簡介：,水利工程基本知識,第一節(jié)水資源與水利工程,第一章水資源與水利工程,全球總量約15億KM3，可利用的淡水總量約038億KM3，僅占全球總量的25，其中約有03億KM3的淡水儲藏在極地和冰山冰川之中；另外相當大的部分埋藏于地下。,對人類起著重要作用的江河湖泊地表水資源，其水量的總和約為47萬億M3。,第一節(jié)水資源與水利工程,我國年平均徑流量27萬億M3，徑流總量居世界第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)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、人類活動水利措施,特點時空分布不均勻性,水利工程所謂水利工程，是指對自然界的地表水和地下水進行控制和調(diào)配，以達到除害興利目的而修建的工程。,1、工程量大2、投資多3、工期長4、工作條件的復(fù)雜性5、受自然條件制約，施工難度大6、工程效益大對環(huán)境影響大7、失事后果嚴重,水利工程的特點,水利工程分類,防洪工程農(nóng)田水利工程水力發(fā)電工程供水與排水工程航道及港口工程環(huán)境水利工程,第二節(jié)水利樞紐與水工建筑物,一水利樞紐,為了達到防洪、獲得發(fā)電、灌溉、供水等方面的效益，需要在河流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。,水利樞紐分類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。,也可按承受水頭大小，分為高、中、低水頭水利樞紐。按水利樞紐的作用，可分為蓄水樞紐、取水樞紐等。,,溢流重力壩,水電站,升船機,土石壩,重力壩,丹江口水利樞紐,,圖12四川省都江堰工程布置示意圖,內(nèi)江,外江,魚嘴,寶瓶口,金鋼堤,都江堰工程布置示意圖,,,二水工建筑物的分類,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。,三峽水利樞紐,,2泄水建筑物,用以宣泄多余水量，排放泥沙和冰凌，或為人防、檢修而放空水庫等，以保證壩和其他建筑物的安全。,小浪底泄水,3輸水建筑物,為灌溉、發(fā)電和供水的需要，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。,,拱式渡槽,4取引水建筑物,是輸水建筑物的首部建筑，如引水隧洞的進口段、灌溉渠首和供水用的進水閘、揚水站等。,5整治建筑物用以改善河流的水流條件，調(diào)整水流對河床及河岸的作用，以及為防護水庫、湖泊中的波浪和水流對岸坡的沖刷。,,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、電站廠房等。,第三節(jié)水利樞紐分等和水工建筑物分級,首先按水利樞紐工程的規(guī)模、效益及其在國民經(jīng)濟中的作用進行分等，分五等，然后再對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和重要性進行分級，分五級。,,第二章土石壩第一節(jié)概述土石壩的特點與類型,小浪底土石壩樞紐壩址,小浪底壩體剖面圖,密云水庫,,土石壩的優(yōu)點,①筑壩材料可以就地取材。②能適應(yīng)各種不同的地形、地質(zhì)和氣候條件。③適應(yīng)大型機械化。④構(gòu)造簡單，運用管理方便。,,土石壩的缺點①壩頂不能溢流。②施工導(dǎo)流不方便。③壩體填筑工程量大。,,一、土石壩設(shè)計的基本要求,（1）具有足夠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)計合理（4）泄洪建筑物具有足夠的泄洪能力（5）采取適當?shù)臉?gòu)造措施,,土石壩的工作條件⑴滲流影響⑵沖刷影響⑶沉陷影響⑷其他影響,,二、土石壩的類型按壩體高度可分為高壩、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。,,,均質(zhì)壩,土質(zhì)心墻壩,土質(zhì)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,多種土質(zhì)壩,人工材料心墻壩,人工材料斜墻壩,堆石體（1）墊層區(qū)（2）過渡區(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11A上游鋪蓋區(qū)；21B蓋重區(qū)；32A墊層區(qū)；42B特殊墊層區(qū)；53A過渡區(qū)；63B主堆石區(qū)；73C下游堆石區(qū)；83D下游護坡；9可變動的主堆石區(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；103E拋石區(qū)（或濾水壩趾區(qū)）；11F混凝土面板,,第二節(jié)土石壩的基本剖面,土石壩的壩體剖面由壩體、防滲體、排水體、護坡四部分組成。,壩身主要用來保持壩體的穩(wěn)定。防滲體的作用控制滲流。排水體的作用是引導(dǎo)滲流。上游護坡為了防止風(fēng)浪淘刷。,排水設(shè)備常見的排水型式,棱體排水,貼坡排水,褥墊排水,綜合式排水,第三章巖基上的重力壩,一、重力壩的工作原理及特點,重力壩的工作原理主要依靠壩體自身重量在滑動面上產(chǎn)生的抗滑力來抵消壩前水壓力以滿足穩(wěn)定的要求大壩。,重力壩的工作特點優(yōu)點和缺點,優(yōu)點1結(jié)構(gòu)作用明確，設(shè)計方法簡便，安全可靠。