任务6 掌握水电站枢纽组成建筑物及水电站厂房类型

一、水电站枢纽组成建筑物

（一）挡水建筑物

挡水建筑物是指用以拦截水流，集中落差，形成水库的拦河坝、闸或河床式水电站的厂房等水工建筑物，如混凝土重力坝、混凝土拱坝、土石坝、拦河闸等。

（二）泄水建筑物

泄水建筑物是指用以下泄多余的水量、放空水库、排泄泥沙的建筑物，如溢洪道、放空洞、泄洪排沙隧洞、泄水冲沙底孔等。

（三）进水建筑物

进水建筑物是指用以根据水电站用水的要求将水由水库或河道引进水轮机中的引水道首部建筑物，如有压进水口、无压进水口等。

（四）引水建筑物

引水建筑物是指用以将发电用水输送至水轮发电机组的建筑物。根据自然条件和水电站型式的不同，可以为明渠、隧洞、管道，还包括在引水道上的渡槽、隧洞、倒虹吸、桥梁等交叉建筑物以及将水流从水轮机排向下游的尾水建筑物。

（五）平压建筑物

平压建筑物是指当水电站负荷变化时，用以平稳引水建筑物中流量及压力的变化，保证电站运行稳定的建筑物，如有压引水道中的调压室和无压引水道中的压力前池等。

（六）过坝建筑物

过坝建筑物是指提供船只、木材、鱼类等过坝的建筑物，如船闸、过木道、鱼道等。

（七）厂区枢纽建筑物

水电站的主厂房、副厂房、主变压器场、高压开关站、交通道路、尾水渠等建筑物，一般都集中布置，形成厂区枢纽。厂区枢纽是发电、变电、配电、送电的中心，是电能生产的中枢。

二、水电站厂房类型

（一）按结构型式分类

1.地面厂房

（1）坝后式厂房。如图1-13所示，坝上游面设有进水口，进水口设有拦污栅和闸门。高压管道穿过非溢流坝身通向坝下游侧的电站厂房中，为保证坝体所受水压力不传至电站厂房建筑物上，将大坝与厂房用永久伸缩沉陷缝分开。电站厂房一般设在有对外交通道路的一侧，厂房虽然占据部分河床，但并不影响溢流坝的布置，因此这种布置方式要求有较宽的河床。

图1-13 坝后式厂房

（2）挑越式厂房。将水电站厂房设于坝后，因河床较窄，泄水建筑物难以布置，这时可采用厂房布置在溢流坝后的方案，图1-14、图1-15所示的贵州乌江渡水电站便采用这种厂房。泄洪时，水流从厂房顶挑出。由于在厂房顶上通过高速水流，因此房顶要求平滑，并能抵抗水流的荷载和不发生有害的振动与气蚀。因此厂房内的工作环境较差，下游水位的波动对发电不利，需解决通风、采光和防潮问题。这种布置方式多应用在河谷狭窄、泄洪量大、厂房较长的情况。

（3）溢流式厂房。当河谷狭窄，而洪水很大时，河谷内往往不能同时布置厂房和泄水建筑物，如果把厂房放在坝体内，而在坝顶上溢流，就成为溢流式厂房，如图1-16所示。这种电站厂房不仅可设于重力坝、宽缝重力坝内，还可设于拱坝内。

这类厂房的引水道和尾水道很短，混凝土坝体有空腔，有利于坝体混凝土的冷却和节省混凝土。其特点与溢流式坝后厂房很类似，通风、照明与防潮问题需要很好地予以解决，应力比较复杂，施工干扰大。

图1-14 乌江渡电站挑越式厂房

图1-15 乌江渡电站厂房横剖面图（单位：m）

（4）河床式厂房。当水电站水头较低（一般小于25～35m），而单机容量又比较大时，水电站厂房尺寸较大，可把厂房与大坝并排布置，利用厂房来挡水，代替部分拦河大坝，可减小工程投资。这类厂房称为河床式厂房，如图1-17所示。

这种厂房本身作为挡水建筑物，也存在滑动、稳定、基础防渗等一系列问题。另外，由于流量大，水轮机蜗壳的尺寸较大，而且由钢筋混凝土做成，其尾水管较长，尾水管之上的空间较大，便于布置副厂房和变压器等设备。

（5）河岸式厂房。水电站厂房设置于远离坝区的岸边之上，如图1-18所示，这种电站厂房多为引水式和混合式水电站的地面厂房。河岸式厂房的特点是厂房枢纽与大坝枢纽互不干扰，引水建筑物比较长，因此厂区布置灵活。厂房的布置主要取决于河岸的地形地质条件以及引水建筑物、对外交通和水电站的出线等因素。

图1-16 溢流式厂房（单位：m）

图1-17 河床式厂房

图1-18 河岸式厂房

2.地下厂房

有压引水式（主要是混合式）水电站，如因地形地质条件或其他条件限制不宜布置成河岸式地面厂房，则可布置成地下厂房，如图1-19所示。地下厂房对地质条件要求较高，受地形条件影响较小，故厂房的位置选择比较灵活；施工不受季节气候影响，可全年施工。其缺点是：地下岩石开挖工程量大；除主体工程外还有通风洞、出线洞、交通洞的施工；投资大，施工条件差；地下厂房厂区的布置、对外交通及通风采光等条件比较差，厂房结构也比较复杂。当前，随着岩土力学的不断发展以及地下开挖技术的日趋成熟，地下厂房普遍被采用，有些甚至是在岩石条件不好的情况下修建的，我国著名的小浪底水电站就是典型例子。

引水洞和尾水洞是地下厂房水流系统的主要建筑物。根据厂房与水流系统相对位置的不同。地下厂房可分为：首部式——厂房靠近进水口，引水洞较短；中部式——厂房位于水流系统的中部，引水洞和尾水洞长度接近；尾部式——厂房靠近出水，引水洞较长，尾水洞较短。

图1-19 地下厂房

（二）按机组的装置方式分类

1.立式机组厂房

水轮发电机的主轴为竖直方向布置，发电机、水轮机及其辅助设备分层布置于不同的高程之上，因此在竖直方向分有若干层，如图1-13所示的坝后式水电站厂房即为立式机组厂房，总体上以发电机层地板为分界线，将水电站厂房分为上部结构与下部结构。

厂房的上部结构是宽敞、明亮、干燥的主机房，因为主要布置发电机及其电气设备，故称发电机层，通常位于尾水最高洪水位以上，又称为水上部分。水上部分在结构上和常见的一般工业厂房相似。在发电机层以下为水下部分，包括水轮机层及其以下的蜗壳层和尾水管层的混凝土块体结构。

图1-20 卧式机组厂房

2.卧式机组厂房

如图1-20所示，卧式机组厂房水轮机和发电机安装在同一高程的地板上。卧式机组厂房的面积比立式机组厂房相对大一些，但厂房高度小，总的工程量比立式机组厂房少。其优点是投资省，运行管理方便，安装、维修也容易。