水電樞紐

水電樞紐是指水力發電為主要任務，由壅(擋)水建築物(壩、閘、河床式廠房等)、泄水建築物、引水系統及水電站廠房、變壓器場、開關站等組成的綜合體。

基本介紹

• 中文名：水電樞紐
• 外文名：hydropower complex   
• 主要任務：水力發電為主要任務
• 種類數：兩類
• 領域：工程技術
• 學科：水利水電

簡介

水電樞紐是指水力發電為主要任務，由壅(擋)水建築物(壩、閘、河床式廠房等)、泄水建築物、引水系統及水電站廠房、變壓器場、開關站等組成的綜合體。在多泥抄河流上，為了減少水庫淤積，防止有害泥沙進入水輪機和淤堵進水口，需設沖抄建築物，一般在靠近發電進水口處設有沖沙底孔。在通航、漂木河流上設過壩設施(船閘、升船機、過木道等)。在有回遊魚類的河流上設過魚設施(魚道、升魚機等)。導流建築物是水電樞紐施工臨時建築物(見施工導流)。水電樞紐可以集中水流的發電水頭，具有發電、變電、泄洪、蓄水、放水、排沙以及過船、過木、過魚等功能。根據水資源綜合利用要求，水電樞紐可兼顧防洪、灌溉、城鎮和工業供水、航運和其他綜合利用要求。以抽水蓄能發電為目的的建築物群也可包括在水電樞紐範疇之內。抽水蓄能電站樞紐有上、下兩個水庫。抽水發電廠房位於上、下水庫之間。上水庫和下水庫由引水系統連線。

類型

有常規水電站水電樞紐和抽水蓄能電站樞紐兩類。前者與壩式、引水式、混合式三種水電站相對應，分為壩式，引水式和混合式3類水電站的樞紐布置形式。抽水蓄能電站樞紐的布置形式，相應發電廠房的布置有地下式、井式、地面式等類型。

樞紐布置原則

水電樞紐的布置要因地制宜，既要滿足樞紐的各項任務和功能的要求，又要適合樞紐區的自然條件，便於施工和導流，有利於節省投資和縮短工期，還要注意以下幾點。

(1）在洪水大的河流上要選好泄洪和導流的布置方式，它往往成為確定樞紐布置的重要因素。

(2)泄水建築物的布置既要使其有足夠的泄水能力，還要有利於上、下游泄洪水流與河道中水流的銜接，能夠妥善解決下泄水流的消能、防沖、防淤等問題，避免對岸坡和其他建築物的安全和運行造成不利影響。混凝土壩樞紐泄水建築物宜儘量布置在河床部位內，只有當岸邊有布置泄水建築物的良好條件，或採用輕型混凝土壩，壩身不能大量泄洪時，才將主要泄水建築物布置在岸邊。土石壩樞紐宜儘可能以岸邊溢洪道為主要泄洪設施。在高山峽谷開挖岸邊溢洪道工程量過大，或可能引起較難處理的高邊坡穩定問題時，也可採用隧洞為主要泄水建築物。土石壩-混凝土壩混合樞紐一般將泄水建築物布置在河床混凝土壩段。

(3)水電站廠房宜布置在對外交通和出線方便的地方。有混凝土壩的樞紐，水電站廠房邊宜布置在河床混凝土壩段。當河床沒有足夠的位置，或為了克服施工干擾和導流的困難，以及為了利用河道水頭等目的，也可採用岸邊或地下廠房。

(4)導流建築物要與永久水工建築物相協調，並儘可能加以利用，將其改建為樞紐永久建築物。樞紐永久建築物的布置也要儘量結合施工導流和渡汛的需要。

(S)過壩設施布置在對上、下游航道和停泊區有利的一岸，並儘量與水電站廠房分開布置，避免在運行中相互干擾。

(6)沖沙建築物的布置要能沖走發電進水口前的淤沙，儘量減少泥沙進入水輪機。 對汛期多泥沙河流，為了減少水庫淤積，泄水建築物的布置應能保持水庫在汛期低水位運行，遇一定標準的洪水而不壅高水庫汛期運行低水位。

(7)水電樞紐各組成建築物有時可以相互結合利用或重疊布置，例如一洞(孔)多用，兼做泄洪、導流、放水、沖沙、發電引水或尾水等項中的幾項，泄水建築物與水電站廠房重疊布置等。這種布置可以克服因壩址狹窄，布置水工建築物前緣不足的困難，並可節省工程量。缺點是導流、渡汛比較複雜，施工干擾較大。

