水工建筑物手冊(初稿

1、水工建筑物使用小手冊（初稿）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。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。一、水工建筑物的分類水工建筑物一般按它的作用、用途和使用時期等來進行分類。1、按作用分類 （1）擋水建筑物：用以攔截江河，形成水庫或雍高水位。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、海塘等。（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。如各種溢流壩、壩身泄水孔、岸邊溢洪道

2、、和泄水隧洞等。（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。（4）?。ㄒ┧ㄖ铮菏禽斔ㄖ锏氖撞拷ㄖ?，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：是用以改善河流的水流條件，調(diào)整河流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沖刷的建筑物。如：丁壩、順壩、導(dǎo)流壩、護底、和護岸。（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。2、按用途分類（1）一般性水工建筑物具有通用性。如：擋水壩、溢流壩、水閘等。（2）專門性水工建筑物

3、，僅用于某一個水利工程，只實現(xiàn)其特定的用途。3、按使用時間分類（1）永久性建筑物是指工程運行期間長期使用的水工建筑物。根據(jù)其重要性又分為主要建筑物和次要建筑物。（2）臨時性建筑物是指工程施工期間使用的建筑物，如：圍堰、導(dǎo)流明渠等。二、水工建筑物的特點1、工作條件復(fù)雜水工建筑物的地基有基巖，也有土基，情況往往比較復(fù)雜。在基巖中經(jīng)常會遇到節(jié)理、裂隙、斷層、破碎帶、軟弱夾層等地質(zhì)構(gòu)造，在土基中，可能會遇到壓縮性大的土層，也可能會遇到流動性較大的細砂層。這些地址條件必須認真進行地基處理。水工建筑物的形式，受地形、地址、水文、施工等條件的影響，因此，每個水工建筑物都有其自身的特定條件，都具有一定的個別性

4、。對于上下游存在水位差，水工建筑物一般要承擔(dān)相當(dāng)大的水壓力作用，因此 水工建筑物及其地基必須具有足夠的強度、穩(wěn)定性、高水頭的泄水在做好消能防沖的同時，還應(yīng)防止高速水流產(chǎn)生的汽蝕、磨損等破壞：另外，滲流不僅增加建筑物荷載，也可能造成建筑物失事。在多泥沙河流中，水工建筑物將長期受泥沙淤積產(chǎn)生的淤沙壓力作用，同時在泄洪或發(fā)電時，還會受到泥沙的磨損作用，嚴重時將影響建筑物的正常工作甚至影響其壽命。2、施工難度大在河道中修建的水工建筑物，需要首先解決好施工導(dǎo)流和節(jié)流工作，施工技術(shù)復(fù)雜，施工難度大。截流、導(dǎo)流、度汛需要搶時間，爭進度，而且往往是在水中施工，施工程序、施工組織出現(xiàn)絲毫疏漏，將延誤工期，并造成

5、損失。水工建筑物的工程量一般比較大，建筑物往往需要開挖一定深度的基坑，還要做一些相當(dāng)復(fù)雜的基礎(chǔ)處理。另外，水工建筑物中的大體積的混凝土結(jié)構(gòu)，面臨必須解決的混凝土的施工及大體積混凝土的溫度控制措施問題。水工建筑物往往是水下工程、地下工程多、施工條件差、施工干擾多、施工工期長、施工場地狹隘，交通運輸困難，施工難度相當(dāng)大。3、環(huán)境影響大水工建筑物，尤其是大型水利樞紐，具有顯著的經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益，但也會對環(huán)境造成負面影響，如蓄水區(qū)的土淹沒、移民、水生生態(tài)系統(tǒng)的破壞、建筑物上游泥沙淤積、下游河道沖刷、誘發(fā)地震等問題，需要進行嚴格的環(huán)境影響評價，并采取有效措施，保護壞境。4、失事的后果嚴重作為

6、蓄水、擋水的水工建筑物，其破壞和失事，往往會給國家和社會造成巨大災(zāi)害和損失。三、水工建筑物等級分類四：壩形分類及其特點類型分類優(yōu)點缺點重力壩結(jié)構(gòu)形式建筑材料實體重力壩混凝土重力壩1、 對地質(zhì)地形條件適應(yīng)較強。2、 樞紐泄洪及導(dǎo)流問題容易解決3、 重力壩結(jié)構(gòu)簡單、體積大、有利于機械化施工4、 傳力系統(tǒng)明確，便于分析與設(shè)計，運行期間的維護及檢修工作量較少。1、 壩地的揚壓力較大2、 水泥水化熱較大，可能導(dǎo)致壩體裂縫。空腹重力壩漿砌石重力壩預(yù)應(yīng)力重力壩裝配式重力壩寬縫重力壩拱壩施工方法建筑材料1、 與重力壩相比，在水壓力作用下壩體的穩(wěn)定不需要依靠本身的重量來維持，主要是利用拱端基巖的反作用來支承。2

