当前位置：文档之家 › 水工建筑物物(水力学监测)

水工建筑物物(水力学监测)

  • 格式：ppt
  • 大小：3.09 MB
  • 文档页数：37

下载文档原格式

  / 37

合集下载

水工建筑物 水工建筑物上的荷载 及荷载效应组合

水工建筑物 水工建筑物上的荷载 及荷载效应组合
心线处为H2+α（H1-H2），下游（坝趾）
处为H2，其间各段以直线连接。如图24(a,b,c,d)所示。
（3）当坝基上游有防渗帷幕和排水孔并设 下游副排水孔及抽排系统时，坝基面上游 处的扬压力作用水头为H1，主副排水孔中 心处的扬压力作用水头分别为α1H1和α2H2， 下游处为H2，其间各段依次以直线连接。 如图2-4(e)所示。
构面有小量涌水
化，使其膨胀崩解，产生机 械管涌。有渗透压力。
0.8
5 严重股状流水断层有 冲刷充填物质，分离岩体， 0.65~
大量涌水
能鼓开一定厚度的断层等软 1.0
弱带，能导致围岩塌方
2．动水压力
水体在流动时，对建筑物表面产生动水压力
（1） 闸坝反弧段上的动水压力:
泄水时，溢流坝下游反弧段的动水压力，主要是 离心力作用，反弧底面动水压强近似取均布，其 代表值、离心力合力的水平分力和垂直分力可由 下式计算。
2．水闸扬压力
水闸挡水时，上下游水头差使水流沿铺盖及闸底板 底面向下游渗透，闸底板底面上作用有扬压力。
（1）岩基闸底板上的扬压力 底面上的扬压力分布图形，可按实体重力坝确定。 （2）软基上水闸底板扬压力分布 同样包括渗透压力和浮托力两部分，根据上下游水
位差，地下轮廓线的布置、地基K等分析确定。 一般情况下，渗透压力可采用直线比例法、改进阻
非均匀内水压力的合力方向垂直向下，数值为单位 管长水重。
p
' wr
wh
（2-4）
pw'' r wri (1 cos ) （2-5）
式中：γw—水的重度（KN/m3）；
ri—管道或隧洞的内半径（m）；
θ—自管顶算起的圆心角（°）；
h—管道内壁顶点至计算静水位的高度（m）。

水工建筑物安全监测总结

水工建筑物安全监测总结

一、名词解释（包括填空题）监测—对某个对象的运行发展过程进行抽查、测量以便掌握其发展状况的行为。

检测—对某个对象进行量测，与要求的指标进行对比，以便判定其质量是否发到要求的行为。

水工建筑物类型：水坝、水闸、水工隧洞、泵站、渠道、堤防、竖井···水电工程安全由科学先进的设计、高质量的施工和运行中的维护管理所决定，其中后两者离不开检测和监测。

大坝破坏的7种类型：管涌、散浸、滑坡、空洞、脱坡、崩岸、漫顶。

安全监测的目的：设置安全监测系统，按时科学观测，并用科学的方法进行资料分析，及时发现问题，及时处理；除了及时掌握建筑物的工作状态，确保期安全外，其还有诊断、预测、法律、研究等方面的作用。

（1）诊断的需要：包括验证设计参数、改进设计；对施工技术进行评估和改进；对不安全迹象和险情的诊断并采取措施进行加固等。

（2）预测的需要：运用长期积累的观测资料掌握变化规律，对建筑物的未来状态做出及时有效的预报。

（3）法律的需要：对由于工程事故而引起的责任和赔偿问题，观测资料有助于确定原因和责任，以便法庭作出公正判决。

（4）研究的需要：观测是建筑物工作形态的真实反映，可为未来设计提供定量信息等。

传感器（英文名称：transducer/sensor）是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。

它是实现自动检测和自动控制的首要环节。

数据采集器（Bar code Hand Terminal），又称盘点机、掌上电脑。

它是将条码扫描装置与数据终端一体化，带有电池可离线操作的终端电脑设备。

具备实时采集、自动存储、即时显示、即时反馈、自动处理、自动传输功能。

大坝安全监测技术的现状与发展：国外——人工观测（人工观测是观测人员用仪器测量、用肉眼观察的方法）；自动化观测（监测系统通常包括传感器、数据采集器、传输网络和中心数据处理系统。

水工建筑物观测规程讲解

水工建筑物观测规程讲解

水工建筑物观测规程编写：周涛喻谦初审：马远华审核：王辉批准：目录1、主题内容与适应范围 (1)2、引用标准 (1)3、大坝安全监测工作 (1)4、大坝变形监测 (8)5、水平位移观测 (10)6、大坝垂直位移观测 (13)7、大坝挠度观测 (19)8、大坝倾斜观测 (20)9、接缝及裂缝观测 (21)10、基岩变形观测 (22)11、大坝渗流渗压观测 (22)12、应力应变及温度监测 (28)13、巡视检查 (39)14、大坝观测责任制 (45)15、附则 (46)李家峡水电站水工建筑物观测规程1.主题内容与适应范围1.1本规程规定了李家峡水电站水工建筑物安全监测的目的、方法和资料分析等要求。

1.2 本规程适用于李家峡水电站大坝安全监测系统、水工建筑物巡视检查、实测资料分析。

应及时掌握大坝工作状态，确保水工建筑物安全运行。

1.3对于本电厂没有安全监测设施的建筑物及设备，可根据运行性状的需要，补设安全监测措施；对大坝安全有重大影响的近坝1#、2#滑坡体及坝址区两岸高边坡和消能区3#滑坡体的监测，可参照本规程实施。

