水利工程基礎(chǔ)知識(shí)

1、 水利工程(shulgngchng)基本知識(shí)共一百頁 第一節(jié) 水資源與水利工程(shulgngchng)第一章 水資源與水利工程(shulgngchng)共一百頁 全球總量約15億km3，可利用的淡水總量約0.38億km3，僅占全球總量的2.5%，其中約有0.3億km3的淡水儲(chǔ)藏在極地和冰山冰川之中；另外相當(dāng)大的部分(b fen)埋藏于地下。 對(duì)人類起著重要作用的江河湖泊地表水資源，其水量(shu lin)的總和約為47萬億m3。 第一節(jié) 水資源與水利工程共一百頁 我國年平均徑流量2.7萬億m3，徑流(jngli)總量居世界第6位，人均則為世界平均水平的1/4，排名在110位之后。 影響水循環(huán)

2、的因素 1、氣象因素：風(fēng)向 風(fēng)速 溫度 濕度 2、下墊面因素：地形 地質(zhì) 土壤 植被 3、人類活動(dòng)(hu dng)：水利措施特點(diǎn)：時(shí)空分布不均勻性共一百頁 水利工程: 所謂水利工程，是指對(duì)自然界的地表水和地下水進(jìn)行控制和調(diào)配，以達(dá)到除害興利目的(md)而修建的工程。共一百頁 1、工程量大 2、投資多 3、工期長(zhǎng) 4、工作條件(tiojin)的復(fù)雜性 5、受自然條件制約，施工難度大 6、工程效益大對(duì)環(huán)境影響大 7、失事后果嚴(yán)重水利工程(shulgngchng)的特點(diǎn)共一百頁共一百頁共一百頁 水利工程(shulgngchng)分類防洪工程農(nóng)田水利工程(gngchng)水力發(fā)電工程供水與排水工程航道

3、及港口工程環(huán)境水利工程共一百頁第二節(jié) 水利樞紐(shulshni)與水工建筑物 共一百頁 (一) 水利樞紐(shulshni)為了達(dá)到防洪、獲得發(fā)電、灌溉、供水等方面的效益，需要在河流(hli)的適宜地段修建不同類型的建筑物，用來控制和分配水流。這些建筑物統(tǒng)稱為水工建筑物。而由不同類型的水工建筑物組成綜合體，稱為水利樞紐。共一百頁水利樞紐分類(fn li) 水利樞紐按其所在地區(qū)的地貌形態(tài)可分為：平原地區(qū)水利樞紐和山區(qū)(包括丘陵地區(qū))水利樞紐。共一百頁 也可按承受水頭大小，分為：高、中、低水頭水利樞紐(shulshni)。 按水利樞紐的作用，可分為：蓄水樞紐、取水樞紐等。共一百頁溢流(y li)

4、重力壩 水電站升船機(jī)土石壩重力壩丹江口水利樞紐(shulshni)共一百頁圖1-2 四川省都江堰工程布置示意圖內(nèi)江外江(wi jin)魚嘴寶瓶口金鋼(jn n)堤都江堰工程布置示意圖共一百頁 (二)水工(shu n)建筑物的分類共一百頁 (1) 擋水建筑物用以攔截江河，形成水庫或壅高水位。 如各種材料和類型(lixng)的壩和水閘，以及為防御洪水或阻擋海潮，沿江河海岸修建的堤防及海塘等。共一百頁三峽(sn xi)水利樞紐共一百頁(2) 泄水(xi shu)建筑物用以宣泄多余水量，排放泥沙和冰凌，或?yàn)槿朔?、檢修(jinxi)而放空水庫等，以保證壩和其他建筑物的安全。共一百頁小浪底泄水(xi sh

5、u)共一百頁(3) 輸水建筑物 為灌溉、發(fā)電和供水的需要(xyo)，從上游向下游輸水用的建筑物，如引水隧洞、引水涵管、渠道、渡槽、倒虹吸等。 共一百頁拱式渡槽(dco)共一百頁(4) 取(引)水建筑物 是輸水建筑物的首部建筑，如引水(ynshu)隧洞的進(jìn)口段、灌溉渠首和供水用的進(jìn)水閘、揚(yáng)水站等。 共一百頁 (5) 整治建筑物 用以改善河流的水流條件，調(diào)整水流對(duì)河床及河岸的作用(zuyng)，以及為防護(hù)水庫、湖泊中的波浪和水流對(duì)岸坡的沖刷。共一百頁 (6) 專門建筑物 為灌溉、發(fā)電、過壩需要而興建的建筑物。 如專為發(fā)電用的壓力前池、調(diào)壓室、電站(din zhn)廠房等。共一百頁 第三節(jié) 水利樞紐

