当前位置: 加速装置 >> 加速装置介绍 >> 建造师考点大坝的常见分类水电站水闸
1.重力坝
重力坝是用混凝土或石料等材料修筑,主要依靠坝体自重保持稳定的坝。重力坝的工作原理重力坝在水压力及其他荷载作用下,主要依靠坝体自重产生的抗滑力来满足稳定要求;同时依靠坝体自重产生的压应力来抵消由于水压力所引起的拉应力,以满足强度要求。重力坝基本剖面呈三角形。在平面上,坝轴线通常呈直线,有时为了适应地形、地质条件,或为了枢纽布置上的要求,也可布置成折线或曲率不大的拱向上游的拱形。
重力坝的优点(1)结构作用明确,设计方法简单,安全可靠。据统计,在各种坝型中,重力坝的失事率是较低的。
(2)对地形、地质条件适应性强。任何形状的河谷都可以修建重力坝。
()枢纽泄洪问题容易解决。重力坝可以做成溢流的,也可以在坝身不同高度设置泄水孔,一般不需要另设溢洪道或泄水隧洞,枢纽布置紧凑。
(4)便于施工导流。在施工期间可以利用坝体导流,一般不需要另设导流隧洞。
(5)施工方便。
重力坝的缺点(1)坝体剖面尺寸大,材料用量多。
(2)坝体应力较低,材料强度不能充分发挥。
()坝体与地基接触面积大,相应坝底扬压力大,对稳定不利。
(4)坝体体积大,由于施工期混凝土的水化热和硬化收缩,将产生不利的温度应力和收缩应力,因此,在浇筑混凝土时,需要有较严格的温度控制措施。
2.拱坝
拱坝是固接于基岩的空间壳体结构,在平面上呈凸向上游的拱形,其拱冠剖面呈竖直的或向上游凸出的曲线形。
拱坝工作原理
拱坝坝体结构既有拱作用又有梁作用,其承受的荷载一部分通过拱的作用压向两岸,另一部分通过竖直梁的作用传到坝底基岩。
拱坝的特点(1)稳定特点。拱坝坝体的稳定主要依靠两岸拱端的反力作用,不像重力坝那样依靠自重来维持稳定。因此拱坝对坝址的地形、地质条件要求较高,对地基处理的要求也较严格。
(2)结构特点。拱坝属于高次超静定结构,超载能力强,安全度高,当外荷载增大或坝的某一部分发生局部开裂时,坝体的拱和梁作用将会自行调整,使坝体应力重新分配。拱坝是整体空间结构,坝体轻韧,弹性较好,工程实践表明,其抗震能力也很强。另外,由于拱是一种主要承受轴向压力的推力结构,拱内弯矩较小,应力分布较为均匀,有利于发挥材料的强度。从经济意义上讲,拱坝是一种很优越的坝型。
()荷载特点。拱坝坝身不设永久伸缩缝,温度变化和基岩变形对坝体应力的影响较为显著,设计时,必须考虑基岩变形,并将温度作用列为一项主要荷载。
由于拱坝剖面较薄,坝体几何形状复杂,因此,对于施工质量、筑坝材料强度和防渗要求等都较重力坝严格。
.土石坝
土石坝是指由土、石料等当地材料填筑而成的坝,是历史最为悠久的一种坝型,土石坝是世界大坝工程建设中应用最为广泛和发展最快的一种坝型。
土石坝得以广泛应用和发展的原因(1)可以就地、就近取材,节省大量水泥、木材和钢材,减少工地的外线运输量。几乎任何土石料均可筑坝。
(2)能适应各种不同的地形、地质和气候条件。特别是在气候恶劣、工程地质条件复杂和高烈度地震区的情况下,土石坝实际上是唯一可取的坝型。
()大容量、多功能、高效率施工机械的发展、提高了土石坝的压实密度,减小了土石坝的断面,加快了施工进度,降低了造价,促进了高土石坝建设的发展。
(4)由于岩土力学理论、试验手段和计算技术的发展,提高了分析计算的水平,加快了设计进度,进一步保障了大坝设计的安全可靠性。
(5)高边坡、地下工程结构、高速水流消能防冲等土石坝配套工程设计和施工技术的综合发展,对加速土石坝的建设和推广也起到了重要的促进作用。
