水利工程基礎(chǔ)知識

水利工程基礎(chǔ)知識第1頁，共35頁。主要內(nèi)容一、水文水資源知識、水庫二、水利工程的作用及特點三、水工建筑物的分類四、常見的水工建筑物五、水利樞紐的分等與水工建筑物的分級結(jié)束第2頁，共35頁。我國的水資源水資源水量：水的數(shù)量。全球水量為淡水資源中的動態(tài)儲備，也就是水循環(huán)的總量。水質(zhì)：水的質(zhì)量。水能：水所蘊(yùn)含的機(jī)械能。第3頁，共35頁。我國的水資源我國的水資源分布總量多，人均少。時空分布不均。第4頁，共35頁。降水雨量一定時段內(nèi)降雨在沒有流失、滲潤和蒸發(fā)的情況下，累積的厚度，以毫米為單位。按規(guī)定，一般降雨，以上午8點作為日分界，以本日8點到次日8點的24小時內(nèi)所有降水量為本日降水量；如遇暴雨、大暴雨，一般按2小時或3小時加測；如降冰雹，應(yīng)在冰雹停止時測報。

第5頁，共35頁。降水降雨等級劃分

小雨：24小時雨量在10毫米以下的降水。

中雨：24小時雨量在10～25毫米的降水。

大雨：24小時雨量在25～50毫米的降水。

暴雨：24小時雨量在50～100毫米的降水。

大暴雨：24小時雨量在100～250毫米的降水。

特大暴雨：24小時雨量在250毫米以上的降水。

第6頁，共35頁。河川徑流的產(chǎn)生流域河流所匯集雨水的區(qū)域。相鄰兩流域的界線稱為分水線。常以地面分水線索控制的面積為流域面積（集水面積）。集水面積越大，匯集的水量越多。第7頁，共35頁。河川徑流的產(chǎn)生流域降雨流域蓄滲流域產(chǎn)流坡面漫流河槽集流第8頁，共35頁。河川徑流的水文要素水位水體的自由水面相對于某一固定基準(zhǔn)面的高程?；鶞?zhǔn)面采用1985國家高程基準(zhǔn)（黃海零點）水位觀測設(shè)備為水尺或自己水位計。水位變化不大時早晚8點觀測兩次；汛期加測。第9頁，共35頁。河川徑流的水文要素流量Q單位時間通過某斷面的水量。流量Q為斷面面積與平均流速乘積。第10頁，共35頁。洪水洪水過程線一次洪水的流量隨時間的變化曲線。流量最大值為洪峰流量。發(fā)生時間為洪水歷時。洪水總量為洪量。第11頁，共35頁。洪水Qt第12頁，共35頁。洪水洪水的頻率、重現(xiàn)期例：50年一遇的洪水，其頻率為2%，重現(xiàn)期為50年；20年一遇的洪水，其頻率為5%，重現(xiàn)期為20年；50年一遇的洪水規(guī)模大于20年一遇的洪水。頻率、重現(xiàn)期為統(tǒng)計定義，不確定。第13頁，共35頁。水利工程為了控制、利用水資源，達(dá)到除害興利的目的，必須采取各種工程措施和非工程措施，采取的工程措施就是水利工程，工程中的建筑物稱為水利工程建筑物，簡稱水工建筑物。幾種不同類型的水工建筑物集合在一起，形成一個綜合體，用來支配、控制水流，此綜合體稱為水利樞紐，其中蓄水樞紐稱為水庫。第14頁，共35頁。水庫水位水庫的水面高程。庫容水位以下的蓄水容積。水位庫容關(guān)系曲線水位庫容第15頁，共35頁。水庫特征水位與庫容死水位：正常運用允許的最低水位。以下的庫容為死庫容。正常蓄水位：最高的興利水位。與死水位之間的庫容為興利庫容。第16頁，共35頁。水庫特征水位與庫容汛期限制水位：汛期允許蓄水的上限水位。設(shè)計、校核洪水位：水庫遇設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)或校核標(biāo)準(zhǔn)的洪水時水庫最高水位。汛期限制水位與設(shè)計、校核洪水位之間的庫容稱防洪庫容。第17頁，共35頁。水庫特征水位與庫容校核洪水位以下的庫容為總庫容。正常蓄水位與汛期限制水位之間的庫容為重復(fù)庫容。第18頁，共35頁。典型工程：三峽水利樞紐工程水利工程的作用一、河道整治與防洪（防洪效益）采用“上攔下排，兩岸分滯”的工程體系上攔：在上游進(jìn)行水土保持，修建水庫攔蓄洪水。下排：疏浚河道，修堤筑防，提高河道泄洪能力。兩岸分滯：設(shè)置分洪區(qū)。第19頁，共35頁。典型工程：二龍山水庫水利工程的作用二、農(nóng)田水利（灌溉效益）取水工程輸水配水工程排水工程第20頁，共35頁。典型工程：豐滿水電站水利工程的作用三、水力發(fā)電（發(fā)電效益）壩式引水混合第21頁，共35頁。典型工程：石頭口門水庫水利工程的作用四、給排水（供水效益）城市供水污水處理第22頁，共35頁。典型工程：葛洲壩水利樞紐工程水利工程的作用五、航運（航運效益）調(diào)整天然河道水流條件和水深，改善通航條件。修建通航建筑物。開挖運河。第23頁，共35頁。