水利枢纽与水工建筑物讲义

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水库对环境的影响
1 对自然环境影响 1.1对地质的影响 水库蓄水后，水体压重引起地壳应力增加；水渗入断层，导致断层
间润滑度增加；增加岩层中空隙水压力，诱发地震。 水库蓄水后水位升高，岸坡土体抗剪强度降低，易发生山体滑坡。 水库蓄水后，库区周围地下水位上升，引起低洼地带沼泽化、土壤
盐碱化、建筑物地基沉陷。 1.2对土壤的影响 浸没 沼泽化 潜育化 盐碱化 潜育化：指土壤长期滞水，严重缺氧。
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2. 特征水位—characteristic water level
(1) 正常高水位—normal high water level (2) 设计洪水位—design flood level (3) 校核洪水位—check flood level (4) 汛前限制水位—preflood limit w. l. (5) 死水位—dead w. l.
在汛期来临之前，预先把水库放空一部分，以腾出库容多蓄 洪水，这时消落下来的水位。也称为汛期限制水位或防洪限 制水位。
§2 水库、水利枢纽、水工建筑物
一、水库—reservoir
1. 作用
• 调节作用：把来水按用水要求在时间和数量上重新分配。 • 其他作用：利用大量的蓄水和抬高了的水头来满足发电、
航运以及水产等其他用水部门的需要。 按调节周期分：
日调节水库，如葛洲坝、富春江 年调节水库，如三峡（不完全的）、九甸峡（完全） 多年调节水库，如新安江、龙羊峡、丰满
正常蓄水位是水库和水电站最重要的设计参数之一，是确 定拦河坝高度、水库容积、利用水头和发电能力的基本依据； 对水工建筑物的工程量、水库调节性能和水头的利用,关系 极大;对水库和水电站的建设工期、投资、动能经济效益以 及水库淹没损失等均有重要影响。
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水位的设定依据
当水电站除发电外，尚有其他综合利用任务时，则正常蓄水位选择应 统筹考虑水力发电、防洪、灌溉、航运、供水等综合用水部门的要求， 进行多方案比较。一般应研究如下方面：
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水库调节及分类
水库与径流调节
调节周期：由库空到库满再到库空，循 环一次所经历的时间。
日（周）调节
兴
水
利
调
库
节调Βιβλιοθήκη 年调节 多年调节节
防
洪
调
节
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水库运用
1 水库控制运用
水库调度
任务：制定合理的水库运用方案，对入库天然径流进行控制蓄泄， 最大限度发挥水资源综合效益。
依据（编方案）：根据承担任务、河川径流变化、各部门用水要求，
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1.2水库泥沙冲刷 溯源冲刷：库水位下降时，产生的向上游发展的冲刷。 沿程冲刷：水沙条件改变后，原河床与之不相适应，为
了调整河床适应变化了的水沙而发生的冲刷。 壅水冲刷：开启底孔闸门发生的冲刷。 1.3 库区泥沙淤积形态 纵剖面形态：三角洲淤积 锥体淤积 带状淤积 横断面形态：全断面淤积 主槽淤积 沿湿周淤积
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三角洲淤积：发生在库容较大，库水位变幅较小的水库。挟沙水流 进入回水末端以后，水流流速逐渐减小，挟沙能力沿程减小。
椎体淤积：发生在库容较小，库水位变幅较大的水库。含沙水流将 大量泥沙带到坝前。
带状淤积:发生在库水位变动较大的河道型水库。 1.4 水库泥沙冲淤规律 冲淤平衡趋向性规律：冲淤结果是达到不冲不淤的平衡状态（水沙
桥墩。 库区水流形态：壅水流态和均匀流态 均匀流态挟沙数量沿程不变，当来沙量大于挟沙量时，发生沿程淤积
或冲刷。 壅水流态下三种输沙流态：1）浑水扩散到全断面，流速沿程递减，
水流挟沙数量沿程递减；2）浑水沿库底运动，形成异重流输沙流 态（高含沙水流进入库区遭遇清水后，由于挟沙水流的比重大于 清水而在适当的位置潜入水库底部向前运行的现象）。 3）异重 流在坝前清水下面滞蓄。
保证水库安全
内容：拟定各项水利任务的控制运用方式；编制调度规程、调度图、
当年调度计划；制定面临时段（月、旬）的水库蓄泄方案；进行 水库水量调度运用的实时操作等。
主要技术指标
实时调度依据、原则：上级批准或有关协议
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水库泥沙淤积及其防治
1 水库泥沙冲淤现象和规律 1.1库区水流形态和输沙流态 壅水：指因水流受阻而产生的水位升高现象。如在河流中建造闸坝或
• ⑤在各种边界河流上修建的水库和水电站，应对上下游、左右岸的要 求进行协调，使确定的正常蓄水位能为各方面接受。
在选择正常蓄水位时应根据各方面要求先确定其上限和下限，在此范 围内再拟定若干方案，进行水利、动能和经济方面的计算分析，然后 作政治、技术经济综合比较，并进行环境影响的评价，择优选定。在 确定梯级水电站和水电站群正常蓄水位时，还应考虑其上下游水位间 的合理联接和相互补偿调节的需要。
• ①地区国民经济发展对电力需求的增长情况；
• ②综合用水部门对水资源开发利用的要求；
• ③坝址及水库区地形地质条件的限制和河流年径流量的大小及分布；
• ④水库区淹没移民的许可程度，特别应注意重要城镇、铁路、公路及 贵重矿藏资源提出的高程限制，其他如粮棉基地、旅游风景区以及重 要名胜古迹等也应予考虑；
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(1) 正常高水位—normal high water level
水库在正常运用情况下，允许经常保持的最高水位。为保证 各兴利部门枯水期正常用水，水库在丰水期末需要达到的水 位。 它是确定水工建筑物尺寸、投资、淹没、电站出力等指标的 最重要的参数。
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(2) 设计洪水位—design flood level
平衡）。 淤积一大片：挟沙浑水到哪，哪里发生淤积。 冲刷一条带：水库泄流较大时，冲刷河槽，拉出一条深槽。
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死滩：指滩地不能通过冲刷来降低滩面，只能淤不能冲刷。 活槽：指河槽能冲淤交替。 2 水库淤积防止措施 2.1减少泥沙入库（加强水土保持）：植树造林、种草绿化荒山、
耕种梯田。 2.2 减少水库淤积 引洪放淤 蓄清排浑 异重流排沙 2.3清除水库淤积 人工排沙法 机械清淤法 虹吸清淤法 高渠泄水冲淤法
水库在正常运用情况下，当发生设计洪水时，水库达到的 最高水位。 水工建筑物必须按这种水位进行设计。
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(3) 校核洪水位—check flood level
水库在非常运用情况下，当发生校核洪水时，水库达到的 最高水位。 水工建筑物必须按这种水位进行校核。
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(4) 汛前限制水位—preflood limit w. l.