水利工程防汛抢险技术
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第二节 水库

在河道、山谷峡口、低洼地等处用土、砂、石或混凝土等材料修筑挡水坝,堵住山溪或河道的水流,把坝上游集水面积内的雨水拦蓄起来,以调节天然径流,为防洪、灌溉、供水和发电等服务,这样的工程称之为水库。有时天然湖泊也称为水库(天然水库)。

一、水库的作用

1.防洪作用

水库是我国广泛采用的防洪工程措施之一。在防洪区上游河道适当位置兴建能调蓄洪水的综合利用水库,利用水库库容拦蓄洪水,削减进入下游河道的洪峰流量,以达到减免洪水灾害的目的。

2.滞洪作用

滞洪就是使洪水在水库中暂时停留。当水库的溢洪道上无闸门控制,水库蓄水位与溢洪道堰顶高程平齐时,则水库只能起到暂时滞留洪水的作用。

3.蓄洪作用

当溢洪道设有闸门时,水库就能在更大程度上起到蓄洪作用,水库可以通过改变闸门开启度来调节下泄流量的大小。由于有闸门控制,这类水库防洪限制水位可以高出溢洪道堰顶,并在泄洪过程中随时调节闸门开启度来控制下泄流量,具有滞洪和蓄洪双重作用。

4.兴利作用

水库的兴利作用就是进行径流调节,蓄洪补枯,使天然来水能在时间上和空间上较好地满足用水部门的要求。

二、分类与分级

(一)水库类型

根据水库所在地区的地貌、库床及水面的形态,可将水库分为四类:

1.平原湖泊型水库

在平原、高原台地或低洼区修建的水库。形状与生态环境都类似于浅水湖泊。形态特征:水面开阔,岸线较平直,库湾少,底部平坦,岸线斜缓,水深一般在10m以内,通常无温跃层。渔业性能优良。如山东省的峡山水库、河南省的宿鸭湖水库。

2.山谷河流型水库

建造在山谷河流间的水库。形态特征:库岸陡峭,水面呈狭长形,水体较深但不同部位差异极大,一般水深20~30m,最大水深可达30~90m,上下游落差大,夏季常出现温跃层。如湖北的三峡水库、重庆市的长寿湖水库、浙江省的新安江水库等。

3.丘陵湖泊型水库

在丘陵地区河流上建造的水库。形态特征:介于以上两种水库之间,库岸线较复杂,水面分支很多,库弯多。库床较复杂,渔业性能良好。如浙江省的青山水库、陕西省的南沙河水库等。

4.山塘型水库

在小溪或洼地上建造的微型水库,主要用于农田灌溉,水位变动很大。

根据水质的肥度同样可将水库分为贫营养型、中营养型和富营养型三类。

(二)水库分级

根据水利部2000年颁发的《水利水电工程等级划分及洪水标准》(山丘、丘陵区部分)(SL 252—2000)的规定,水库根据其工程规模、效益和在国民经济中的重要性,划分为五级:

(1)大(1)型水库:总库容≥10亿m3;保护城镇及工矿企业特别重要;保护农田≥500万亩;治涝面积≥200万亩;灌溉面积≥150万亩;供水对象特别重要;发电装机≥120万kW。

(2)大(2)型水库:1亿m3≤总库容<10亿m3;保护城镇及工矿企业重要;100万亩≤保护农田<500万亩;60万亩≤治涝面积<200万亩;50万亩≤灌溉面积<150万亩;供水对象重要;30万kW≤发电装机<120万kW。

(3)中型水库:0.1亿m3≤总库容<1亿m3;保护城镇及工矿企业中等;30万亩≤保护农田<100万亩;15万亩≤治涝面积<60万亩;5万亩≤溉面积<50万亩;供水对象中等;5万kW≤发电装机<30万kW。

(4)小(1)型水库:0.01亿m3≤总库容<0.1亿m3;保护城镇及工矿企业一般;5万亩≤保护农田<30万亩;3万亩≤治涝面积<15万亩;0.5万亩≤灌溉面积<5万亩;供水对象一般;1万kW≤发电装机<5万kW。

(5)小(2)型水库:0.001亿m3≤总库容<0.01亿m3;保护农田<5万亩;治涝面积<3万亩;灌溉面积<0.5万亩;发电装机<1万kW。

三、大坝类型

水库最主要的建筑物为大坝,大坝具有多种类型。

按结构和力学特点,可分为重力坝、拱坝、支墩坝、装配式坝、锚固坝等。

按筑坝材料,可分为混凝土坝、钢筋混凝土坝、土石坝、木坝、橡胶坝等。

按溢流条件,可分为溢流坝和非溢流坝。

按坝的高度,可分为低坝、中坝和高坝(坝高30m以下为低坝,坝高30~70m为中坝,坝高大于70m为高坝)。

按施工方法,土石坝可分为碾压土坝、水力充填坝、水中倒土坝、土中灌水坝、水坠坝、抛填式堆石坝、碾压堆石坝、定向爆破坝等;混凝土坝可分为现场浇筑坝、装配式坝和碾压混凝土坝。

土石坝中,不设防渗体的称为均质坝;以心墙为防渗体的,可分为黏土心墙坝、黏土斜心墙坝、混凝土心墙坝、钢筋混凝土心墙坝、沥青混凝土心墙坝;以面板为防渗体的,可分为钢筋混凝土面板堆石坝、沥青混凝土面板坝等。

四、全国水库情况

据全国首次水利普查资料,全国现有水库98002座,总库容9323.12亿m3。其中大(1)型水库127座,大(2)型水库629座,中型水库3938座,小(1)型水库17949座,小(2)型水库75359座。

(一)库容排名前10的水库

表2-1

(二)坝高排名前10的水库

表2-2

资料来源:《中国高坝大库》水利部建设与管理司,水利部大坝安全管理中心.北京:中国水利水电出版社,2012.