第三章　水利枢纽

第一节　水利枢纽的作用、类型和标准

一、水利枢纽的作用

为了综合利用水资源，达到防洪、灌溉、发电、供水、航运等目的，需要修建几种不同类型的建筑物，以控制和支配水流，满足国民经济发展的需要，这些建筑物统称为水工建筑物。组合在一起协同工作的建筑物群称为水利枢纽。

水利枢纽有不同的修建目的，其作用也不同，依据修建的目的分以下3种：①水力发电枢纽，其作用是集中河流的落差，将水的势能转化为动能，通过水轮发电机转化为电能；②水运枢纽，其作用是抬高河流的水位，增加航道的水深，减小河道的流速，以改善内河航运条件；③引水枢纽，其作用是保证从河流中引出具有一定水位和足够流量的水流，以满足工农业用水的需要。

水利枢纽的作用可以是单目标的，但根据河流综合利用原则，水利枢纽一般是多目标的，但有主次之分，如淮河上的南湾水库、薄山水库等是以防洪为主、兼有灌溉与发电的功能。

二、水利枢纽的类型

水利枢纽依据作用水头的高低可以分为蓄水枢纽和引水枢纽两种类型。

（一）蓄水枢纽

蓄水枢纽多修建在山区峡谷河流上，形成水库，蓄河流丰水时期多余水量以满足枯水时期工农业用水的要求。蓄水枢纽必须具有3个基本建筑物（图3-1）：①挡水建筑物——各种拦河坝；②泄水建筑物——溢洪道及泄水隧洞等；③引水建筑物——水电站进水口或输水隧洞等。此外还有一些附属水工建筑物，如水电站厂房、通航、过木及过鱼建筑物等。这类枢纽一般修建在河流上游的高山峡谷之中，通常可形成具有一定调节能力的水库。当枢纽兼有防洪、发电和通航等多项综合任务时，尤其是洪峰高、装机规模大和过船吨位大的情况，枢纽布置必须妥善处理好泄洪、发电、导流和通航等建筑物之间的相互关系，以免互相干扰。

修建水库可以保证农业灌溉、工业和城市供水、水力发电的需要，而且可以减少下游的洪水灾害，所以修建水库可以达到综合利用的目的。

（二）引水枢纽

引水枢纽多建于平原河流上，枢纽中有较低的壅水坝或水闸、水电站厂房、通航和引水等建筑物。一般是位于河床坡度平缓、河谷宽阔的河段上，其主要建筑物是拦河闸（坝），由于其上下游水头差不大，称作中、低水头水利枢纽。由于地形开阔，通常是将挡水建筑物、过坝建筑物、泄水建筑物和电站厂房一字摆开。枢纽布置的关键问题是妥善处理好泄洪、消能及防淤、排沙等问题。

1.无坝引水枢纽

无坝引水是从河流中自流引水，是最简单、最常用的方法。一般用于河道比较开阔、流量较大的平原河流。引水枢纽的水工建筑物有进水闸、冲沙闸、沉沙池及上下游整治建筑物等（图3-2）。

无坝引水枢纽的优点是工程简单、投资少、施工容易、工期短及收效快，而且不影响航运、发电及渔业，对河床演变影响小。其缺点是受河道的水位变化影响大，枯水期引水保证率低；在多泥沙河流上引水时，还会引入大量的泥沙，使渠道发生淤积现象，影响渠道正常工作；当河床变迁时，一旦主流脱离引水口，就会导致引水不畅，甚至引水口被泥沙淤塞而报废。

2.有坝引水枢纽

当河流枯水位较低不能满足引水要求时，可筑坝（闸）抬高水位以便引水。枢纽由进水闸、抬高水位和宣泄洪水的拦河坝（闸）和冲刷淤积于进水闸前的泥沙的冲沙闸等三部分组成（图3-3）。

有坝引水枢纽优点是引水保证率高，而且引水不受限制。缺点是工程量大、造价高，且破坏了天然河道的自然状态，改变了水流、泥沙运动的规律，尤其是在多泥沙河流上，会引起渠首附近上下游河道的变形，影响渠首的正常运行。

三、水利水电枢纽的标准

洪水泛滥造成的洪灾是自然灾害中最重要的一种，它给城市、乡村、工矿企业、交通运输、水利水电工程、动力设施、通信设施及文物古迹以及旅游设施等带来巨大的损失。为保证防护对象的防洪安全，需投入资金进行防洪工程建设并维持其正常运行。防洪标准高，工程规模及投资运行费用大，工程风险就小，防洪效益大；相反，防洪标准低，工程规模小，工程投资少，所承担的风险就大，防洪效益小。因此，选定防洪标准的原则在很大程度上是如何处理好防洪安全和经济的关系，应经过认真的分析论证，考虑安全和经济的统一。

为了贯彻执行国家的经济和技术政策，达到既安全又经济的目的，应把水利水电枢纽工程按其规模、效益及其在国民经济中的重要性分等。SL252—2000《水利水电工程等级划分及洪水标准》规定，水利水电枢纽工程的等别按表3-1确定。综合利用的水利水电枢纽工程，当按其各项用途分别确定的等别不同时，应按其中的最高等别确定整个工程的等别。

不同等别的枢纽工程，其所属建筑物的设计、施工标准亦不同，以达到既安全又经济的目的。由于水工建筑物工程量大，设计和施工标准稍有差异，所需的劳力、投资和设备就会有很大的增减。设计标准稍高，势必造成大量浪费；标准低又可能对安全不利。