6、分等 和水工(shu n)建筑物分級(jí)共一百頁 首先按水利樞紐工程的規(guī)模、效益及其在國民經(jīng)濟(jì)中的作用(zuyng)進(jìn)行分等，分五等，然后再對(duì)各組成建筑物按其所屬樞紐的等別、建筑物在樞紐中所起的作用(zuyng)和重要性進(jìn)行分級(jí)，分五級(jí)。共一百頁第二章 土石壩第一節(jié) 概述(i sh) 土石壩的特點(diǎn)與類型 共一百頁小浪底土石壩樞紐(shni)壩址共一百頁小浪底壩體剖面圖共一百頁密云水庫(m yn shu k)共一百頁 土石壩的優(yōu)點(diǎn)(yudin)筑壩材料可以就地取材。能適應(yīng)各種不同的地形、地質(zhì)和氣候條件。適應(yīng)大型機(jī)械化。構(gòu)造簡(jiǎn)單，運(yùn)用(ynyng)管理方便。共一百頁土石壩的缺點(diǎn)： 壩頂不能溢流。施工(

7、sh gng)導(dǎo)流不方便。壩體填筑工程量大。共一百頁一、土石壩設(shè)計(jì)(shj)的基本要求（1）具有足夠(zgu)的斷面維持壩體的穩(wěn)定（2）設(shè)置良好的防滲和排水設(shè)施控制滲流（3）設(shè)計(jì)合理（4）泄洪建筑物具有足夠的泄洪能力（5）采取適當(dāng)?shù)臉?gòu)造措施共一百頁土石壩的工作(gngzu)條件 滲流影響 沖刷影響 沉陷影響 其他影響共一百頁二、土石壩的類型 按壩體高度可分為(fn wi)：高壩、中壩、低壩。 按施工方法可分為：碾壓式土石壩，沖填式土石壩，水中填土壩和定向爆破堆石壩等。 共一百頁均質(zhì)壩土質(zhì)(t zh)心墻壩土質(zhì)(t zh)斜墻壩按土料在壩身內(nèi)的配置和防滲體所用的材料又可分為： 土質(zhì)斜心墻壩多種土

8、質(zhì)壩人工材料心墻壩人工材料斜墻壩共一百頁堆石體（1）墊層區(qū) （2）過渡(gud)區(qū) （3）主堆石區(qū) （4）下游堆石區(qū) 圖 面板堆石壩主要分區(qū)示意圖1(1A)-上游鋪蓋區(qū)；2(1B)-蓋重區(qū)；3(2A)-墊層區(qū)；4(2B)-特殊墊層區(qū)；5(3A)-過渡區(qū)；6(3B)-主堆石區(qū)；7(3C)-下游堆石區(qū)；8(3D)-下游護(hù)坡；9-可變動(dòng)的主堆石區(qū)與下游堆石區(qū)與下游堆石區(qū)界面，角度依壩料特性及壩高而定；10(3E)-拋石區(qū)（或?yàn)V水壩趾區(qū)）；11(F)-混凝土面板共一百頁第二節(jié) 土石壩的基本(jbn)剖面 土石壩的壩體剖面由壩體、防滲體、排水體、護(hù)坡(hp)四部分組成。共一百頁 壩身主要用來保持壩體的穩(wěn)

9、定。 防滲體的作用控制(kngzh)滲流。 排水體的作用是引導(dǎo)滲流。 上游護(hù)坡為了防止風(fēng)浪淘刷。 共一百頁 排水設(shè)備(shbi) (常見的排水型式)棱體排水貼坡排水褥墊排水綜合(zngh)式排水共一百頁 第三章 巖基上的重力壩共一百頁 一、重力壩的工作原理(yunl)及特點(diǎn)共一百頁重力壩的工作原理: 主要依靠壩體自身重量在滑動(dòng)面上產(chǎn)生的抗滑力來抵消壩前水壓力以滿足穩(wěn)定的要求(yoqi)大壩。共一百頁重力壩的工作特點(diǎn): 優(yōu)點(diǎn)(yudin)和缺點(diǎn)共一百頁優(yōu)點(diǎn)：(1 ) 結(jié)構(gòu)作用明確，設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)便，安全可靠。 重力壩沿壩軸線用橫縫分成若干壩段，各壩段獨(dú)立工作 ，結(jié)構(gòu)作用明確，穩(wěn)定和應(yīng)力計(jì)算都比較簡(jiǎn)單

