水电站水工基础知识

1、2020/7/17，2020/7/17，水利专业知识，傅军2007年8月，2020/7/17，河流水文要素，1。水位某一时刻某一河段的水位，是指某一河段的水面在该时刻达到国家标准零点的高程，以米为单位。1956年，国家规定每个水准点应采用黄海高程系统，即青岛验潮站获得的黄海多年平均海面应作为统一的高程零基面。(1)绝对高程：从x点到大地水准面的垂直距离，也称为高度。(2)相对高程：点a和点x之间的垂直距离，2020/7/17，河流水文要素，2。某一时刻某一河段的流量是指该时刻单位时间内流经该河段的水量。测试方法很多，常用的方法是速度面积法，包括海流计、浮标和梯度面积法。海流计和浮标流量测量是目

2、前我国使用的基本方法，通过测量流速和断面来计算流量。3.降雨量：指在一定时间内某一点或某一地区的降雨量，单位为毫米，记录到小数点后一位。(日降雨量以每天上午8: 00为界，以上午8: 00至次日上午8: 00的降雨量为当天的降雨量。)4 .含沙量河流某一河段某一时刻的含沙量是指单位体积浑水中悬移质的干重。2020年7月17日，河流水文要素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并向下移动的泥沙。推移质是指河床附近被水流推下的一层沉积物。相同的泥沙颗粒是悬移质还是推移质取决于其自身的重量，另一方面，取决于水流的速度。一般来说，河流的悬移质量比推移质多。2020年7月17日。2

3、.河流的水文特征。1.一些降雨量大、河水量大的年份被称为丰水年。2.在干旱年份，有些年份降雨量少，河水少，这被称为干旱年份。3.汛期(汛期)一年中，一般来说，夏秋两季降雨量大，河流水量多，称为汛期或汛期。(5月-10月)4。旱季时，冬春两季降雨量少，河水量少，称为旱季。(11月至次年4月)，2020年7月17日；2.河流的水文特征；5.代表水文要素随时间变化的过程线称为过程线。6.流量(或水位)过程线以横坐标表示时间，以纵坐标表示流量(或水位)。日平均流量(或水位)点按时间顺序画在纸上，连接各点的曲线即为流量(或水位)过程线。7.洪水过程线为研究洪水而绘制的短期流量过程线称为洪水过程线(一般以

4、瞬时流量为纵坐标，时间为横坐标。)，2020年7月17日，2。河流的水文特征。洪峰流量：洪水的最大流量称为洪峰流量。9.洪水总量：洪水的总流量称为洪水总量。10.洪水持续时间：洪水波动所花费的时间称为洪水持续时间。11.重现期是指平均出现多少年(或一次出现多少年)。例如，百年一遇的800m3/s洪水意味着800m3/s的洪水平均每100年发生一次。也可以说，等于或大于800m3/s的洪水频率为1%。2020/7/17，水工建筑物的分类，水工建筑物：为了满足发电、灌溉、供水等的利益。因此，有必要在适当的河段建造不同类型的建筑物，以控制和支配水流。这些建筑通常被称为水工建筑物和水利枢纽；由不同的水

5、工建筑物组成的综合体称为水利枢纽。有许多种液压结构。根据它们的功能，它们可以分为以下几类：一般建筑和特殊建筑。(1)一般建筑(不仅仅是为某个水利部门服务的水工建筑物)，2020/7/17，(2)排水设施用于排出多余的水、沉积物和冰或人防，维修和清空水库和渠道，以确保大坝和其他建筑物的安全。如溢流坝、溢洪道和泄洪洞。(3)取水构筑物用于从水库和河流取水，用于灌溉、发电和供水，如取水闸门和泵站。(4)输水建筑物，2020/7/17，第三部分。水工建筑物的分类，用于将水从上游输送到下游，用于灌溉、发电和供水，如引水隧道、引水管道、渠道、渡槽等。(5)建筑物改造用于改善河流的水流条件，调节水流对河床和

