拱坝
Arch Dam

拱坝的坝面向上游方向凸起,他可把上游坝面的水压力、风浪压力等通过拱的作用传给两岸岩体与坝底岩基,是利用筑坝材料强度来承担上游水压,拱坝多建在峡谷地带,利用两岸坚固的岩石来承担拱坝传来的压力。

图1是拱坝示意图,为简化图面坝两侧岩石基础用几何体表示。

拱坝模型

图1--拱坝模型

为更清楚了解拱坝结构,在图2有拱坝的三方向视图,左图是拱坝的侧视图,图中是拱坝的剖面,垂直剖面也是弧形,凸起面朝向上游,坝体比起重力坝薄多了。

中间图是从下游方看拱坝,拱坝建在山谷中,两边顶住山体岩石,与拱坝接触的两边岩石称为坝肩,也称拱坝的整个岩石基础为拱座。

拱坝视图

图2-拱坝视图

右边图是从上方看拱坝,拱坝凸起面朝向上游,上游水压作用到坝面(蓝色箭头线),拱坝两边对坝肩的作用(红色箭头线)。

如果拱坝是桶形,上游面与地面垂直,见图3左图,只有水平剖面呈弧形,称为单曲拱坝;拱坝垂直剖面也是弧形的称为双曲拱坝,坝体较薄的称为双曲薄拱坝,见图3中图,在地质坚硬,峡谷较窄的地段可建双曲薄拱坝;坝体较厚的称为双曲厚拱坝,见图3右图。单曲拱坝与双曲厚拱坝兼有重力坝的特征,也有称之为重力拱坝。

拱坝垂直剖面

图3-拱坝垂直剖面

拱坝的发电厂房建在坝后的,采用管道引水,见图4右图;拱坝的发电厂房建在山体内的,从上游边坡开挖隧道引水到地下厂房,再由尾水隧道排水到下游,采取哪种方式依地质地势而定。

拱坝是泄水方式同样采用坝顶溢流与坝下深孔泄洪,见图4右图,泥沙大的河流还要在坝下方开冲沙孔

拱坝引水与泄水

图4-拱坝引水与泄水

拱坝是一种推力结构,能充分发挥坝体材料的抗压强度,坝体厚度薄,对于可建拱坝或重力坝的同一坝址,相同坝高的拱坝要比重力坝节省1/3至1/2的材料;拱坝超载能力强、抗震性好,安全度高。但拱坝对地址条件要求高,两边岩基要坚固可靠,而且拱坝的施工复杂。

下面介绍3个拱坝水电站。

   溪洛渡水电站 (内容来自网络,仅供参考)
四川的金沙江溪洛渡水电站是我国第二大水电站,坝址为峡谷地形,采用混凝土双曲拱坝结构。最大坝高285.5米,坝顶长714米,坝底厚70米,坝体采用表孔、中孔、底孔泄洪。厂房布置在上游侧左右两岸地下,各安装9台单机容量70万千瓦的水轮发电机组,总装机1386万千瓦。图5是溪洛渡大坝效果图。

溪洛渡大坝效果图

图5--溪洛渡大坝效果图(照片来自网络)

溪洛渡水库总容量128亿立方米,调节库容64.6 亿立方米,图6是在建中的溪洛渡大坝,将于2014年汛前全部发电机投运。

溪洛渡大坝建设照片

图6--溪洛渡大坝建设照片(照片来自网络)

   锦屏一级水电站  (内容来自网络,仅供参考)

四川省雅砻江(金沙江支流)锦屏一级水电站是世界第一高拱坝,坝址为峡谷地形,为混凝土双曲拱坝,最大坝高305米,坝顶中心线弧长552米,拱坝底厚63米。坝顶有4个表孔溢洪道,坝中部有5个泄洪深孔,坝体下方有5个导流底孔,2个放空底孔。总库容77.6亿立方米,调节库容49.1亿立方米。

地下厂房建在坝后右侧山体下,6条引水管道从上游取水送往6台60万千瓦水轮发电机,总装机360万千瓦。图7是在建中的锦屏一级水电站,将于2014年全部建成,照片中5个导流底孔正在泄水。

在建中的锦屏一级水电站

图7--在建中的锦屏一级水电站(照片来自网络)

图8是锦屏一级水电站的2个放空底孔在泄水。

在建中的锦屏一级水电站2

图8--在建中的锦屏一级水电站2(照片来自网络)

   二滩水电站  (内容来自网络,仅供参考)
四川省雅砻江下游的二滩水电站为混凝土双曲拱坝,最大坝高240米,坝顶弧长775米,坝底部厚度55.74米,坝顶中央有7个泄洪表孔,拱坝坝体中部有6个泄水中孔。总库容58亿立方米,调节库容33.7亿立方米。 地下厂房位于左岸地下洞室群内,装有6台单机容量55万千瓦的水轮发电机组,总装机容量330万千瓦,2000年建成投产。图9是二滩水电站照片,有4个表孔正在溢流泄洪。

二滩水电站泄洪

图9--二滩水电站泄洪(照片来自网络)

 
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