水利水電工程概論課件

水利水電工程概論李宗坤教授精品課件目錄我國的水資源和水利電力建設(shè)概況水利樞紐和水工建筑物擋水建筑物泄水建筑物水利樞紐的施工導(dǎo)流渠系及渠系建筑物水力發(fā)電水利工程的建設(shè)與管理水工隧洞水工建筑物管理精品課件第一章我國的水資源和水利電力建設(shè)概況

水與水資源水資源面臨的問題節(jié)水與調(diào)水我國的水利建設(shè)精品課件1.1水與水資源水是人類生活和生產(chǎn)勞動(dòng)所必須的，能夠補(bǔ)給的自然資源。它具有循環(huán)性和有限性，時(shí)空分布不均勻性，有利性和有害性。精品課件

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。一、水資源儲(chǔ)量精品課件中國水資源儲(chǔ)量：河流年平均徑流量28000億m3，居世界的六位，位于巴西、俄羅斯、加拿大、美國和印尼之后。中國水能資源河川水能資源蘊(yùn)藏量6.67億kw，可開發(fā)利用的約3.78億kw，居世界各國之首。但分布不均，西南地區(qū)占70％，西北占12％，中南占9.5％，華北、華南、東北僅占8％。精品課件1、水資源的自然屬性：二、水資源的特點(diǎn)流動(dòng)性可再生性是指水資源在水量上的損失（如蒸發(fā)、流失、取用等）后和（或）水體被污染后，通過大氣降水和水體自凈（或其他途徑）可以得到恢復(fù)和更新的一種自我調(diào)節(jié)能力。精品課件有限性我國水資源總量豐富，約28124億m3，居世界第6位；人均占有量少，約2200m3，相當(dāng)于世界人均占有量的1/4，被聯(lián)合國列為13個(gè)貧水國之一。精品課件時(shí)空分布不均勻（世界）精品課件時(shí)空分布不均勻（我國）精品課件降雨量：東南沿海地區(qū)：1500mm以上華東、華北：400～800mm西北：400mm以下地面徑流：長江多年平均徑流量10000億m3，黃河多年平均徑流量560億m3黃河經(jīng)常斷流，92年斷流70d，95年斷流122d，2000年斷流180d時(shí)間分布不均集中在汛期：6～9月份占全年降雨量：南方50％～60％北方70%~80%通過水利工程來興利除害。精品課件

不可替代性

有的自然資源，是可以替代的或者說可以部分替代。例如，石油、煤炭缺乏的國家，可以多發(fā)展核電，以替代石化能源。木材缺乏，可以用塑料、鋼鐵替代。但是，水對于人類生活，對于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，是一種須臾不可缺少的自然資源，是無法替代的。水是生命的搖籃，是一切生物的命脈。水在維持人類生存和生態(tài)環(huán)境方面是不可代替的，是比石油、天然氣、煤更加寶貴的自然資源。因此，保護(hù)水資源、節(jié)約用水是一項(xiàng)事關(guān)子孫后的極端重要的事情。精品課件2、水資源的社會(huì)屬性：社會(huì)共享性利與害的兩重性多用途性商品性精品課件一、洪澇災(zāi)害（水多）1.2水資源面臨的問題1、原因：水資源時(shí)空分布不均全球氣候變化與人類活動(dòng)影響加劇城市化發(fā)展迅速江河防洪標(biāo)準(zhǔn)偏低2、形式：河流洪水、突發(fā)洪水、城市洪澇災(zāi)害等精品課件二、干旱缺水（水少）（08年底-09年初）精品課件缺水類型產(chǎn)生原因資源型缺水降水分布不均、自然地理差異工程型缺水供水工程缺乏或老化失修嚴(yán)重增長型缺水人口和經(jīng)濟(jì)發(fā)展快速增長水質(zhì)型缺水污水未達(dá)標(biāo)排放精品課件我國水資源短缺主要表現(xiàn)在：農(nóng)業(yè)缺水、城市缺水和生態(tài)缺水。1.農(nóng)業(yè)缺水：我國全部耕地中只有40%能夠確保灌溉，全國正常年份農(nóng)業(yè)缺水量達(dá)300億立方米(全國總?cè)彼繛榻?00億立方米)。有關(guān)資料顯示，每年農(nóng)業(yè)因缺水造成的損失超過1500億元。原因：水資源分布與耕地分布不匹配精品課件2.城市缺水：全國600多個(gè)城市中，有400多個(gè)城市存在供水不足，其中比較嚴(yán)重的缺水城市達(dá)110個(gè)，全國城市缺水總量為60億立方米。在32個(gè)百萬人口以上的特大城市中，有30個(gè)城市長期受缺水困擾。原因：人口增加、城鎮(zhèn)化和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展加快。精品課件3.生態(tài)缺水：原因：經(jīng)濟(jì)用水?dāng)D占生態(tài)用水生態(tài)補(bǔ)水工程：扎龍濕地補(bǔ)水、白洋淀補(bǔ)水等。精品課件三、水環(huán)境污染（水臟）原因：人類活動(dòng)排放的污水、廢水量日益增加危害:（1）危害人體健康和生產(chǎn)用水；（2）加劇水資源短缺危機(jī)精品課件西南諸河區(qū)、西北諸河區(qū)、長江區(qū)、珠江區(qū)和東南諸河區(qū)水質(zhì)較好，符合和優(yōu)于Ⅲ類水的河長占95%～64%；海河區(qū)、黃河區(qū)、淮河區(qū)、遼河區(qū)和松花江區(qū)水質(zhì)較差，符合和優(yōu)于Ⅲ類水的河長占35%～47%。精品課件四、水土流失嚴(yán)重水土流失原因：森林覆蓋率低，只有12％，居世界120位。水土流失面積：約367萬km2，占國土面積38％。水土流失總量：50億t/年。僅黃土高原每年因水土流失帶走的氮、磷、鉀就有4000萬t，相當(dāng)于我國全年生產(chǎn)化肥的總量。水土流失帶來的后果：生態(tài)環(huán)境惡化河床抬高（黃河開封段）水庫淤積（三門峽，小浪底）精品課件1.3節(jié)水和調(diào)水一、節(jié)水我國農(nóng)業(yè)用水占全國用水量的80％，每年約需水量4000億m3，但利用率僅有30～40％，必須采取節(jié)水灌溉措施。如：渠道硬化、管道輸水，噴灌、滴灌新技術(shù)。提高工業(yè)用水重復(fù)率，北京、天津已達(dá)到70％。（高用水量行業(yè)定量，超出部分提高水價(jià)）精品課件二、調(diào)水從根本上解決北方地區(qū)的缺水問題，必須跨流域調(diào)水。南水北調(diào)工程經(jīng)過40年的醞釀?wù)撟C已經(jīng)成熟。西線：擬在長江上游通天河和大渡河上游筑壩建庫，將水引入黃河，每年調(diào)水145～195億m3。中線：從長江中游、漢江支流丹江口水庫引水，自流進(jìn)入北京、天津。干線長達(dá)1200km。東線：從長江下游揚(yáng)州附近抽水，利用擴(kuò)建的京杭大運(yùn)河（700年前建成）逐級提水北送，擬建13個(gè)提及泵站，水位差40m,干線長1150km。三條線每年可調(diào)水500～600億m3。精品課件1.4我國的水利建設(shè)一、水利工程建設(shè)