6、河岸的作用，保护岸坡免受水库和湖泊的波浪和水流的影响，如导流堤、护底和护岸。(2)专业建筑(1)水电站建筑，如压力管道、前池、调压井和电厂建筑等。(2)灌溉渠道上的水闸、导流门、倒虹吸等灌溉构筑物。2020/7/17，水工结构分类，(3)水运结构，如船闸、升船机、排筏等。(4)给排水构筑物，如泵站、过滤池、自来水厂水塔、排污下水道等。(5)、渔业建筑为了使河里的鱼通过水闸坝而修建了鱼道、鱼电梯等。2020年7月17日，四座水库的特征水位和库容。1.水库分类：一、日调节：只有当天的自然来水量可以重新分配，负荷变化可以承受。b .周调节：只有一周内的自然流入才能重新分配，负荷变化可以承受。c年调节

7、：多余的水在汛期储存在水库中，在枯水期使用，调节期为一年。d .多年调整：丰水年的多余水储存在水库中，以补充枯水年的缺水。2020/7/17，四个水库的特征水位和库容；2.水库特征曲线：水位和库容曲线(ZV曲线)。3.水库特征水位和库容：水库水面高程称为水库水位，水库水位以下的库容称为库容。水库总库容可分为死库容、兴利库容和防洪库容三部分，由不同的水库水位划分。2020/7/17，四个水库的特征水位和库容，1。死水位和死库容是指在正常运行情况下，允许水库涨落的最低水位。死水位以下的库容称为死库容或底库容。2.正常水位和可蓄水量：在正常运行条件下，为了满足枯水期可盈利部门的正常用水量，水库在供水

8、初期应蓄水的最高水位称为正常水位，也称为正常高水位。正常水位和死水位之间的库容是可用于径流调节的水库实际库容，称为李猩库容，也称为调节库容或有效库容。正常水位和死水位之间的深度称为下降深度，也称为工作深度。2020/7/17，4座水库的特征水位和库容，3防洪限制水位和联合库容：水库在汛期允许蓄水的上限水位，也称为汛期限制水位。防洪限制水位与正常水位之间的库容称为联合库容和共享库容。4防洪高水位和防洪库容：当水库下游有防洪要求，且满足下游保护对象的设计标准洪水时，调洪后坝前达到的最高水位称为防洪高水位。防洪高水位和防洪限制水位之间的库容称为防洪库容。2020/7/17，四个水库的特征水位和库容；

9、5.设计洪水位和蓄洪能力：当遇到大坝设计标准洪水时，最高水位，2020/7/17，第四水库特征水位和库容，2020/7/17，5。水利水电工程分类和水工建筑物分类。工程分类(水利水电工程分类及洪水标准SL252-2000)本标准自2000年8月1日起实施。1.1.1水利水电工程的等级应根据其在国民经济中的规模、效益和重要性来确定。2020/7/17，5。水利水电工程和水工建筑物的分类；(1)水利水电工程分类指数，2020/7/17，5。水利水电工程和水工建筑物分类指标；(2)水闸工程分类索引，2020/7/17，5。水利水电工程分类。水利水电工程分类和水工建筑物分类。永久性建筑是指枢纽工程运行

10、期间使用的建筑，分为：主体建筑：事故发生后会造成下游灾害或严重影响工程效益的建筑。如水坝、泄洪建筑物、输水建筑物和发电厂建筑物。二级建筑：指事故发生后不会造成下游灾害或对项目效益影响不大且易于恢复的建筑。例如，挡土墙、导流墙、工作桥和护岸，在事故发生后不会影响主要建筑物和设备的运行。临时建筑是指枢纽工程建设期间使用的建筑。例如导流建筑物。(1)洪水特性：1 .洪水可分为：a)暴雨洪水：由暴雨引起的洪水。春季洪水：由融雪引起的洪水。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：洪水过程中的最大流量(某一时段)，2020年7月17日，6个洪水标准，4。洪水总量：洪水过程中通

11、过某一断面的总水量。5.洪水的三要素：高峰、类型和数量。(2)洪水频率和重现期1。洪水频率：P=m/n m:大于或等于某个变量在某个间歇观测数据中的累计次数。N:观测数据总次数。2.重现期：一个变量在长时间内平均出现多少年？这个平均间隔就是重现期，n=1/p，2020/7/17，六个洪水标准；(3)2020年7月17日山区和丘陵地区水利水电工程永久水工建筑物洪水标准重现期(年), 6个洪水标准；(4)水电站厂房洪水标准重现期(年)，2020年7月17日，(7)取水枢纽工程，取水口枢纽有两种，一种是重力取水，另一种是机械抽水。重力取水有三种类型：1)无坝取水枢纽。在枯水期，当河流的水位和流量能够

