08-22 水电站-水工基础知识

水电站－水工知识[映电总厂发电部】2020/1/29水电站－水工知识[映电总厂发电部】2020/1/29水工专业知识付军2007年8月水电站－水工知识[映电总厂发电部】2020/1/29一河流的水文要素1、水位河流某断面某时刻的水位，是指该时刻在某断面的水面对于国家规定的水准零点的高程，以米为单位。1956年国家规定各水准点采用黄海高程系统，即以青岛验潮站求得的黄海多年平均海水面为统一的高程零点基面。（1）绝对高程：点X至大地水准面的铅垂距离，又称为海拔。（2）相对高程：点A与点X之间的铅垂距离。水电站－水工知识[映电总厂发电部】2020/1/29一河流的水文要素2、流量河流某断面某时刻的流量，是指在该时刻单位时间内流经该断面的水体积。测验方法很多，常用的方法为流速面积法，其中包括流速仪测流法、浮标测流法、比降面积法。流速仪测流法和浮标测流法是通过测量流速和断面来推求流量，则是我国目前使用的基本方法。3、降水量：指一定时段内降落在某一点或某一面积上的雨量，单位为mm，记至小数后一位。（日雨量是以每天上午8点作为分界，将本日8点至次日8点的降水量作为本日的降水量。）4、含沙量河流某断面某时刻的含沙量，是指单位体积的浑水中所含悬移质的干重量。水电站－水工知识[映电总厂发电部】2020/1/29一河流的水文要素泥沙按其不同的运动方式可分为悬移质和推移质。悬移质是指悬浮在水中水流向下移动的泥沙。推移质是指贴近河床的一层为水流推动而下移的泥沙。同一泥沙颗粒是悬移质还是推移质，一方面取决于自身的重量，另一方面取决于水流的速度。一般而言，河流中悬移质的数量多余推移质。水电站－水工知识[映电总厂发电部】2020/1/29二、河流的水文特性1、丰水年某些年份雨量大，河流水量多，称为丰水年。2、枯水年某些年份雨量少，河流水量少，称为枯水年。3、汛期（洪水季节）一年中，一般来说，夏秋季节雨量大，河流水量多，称为汛期或洪水季节。（5月-10月）4、枯期冬春季节雨量小，河流水量小，称为枯期。（11月至次年4月）水电站－水工知识[映电总厂发电部】2020/1/29二、河流的水文特性5、过程线表示水文要素随时间变化的曲线称为过程线。6、流量（或水位）过程线以横坐标表示时间，纵坐标表示流量（或水位），按照时间顺序将逐日平均流量（或水位点绘在纸上，连接各点的曲线，即为流量（或水位）过程线。7、洪水过程线为研究一次洪水而绘制的短期流量过程线称为洪水过程线（一般以瞬时流量为纵坐标，以时间为横坐标。）水电站－水工知识[映电总厂发电部】2020/1/29二、河流的水文特性8、洪峰流量：一次洪水的最大流量称为洪峰流量。9、洪水总量：一次洪水的总流量称为洪水总量。10、洪水历时：洪水涨落所经历的时间称为洪水历时。11、重现期指平均多少年可能出现一次（或多少年一遇）。例如，百年一遇的洪水流量为800m3/s的洪水，就是指平均一百年可能出现一次流量800m3/s的洪水，也可以说等于或大于800m3/s的洪水的频率是1%。水电站－水工知识[映电总厂发电部】2020/1/29三水工建筑物的分类水工建筑物：为满足发电、灌溉、供水等方面的效益，需要在河流的适宜河段修建不同类型的建筑物，用来控制和支配水流。这些建筑物通称为水工建筑物水利枢纽：由不同水工建筑物组成的综合体称为水利枢纽。水工建筑物种类繁多,按其作用,可以分为以下几类:一般性建筑物与专门建筑物。（一）、一般性建筑物（不仅为某一水利事业部门服务的水工建筑物）水电站－水工知识[映电总厂发电部】2020/1/29三水工建筑物的分类(1)、挡水建筑物用以拦截水流，抬高水位或形成水库，如各种闸、坝以及为抗卸洪水或挡潮沿江河海岸修建的提防等。（2）泄水建筑物用以宣泄多余水量、泥沙和冰凌或人防、检修而放空水库、渠道等以保证坝和其它建筑物的安全。如溢流坝、溢洪道、泄洪洞等。（3）取水建筑物用以自水库和河流取水以供灌溉、发电、给水的需要，如进水闸、抽水站。