拱壩
Arch Dam

拱壩的壩面向上游方向凸起,他可把上游壩面的水壓力、風(fēng)浪壓力等通過拱的作用傳給兩岸巖體與壩底巖基,是利用筑壩材料強(qiáng)度來承擔(dān)上游水壓,拱壩多建在峽谷地帶,利用兩岸堅(jiān)固的巖石來承擔(dān)拱壩傳來的壓力。

圖1是拱壩示意圖,為簡化圖面壩兩側(cè)巖石基礎(chǔ)用幾何體表示。

拱壩模型

圖1--拱壩模型

為更清楚了解拱壩結(jié)構(gòu),在圖2有拱壩的三方向視圖,左圖是拱壩的側(cè)視圖,圖中是拱壩的剖面,垂直剖面也是弧形,凸起面朝向上游,壩體比起重力壩薄多了。

中間圖是從下游方看拱壩,拱壩建在山谷中,兩邊頂住山體巖石,與拱壩接觸的兩邊巖石稱為壩肩,也稱拱壩的整個巖石基礎(chǔ)為拱座。

拱壩視圖

圖2--拱壩視圖

右邊圖是從上方看拱壩,拱壩凸起面朝向上游,上游水壓作用到壩面(藍(lán)色箭頭線),拱壩兩邊對壩肩的作用(紅色箭頭線)。

如果拱壩是桶形,上游面與地面垂直,見圖3左圖,只有水平剖面呈弧形,稱為單曲拱壩;拱壩垂直剖面也是弧形的稱為雙曲拱壩,壩體較薄的稱為雙曲薄拱壩,見圖3中圖,在地質(zhì)堅(jiān)硬,峽谷較窄的地段可建雙曲薄拱壩;壩體較厚的稱為雙曲厚拱壩,見圖3右圖。單曲拱壩與雙曲厚拱壩兼有重力壩的特征,也有稱之為重力拱壩。

拱壩垂直剖面

圖3--拱壩垂直剖面

拱壩的發(fā)電廠房建在壩后的,采用管道引水,見圖4右圖;拱壩的發(fā)電廠房建在山體內(nèi)的,從上游邊坡開挖隧道引水到地下廠房,再由尾水隧道排水到下游,采取哪種方式依地質(zhì)地勢而定。

拱壩是泄水方式同樣采用壩頂溢流與壩下深孔泄洪,見圖4右圖,泥沙大的河流還要在壩下方開沖沙孔

拱壩引水與泄水

圖4--拱壩引水與泄水

拱壩是一種推力結(jié)構(gòu),能充分發(fā)揮壩體材料的抗壓強(qiáng)度,壩體厚度薄,對于可建拱壩或重力壩的同一壩址,相同壩高的拱壩要比重力壩節(jié)省1/3至1/2的材料;拱壩超載能力強(qiáng)、抗震性好,安全度高。但拱壩對地址條件要求高,兩邊巖基要堅(jiān)固可靠,而且拱壩的施工復(fù)雜。

下面介紹3個拱壩水電站。

   溪洛渡水電站 (內(nèi)容來自網(wǎng)絡(luò),僅供參考)

四川的金沙江溪洛渡水電站是我國第二大水電站,壩址為峽谷地形,采用混凝土雙曲拱壩結(jié)構(gòu)。最大壩高285.5米,壩頂長714米,壩底厚70米,壩體采用表孔、中孔、底孔泄洪。廠房布置在上游側(cè)左右兩岸地下,各安裝9臺單機(jī)容量70萬千瓦的水輪發(fā)電機(jī)組,總裝機(jī)1386萬千瓦。圖5是溪洛渡大壩效果圖。

溪洛渡大壩效果圖

圖5--溪洛渡大壩效果圖(照片來自網(wǎng)絡(luò))

溪洛渡水庫總?cè)萘?28億立方米,調(diào)節(jié)庫容64.6 億立方米,圖6是在建中的溪洛渡大壩,將于2014年汛前全部發(fā)電機(jī)投運(yùn)。

溪洛渡大壩建設(shè)照片

圖6--溪洛渡大壩建設(shè)照片(照片來自網(wǎng)絡(luò))
 
   錦屏一級水電站  (內(nèi)容來自網(wǎng)絡(luò),僅供參考)

四川省雅礱江(金沙江支流)錦屏一級水電站是世界第一高拱壩,壩址為峽谷地形,為混凝土雙曲拱壩,最大壩高305米,壩頂中心線弧長552米,拱壩底厚63米。壩頂有4個表孔溢洪道,壩中部有5個泄洪深孔,壩體下方有5個導(dǎo)流底孔,2個放空底孔。總庫容77.6億立方米,調(diào)節(jié)庫容49.1億立方米。

地下廠房建在壩后右側(cè)山體下,6條引水管道從上游取水送往6臺60萬千瓦水輪發(fā)電機(jī),總裝機(jī)360萬千瓦。圖7是在建中的錦屏一級水電站,將于2014年全部建成,照片中5個導(dǎo)流底孔正在泄水。

在建中的錦屏一級水電站

圖7--在建中的錦屏一級水電站(照片來自網(wǎng)絡(luò))

圖8是錦屏一級水電站的2個放空底孔在泄水。

在建中的錦屏一級水電站2

圖8--在建中的錦屏一級水電站2(照片來自網(wǎng)絡(luò))
 
   二灘水電站  (內(nèi)容來自網(wǎng)絡(luò),僅供參考)

四川省雅礱江下游的二灘水電站為混凝土雙曲拱壩,最大壩高240米,壩頂弧長775米,壩底部厚度55.74米,壩頂中央有7個泄洪表孔,拱壩壩體中部有6個泄水中孔。總庫容58億立方米,調(diào)節(jié)庫容33.7億立方米。 地下廠房位于左岸地下洞室群內(nèi),裝有6臺單機(jī)容量55萬千瓦的水輪發(fā)電機(jī)組,總裝機(jī)容量330萬千瓦,2000年建成投產(chǎn)。圖9是二灘水電站照片,有4個表孔正在溢流泄洪。

二灘水電站泄洪

圖9--二灘水電站泄洪(照片來自網(wǎng)絡(luò))
 
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