壩式水電站水電樞紐

按壩型分為混凝土壩(砌石壩)樞紐、土石壩樞紐和土石壩-混凝土壩混合樞紐三類。壩式水電站水電樞紐的建築物一般集中在壩址處。

(1)混凝土壩(砌石壩)樞紐。其特點是可利用壩身泄洪和布設發電進水口、沖沙孔等建築物。樞紐中泄水建築物和水電站廠房的位置和型式有不同的組合。

(2)土石壩樞紐。可分為順直河段上的樞紐和彎道河段上的樞紐。前者泄水建築物和水電站廠房等沿岸順河布置，一般導流、泄水、引水系統等建築物線路較長，樞紐建築物布置比較擁擠，在地質條件允許時多採用地下廠房，例如墨西哥的奇科森（Chicoasen)水電樞紐；後者利用河彎形成的河間地塊布置引水發電或泄水、導流建築物。

(3)土石壩-混凝土壩混合樞紐。適用於寬河谷壩址。利用河床混凝上壩段布置泄水建築物、引水系統、水電站廠房等，例如巴西的伊泰普水電站。土石壩和混凝土壩的連線可採用混凝土翼牆或插入牆插入土石壩的方式。

引水式水電站水電樞紐

包括首部建築物和廠房區建築物兩部分。一般首部建築物與廠房區建築物相距甚遠，由引水道(引水隧洞、引水明渠、引水明管)相連。首部建築物一般包括攔河閘、壩、進水口、沖沙閘、沉沙池等建築物。有的小型工程不設攔河閘、壩，稱為無壩引水式水電站水電樞紐。廠房區建築物包括調壓室(壓力前池)、壓力管道(隧洞)、水電站廠房、變壓器場、開關站、尾水渠(隧洞)等。引水式水電站水電樞紐，按引水道內水流為有壓流或明流，分為有壓引水式和無壓引水式兩類。

(1)有壓引水式。引水隧洞(或引水明管)內為有壓水流，在它們的末端設調壓室，下接壓力管道(隧洞)。首部建築物分為有水庫的和無水庫的兩種。前者多建有較高的攔河壩，不需設沉沙池，進水口附近設有沖沙底孔，例如魯布革水電站，後者多建攔河閘或低的溢流壩，一般設有沉沙池，進水口附近設有沖沙閘，例如漁子溪一級水電站的首部樞紐。

(2)無壓引水式。引水明渠或引水隧洞內的水流為明流。它們的末端設有壓力前池，下接壓力管道。首部建有攔河閘或低的溢流壩，進水口一般為開敞式。一般設有沉沙池。例如南椏河二級水電樞紐。小型工程也有無壩引水的。

混合式水電站水電樞紐

一般首部與廠房區相距不很遠，多利用河彎修建引水隧洞取得一定水頭。首部建有相對較高的攔河壩，不設沉沙池。例如磯頭水電樞紐。

抽水蓄能電站樞紐

樞紐建築物從上游向下游依次是:①上水庫;②進(出)水口;③引水道和上游調壓室;④壓力管道，⑤抽水發電廠房，⑥尾水管道(隧洞)和尾水調壓室，出(進)水口，⑦下水庫。

上、下水庫一般在河流或溝谷築壩形成。除設有進(出)水口或出(進)水口外，還設有泄水、沖沙等建築物。當水庫以上徑流很少時，也可不設泄水、沖沙建築物。上、下水庫需根據地質條件，對壩基、庫坡、庫底做好防滲，對庫坡做好護坡和排水。上游調壓室及尾水調壓室的設定，根據抽水蓄能電站對水力-機械過渡過程條件的要求確定。

它的布置形式多為地下式(如廣州抽水蓄能電站)。除上、下水庫設在地面外，整個引水系統及廠房均布置在地下。變壓器場及開關站也多布置在變壓器洞內。為了防氣蝕，抽水蓄能電站機組淹沒在水下的深度很大。因此當地質條件適宜時，把廠房布置在地下，常是比較有利的。按廠房在引水系統中的位置(靠近上水庫、在中部或靠近下水庫)，又可分為首部式、中部式、尾部式3種類型。

當地形、地質條件允許時，抽水蓄能電站也可布置在靠近下水庫的豎井中或地面上，分別為井式和地面式。