（4）输水建筑物水电站－水工知识[映电总厂发电部】2020/1/29三水工建筑物的分类为灌溉、发电和供水的需要，从上游向下游输水用的建筑物，如引水隧洞、引水函管、渠道、渡槽等。（5）整治建筑物用以改善河流的水流条件，调整水流对河床及河岸的作用以及为防护水库、湖泊中的波浪和水流对岸坡的冲刷，如导流堤、护底和护岸等。（二）、专门性建筑物（1）水电站建筑物如水电站的压力管道、压力前池、调压井和电站厂房等。（2）灌溉建筑物如灌溉渠道上的节制闸、分水闸和倒吸虹等。水电站－水工知识[映电总厂发电部】2020/1/29三水工建筑物的分类（3）水运建筑物保证河流通航及浮运木材而修建的建筑物，如船闸、升船机、筏道等。（4）给水、排水建筑物如自来水厂的抽水站、滤水池和水塔，以及排除污水的下水道等。（5）、渔业建筑物为了使河流中的鱼类通过闸坝而修建的鱼道、升鱼机等。水电站－水工知识[映电总厂发电部】2020/1/29四水库的特征水位和库容1、水库分类：A、日调节：只能对当日的天然来水量进行重新分配，可以承担负荷变化。B、周调节：只能对一周内的天然来水量进行重新分配，可以承担负荷变化。C、年调节：汛期将多余水量蓄在水库内，供枯水期使用，调节周期为一年。D、多年调节：把丰水年多余水量拦蓄在水库内，补充枯水年水量的不足。水电站－水工知识[映电总厂发电部】2020/1/29四水库的特征水位和库容2、水库的特性曲线：水位~库容曲线（Z~V曲线）。3、水库的特征水位和库容：水库的水面高程称为库水位，库水位以下的蓄水体积称为库容。水库的总库容可分为死库容、兴利库容和防洪库容三部分，由各种库水位划分。水电站－水工知识[映电总厂发电部】2020/1/29四水库的特征水位和库容1、死水位和死库容指在正常运用情况下，允许水库消落的最低水位。死水位以下的库容称为死库容或垫底库容。2、正常蓄水位和兴利库容：在正常运行条件下，为了满足兴利部门枯水期的正常用水，水库在供水开始时应蓄到的最高水位，叫正常蓄水位，又称正常高水位。正常蓄水位到死水位之间的库容，是水库实际可用于径流调节的库容，称为兴利库容，又称调节库容或有效库容。正常蓄水位与死水位之间的深度，称为消落深度，又称工作深度。水电站－水工知识[映电总厂发电部】2020/1/29四水库的特征水位和库容3防洪限制水位和结合库容：水库在汛期允许蓄水的上限水位，又称汛期限制水位。防洪限制水位与正常蓄水位之间的库容，称为结合库容，又称共用库容。4防洪高水位和防洪库容：水库下游有防洪要求时，遇到下游防护对象的设计标准洪水时，水库经调洪后，坝前达到的最高水位，称为防洪高水位。防洪高水位至防洪限制水位间的库容称为防洪库容。水电站－水工知识[映电总厂发电部】2020/1/29四水库的特征水位和库容5、设计洪水位和拦洪库容：当遇到大坝设计标准洪水时，水库经调洪后，坝前达到的最高水位，称为设计洪水位。它至防洪限制水位间的水库容积称为拦洪库容。6、校核洪水位和调洪库容：当遇到大坝校核标准洪水时，水库经调洪后，坝前达到的最高水位，称为校核洪水位。它至防洪限制水位间的水库容积称为调洪库容。水电站－水工知识[映电总厂发电部】2020/1/29四水库的特征水位和库容水电站－水工知识[映电总厂发电部】2020/1/29五、水利水电工程的分等和水工建筑物的分级1.工程等别（《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000）本标准自2000年8月1日起实施。1.1.1水利水电工程的等别，应根据其工程规模、效益及在国民经济中的重要性，按表下表确定。