幾千年前：人們已經(jīng)認(rèn)識到水利工程的重要性

4000年前的大禹治水，至今仍在使用的長達(dá)1800km的黃河大堤。700年前（公元前485～1292年）全線通航，縱貫祖國南北，長達(dá)1794km的京杭大運(yùn)河。公元前250年，四川灌縣修建的都江堰防洪灌溉工程。精品課件解放后：水利建設(shè)迅速發(fā)展初步控制了一般性的洪澇災(zāi)害如：黃河從1911～1946年的36年間，花園口發(fā)生1萬m3/s以上的洪水8次，有7次決口泛濫成災(zāi)，而在建國后50年間發(fā)生1萬m3/s以上的洪水15次，卻沒有一次決口（建小浪底后，黃河下游泥沙淤積變化）。初步建立一個(gè)綜合性的防洪體系如：修建水庫近9萬座；修筑土堤1000億m3（折合成1m3土堤，可繞地球2500圈）。農(nóng)田灌溉和城市供水得到較大的發(fā)展汪恕成部長提出“水利信息化管理時(shí)代”精品課件1、水力發(fā)電優(yōu)點(diǎn)利用循環(huán)資源不污染資源成本低2、水電開發(fā)情況水電裝機(jī)總?cè)萘考s占電力的1/4～1/5水資源的開發(fā)利用率8％以每年500萬kw的速度遞增二、我國的水電建設(shè)精品課件如三峽工程，裝機(jī)1820萬kw，年發(fā)電量846.8億kw.h，相當(dāng)于10座裝機(jī)200萬kw的大型火電站和一座年產(chǎn)5000萬t原煤的特大型煤礦。（節(jié)能源，少污染）三、水電開發(fā)前景廣闊精品課件第二章水利樞紐和水工建筑物

水庫水利樞紐和水工建筑物精品課件1、正常蓄水位—正常運(yùn)用情況下允許經(jīng)常保持的最高水位。2、設(shè)計(jì)洪水位和校核洪水位發(fā)生設(shè)計(jì)頻率洪水時(shí)，水庫達(dá)到的最高水位稱設(shè)計(jì)洪水位。發(fā)生校核頻率洪水時(shí)，水庫達(dá)到的最高水位稱校核洪水位。二、水庫的特征水位和庫容精品課件3、汛前限制水位（防洪限制水位）在汛期到來之前，預(yù)先把水庫放空一部分，以便騰出庫容，在洪水到來時(shí)多蓄洪水，從而削減更大的洪峰，這個(gè)削落下來的水位稱汛前限制水位。4、死水位，正常運(yùn)用情況下允許削落的最低水位。精品課件庫容死庫容――不能起水量的調(diào)節(jié)作用，可淤積泥沙。興利庫容――發(fā)揮效益、發(fā)電、供水、灌溉。調(diào)洪庫容――調(diào)節(jié)來水和泄水的比例，以削減洪峰。共用庫容――興利和調(diào)洪共用的庫容?？値烊莰D―精品課件2.2水利樞紐和水工建筑物一、定義水工建筑物――為滿足防洪、發(fā)電、灌溉、供水等要求，需要修建的各種不同類型的建筑物，用來控制和支配水流，這些建筑物統(tǒng)稱為水工建筑物。水利樞紐――各種不同類型的水工建筑物組成的綜合體。精品課件精品課件按其在樞紐中所起的作用分：1擋水建筑物2泄水建筑物3輸水建筑物4取水建筑物5整治建筑物6專門建筑物二、水工建筑物的類別精品課件1、工作條件復(fù)雜

