水坝的泄水
上述的水坝能档水但不能泄水,也称之为非溢流重力坝,当水库水满或下游需水时就必须放水,水坝必须有泄水能力,一般来说将水坝中的一段筑成有泄水功能的坝,这段坝称之为泄洪坝段。
溢流重力坝
坝顶溢流式重力坝
溢流重力坝既能档水又能泄水,采用坝顶表孔溢流,超出库容的洪水可从坝顶泄向下游。图8左图是坝顶式溢流重力坝剖面图,溢流重力坝高度比正常蓄水位略低,平时闸门下落关闭,水库正常蓄水。需要泄水时则提升闸门,水流泄出,见图8右图,溢流重力坝的设计既要满足正常蓄水的要求,又要满足在大洪水时能充分泄去超出库容的水。
图8--坝顶溢流式重力坝
图9是溢流重力坝结构示意图,图中右侧是非溢流重力坝,左侧4段是坝顶溢流式重力坝。溢流重力坝分成多段,每段间设有闸墩,闸墩间安装有闸门,在闸墩上方是公路桥,在桥面上还有闸门启闭机负责闸门的启闭(图中未表示)。这种坝顶溢流孔也称为表孔。
在溢流重力坝与非溢流重力坝之间有导水墙,防止溢流漫到非溢流坝段。在溢流坝下游面的尾端有向前上方的挑角,可对泄出的水进行消能减速,以保护下游河床。
图9--溢流重力坝结构
有些水电站的溢流重力坝同时是空腹重力坝,枫树坝水电站的溢流重力坝内是发电机厂房,泄水从厂房上方流过,图7显示枫树坝水电站有2个泄水孔在泄水。图10是新安江水电站坝顶泄水时的照片。
新安江水电站泄水
图10--新安江水电站泄水(照片来自网络)
大孔口溢流式重力坝
把溢流孔设在上游正常水位线以下,溢流孔上方用胸墙拦水,见图11左图,升起闸门则进行泄水,见图11右图,称之为大孔口溢流式重力坝。由于孔口低,库内水位可调节范围大,在大洪水来前可腾出较大的防洪库容。
大孔口溢流式重力坝的主要缺点是不利于洪水中漂浮物的排出。
图11 ——大孔口溢流式重力坝
坝身泄水孔
为了排泄泥沙、放空水库、向下游供水(水位不够溢流坝高时),在非溢流坝或溢流坝的坝体下方设置排水孔,既可排泄泥沙又可用于放空水库,称为深式泄水孔水坝。
坝身泄水孔比大孔口溢流式重力坝的泄水孔要底得多,整个泄水通道是从坝体下方通过,见图12。在深孔内安装有弧形闸门拦住进水,在弧形闸门上方启闭机廊道里安装有闸门启闭机控制闸门的启闭。左图是弧形闸门关闭时的状态示意图,右图是弧形闸门开启进行泄流时的状态示意图。
图12——深式泄水孔水坝
一般采用坝下泄洪深孔的大坝同时具有坝顶溢流的功能,三峡大坝的泄洪坝段就同时具有坝顶溢流表孔与坝下泄洪深孔,共有22个表孔、23个深孔,相隔而设。进行泄流的主要方式是坝下深孔泄流,在泄流的同时把上游泥沙带走,避免大量泥沙淤积在库内,图13是上游看三峡大坝的照片,此时尚未正式蓄水,可看到泄洪深孔与表孔。
图13——三峡大坝泄洪孔
三峡水库深孔泄水
文章来源:水利水电资料库