4.堆石坝
堆石坝泛指使用石料经抛填、碾压等方法堆筑成的一种坝型。因为堆石体是透水的,故需要用土、混凝土或沥青混凝土等材料作为防渗体。堆石坝的特点(1)结构特点。碾压堆石的密度大,抗剪强度高,坝坡可以做的比较陡,不仅节约了坝的填筑量,而且坝底宽度较小,输水建筑物和泄水建筑物的长度可相应减小,枢纽布置紧凑,使工程量进一步减小。(2)施工特点。根据坝体各部分的受力情况,堆石体可以分区,对各区的石料和压实度可有不同的要求,枢纽中修建泄水建筑物时开挖的石料等可以得到充分合理的应用,使造价降低。面板堆石坝的施工受雨季和严寒等气候条件的干扰小,可以比较均衡正常地进行施工。()运行和维修特点。碾压堆石体的沉降变形量很小。水工建筑物—水电站
一、水电站的布置形式 水电站的典型布置形式主要有坝式水电站、河床式水电站及引水式水电站三种。 坝式水电站:利用拦河坝使河道水位壅高,以集中水头。常建于河流中、上游的高山峡谷中,一般为中、高水头水电站。最常见的布置方式是发电厂房位于挡水坝下游靠近坝趾处的水电站,即坝后式水电站。
河床式水电站:发电厂房与挡水闸、坝呈一列式布置在河床上共同起挡水作用的水电站。常建于河流中、下游,一般为低水头、大流量的水电站。 引水式水电站:利用引水道来集中河段落差形成发电水头的水电站。常建于流量小、河道纵坡降大的河流中、上游。 二、水电站枢纽建筑物的组成 水电站枢纽工程主要建筑物包括:挡水建筑物,泄水建筑物,水电站进水建筑物,水电站引水及尾水建筑物,水电站平水建筑物,发电、变电和配电建筑物等。 1、挡水建筑物:挡水建筑物用来拦截河流,集中落差,形成水库,如坝、闸等。 2、泄水建筑物:泄水建筑物用来宣泄洪水,或放水供下游使用,或放水以降低水库水位,如溢洪道、泄洪隧洞、放水底孔等。 、水电站进水建筑物:水电站进水建筑物用来将水引入引水道,如有压的深孔和浅孔式进水口或无压的开敞式进水口。 4、水电站引水及尾水建筑物:水电站引水建筑物用来将发电用水自水库输送给水轮机发电机组;尾水建筑物用来把发电用过的水排入下游河道。常见的建筑物为渠道、隧洞、压力管道等,也包括渡槽、涵洞、倒虹吸等交叉建筑物。 5、水电站平水建筑物:水电站平水建筑物用来平稳由于水电站负荷变化在引水或尾水建筑物中造成的流量及压力(水深)变化,如有压引水道中的调压室、无压引水道末端的压力前池等。 6、发电、变电和配电建筑物:包括安装水轮机发电机组的主厂房(包括安装场)及其控制、辅助设备的副厂房、安装变压器的变压器场及安装高压配电装置的高压开关站。 7、其他建筑物:如过船、过木、过鱼、拦沙、冲沙等建筑物。
泵站
水工建筑物—泵站
一、泵站工程的基本组成
泵站工程主要由泵房、管道、进出水建筑物以及变电站等组成,如图所示。在泵房内安装有水泵、传动装置和动力机组组成的机组,还有辅助设备和电气设备等。进出水建筑物主要有取水、引水设施以及进水池和出水池(或水塔)等。泵站的管道包活进水管和出水管。进水管把水源和水泵进口连接起来,出水管则是连接水泵出口和出水边的管道。泵站投入运行后,水流即可经过进水建筑物和进水管进入水泵,通过水泵加压后,将水流送往出水池(或水塔)或管网,从而达到提水或输水的目的。
二、泵站枢纽的布置