A、水工建筑物的作用：靜、動(dòng)水壓力，揚(yáng)壓力高速水流引起空蝕、摻氣、振動(dòng)對下游河道的沖刷泥沙問題B、地形、地質(zhì)條件復(fù)雜：個(gè)別性三、水工建筑物的特點(diǎn)精品課件2、施工難度大

施工導(dǎo)流截流、渡汛施工技術(shù)復(fù)雜：大體積砼：溫控難地基處理復(fù)雜地下、水下工程多（開挖、定模、排水）交通、通訊、用電不便精品課件精品課件精品課件精品課件精品課件3、效益大，對附近地區(qū)影響大

效益：三峽僅發(fā)電一項(xiàng)每年的直接經(jīng)濟(jì)效益170億元，另有防洪、通航等效益。影響：地下水位抬高，庫區(qū)淹沒。生態(tài)平衡破壞，誘發(fā)地震4、失事后果嚴(yán)重精品課件1、目的――將工程造價(jià)和工程安全合理地統(tǒng)一起來。2、分等分級原則A：分等――水利樞紐按規(guī)模、效益及其在國民經(jīng)濟(jì)中的重要性，分為五等。B：分級－－按建筑物在樞紐中的作用和重要性，可分五級。四、水利樞紐分等和水工建筑物分級精品課件永久性建筑物――指工程運(yùn)行期間使用的建筑物，如大壩，電站等。臨時(shí)性建筑物――指工程施工期間使用的建筑物，如施工圍堰，導(dǎo)流建筑物。主要建筑物――指失事后將造成下游災(zāi)害或嚴(yán)重影響工程效益的建筑物；如大壩、水閘、電站廠房等次要建筑物――指失事后不致造成下游災(zāi)害或?qū)こ绦б嬗绊懖淮?，且易于修?fù)，如擋土墻、導(dǎo)流墻、護(hù)岸等。3、名詞解釋：精品課件第三章?lián)跛ㄔ煳?/p>

重力壩拱壩土石壩碾壓砼壩砼面板堆石壩攔河壩砼壩（重力壩，砼拱壩）土石壩（土壩，堆石壩，土石混合壩）漿砌壩（重力壩，拱壩）精品課件3.1重力壩一、重力壩的特點(diǎn)1、在水壓力作用下，主要依靠自重的作用來維護(hù)壩體穩(wěn)定2、壩頂可以溢流，壩身可以開孔，因此，泄洪和導(dǎo)流易解決。3、剖面大，水泥用量大，壩基揚(yáng)壓力大。4、材料不能充分發(fā)揮其作用。5、結(jié)構(gòu)簡單，安全可靠。6、機(jī)械化施工方便（大體積砼）精品課件自重：建筑物和附屬設(shè)備的重量水壓力：靜水壓力、動(dòng)水壓力、浪壓力、揚(yáng)壓力冰壓力：靜冰壓力，動(dòng)冰壓力土壓力地震力：地震慣性力，地震動(dòng)水壓力溫度荷載二、重力壩的荷載精品課件1、基本剖面：三角形（因水壓呈三角形分布）2、實(shí)用剖面：滿足運(yùn)用和交通要求A：壩頂有一定寬度，（8～10）％HB：壩頂有一定超高：三、重力壩的剖面

－－波浪在壩坡上的爬高（m）－－風(fēng)浪引起在壩前水位雍高（m）－－安全加高，m精品課件1、材料1）砼：A:強(qiáng)度：C10,C15,C20,C25,C30,C40,C50,C60隨著齡期的增長而增強(qiáng)，設(shè)計(jì)齡期一般為90d或180d，早期強(qiáng)度28d不低于7.5MPaB:耐久性：抗?jié)B、抗凍、抗磨、抗侵蝕等?？箖雳D―經(jīng)凍融循環(huán)而不破壞。2）砌石四、重力壩的材料及構(gòu)造精品課件1）分縫為滿足溫度、地基不均勻沉陷、施工等要求，將壩體適當(dāng)分縫。分為：橫縫和縱縫兩種。2）止水擋水壩必須從地基到壩頂組成一個(gè)完整的防滲阻水系統(tǒng)，以起到擋水作用。因此，橫縫內(nèi)須要設(shè)止水。3）廊道系統(tǒng)為滿足施工和運(yùn)用要求，如灌漿、排水、觀測、檢查和交通等需要，相互聯(lián)通，構(gòu)成廊道系統(tǒng)。2、壩體構(gòu)造精品課件壩體各部分的工作條件不同，對砼強(qiáng)度、抗?jié)B、抗凍、抗沖刷、抗裂等性能的要求也不同。為了節(jié)約與合理使用水泥，通常將壩體按不同部位和不同工作條件分區(qū)，采用不同標(biāo)號的砼。3、壩體砼分區(qū)精品課件防滲帷幕開挖與清理固結(jié)灌漿壩基排水五、地基處理精品課件六、碾壓砼重力壩