7、、 拱圈截面上主要承受軸向反力，可充分利用筑壩材料的強度。因此，是一種經(jīng)濟性和安全性都很好的壩型。對壩址河谷形狀及地基要求較高。常態(tài)混凝土拱壩漿砌石拱壩碾壓混凝土拱壩混凝土拱壩裝配混凝土拱壩鋼筋混凝土拱壩分期施工拱壩土石壩施工方法壩體材料比例1、就地取材，節(jié)省鋼材水泥木材等重要建筑材料，從而減少了建壩過程中的遠途運輸。 2、結(jié)構(gòu)簡單，便于維修和加高擴建。 3、壩身是土石散粒體結(jié)構(gòu)，有適應(yīng)變形的良好性能，因此對地基的要求低。 4、施工技術(shù)簡單，工序少，便于組合機械快速施工壩身一般不能溢流，施工導(dǎo)流不如混凝土壩方便，粘性土料的填筑受氣候條件影響較大等。碾壓式土石壩土壩水利沖填壩土石混合壩定向爆破堆

8、石壩堆石壩五、溢洪道（1）定義溢洪道是水庫等水利建筑物的防洪設(shè)備，多筑在水壩的一側(cè)，象一個大槽，當(dāng)水庫里水位超過安全限度時，水就從溢洪道向下游流出，防止水壩被毀壞。 包括：進水渠 控制段 泄槽 出水渠。（2）分類溢洪道按泄洪標(biāo)準和運用情況，分為正常溢洪道和非常溢洪道。前者用以宣泄設(shè)計洪水，后者用于宣泄非常洪水。按其所在位置，分為河床式溢洪道和岸邊溢洪道。河床式溢洪道經(jīng)由壩身溢洪。岸邊溢洪道按結(jié)構(gòu)形式可分為： 正槽溢洪道。泄槽與溢流堰正交，過堰水流與泄槽軸線方向一致。 側(cè)槽溢洪道。溢流堰大致沿等高線布置，水流從溢流堰泄入與堰軸線大致平行的側(cè)槽后，流向作近90轉(zhuǎn)彎，再經(jīng)泄槽或隧洞流向下游。 井式溢

9、洪道。洪水流過環(huán)形溢流堰，經(jīng)豎井和隧洞泄入下游。 虹吸溢洪道。利用虹吸作用泄水，水流出虹吸管后，經(jīng)泄槽流向下游，可建在岸邊，也可建在壩內(nèi)。岸邊溢洪道通常由進水渠、控制段、泄水段、消能段組成。進水渠起進水與調(diào)整水流的作用?？刂贫纬Ｓ脤嵱醚呋?qū)掜斞?，堰頂可設(shè)或不設(shè)閘門。泄水段有泄槽和隧洞兩種形式。為保護泄槽免遭沖刷和巖石不被風(fēng)化，一般都用混凝土襯砌。消能段多用挑流消能或水躍消能（見消能工）。當(dāng)下泄水流不能直接歸入原河道時，還需另設(shè)尾水渠，以便與下游河道妥善銜接。溢洪道的選型和布置，應(yīng)根據(jù)壩址地形、地質(zhì)、樞紐布置及施工條件等，通過技術(shù)經(jīng)濟比較后確定。六、水閘（一）閘室（1）類型1）開敞式水閘 可泄洪

10、、排冰、過木或其他漂浮物等，用于分洪閘或攔河閘。 過閘水流為堰流。 位于河道、渠道的過水?dāng)嗝嫔稀?（2）開敞式帶胸墻水閘， 適于擋水位高于引水水位、排水水位，如進水閘或排水閘。 在低水位過流時同開敞式無胸墻水閘，在高水位過流時為孔口出流。 可以減少活動閘門的高度。 （3）涵洞式水閘 一般用于位于河渠、堤防之下的取水閘或排水水閘。 在閘(洞)身上面填土構(gòu)成封閉的結(jié)構(gòu)。涵洞洞身的水流狀態(tài)有有壓和無壓兩種類型。 （2）組成：水閘由閘室、上游連接段和下游連接段組成。閘室是水閘的主體,設(shè)有底板、 閘門、 啟閉機、閘墩、胸墻、工作橋、交通橋等。閘門用來擋水和控制過閘流量，閘墩用以分隔閘孔和支承閘門、胸墻、