水工建筑物的工作特點工作條件復(fù)雜。受自然條件制約，施工難度大。效益大，對環(huán)境影響大。失事后果嚴(yán)重。第24頁，共35頁。水工建筑物的分類按作用——擋水建筑物：攔截江河，形成水庫。重力壩、土石壩、拱壩、水閘等泄水建筑物：宣泄洪水，保證水庫安全。溢流壩、泄水孔、溢洪道、泄水隧洞等輸水建筑物：從上游向下游輸送水流。引水隧洞、渠道、引水涵管等第25頁，共35頁。水工建筑物的分類按作用——取水建筑物：輸水建筑物的首部建筑。進(jìn)水建筑物、進(jìn)水閘、揚(yáng)水站、渠首建筑物等整治建筑物：改善水流條件，保護(hù)河床。丁壩、順壩、導(dǎo)流堤、護(hù)岸、護(hù)底等專門建筑物：完成某一專門任務(wù)的建筑。電站廠房、沖沙閘、船閘、升船機(jī)等第26頁，共35頁。水工建筑物的分類按使用期限——永久性建筑物：在工程運用中長期使用的建筑物，如大壩、溢洪道等。按其在樞紐中的重要性又可分為：主要建筑物次要建筑物臨時性建筑物：僅在施工中使用的建筑物，如圍堰、導(dǎo)流建筑物等。第27頁，共35頁。常見的水工建筑物重力壩拱壩土石壩渠系建筑物水閘溢洪道隧洞與涵管第28頁，共35頁。分等分級的必要性為使工程的安全性和經(jīng)濟(jì)性合理的統(tǒng)一起來，將水利工程及其所屬建筑物按工程規(guī)模、效益大小及其在國民經(jīng)濟(jì)中的重要性劃分為不同的等級，并采取不同的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。我國《水利水電樞紐工程等級劃分及設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，水利水電樞紐工程劃分為五等，所屬建筑物劃分為5級。第29頁，共35頁。水利樞紐的分等分等方法水庫總庫容防洪效益灌溉面積裝機(jī)容量等別A等別B等別C等別D最高等別樞紐等別水利水電樞紐工程劃分為五等攔河閘工程按過閘流量分等。灌溉、排水泵站按裝機(jī)流量、功率分別分等，并選取高等別。第30頁，共35頁。水工建筑物的分級永久性水工建筑物根據(jù)其所屬工程等別及其在工程中的作用和重要性分5級，臨時性水工建筑物根據(jù)保護(hù)對象的重要性、失事后果、使用年限和規(guī)模分3級。工程等別永久性建筑物級別主要建筑物次要建筑物一13二23三34四45五55第31頁，共35頁。水工建筑物的提級水庫的大壩，高度超過規(guī)定者，可提高一級，但洪水標(biāo)準(zhǔn)不提。地質(zhì)條件特別復(fù)雜或?qū)嵺`較少的新型結(jié)構(gòu)，可提一級，洪水標(biāo)準(zhǔn)不提。綜合利用的水利樞紐工程，如按不同的分等指標(biāo)，其中兩項接近同一級別上限，其共用建筑物提高一級。壩的原級別2345壩高（M）土壩、堆石壩、干砌石壩90705030混凝土壩、漿砌石壩1301007040第32頁，共35頁。對不同級別建筑物的不同要求抗御洪水的能力如：洪水標(biāo)準(zhǔn)、壩頂超高。安全性如：強(qiáng)度、穩(wěn)定安全度。建筑材料如：材料的品種、質(zhì)量、耐久性。運行可靠性如：建筑物的供水、供電、通航的保證率，閘門等設(shè)備的可用性。第33頁，共35頁。洪水標(biāo)準(zhǔn)的確定正常運用（設(shè)計洪水）非常運用（校核洪水）建筑物級別12345洪水重現(xiàn)期（年）2000~500500~100100~5050~3030~20不同壩型的樞紐工程建筑物級別12345洪水重現(xiàn)期（年）土壩、堆石壩、干砌石壩1000020001000500300混凝土壩、漿砌石壩50001000500300200第34頁，共35頁。內(nèi)容梗概水利工程基礎(chǔ)知識。一、水文水資源知識、水庫。五、水利樞紐的分等與水工建筑物的分級。全球水量為淡水資源中的動態(tài)儲備，也就是水循環(huán)的總量。一定時段內(nèi)降雨在沒有流失、滲潤和蒸發(fā)的情況下，累積的厚度，以毫米為單位。按規(guī)定，一般降雨，以上午8點作為日分界，以本日8點到次日8點的24小時內(nèi)所有降水量為本日降水量。如遇暴雨、大暴雨，一般按2小時或3小時加測。常以地面分水線索控制的面積為流域面積（集水面積）。水體的自由水面相對于某一固定基準(zhǔn)面的高程。一次洪水的流量隨時間的變化曲線。例：50年一遇的洪水，其頻率為2%，重現(xiàn)期為50年。20年一遇的洪水，其頻率為5%，重現(xiàn)期為20年。幾種不同類型的水工建筑物集合在一起，形成一個綜合體，用來支配、控制水流，此綜合體稱為水利樞紐，其中蓄水