1、建設(shè)狀況

20世紀(jì)20年代末，碾壓砼經(jīng)常用于高速公路路基和機(jī)場路面，當(dāng)時(shí)被稱為貧砼，干貧砼。1941年首次建議將碾壓砼用于大壩施工。1960～1961年碾壓砼首次用于圍堰施工，臺灣石門大壩。1961～1980理論上不斷發(fā)展，大量室內(nèi)試驗(yàn)對碾壓砼材料進(jìn)行了全面研究。精品課件20世紀(jì)80年代開始，進(jìn)入正式筑壩階段1981年，日本建成89m高的島地川RCD重力壩1982年，美國建成52m高的全碾壓的RCC重力壩――柳溪壩我國第一座RCC壩：1986年建成的福建坑口水電站壩，H=56.8m。精品課件

世界總數(shù)：250余座其中我國45座（50m以上28座），居世界第一，日本第二。目前建設(shè)情況：最高壩：拱壩129m（中國）重力壩192m（龍灘RCC壩，中國）精品課件2、特點(diǎn)施工速度塊，采用碾壓方法。設(shè)備利用率高，如卡車，推出機(jī)，震動(dòng)碾等。膠結(jié)材料用量少，以粉媒灰代替水泥。不設(shè)縱縫，減少了模板用量，提高了安全性。砼中水泥用量少，水化熱小，可降低溫度應(yīng)力。精品課件施工機(jī)械－－自卸汽車精品課件推土機(jī)履帶式推土機(jī)精品課件小型挖機(jī)履帶式液壓挖掘機(jī)精品課件震動(dòng)碾精品課件優(yōu)缺點(diǎn)構(gòu)造特點(diǎn)：防滲、分縫、材料。七、漿砌石重力壩精品課件3.2拱壩一、拱壩的工作特點(diǎn)殼體結(jié)構(gòu)（拱梁結(jié)合）：發(fā)揮拱的作用。荷載由拱梁共同承擔(dān)。拱是受壓構(gòu)件，壩體較薄。穩(wěn)定依靠兩岸基巖反力維持。整體性好，抗震性能好，超載能力強(qiáng)。溫度變化對拱壩應(yīng)力和穩(wěn)定影響大。精品課件1、地形：1）對稱2）”v”形河谷2、地質(zhì)：1）兩岸基巖堅(jiān)固、完整。2）變形小。二．拱壩對地形、地質(zhì)要求精品課件按曲率分：單曲拱壩――平面是拱形，剖面呈直立。（定圓心，等外半徑）適應(yīng)U形河谷。雙曲拱壩――平面、剖面均呈拱形，V形河谷。（等中心角，變半徑）或（變圓心，變半徑，變中心角）三、拱壩的形式

精品課件按壩的厚高比分：薄拱壩T/H≤0.2中厚拱壩0.2＜T/H＜0.35厚拱壩T/H≥0.35重力拱壩T/H一般不超過0.45精品課件3.3土石壩土石壩――土壩與堆石壩的總稱歷史悠久，5000年前古埃及建壩，公元600年前中國筑堤世界上100m以上的高壩中：土石壩占65％300m以上壩僅兩座，均為土壩前蘇聯(lián)：羅貢壩H=325m前蘇聯(lián)：努列克H=314m精品課件一、土石壩的工作特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)

就地取材，鋼材、水泥用量少；適應(yīng)地基變形的能力強(qiáng)，對地質(zhì)條件要求最低；構(gòu)造簡單，施工技術(shù)易掌握，便于機(jī)械化施工；維修、加固和擴(kuò)建容易。精品課件壩頂不能溢流，需要單獨(dú)設(shè)泄洪設(shè)施；施工導(dǎo)流不方便；壩體填筑工程量大，筑壩質(zhì)量受氣候條件影響大。缺點(diǎn)：精品課件碾壓式土石壩定向爆破堆石壩水力沖填壩水中填土壩1、按施工方法分：二、土石壩的類型精品課件土體防滲材料壩人工防滲材料壩2、按壩內(nèi)防滲體的材料及其結(jié)構(gòu)分：均質(zhì)壩心墻壩斜墻壩混凝土瀝青混凝土鋼筋混凝土土工膜精品課件均質(zhì)壩土質(zhì)心墻壩土質(zhì)斜墻壩土質(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精品課件壩形優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)均質(zhì)壩結(jié)構(gòu)簡單，施工方便，中低壩優(yōu)先考慮。粘性抗剪強(qiáng)度很低，施工碾壓困難，高壩采用較少。心墻壩抗震性能好；適應(yīng)不均勻沉降能力強(qiáng)。施工干擾大，影響進(jìn)度，易產(chǎn)生“拱效應(yīng)”，檢修困難。斜墻壩施工干擾小，檢修方便?？拐鸩?；受不均勻沉降影響大。幾種壩形的優(yōu)缺點(diǎn)：精品課件1、土石壩的組成壩身－－維持壩體的穩(wěn)定防滲體－－降低浸潤線，防止?jié)B透破壞排水設(shè)備－－安全排出滲流水，以增強(qiáng)壩的穩(wěn)定護(hù)坡－－防止風(fēng)浪、雨水沖刷三、土石壩的剖面與構(gòu)造精品課件2、土壩剖面－－波浪在壩坡上的爬高（m）－－風(fēng)浪引起在壩前水位雍高（m）－－安全加高，m1）壩頂高程精品課件滿足運(yùn)行、施工、構(gòu)造、交通等要求。一般為：10～15m，中低壩為5~10m。2）壩頂寬度精品課件上游坡緩于下游坡粘土坡緩于砂土坡斜墻壩上游坡緩于心墻壩上游坡下一級坡緩于上一級坡壩越高，坡越緩