12、满足发电和引水的要求时，不需要在河床上修建拦河建筑物，只需在合适的位置修建必要的建筑物即可引水。该枢纽不能控制河道水位和流量，枯水期引水可靠性差。无坝取水枢纽布置：答：位于河湾凹岸的取水枢纽布置利用了河湾的循环原理，取水口建在河湾凹岸，2020年7月17日。七.取水枢纽工程，岸边水面水流较清。它主要由沙障、导流渠、进水闸和沉砂设施组成。沙障用于加强循环，使底部沉积物顺利冲走。导流槽用于将水流顺畅地导入闸门，进水闸门起到控制和调节水流的作用，沉淀池用于沉淀悬移质中的粗泥沙。当导流堤式无坝取水枢纽布置在山区河流或不稳定河流时，往往采用带导流堤的取水枢纽。如都江堰：水利工程。2020年7月17日，7

13、。取水枢纽工程，2)当坝式取水枢纽布置在河道低水位，不能靠重力引水时，或在枯水期需要引用大部分或全部来自河道的水时，需要修建挡水建筑物英、余和耿都是这种形式。2020/7/17，取水枢纽防沙的工作原理，以及如何在取水枢纽的布置和设计中进行引水防沙一直是人们研究的重要课题。以下是防砂工作原理的简要介绍。1.弯道中的沉积物和环流。泥沙的分布规律是水流的表层泥沙少，颗粒细，而底层泥沙多，颗粒粗。流速越大，挟沙能力越大。当水中含沙量小于挟沙能力时，会发生冲刷；当水流挟沙能力大于挟沙能力时，会发生淤积。2020年7月17日，取水枢纽防沙工作原理，水流过弯曲河道时会产生离心力，使凹岸水面变得和谐、高。由于

14、底部压差大于离心力，水流从凹岸流向凸岸，而水面水流从凸岸流向凹岸，形成横向循环，与纵向水流结合产生螺旋流。这种含沙量较少的地表水流向往往会造成凹岸的侵蚀和凸岸的淤积。2020/7/17，经典范例都江堰水利枢纽，2020/7/17，水流模式和水头损失。在液体流动过程中，由于粘性的存在和固体边界的影响，水流断面上的速度分布不均匀，各流动层中水质点的移动速度不同，导致流动层之间的内耗，消耗了一部分机械能，产生能量损失，即水头损失。水头损失分为：沿途水头损失和局部水头损失。两者之和即为总水头损失。水流有两种类型，一种是层流，另一种是湍流。在水利工程中，大多数水流是湍流。湍流最基本的特征是液-液质量点相

15、互混合的脉动现象和运动要素(各点速度、动水压力)。压力的波动增加了建筑物的瞬时负荷，这可能引起建筑物的振动，从而增加了气蚀的可能性。这也是水流中曝气和携砂的原因之一。2020/7/17，液压结构的气穴现象，气穴现象的原因。液压结构和液压机械的易气蚀部件。空化和空化的产生取决于边界条件和动水压力的分布。当边界快速变化时，水流速度可能增加，流线弯曲，水流与边界分离，所有这些将形成低压区并产生气穴现象。然而，在下游侧，空化破裂和空化可能发生在塌陷区。例如，隧道入口的收缩部分、溢流堰顶、闸门槽、隧道的转弯部分、突出的钢筋头部和转轮叶片出口边缘的后侧。2020/7/17，液压结构的气蚀，防止和减轻气蚀的

16、措施。1)改善水流边界的轮廓线，使水流顺利通过建筑物。2)将空气引入水流的局部低压区。例如通风孔的布置。3)选择抗气蚀性好的材料。例如，选择高级混凝土、环氧砂浆或钢板衬里。2020/7/17，高速水流曝气对建筑物的影响，1。高速水流曝气。水流过溢流坝、陡槽、高压闸门、明渠和隧道。当流速达到一定值时，大量的空气会混入水流中，形成乳白色的水气混合物，称为充气水流。2 .掺气水流对水工建筑物的影响。1)随着水量的增加，水深增加，工程量增加，工程造价增加。2)雾化区不仅会影响工作和生活，还会影响建筑物和电气设备的安全运行。3)增强消能效果，减少下游河床冲刷。4)在一定条件下，适当的曝气可以减少空化的破坏作用。2020/7/17，八