10、。(2 ) 對(duì)地形、地質(zhì)(dzh)條件適應(yīng)性強(qiáng)。 任何形狀的河谷都可以修建重力壩。因?yàn)閴误w作用于地基面上的壓應(yīng)力不高，甚至在土基上也可以修建高度不大的重力壩。共一百頁(3) 樞紐泄洪問題容易解決。 重力壩可以做成溢流的，也可以在壩身不同高度設(shè)置世水孔，一般不需另設(shè)溢洪道或世水隧洞，樞紐布置緊凄。(4) 便于施工導(dǎo)流。 在施工期可以利用壩體導(dǎo)流，一般不需要另設(shè)導(dǎo)流隧洞。(5) 施工方便。 大體積混凝土可以采用機(jī)械化施工，在放樣、立模和1昆凝土澆筑(jiozh)方面都比較簡(jiǎn)單，井且補(bǔ)強(qiáng)、修復(fù)、維護(hù)或擴(kuò)建也比較方便。共一百頁缺點(diǎn):(1)壩體剖面尺寸大，材料用量多。(2) 壩體應(yīng)力較低，材料強(qiáng)度不能充

11、分發(fā)揮。(3) 壩體與地基接觸(jich)面積大，相應(yīng)壩底揚(yáng)壓力大，對(duì)穩(wěn)定不利。(4) 壩體體積大，由于施工期混凝土的水化熱和硬化收縮，將產(chǎn)生不利的溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力，因此，在提筑混凝士時(shí)，需要有較嚴(yán)格的溫度控制措施。共一百頁重力壩的類型 按壩的高度分類為：高壩、中壩、低壩三類。 按筑壩(zh b)材料分類可分為：混凝土重力壩和漿砌石重力壩。 按壩體的結(jié)構(gòu)型式分類可分為：實(shí)體重力壩、寬縫重力壩、空腹重力壩 。共一百頁朱莊漿砌石(q sh)重力壩共一百頁寬縫重力壩工程量比實(shí)體(sht)重力壩要省10%20% 共一百頁潘家口寬縫重力壩共一百頁廣東(gung dng)楓樹壩空腹重力壩共一百頁佛子嶺連

12、拱壩梅山(mi shn)連拱壩共一百頁佛子嶺連拱壩共一百頁湖南鎮(zhèn)梯形(txng)支墩壩共一百頁寬縫重力壩共一百頁 二 泄水(xi shu)重力壩共一百頁溢流壩的工作特點(diǎn) 溢流壩既是擋水建筑物又是泄水建筑物，除應(yīng)滿足穩(wěn)定和強(qiáng)度要求(yoqi)外，還需要滿足泄水的要求(yoqi)。 共一百頁(1)壩頂溢流式共一百頁(2)大孔口(kn ku)溢流式共一百頁三峽工程共一百頁三 閘門與類型 水工閘門按其功用可分為工作(gngzu)閘門、事故閘門和檢修閘門。 共一百頁四 消能工的形式(xngsh)共一百頁4.消力戽消能2.底流式消能3.面流消能5.聯(lián)合(linh)消能1.挑流消能共一百頁圖片(tpin)名

13、稱：貓?zhí)蛹t巖水電站電站地點(diǎn)：貴州修文所在河流：貓?zhí)铀谒担洪L(zhǎng)江水系主要壩型：雙曲拱壩壩頂高程：890米最大壩高：60米貓?zhí)蛹t巖(hn yn)水電站共一百頁二灘雙曲拱壩(n b)圖片名稱：二灘水電站 電站地點(diǎn)：四川省攀枝花市所在河流：雅礱江所在水系：長(zhǎng)江水系主要(zhyo)壩型：混凝土拱壩壩高：240 米共一百頁石門(sh mn)拱壩圖片名稱：石門水庫電站地點(diǎn)(ddin)：陜西漢中所在河流：褒河所在水系：黃河水系主要壩型：混凝土拱壩壩頂高程：620.0米最大壩高：88米共一百頁圖片名稱：佛子嶺水電站 大壩全景(qun jn)電站地點(diǎn)：安徽霍山所在河流：淠河所在水系：淮河水系主要壩型：連拱

14、壩壩頂高程：128.46米最大壩高：75.9米共一百頁 第四章 拱 壩共一百頁一、拱壩(n b)的特點(diǎn)拱壩的結(jié)構(gòu) 拱壩是固接在基巖上的空間殼體結(jié)構(gòu)（高次超靜定結(jié)構(gòu)）共一百頁 拱壩的受力 拱壩所承受的水平荷載一部分通過拱的作用(zuyng)壓向兩岸巖體，另一部分通過豎直梁的作用(zuyng)傳到壩底基巖。共一百頁 拱壩的穩(wěn)定 壩體的穩(wěn)定主要依靠?jī)砂豆岸说姆戳ψ饔?zuyng)，并不全靠壩體自重來維持。共一百頁 1、用拱結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，充分利用 材料(cilio)強(qiáng)度。2、穩(wěn)定依靠?jī)砂豆岸说姆戳砭S持。3、超載能力強(qiáng)，安全度高。 4、抗震性能好。5、壩身泄流布置復(fù)雜。共一百頁 二、拱壩壩址的地形 和地質(zhì)