泵站工程的枢纽布置就是综合考虑各种条件和要求,确定建筑物种类并合理布置其相对位置和处理相互关系。枢纽布置主要是根据泵站所承担的任务来考虑,不同的泵站,其主体工程,即泵房、进出水管道、进出水建筑物等的布置应有所不同。相应的涵闸、节制闸等附属建筑物应与主体工程相适应。此外,考虑综合利用要求,如果在站区内有公路、航运、过鱼等要求时,应考虑公路桥、船闸、鱼道等的布置与主体工程的关系。
根据泵站担负的任务不同,泵站枢纽布置一般有灌溉泵站、排水泵站、排灌结合站等几种典型布置形式。
水工建筑物—水闸
水闸是一种利用闸门挡水和控制泄水的低水头水工建筑物,多建于河道、渠系及水库、湖泊岸边。
一、常用水闸的分类
按水闸承担的任务分类
1、节制闸:拦河或在渠道上建造,用于拦洪、调节水位或控制下泄流量。位于河道上的节制闸也称拦河闸。
2、进水闸:建在河道、水库或湖泊的岸边,用来控制引水流量。进水闸又称取水闸或渠首闸。
、分洪闸:常建于河道的一侧,用来将超过下游河道安全泄量的洪水泄入分洪区(蓄洪区或滞洪区)或分洪道。分洪闸是双向过水的,洪水过后再从此处将蓄水排入河道。
4、排水闸:常建于江河沿岸,用来排除内河或低洼地区对农作物有害的渍水。排水闸也是双向过水的,当江水水位高于内湖或洼地时,排水闸以挡水为主,防止江水漫淹农田或民房;当江水低于内湖或洼地时,排水闸以排渍排涝为主。
5、挡潮闸:建在入海河口附近,涨潮时关间,防止海水倒灌;退潮时开闸泄水,具有双向挡水的特点。挡潮闸类似排水闸,但操作更为频繁。外海潮水比内河水高时关闭闸门,防止海水向内河倒灌;外海潮水低于内河水时再开闸放水。
6、冲沙闸(排沙闸):建在多泥沙河流上,用于排除进水闸、节制问前或渠系中沉积的泥沙。
7、此外还有为排除冰块、漂浮物等而设置的排冰闸、排污闸等。
按闸室结构形式可分为开敞式、胸墙式及涵洞式等
1、开敞式:过闸水流表面不受阻挡,泄流能力大。
2、胸墙式:闸门上方设有胸墙,可以减少挡水时闸门上的力,增加挡水变幅。
、涵洞式:闸门前为有压或无压洞身,洞顶有填土覆盖。多用于小型水闸。
按过闸流量大小可分为大、中和小型三种形式。过闸流量在m/s以上的为大型水闸;~m/s的为中型水闸;小于m/s的为小型水闸。
二、水闸的组成
水闸主要包括上游连接段、闸室和下游连接段三部分,
上游连接段:上游连接段用以引导水流平顺地进入闸室,保护两岸及河床免遭冲刷,并与间室等共同构成防渗地下轮廓,确保在渗流作用下两岸和闸基的抗渗稳定性。一般包括上游翼墙、铺盖、上游防冲槽和两岸的护坡等。
闸室:是水闸的主体部分,其作用是:控制水位和流量,兼有防渗防冲作用。
闸室段结构包括:闸门、闸墩、边墩(岸墙)、底板、胸墙、工作桥、交通桥、启闭机等。
闸门用来控制过闸流量;闸门安放在闸底板上,横跨孔口,有闻墩支撑。闸门分为检修闸门和工作闸门。工作闸门用于正常运行时挡水,控制下泄流量;检修闸门用于检修时临时挡水。
闸墩用以分隔间孔和支承闸门、胸墙、工作桥、交通桥。闸墩将闸门、胸墙以及闸墩本身挡水所承受的水压力传递给底板;胸墙设于工作闸门上部,帮助闸门挡水。可以大大减小闸门的尺寸。胸墙也可以做成活动型,当遭遇特大洪水时开启胸墙加大泄流量。
底板是间室的基础,用以将闸室上部结构的重量及荷载传至地基,建在软基上的闸室主要由底板与地基间的摩擦力来维持稳定底板还兼有防渗和防冲的作用。
工作桥和交通桥用来安装启闭设备、操作闸门和联系两岸交通。
下游连接段:用以消除过闸水流的剩余能量,引导出闸水流均匀扩散,调整流速分布和减缓流速,防止水流出闸后对下游的冲刷。一般包括消力池、护坦、海漫、下游防冲槽以及下游翼墙和两岸的护坡等。