紐工程擋建築物提級指標

三、水利水電工程永久性水工建築物的洪水標準

永久性水工建築物所採用的洪水標準分為正常運用(設計情況)和非常運用(校核情況)洪水標準。洪水標準是根據建築物型別、級別來選定,具體見表1-4和表1-5。

表1-4 山區、丘陵區水利水電樞紐工程水工建築物洪水標準

表1-5 平原地區水利水電工程永久性建築物洪水標準

在山區、丘陵區,土石壩失事將會造成特別重大災害時,1級建築物的校核洪水標準應取可能最大的洪水或萬年一遇洪水。2~4級建築物可提高一級設計。

對於混凝土和漿砌石壩,如果洪水漫頂時將造成嚴重損失的1級建築物,校核洪水標準需經過專門論證並報主管部門批准,可取可能最大的洪水或萬年一遇洪水。

第三節水利水電工程建築物的型別

一、一般水工建築物的型別

(一)按建築物按用途分類

(1)擋水建築物。用以攔截江河,形成水庫或壅高水位,如各種壩和閘;以及為防禦洪水或擋潮,沿江河海岸修建的堤防、海塘等。

(2)洩水建築物。用宣洩在各種情況下的別是洪水期多餘入庫水量,以確保大壩和其他建築物安全。如溢流壩、溢洪道、洩水隧洞等。

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