水电站－水工知识[映电总厂发电部】2020/1/29五、水利水电工程的分等和水工建筑物的分级防洪治涝灌溉供水发电工程等别工程规模水库总库容(108m3)保护城镇及工矿企业的重要性保护农田(104亩)治涝面积(104亩)灌溉面积(104亩)供水对象重要性装机容量(104kW)I大(1)型≥10特别重要≥500≥200≥150特别重要≥120Ⅱ大(2)型10～1.0重要500～100200～60150～50重要120～30Ⅲ中型1.0～0.10中等100～3060～1550～5中等30～5IV小(1)型0.10～0.01一般30～515～35～0.5一般5～1V小(2)型0.01～0.001530.51（一）水利水电工程分等指标水电站－水工知识[映电总厂发电部】2020/1/29五、水利水电工程的分等和水工建筑物的分级工程等别工程规模过闸流量(m3/s)I大(1)型≥5000Ⅱ大(2)型5000～1000Ⅲ中型1000～100IVV小(1)型100～20V小(2)型20（二）拦河水闸工程分等指标水电站－水工知识[映电总厂发电部】2020/1/29五、水利水电工程的分等和水工建筑物的分级工程等别主要建筑物次要建筑物I13Ⅱ23Ⅲ34IV45V55（三）水工建筑物级别水电站－水工知识[映电总厂发电部】2020/1/29五、水利水电工程的分等和水工建筑物的分级永久性建筑物：指枢纽工程运行期间使用的建筑物，根据其重要性分为：主要建筑物：指失事后将造成下游灾害或严重影响工程效益的建筑物。如：坝、泄洪建筑物、输水建筑物及电站厂房。次要建筑物：指失事后不致于造成下游灾害或对工程效益影响不大，易于恢复的建筑物。例如：失事后不影响主要建筑物和设备运行的挡土墙、导流墙、工作桥及护岸等。临时建筑物系指枢纽工程施工期间使用的建筑物。如：导流建筑物。水电站－水工知识[映电总厂发电部】2020/1/29六洪水标准（一）、洪水特性：1、洪水可分为：A、雨洪：由于暴雨形成的洪水。B、春汛：由于融雪形成的洪水。2、洪水过程线：描述洪水随时间变化的曲线，Q=F（T）。3、洪峰流量：洪水过程最大达到的流量（某一时断）水电站－水工知识[映电总厂发电部】2020/1/29六洪水标准4、洪水总量：洪水过程通过某一过水断面的水体总量。5、洪水三要素：峰、型、量。（二）、洪水频率与重现期1、洪水频率：P=m/nm:在某一间断观测资料中大于或等于某一变量的累积次。n:观测资料的总次数。2、重现期：某一个变量在长时间内平均多少年出现一次，这个平均间隔期即重现期，N=1/p。水电站－水工知识[映电总厂发电部】2020/1/29六洪水标准项目水工建筑物级别12345设计1000～500500～100100～5050～3030～20校核土石坝可能最大洪水（PMF）或10000～50005000～20002000～10001000～300300～200混凝土坝、浆砌石坝5000～20002000～10001000～500500～200200～100（三）山区、丘陵区水利水电工程永久性水工建筑物洪水标准[重现期（年）]水电站－水工知识[映电总厂发电部】2020/1/29六洪水标准水电站厂房级别设计校核120010002200～1005003100～50200450～30100530～2050（四）水电站厂房洪水标准[重现期（年）]水电站－水工知识[映电总厂发电部】2020/1/29七、取水枢纽工程为了从水源引取符合一定要求的水流，以满足灌溉，发电，城市工业和生活用水部门的需要，在渠首兴建的取水建筑物的综合体，称为取水枢纽工程。取水枢纽有两大类，一是自流取水，一是机械抽水。自流取水有以下三种：1）无坝取水枢纽。当河道枯水期水位流量能满足发电引水要求时，不必在河床上修建拦河建筑物，只需在适宜的地点修建必要的建筑物引水。这种枢纽不能控制河道水位流量，枯期的引水可靠性差。无坝取水枢纽的布置：A：位于弯道凹岸取水枢纽的布置利用河流弯道环流原理，取水口建在河流的弯道凹水电站－水工知识[映电总厂发电部】2020/1/29七、取水枢纽工程岸引取表层较清水流。主要由拦沙坎，引水渠，进水闸和沉沙设施组成。拦沙坎用来加强环流作用，使底部泥沙顺利冲走，引水渠的作用是引导水流平顺地进入闸孔，进水闸起着控制