11、工作橋、交通橋等。底板是閘室的基礎(chǔ)，將閘室上部結(jié)構(gòu)的重量及荷載向地基傳遞，兼有防滲和防沖的作用。閘室分別與上下游連接段和兩岸或其他建筑物連接。上游連接段包括：在兩岸設(shè)置的翼 水閘墻和護坡，在河床設(shè)置的防沖槽、護底及鋪蓋，用以引導(dǎo)水流平順地進入閘室，保護兩岸及河床免遭水流沖刷，并與閘室共同組成足夠長度的滲徑，確保滲透水流沿兩岸和閘基的抗?jié)B穩(wěn)定性。下游連接段，由護坦、 海漫、 防沖槽、兩岸翼墻、護坡等組成，用以引導(dǎo)出閘水流向下游均勻擴散，減緩流速，消除過閘水流剩余動能，防止水流對河床及兩岸的沖刷。（二）閘門分類： 按閘門的工作性質(zhì)可分為工作閘門、檢修閘門和事故閘門。工作閘門也稱主要閘門，能在動水中

12、啟閉。檢修閘門設(shè)于工作閘門前。用于建筑物或工作閘門等檢修時短期擋水，一般在靜水中啟閉。事故閘門多設(shè)于深孔工作閘門前，用于建筑物或設(shè)備出現(xiàn)事故時，能在動水中關(guān)閉而在靜水中開啟；兼作檢修閘門時，也稱事故檢修閘門；需要在限定時間內(nèi)緊急關(guān)閉的事故閘門，稱為快速閘門。 七、渠系建筑物1、分類及作用（1）渠道：人工開挖或填筑的水道，用來輸送水流以滿足灌溉、排水、通航或發(fā)電等需要。一個灌區(qū)內(nèi)灌溉或排水渠道，一般分干、支、斗、農(nóng)四級構(gòu)成渠道系統(tǒng)，簡稱渠系。 （2）調(diào)節(jié)及配水建筑物：渠道中用以調(diào)節(jié)水位和分配流量的建筑物，如節(jié)制閘、 分水閘、 斗門等。 （3）交叉建筑物：輸送渠道水流穿過山梁和跨越或穿越溪谷、河流

13、、渠道、道路時修建的建筑物，分平交建筑物與立交建筑物兩大類。前者為渠道與另一水道相交處具有共同流床的交叉建筑物，適用于兩水道底部高程相近的情況。常用的平交建筑有水閘、倒虹吸管等。后者為渠道與天然或人工障礙在不同高程上相交時，在渠道上修建的建筑物，適用于兩者高程相差較大情況。常用的立交建筑物有渡槽、倒虹吸管、涵洞、隧洞等。 （4）落差建筑物：渠道在地面落差集中或坡度陡峻地段所修建的連接上下游段，或在泄水與退水建筑物中連接渠道與河、溝、庫、塘的連接建筑物，如跌水、陡坡、跌井等。 （5）渠道泄水及退水建筑物：為了防止渠道水流由于超越允許最高水位而釀成決堤事故，保護危險渠段及重要建筑物安全，放空渠水以

14、進行渠道和建筑物維修等目的所修建的建筑物，如溢流埝、泄水閘、排洪槽、虹吸泄水道、退水閘等。（6）沖沙和沉沙建筑物：為了防止和減少渠道淤積而在渠首或渠系中設(shè)置的沖沙和沉沙設(shè)施，如沉沙池、沖沙閘等。 （7）量水建筑物：為了按用水計劃準確而合理地向各級渠道和田間輸配水量，并為合理征收水費提供依據(jù)，在渠系上設(shè)置的各種量水設(shè)施。 （8）專門建筑物及安全設(shè)施：為服務(wù)于某一專門目的而在渠道上修建的建筑物稱專門建筑物，如通航渠道上的船閘、碼頭、船塢，利用渠道落差修建的水電站和水力加工站等。安全設(shè)施是指為防止、阻攔人畜等進入渠道或使落入渠道的人畜脫離危險的設(shè)施，如安全防護欄等。2、布置原則（1）數(shù)量恰當(dāng)，效益最