一般：1:2~1:3.5原則：3）壩坡精品課件1、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定：在自重作用下，壩坡是否滑動(dòng)；滑動(dòng)面形式:圓弧滑動(dòng)，折線滑動(dòng)，復(fù)式滑動(dòng)。2、滲流穩(wěn)定：在滲流力作用下，壩體是否會(huì)產(chǎn)生滲透破壞（管涌，流土等）。四、土壩的穩(wěn)定

精品課件五、砼面板堆石壩精品課件水布埡工程位于湖北省恩施州巴東縣境內(nèi)的長江支流清江上游，是清江干流上繼隔河巖、高壩洲電站之后的第三個(gè)大型水利水電樞紐工程，也是清江水電梯級滾動(dòng)開發(fā)的龍頭工程。水布埡電站設(shè)計(jì)總裝機(jī)容量１８４萬千瓦，年平均發(fā)電量３９．２億千瓦時(shí)，水庫總庫容４５．８億立方米。其攔河大壩為混凝土面板堆石壩，壩高２３３米，是當(dāng)今世界上同類壩型中唯一一座壩高超過２００米的大壩。精品課件精品課件精品課件精品課件精品課件壩頂可以過水，克服了土壩不能溢流的缺點(diǎn)利用大型振動(dòng)碾碾壓，斷面減少就地取材一、特點(diǎn)精品課件二、發(fā)展概況第一階段：（1850~1940年）為期90年特點(diǎn)：①堆石采用拋填式施工，塊石拋落高度高達(dá)50m，利用落石動(dòng)力獲得一定的堆石密實(shí)度。②防滲體為剛性：砼、剛面板、木板。③堆石區(qū)與面板之間設(shè)干砌石過渡區(qū)（3～5m）④高度：25m發(fā)展到100m⑤堆石體密度小，后期變形大，面板裂縫現(xiàn)象普遍。精品課件第二階段：（1940～1960年）土力學(xué)理論發(fā)展（太沙基理論）特點(diǎn)：①土料作為防滲體②適應(yīng)堆石體變形的能力好如：A:因蘭德（Inland）斜墻堆石壩B:斯蒂文斯（stevens）心墻堆石壩缺點(diǎn)：①壩址附近必須有優(yōu)質(zhì)量大的粘性土②壩坡較緩，壩體工程量大③粘性土的填筑碾壓受氣候影響大精品課件第三節(jié)階段：（1960年以后）振動(dòng)碾的問世特點(diǎn)：①堆石體的密實(shí)度和變形模量大大增加②裂縫、漏水現(xiàn)象減少③應(yīng)力應(yīng)變非線性有限元分析方法創(chuàng)立④面板澆注中滑模技術(shù)采用⑤該壩型發(fā)展迅速⑥工程量減少，工期短，造價(jià)低精品課件如：1966年美國建成的新?？怂蛊娓瘢╪ewexchegner）壩，H=100m1971年澳大利亞建成的塞薩納（Cechana）壩1980年巴西建成的阿利亞河口壩（H=160m）1981年中國建成湖北西北口壩（H＝95m）精品課件西北口面板堆石壩，壩高95m精品課件施工機(jī)械－－振動(dòng)碾精品課件精品課件壩面碾壓精品課件精品課件壩面碾壓精品課件第四章泄水建筑物泄水建筑物的作用和分類溢洪道泄水孔水閘精品課件4.1泄水建筑物的作用和分類

一、作用1、宣泄水庫容納不下的洪水，以保證大壩的安全。2、放空水庫，便于檢修。3、沖淤排沙4、施工期導(dǎo)流精品課件1、泄洪建筑物：如溢洪道、泄洪隧洞等。2、泄水孔：放空水庫，沖沙，泄洪。3、施工導(dǎo)流孔（或洞）。二、分類（按功能分）精品課件4.2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、分類河床式――溢流壩岸坡式――布置在河岸上精品課件精品課件精品課件精品課件特點(diǎn)－－既擋水又泄水；既要滿足穩(wěn)定和強(qiáng)度要求，又要滿足泄水要求。三、河床式溢洪道精品課件1、溢流壩堰頂高程與前緣長度L：1）堰頂高程：A:堰頂不設(shè)閘門――堰頂高＝正常水位優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，管理方便缺點(diǎn)：淹沒損失大，非溢流壩增高B:堰頂設(shè)閘門――閘門頂高程＝正常水位＋超高壩頂高程可降低。優(yōu)點(diǎn)：可調(diào)節(jié)庫水位和下泄流量，減少淹沒損失缺點(diǎn)：運(yùn)行管理費(fèi)用高，用于大型工程。精品課件2）前緣長度L：洪水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)下游防洪要求上游水位雍高限制精品課件消能設(shè)施形式：A：挑流消能B：底流消能C：面流消能D：消力戽消能2、溢流壩的下游聯(lián)接精品課件多用于土石壩1、型式

