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1、二、三峡工程总体情况简介三峡工程采用“一级开发，一次建成，分期蓄水，连续移民”方案。大坝为混凝土重力坝，坝顶总长3035m，坝顶高程185m，正常蓄水位175 m，总库容393 亿m3，其中防洪库容221.5亿m3。泄洪坝段每秒泄洪能力为11万m3/s，左岸通航建筑物，年单向通过能力500万t。双线五级船闸，可通过万吨级船队；单线一级垂直升船机，可快速通过3000t级客货轮。三峡工程已基本竣工，已发挥防洪、发电、航运、养殖、旅游、保护生态、净化环境、开发性移民、南水北调、供水灌溉等十大效益，是世界上任何巨型电站都无法比拟的！第1页/共31页 三峡工程初步设计报告为安装26台单机容量70万千瓦的
2、发电机组。有关方面根据三峡汛期来水丰富，26台机组全部满发时仍有大量来水泄洪空放的实际，决定在大坝右岸山体中开挖建设一座地下电站，在汛期增加发电、减少弃水。地下电站静态总投资73.75亿元，设计安装6台单机容量70万千瓦的发电机组，年发电量35.11亿千瓦时，计划于2011年至2012年建成投产。三峡电源电站，是保证三峡电站和大坝各种建筑物安全运行的主供电源和备用保安电源，安装2台单机容量5万千瓦发电机组，年发电量7.3亿千瓦时，总投资3.7亿元。地下电站和电源电站的建设，将使三峡电站总装机容量由原设计的1820万千瓦扩大到2250万千瓦，相当于增加一个半葛洲坝。第2页/共31页N（千瓦）=8
3、 Q（流量，立方米/秒）H（水头，米）长江宜昌水文站实测多年平均流量为每秒14800 立方米，三峡大坝最大壅高水头113米，按照上式可以求得三峡的装机容量为8148001131338万千瓦。考虑到汛期长江的流量会大大超过14800立方米/秒，水力发电通常又要担任电网调峰任务，在初步设计阶段确定三峡电站安装26台、单机容量70万千瓦的机组，装机容量为1820万千瓦，后又增加了6台机组，安装在右岸地下厂房，32台机组装机容量为2240万千瓦，加上10万千瓦的电源电站，总装机容量为2250万千瓦。第3页/共31页三、大坝选址及类型图.拱坝工作原理图.拱坝图.重力坝第4页/共31页由于三斗坪坝址地形开
4、阔，河谷宽达1000余m，右侧有中堡岛顺江分布，两岸谷坡平缓。基岩主要为前震旦纪斜长花岗岩，岩性均一、完整、力学强度高。第5页/共31页1、枢纽建筑物 挡水建筑物：坝、闸 泄水建筑物：溢洪道、泄水洞、溢 流坝 过坝建筑物：过船、过木、过鱼2、发电建筑物 进水建筑物：进水口、沉沙池 引水建筑物：引水道、压力管道、尾水道 平水建筑物：前池、调压室 厂区枢纽：主厂房、副厂房、变电站、开关站等四、水电站的组成建筑物第6页/共31页四、水电站建筑物构成及布置第7页/共31页第8页/共31页五、水力学相关问题第9页/共31页五、水力学相关问题1.泄水坝段的整体水力学研究2.表孔、深孔、导流孔的体型研究3.