重力壩沿壩軸線用橫縫分成若干壩段，各壩段獨立工作，結(jié)構(gòu)作用明確，穩(wěn)定和應(yīng)力計算都比較簡單。2對地形、地質(zhì)條件適應(yīng)性強。任何形狀的河谷都可以修建重力壩。因為壩體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。,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械化施工，在放樣、立模和1昆凝土澆筑方面都比較簡單，井且補強、修復(fù)、維護或擴建也比較方便。,缺點1壩體剖面尺寸大，材料用量多。2壩體應(yīng)力較低，材料強度不能充分發(fā)揮。3壩體與地基接觸面積大，相應(yīng)壩底揚壓力大，對穩(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，需要有較嚴格的溫度控制措施。,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)型式分類可分為實體重力壩、寬縫重力壩、空腹重力壩。,朱莊漿砌石重力壩,寬縫重力壩工程量比實體重力壩要省10～20,潘家口寬縫重力壩,廣東楓樹壩空腹重力壩,佛子嶺連拱壩,梅山連拱壩,佛子嶺連拱壩,湖南鎮(zhèn)梯形支墩壩,寬縫重力壩,,二泄水重力壩,溢流壩的工作特點溢流壩既是擋水建筑物又是泄水建筑物，除應(yīng)滿足穩(wěn)定和強度要求外，還需要滿足泄水的要求。,1壩頂溢流式,2大孔口溢流式,三峽工程,三閘門與類型水工閘門按其功用可分為工作閘門、事故閘門和檢修閘門。,四消能工的形式,4消力戽消能,2底流式消能,3面流消能,5聯(lián)合消能,1挑流消能,圖片名稱貓?zhí)蛹t巖水電站電站地點貴州修文所在河流貓?zhí)铀谒甸L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巖水電站,二灘雙曲拱壩,圖片名稱二灘水電站電站地點四川省攀枝花市所在河流雅礱江所在水系長江水系主要壩型混凝土拱壩壩高240米,石門拱壩,圖片名稱石門水庫電站地點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6200米最大壩高88米,圖片名稱佛子嶺水電站大壩全景電站地點安徽霍山所在河流淠河所在水系淮河水系主要壩型連拱壩壩頂高程12846米最大壩高759米,,,,,,第四章拱壩,,,一、拱壩的特點拱壩的結(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)）,,拱壩的受力拱壩所承受的水平荷載一部分通過拱的作用壓向兩岸巖體，另一部分通過豎直梁的作用傳到壩底基巖。,,,,,,,拱壩的穩(wěn)定壩體的穩(wěn)定主要依靠兩岸拱端的反力作用，并不全靠壩體自重來維持。,,1、用拱結(jié)構(gòu)特點，充分利用材料強度。2、穩(wěn)定依靠兩岸拱端的反力來維持。3、超載能力強，安全度高。4、抗震性能好。5、壩身泄流布置復(fù)雜。,,二、拱壩壩址的地形和地質(zhì)條件,,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）來描述拱壩的薄厚程度。,（一）地形條件,,寬高比厚高比當L/H035L/H45時，不宜修建拱壩。,,（二）地質(zhì)條件基巖比較均勻，堅固完整，有足夠的強度，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。,,,,,,,三、拱壩的形式,,,,按其厚高比特征可分為薄拱壩、中厚拱壩、厚拱壩或稱重力拱壩。,,,按其壩體形態(tài)的特征可分為定圓心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）。,四拱壩的壩身泄水,,,第五章溢洪道,一、作用宣泄水庫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平行側(cè)槽式豎井式虹吸式,正槽溢洪道平面布置圖L引水渠2→溢流堰3→泄槽4一出口消能段5一尾水渠,側(cè)槽式溢洪道,豎井式溢洪道,引水渠控制段（溢流堰和兩側(cè)連接建筑物）泄槽出口消能段尾水渠,2、組成,第六章水工隧洞,一、水工隧洞的作用輔助泄洪引水、輸水排沙防空水庫施工導(dǎo)流,1有壓洞洞內(nèi)始終處于滿流有壓狀態(tài)；工作閘門一般設(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)在洞進口段。,二、分類（按水流條件分）,1水流特點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、水工隧洞的工作特點,地下結(jié)構(gòu)，施工條件差（受地質(zhì)條件影響大，塌洞現(xiàn)象時有發(fā)生）環(huán)境條件差（通風(fēng)、排塵、供氧）工期長（工作面小、干擾大、出渣難）工序多（開挖、支護、襯砌、灌漿等）,2．施工特點,進口段－－位于隧洞進口部位，用以控制水流。包括攔污柵，進水喇叭口，閘門室和漸變段。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、水工隧洞的組成部分,有壓洞一般為圓形無壓洞一般為門洞形、馬蹄形或蛋形,五、洞身斷面形式,
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