正槽式――過堰水流與泄槽軸線大致平行側(cè)槽式豎井式虹吸式四、河岸式溢洪道

精品課件精品課件精品課件引水渠控制段（溢流堰和兩側(cè)連接建筑物）泄槽出口消能段尾水渠2、組成精品課件1、作用：水文資料不足，宣泄超過設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)的洪水。2、形式:漫頂自潰式引沖自潰式爆破引潰式五、非常溢洪道精品課件4.3泄水孔一般由砼壩身開孔形成。深孔，高水頭。一、作用:1、放空水庫2、沖淤排沙3、輔助泄洪4、兼作前期導(dǎo)流精品課件精品課件精品課件精品課件精品課件二、形式(按水流條件分)1、有壓2、無壓三、組成1、進(jìn)口段2、洞身段3、出口消能段精品課件4.4水閘建在土基上的一種低水頭擋水、泄水建筑物一、水閘類型(按功能分)節(jié)制閘(攔河閘)――枯水期擋水以抬高上游水位，以利灌溉、航運(yùn)。進(jìn)水閘（取水閘）――枯水期開閘引水，汛期下閘擋水。分洪閘――當(dāng)河道水位超過防汛限制水位，有可能引起決堤時(shí)，開閘分洪，以消減洪峰流量。排水閘――排除江河兩岸低洼地區(qū)漬水擋潮閘――防止海水倒灌。精品課件各種閘門示意圖精品課件上游連接段——用以引導(dǎo)水流平順地進(jìn)入閘室閘室段——用來擋水和控制過閘流量。下游連接段——消除過閘水流的剩余能量，防止過閘水流對下游的沖刷。二、水閘的組成部分及其作用精品課件精品課件精品課件水閘組成部分示意圖精品課件1、沉降量大，易引起不均勻沉降2、抗沖能力低3、易引起閘基滲透變形（管涌，流土）三、水閘的工作特點(diǎn)（建在土基上）