15、大（2）安全運行，保證供水（3）聯(lián)合修建，形成樞紐（4）獨立取水，便于管理（5）便于交通，方便生產(chǎn)五、水庫的特征水位及特征庫容水庫工程為完成不同時期不同任務(wù)和各種水文情況下,需控制達到或允許消落的各種庫水位稱為水庫特征水位。水庫的規(guī)劃設(shè)計，首先要合理確定各種庫容和相應(yīng)的庫水位。具體講，就是要根據(jù)河流的水文條件、壩址的地形地質(zhì)條件和各用水部門的需水要求，通過調(diào)節(jié)計算，并從政治、技術(shù)、經(jīng)濟等方面進行全面的綜合分析論證，來確定水庫的各種特征水位及相應(yīng)的庫容值。這些特征水位和庫容各有其特定的任務(wù)和作用，體現(xiàn)著水庫利用和正常工作的各種特定要求。它們也是規(guī)劃設(shè)計階段確定主要水工建筑物的尺寸（如壩高和溢洪道

16、大?。浪愎こ掏顿Y、效益的基本依據(jù)。這些特征水位和相應(yīng)的庫容，通常有下列幾種：(1)正常蓄水位與興利庫容水庫在正常運用情況下,為滿足興利要求在開始供水時應(yīng)蓄到的水位，稱正常蓄水位,又稱正常高水位、興利水位，或設(shè)計蓄水位。它決定水庫的規(guī)模、效益和調(diào)節(jié)方式，也在很大程度上決定水工建筑物的尺寸、型式和水庫的淹沒損失，是水庫最重要的一項特征水位。當(dāng)采用無閘門控制的泄洪建筑物時，它與泄洪堰頂高程相同;當(dāng)采用有閘門控制的泄洪建筑物時,它是閘門關(guān)閉時允許長期維持的最高蓄水位,也是擋水建筑物穩(wěn)定計算的主要依據(jù)。正常蓄水位至死水位之間的水庫容積稱為興利庫容,即以調(diào)節(jié)庫容。用以調(diào)節(jié)徑流,提供水庫的供水量。 (2

17、)死水位與死庫容水庫在正常運用情況下，允許消落到的最低水位，稱死水位，又稱設(shè)計低水位。死水位以下的庫容稱為死庫容，也叫墊底庫容。死庫容的水量除遇到特殊的情況外(如特大干旱年)，它不直接用于調(diào)節(jié)徑流。(3)防洪限制水位與重疊庫容水庫在汛期允許興利蓄水的上限水位,也是水庫在汛期防洪運用時的起調(diào)水位，稱防洪限制水位。防洪限制水位的擬定，關(guān)系到防洪和興利的結(jié)合問題，要兼顧兩方面的需要。如汛期內(nèi)不同時段的洪水特征有明顯差別時，可考慮分期采用不同的防洪限制水位。正常蓄水位至防洪限制水位之間的水庫容積稱為重疊庫容,也叫共用庫容。此庫容在汛期騰空,作為防洪庫容或調(diào)洪庫容的一部分。(4)防洪高水位與防洪庫容水庫

18、遇到下游防護對象的設(shè)計標(biāo)準洪水時,在壩前達到的最高水位,稱防洪高水位。只有當(dāng)水庫承擅下游防洪任務(wù)時,才需確定這一水位。此水位可采用相應(yīng)下游防洪標(biāo)準的各種典型洪水,按擬定的防洪調(diào)度方式,自防洪限制水位開始進行水庫調(diào)洪計算求得。防洪高水位至防洪限制水位之間的水庫容積稱為防洪庫容。它用以控制洪水，滿足水庫下游防護對象的防洪要求。(5)設(shè)計洪水位與攔洪庫容水庫遇到大壩的設(shè)計洪水時，在壩前達到的最高水位,稱設(shè)計洪水位。它是水庫在正常運用情況下允許達到的最高洪水位。也是擋水建筑物穩(wěn)定計算的主要依據(jù)，可采用相應(yīng)大壩設(shè)計標(biāo)準的各種典型洪水,按擬定的調(diào)度方式,自防洪限制水位開始進行調(diào)洪計算求得。它至防洪限制水位之間的水庫容積稱為攔洪庫容。(6)校核洪水位與調(diào)洪庫容水庫遇到大壩的校核洪水時,經(jīng)水庫調(diào)洪后，在壩前達到的最高水位，稱校