5、电站进水口研究4.厂、坝导墙水弹性力学研究5.深孔闸门止水问题第10页/共31页水力学相关问题1.泄水坝段的整体水力学研究 整体水力学研究的主要任务是，确定枢纽总泄洪能力，分析与改善在后期导流提前发电期间和永久运用期泄洪坝段的下游流态、消能防冲措施以及运行调度等问题。第11页/共31页水力学相关问题2.表孔、深孔、导流底孔的体型研究 三峡工程泄水孔口多，22个表孔、23个深孔、22个底孔分三层重叠布置，结构复杂。3.三峡电站装机容量大，为了多发电，必须尽量改善进水口体型，以减少水头损失。4.三峡泄洪坝段泄量大，表孔、深孔和底孔均采用挑流消能，泄流时水流紊动激烈，流态十分复杂，加之导墙两侧水位差
6、的作用，以及导墙顶部泄水的综合影响，会对导墙的安全及运行构成危协。第12页/共31页第13页/共31页消能底流消能：借助于一定的工程措施(如修建消力池)控制水约位置,通过水跃发生的表面旋滚和强烈紊动来消除余能.在坝址下游设置一定长度的混凝土护坦，过坝水流在护堤坦上发生水跃，形成旋滚，使水流的能量通过掺气、水分子的相互撞击、摩擦而有一定程度的消耗，以减少或防止下游发生严重冲刷。挑流消能：利用泄水建筑物出口部分的挑流鼻坎，将下泄的急流抛向空中，然后落入离建筑物较远的河床与下游水流相衔接的消能方式。能耗大体分三部分：急流沿固体边界的摩擦消能；射流在空中与空气摩擦、掺气、扩散消能；射流落入下游尾水中淹
7、没紊动扩散消能。挑流消能应用较广，适于中、高水头，大、中、小流量的各类建筑物。第14页/共31页气蚀第15页/共31页概括地讲，掺气减蚀的基本原理就是在泄槽高速水流区设置掺气坎、槽，当水流经过掺气设施时产生分离，在其下游形成掺气空腔，在高速水流的紊动作用下，迫使大量空气掺入水流中，对水流掺气，形成可压缩性的水、气混合体。当发电水轮机的类型选择挑射水流重新回到底板上时，水流中抉带了大量的空气，致使近壁水层自然掺气。当近壁掺气浓度达到一定值时，在一段距离内的泄水建筑物过流表面可减少或避免空蚀破坏。第16页/共31页雷诺数Re=u D/六、研究方法及原理：模型试验第17页/共31页有限元法第18页/
8、共31页七、泥沙问题一是上游开发建设了很多水利工程，比如嘉陵江、岷江、大渡河等，起到了拦沙的作用。二是这些年水土保持退耕还林工作比以前有很大进展，从卫星图片比较，可以看出这些年自然侵蚀的面积比以前有很大减少。三是河道挖沙。这些年是三峡上游地区的基本建设飞速发展的时期，大量从河道挖沙，减少了泥沙的补给。四是主要的产沙区域(云南等地)强降雨偏少，上述四个因素导致泥沙大大减少第19页/共31页蓄清排浑”的方式得到基本解决。“蓄清排浑”就是利用三峡水库巨大的入库水量，通过大坝设有的个低高程、大尺寸的泄洪深孔，在每年汛期水库水位维持在米时，将大量泥沙由深孔泄洪排出库外，实现“排浑”；汛末，来水中含沙量降
9、低，水库蓄水至米的正常蓄水位，实现“蓄清”。第20页/共31页八、三峡发电水轮机的类型选择第21页/共31页水轮机的分类 水轮机按工作原理可分为冲击式水轮机和反击式水轮机两大类。冲击式水轮机的转轮受到水流的冲击而旋转，工作过程中水流的压力不变，主要是动能的转换；反击式水轮机的转轮在水中受到水流的反作用力而旋转，工作过程中水流的压力能和动能均有改变，但主要是压力能的转换。冲击式示意冲击式示意图图反击式示意反击式示意图图第22页/共31页反击式水轮机工作过程 在反击式水轮机中，水流充满整个转轮流道，全部叶片同时受到水流的作用，所以在同样的水头下，转轮直径小于冲击式水轮机。它们的最高效率也高于冲击式
10、水轮机，但当负荷变化时，水轮机的效率受到不同程度的影响。反击式水轮机都设有尾水管，其作用是：回收转轮出口处水流的动能；把水流排向下游；当转轮的安装位置高于下游水位时，将此位能转化为压力能予以回收。对于低水头大流量的水轮机，转轮的出口动能相对较大，尾水管的回收性能对水轮机的效率有显著影响导导水水机机构构过过程程示示意意图图Part 3 水轮机第23页/共31页输变电工程永久船闸的设计升船机的设计环境的影响水文地质的影响第24页/共31页Thank youThank you第25页/共31页报告内容1三峡情况简介2大坝选址3大坝类型4大坝相关水力学问题简介5泥沙问题简介6水轮机简介7输变电相关问题
11、第26页/共31页本课程的内容概况第一部分 水轮机 水流能量转换为机械能的设备主要内容：基本类型、构造、工作原理、合理选型。第28页/共31页第三部分 厂房枢纽 布置设计厂区枢纽的布置：主厂房、副厂房、变压器、开关站及交通道路相互位置的按排。厂房布置：主、副厂房的尺寸确定、主要机电设备的布置。其他类型的厂房地下厂房。河床厂房等。第29页/共31页布置设计:建筑物位置、线路、型式选择、配套设备设计。水力计算:恒定流：确定水头损失及建筑物尺寸；非恒定流：引水系统的调节保证计算、调压室水位波动计算。结构计算：引水管道的强度、稳定计算。第二部分 引水建筑物第30页/共31页感谢您的观看。第31页/共31页