精品課件1、作用：調(diào)節(jié)水流。2、按工作性質(zhì)分類：工作門檢修門事故門四、水工閘門

精品課件五、閘室結(jié)構(gòu)形式六、水閘的防滲排水（構(gòu)造）七、消能防沖八、閘室布置（底板，閘墩，工作橋）九、水閘與兩岸連接（作用，形式）精品課件第五章水利樞紐的施工導(dǎo)流一、施工導(dǎo)流的任務(wù)就是對原河流各個(gè)時(shí)期的水流采取導(dǎo)、截、攔蓄、泄等施工措施，為建筑物施工創(chuàng)造必要的條件，并盡可能小的影響國民經(jīng)濟(jì)各部門對用水的需要。精品課件攔（截）――為了在河流上建造水利樞紐的各種水工建筑物，首先要對建筑物的基礎(chǔ)進(jìn)行處理，而大面積的基礎(chǔ)處理和水工建筑物的施工很難在流水中進(jìn)行，因此需要形成基坑，把水抽干。方法：用臨時(shí)擋水建筑物――圍堰將基坑全部和部分從河床中隔離開，然后將水抽干。精品課件導(dǎo)（泄）――給河水一條通道。如隧洞、明渠、部分河床等。蓄――蓄水高度。主要考慮圍堰高度（洪水標(biāo)準(zhǔn)）上游航運(yùn)，下游給水。精品課件是確定施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量的依據(jù)，我國采用頻率法，將洪水作為隨機(jī)事件，以概率形式預(yù)估可能發(fā)生的情勢，然后根據(jù)主要的永久性建筑物的級別，選定某一洪水重現(xiàn)期作為導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)的高低，直接影響導(dǎo)流建筑物的工程量、造價(jià)和工期。經(jīng)論證可以適當(dāng)提高或降低。二、施工導(dǎo)流的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)精品課件根據(jù)水利工程的修建過程、工程規(guī)模及工期要求可分為：一次斷流（全段圍堰，河床外導(dǎo)流）分期導(dǎo)流（分段圍堰法，河床內(nèi)導(dǎo)流）三、施工導(dǎo)流方式精品課件是在河床上修筑圍堰將河流一次截?cái)?，利用河床之外的泄水建筑物宣泄施工流量。?yōu)點(diǎn)：主體工程，工作面大缺點(diǎn)：需修建臨時(shí)泄水建筑物土壩施工采用較多，施工結(jié)束后，導(dǎo)流建筑物可作為永久性泄水建筑物，如小浪底，盤石頭等。一次斷流精品課件分期導(dǎo)流――將河床建筑物分期分段建造，水流通過縮窄后的河床宣泄。一期先建造泄水建筑物（底孔）和能發(fā)揮效益的建筑物（如電站，船閘，灌溉取水系統(tǒng)等）。二期利用底孔泄流，不需要修臨時(shí)泄水建筑物多用于砼壩施工，如丹江口，三門峽，葛洲壩，三峽等。分期導(dǎo)流精品課件按材料分：土石圍堰：類似土壩草土圍堰砼圍堰鋼板樁按方向分：橫向圍堰――垂直于河流方向縱向圍堰――平行于河流方向四、導(dǎo)流建筑物型式精品課件按是否過水：過水圍堰不過水圍堰按結(jié)構(gòu)型式分：隧洞明渠涵管或底孔精品課件主要用于山區(qū)，兩岸陡峻，河床狹窄的工程。特點(diǎn)：投資大，施工煩。結(jié)合泄洪，輸水等，一洞多用。隧洞精品課件主要用于河道開闊平坦，兩岸為土質(zhì)。特點(diǎn)：投資省，施工速度快。涵管或底孔用于導(dǎo)流流量較小時(shí)，涵管與土壩接觸處易漏水。明渠精品課件五、截流工程在河流一側(cè)或兩側(cè)向河床中填筑截流戧堤（進(jìn)占）形成流速較大的龍口（封堵龍口―合龍）戧堤全線設(shè)置防滲設(shè)施（閉氣）戧堤加高增厚，修成圍堰龍口范圍加固1.過程精品課件2.截流方法：立堵法――應(yīng)用廣泛平堵法3.截流材料：砼：六面體、四面體、四腳體鋼砼：構(gòu)架精品課件第六章渠系及渠系建筑物一．灌區(qū)的灌溉和排水系統(tǒng)1．輸水、配水系統(tǒng)干渠、支渠、斗渠、農(nóng)渠、毛渠2．排水系統(tǒng)干溝、支溝、斗溝、農(nóng)溝、毛溝精品課件1.分四大類控制建筑物――控制水流，如節(jié)制閘，分水閘量水建筑物――計(jì)量收費(fèi)。如量水堰，測流儀交叉建筑物――主要解決渠道與河流，山丘，道路等交叉問題。如渡槽，倒虹吸。落差建筑物――當(dāng)渠道經(jīng)過陡坡地段水位急劇下降時(shí)，所修建的連接建筑物。如陡坡，跌水。二、渠系建筑物精品課件渡槽――架空輸水的過水橋。倒虹吸――當(dāng)渠道橫跨山谷、河流、道路時(shí)，為連接渠道而設(shè)置的壓力管道，其形狀如倒置的虹吸管。涵管――當(dāng)渠道與道路相交而又低于路面時(shí)可設(shè)置輸水用的涵洞。跌水――當(dāng)渠道通過地面坡度教陡的地段或天然跌坎，在落差集中處可建跌水。根據(jù)落差大小，跌水可做成單級或多級，單級跌水的落差較小，一般不超過1.5m。陡坡：適用于落差1.5m~3.0m；大于3m時(shí)，采用多級跌水或陡坡。2.建筑物精品課件精品課件精品課件精品課件精品課件精品課件精品課件梁式渡槽－－槽身直接支撐在槽墩或槽架上。拱式渡槽――下部支撐結(jié)構(gòu)為拱形；可分為：板拱式和肋拱式按槽身斷面形狀分：“U”形和“V”形根據(jù)受力情況可分為：上承式中承式下承式渡槽型式精品課件精品課件精品課件精品課件第七章水力發(fā)電水電開發(fā)及水能利用水能開發(fā)方式與水電站的主要類型水電站的主要建筑物精品課件7.1水電開發(fā)及水能利用

－、水力發(fā)電的基本原理1.水流過程上游水流－－引水管――水輪機(jī)――尾水管－－下游2.能量轉(zhuǎn)換過程水能機(jī)械能電能沖擊水輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)精品課件精品課件物理學(xué)：單位時(shí)間內(nèi)所做的功稱為功率；電站則稱功率為出力。3.水電的實(shí)際出力N水流出力：式中：精品課件水電站的實(shí)際出力要小，因此水輪機(jī)變水能為機(jī)械能，發(fā)電機(jī)變機(jī)械能為電能，以及在水輪機(jī)與發(fā)電機(jī)的傳動(dòng)過程中，均要有能量損失。水能自上游到下游也有水頭損失。精品課件原理：不考慮水頭損失及機(jī)械效率的情況下，將河流分段，分別計(jì)算各段的水力資源蘊(yùn)藏量，然后疊加。二、水能資源的估算精品課件一、水能開發(fā)方式按調(diào)節(jié)流量方式分蓄水式（壩式）建壩成庫形成水頭抽水畜能徑流式（引水式）利用天然徑流，無庫無徑流調(diào)節(jié)性能混合式7.2水能開發(fā)方式與水電站的主要類型