15、(dzh)條件 共一百頁 用壩頂高程處的河谷寬度和壩高之比（稱為寬高比L/H）來描述河谷形狀。 用壩底最大厚度和壩高之比（稱為厚高比T/H）來描述拱壩(n b)的薄厚程度。（一）地形(dxng)條件共一百頁 寬高比 厚高比當(dāng)L/H1.5時(shí)，薄拱壩(n b)； T/H 0.35L/H4.5時(shí)，不宜修建拱壩。 共一百頁 （二）地質(zhì)條件 基巖比較均勻，堅(jiān)固(jing)完整，有足夠的強(qiáng)度，透水性小，能抵抗水的侵蝕、耐風(fēng)化、岸坡穩(wěn)定、沒有大斷裂等。共一百頁 三、拱壩(n b)的形式 共一百頁 按其厚高比特征可分為薄拱壩(n b)、中厚拱壩(n b)、厚拱壩(n b)(或稱重力拱壩)。共一百頁 按其壩體形

16、態(tài)的特征可分為定圓心(yunxn)等半徑拱壩(或稱單曲拱壩)；等中心角變半徑拱壩；變圓心變半徑（雙曲拱壩）。共一百頁四 拱壩(n b)的壩身泄水共一百頁共一百頁共一百頁第五章 溢洪道 一、作用 宣泄水庫(shuk)不能容納的多余洪水，以保大壩安全。二 、型式 正槽式過堰水流與泄槽軸線大致(dzh)平行側(cè)槽式豎井式虹吸式共一百頁 正槽溢洪道平面布置圖l引水渠; 2溢流(y li)堰; 3泄槽; 4一出口消能段;5一尾水渠共一百頁側(cè)槽式溢洪道共一百頁共一百頁豎井(shjng)式溢洪道共一百頁共一百頁共一百頁引水渠控制段（溢流(y li)堰和兩側(cè)連接建筑物）泄槽出口消能段尾水渠2、組成(z chn)

17、共一百頁第六章 水工(shu n)隧洞一、水工隧洞的作用(zuyng)輔助泄洪引水、輸水排沙防空水庫施工導(dǎo)流共一百頁1. 有壓洞 洞內(nèi)始終處于滿流有壓狀態(tài)； 工作閘門一般(ybn)設(shè)在洞出口處。2. 無壓流 洞內(nèi)始終處于明流無壓狀態(tài)； 工作閘門一般設(shè)在洞進(jìn)口段。二、分類(fn li)（按水流條件分） 共一百頁1. 水流特點(diǎn)(tdin)引水隧洞: 洞身流速低 要求: 洞壁光滑，減少水頭損失泄水隧洞:洞內(nèi)流速較高，易發(fā)生空蝕破壞. 要求：1)：順直（避免彎道） 2)：洞壁平穩(wěn)（多采用弧型閘門） 3)：材料防蝕，抗磨性能好。三、水工隧洞的工作(gngzu)特點(diǎn)共一百頁地下結(jié)構(gòu)(jigu)，施工條件差

18、（受地質(zhì)條件影響大，塌洞現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生）環(huán)境條件差（通風(fēng)、排塵、供氧）工期長(zhǎng)（工作面小、干擾大、出渣難）工序多（開挖、支護(hù)、襯砌、灌漿等） 2施工(sh gng)特點(diǎn)共一百頁進(jìn)口段位于隧洞進(jìn)口部位，用以控制水流。 包括：攔污柵，進(jìn)水喇叭口，閘門室和漸變(jinbin)段。洞身段用以輸送水流，需要襯砌。出口段用以連接消能設(shè)施。 無壓泄水隧洞的出口僅設(shè)有門框； 壓力泄水隧洞的出口要設(shè)漸變段和工作閘門室。 四、水工(shu n)隧洞的組成部分共一百頁有壓洞一般(ybn)為圓形無壓洞一般為門洞形、馬蹄形或蛋形 五、洞身斷面(dun min)形式共一百頁共一百頁內(nèi)容摘要水利工程基本知識(shí)。水利樞紐按其所在地區(qū)的地貌形態(tài)可分為：平原地區(qū)水利樞紐和山