精品課件1.壩堤式水電站（蓄水式）――集中水頭壩后式――緊靠壩體下游布置特點(diǎn):建壩成庫，形成集中落差，進(jìn)行水量調(diào)節(jié)河床式特點(diǎn)：廠房是擋水建筑物的一部分，電站沒有專門的引水管道，水流直接由廠房上游側(cè)的進(jìn)水口進(jìn)入水輪機(jī)；適用于低水頭電站。二、水電站的主要類型精品課件定義――利用渠道、隧洞等引水建筑物在引水的過程中集中落差形成水頭。一般建在河道落差較大（底坡較陡）河段。分類：無壓引水式電站――用明流的方式引水以集中落差的水電站有壓引水式電站――在水閘（低壩）壅水之后，采用有壓引水建筑物（壓力隧洞、壓力水管）來集中落差。2.引水式電站精品課件定義――既利用壩抬高水位，又利用引水渠集中水頭。3．混合式水電站精品課件7.3水電站的主要建筑物一、進(jìn)水建筑物壩式進(jìn)水口――設(shè)在壩上游側(cè)岸式進(jìn)水口――設(shè)在山坡上前池進(jìn)水口精品課件渠道隧洞調(diào)壓室壓力管道二、引水建筑物精品課件主廠房――水輪機(jī)和發(fā)電機(jī)副廠房――機(jī)電控制設(shè)備變電站――變壓器場和開關(guān)站三、水電站廠房樞紐精品課件精品課件精品課件第八章水工隧洞一、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)流精品課件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(jìn)口段。二、分類（按水流條件分）

精品課件1.水流特點(diǎn)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(diǎn)精品課件地下結(jié)構(gòu)，施工條件差（受地質(zhì)條件影響大，塌洞現(xiàn)象時(shí)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(hù)、襯砌、灌漿等）2．施工特點(diǎn)精品課件進(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精品課件有壓洞――一般為圓形無壓洞――一般為門洞形、馬蹄形或蛋形五、洞身斷面形式精品課件1．作用1）承受荷載2）加固圍巖3）減小糙率4）保護(hù)圍巖（受水流，溫度，濕度影響）5）防止?jié)B漏六、洞身襯砌精品課件1）平整襯砌：不承受荷載，只起減少糙率、防止?jié)B漏、抵抗沖蝕和防止巖石風(fēng)化等作用。2）砼，鋼筋砼襯砌3）組合式襯砌2．襯砌類型精品課件1．山巖壓力（圍巖壓力）――隧洞開挖后破壞了巖體的自然平衡狀態(tài)，從而引起圍巖變形或塌落面作用在支護(hù)（或襯砌）上的壓力。2．圍巖的彈性抗力――在荷載作用下，襯砌向外變形時(shí)受到圍巖的抵抗，時(shí)被動(dòng)力。七、作用在襯砌上的荷載精品課件第九章水工建筑物管理

一、水工建筑物技術(shù)管理工作內(nèi)容1．檢查與觀測1）檢查：管理人員現(xiàn)場觀察，觀察建筑物是否有異常現(xiàn)象發(fā)生。如裂縫、滲漏等。以便及時(shí)采取正確措施。（進(jìn)一步通過儀器測驗(yàn)，找出原因，診斷病情，采取加固處理措施）精品課件變形觀測滲流觀測應(yīng)力觀測溫度觀測（砼）抗震觀測2）觀測資料整編與分析精品課件合理安排除害與興利的關(guān)系（即工程安全與工程效益的關(guān)系）要求：準(zhǔn)確的水文氣象預(yù)報(bào)及時(shí)快捷的數(shù)據(jù)信息傳遞快捷準(zhǔn)確的分析判斷區(qū)域或流域的統(tǒng)一調(diào)度2．調(diào)度運(yùn)用精品課件必須采用自動(dòng)化管理系統(tǒng)（包括：信息采集自動(dòng)化，資料分析與安全性評價(jià)自動(dòng)化，信息傳遞自動(dòng)化，反饋決策信息自動(dòng)化）調(diào)度運(yùn)用結(jié)果精品課件對水工建筑物、機(jī)電設(shè)備、管理設(shè)施以及其他附屬工程進(jìn)行經(jīng)常性養(yǎng)護(hù)十分必要。3．養(yǎng)護(hù)修理精品課件1.檢測內(nèi)容質(zhì)量檢測（空洞、強(qiáng)度、裂縫、密實(shí)度等）隱患檢測（地下埋設(shè)物、空洞、淺部巖溶、堤（壩）松散或軟弱層隱患，不均勻性等）二、水工建筑物安全檢測精品課件1）地質(zhì)雷達(dá)無損檢測技術(shù)應(yīng)用于地基調(diào)查、管線探測、壩體質(zhì)量檢測等。原理：地質(zhì)雷達(dá)（GP）方法，是一種用于確定地下介質(zhì)分布的光譜電磁法，為20世紀(jì)70年代發(fā)展起來的一種電磁探測技術(shù)。目前已成為淺部地球物理勘探最主要工具之一。2.檢測方法精品課件地質(zhì)雷達(dá)方法是利用高頻電磁波以脈沖形式通過發(fā)射電磁波定向地送入地下。雷達(dá)波在地下介質(zhì)中傳播時(shí)，當(dāng)遇到存在電性差