2．引用标准根据部颁《水电站大坝安全管理暂行办法》、《水电站大坝安全监察试行细则》、《混凝土大坝安全监测技术规范》；西管局颁《西北水电站大坝日常巡查实施细则》的规定，结合本电站实际，制定规程。

3．大坝安全监测工作3.1目的和任务3.1.1按照规程的要求，进行水工建筑物现场观测和经常性的资料整理分析，了解建筑物的工作状态，掌握其变化规律，总结运行经验，为改善运行方式，制定检修计划，提供依据。

3.1.2及时发现异常现象或工程隐患，以便采取补救措施，确保水工建筑物的安全运行。

3.1.3通过对观测资料的整编、分析可验证设计，检验施工质量，为其他水利枢纽扭设计、施工、管理及科学研究积累资料，以提高坝工设计、施工及管理水平。

3.2应遵循的基本原则3.2.1大坝安全监测应满足监控大坝运行安全、反馈设计信息、管理工作的要求，进行周期性的观测特殊情况（洪水、地震及其它特殊情况）下的加测。

水工建筑物总结

水工建筑物总结

水工建筑物总结
水工建筑物是指以水利工程建筑物为主的建筑物。

它们是水利工程的
基础，是人类社会发展过程中用来控制水的主要设备。

水工建筑物包括：
水库、堤坝、水闸、渡槽、墩、管涵、洞排水渠、风机等等；其中，水库
主要用于蓄水和发电，堤坝主要用于防洪，水闸主要用于调节水流，渡槽
用于改变水流的方向，墩主要用于支撑水工建筑物，管涵主要用于连接水库，洞排水渠主要用于排水，以及风机等水利工程设备。

水库是水工建筑物的主要组成部分。

它主要用于蓄水和发电，而且它
的水深大于湖泊的水深，可以提供足够的水储量，能够维持一定的水位，
而且还能用来灌溉等。

它的建筑形式有水平型、由堤坝形成的垂直型和斜
坡型，要根据当地的地形地貌选择合适的建筑形式，且注意安全性。

堤坝用来抵抗洪水，是抗洪水与防洪的主要设施，建筑形式有挡水堤、护坡堤和堤坝等。

堤坝除了能够抵挡洪水以外，还能把洪水引导到合适的
流域当中，从而对当地社会经济发展提供重要的帮助。

水闸是水利工程中最重要的设施，用来调节水流，水闸有以堤坝为主
的堤闸，以管线为主的管道闸。

水工建筑物课件

水工建筑物课件

重力坝的建设情况( 重力坝的建设情况(续3)
• 我国的发展 从1949～1985年，在已建成的坝高 ～ 年 在已建成的坝高30m以 以 上的113座混凝土坝中，重力坝达 座，占总 座混凝土坝中， 上的 座混凝土坝中 重力坝达58座 数的51％ 数的 ％ 50年代 新安江 、古田一级 年代: 年代 60年代 丹江口、 刘家峡、三门峡 年代: 年代 丹江口、 刘家峡、 70年代 黄龙滩、龚嘴重力坝 年代: 年代 黄龙滩、 80年代 乌江渡、潘家口 年代: 年代 乌江渡、 90年代 万家寨、三峡 年代: 年代 万家寨、
坝体及其上永久设备的自重
(Self-weight) Self混凝土的容重， 混凝土的容重，在初设可采用 2.35～2.4 T/m3（23.5～24 KN/m3）。 ～ ～ 施工详图阶段应由混凝土试验 施工详图阶段应由混凝土试验 决定。 决定。
back
水压力-水压力--静水压力 --静水压力
(Hydrostatic Pressure) Pressure)
α 3＝0.15ediment pressure)
重力坝的特点—优点（续） 优点（
施工方便。大体积混凝土， 施工方便。大体积混凝土，可采用机械化施 放样、立模、浇筑都比较方便，补强、 工，放样、立模、浇筑都比较方便，补强、维 护和扩建也比较方便。 护和扩建也比较方便。 结构作用明确。 结构作用明确。重力坝沿坝沿坝轴线用横缝 分成若干坝段，各坝段独立工作， 分成若干坝段，各坝段独立工作，结构作用明 稳定和应力计算都比较简单。 确，稳定和应力计算都比较简单。 可采用块石筑坝。用浆砌石本身做材料筑坝， 可采用块石筑坝。用浆砌石本身做材料筑坝， 也可在混凝土加入块石，以节省水泥。 也可在混凝土加入块石，以节省水泥。

水工建筑物安全监测方法与原理

水工建筑物安全监测方法与原理

目录第一章安全监测原理与方法 (1)第一节水工建筑物特性与监测工作的重要性 (1)一、水利水电工程特性 (1)二、监测工作的重要性 (2)第二节安全监测原理 (3)第三节安全监测的方法与仪器设备 (8)一、变形监测 (8)二、渗流监测 (10)三、应力应变及温度监测 (11)四、地震反应监测 (12)五、水力学监测 (12)六、环境量监测 (13)七、巡视检查 (13)第四节安全监测设计的基本思路 (13)一、监测目的 (14)二、监测设计依据和原则 (15)三、监测设计重点 (19)第五节安全监测技术发展与最新技术 (26)一、监测仪器设备 (27)二、监测数据自动采集系统 (30)三、监测资料分析与信息管理系统 (30)四、安全监控与反馈 (32)五、安全监测技术标准 (33)第一章安全监测原理与方法第一节水工建筑物特性与监测工作的重要性一、水利水电工程特性水是人类社会赖以生存不可或缺的自然资源。

大江大河孕育了人类最初的文明，水资源的利用和开发促进了人类社会的发展，人类一直与水相伴而处，为了利用水资源人们修建了多种水利工程，为了预防水灾害人们又治河修堤构筑了很多防洪工程。

建造水利水电工程是改造自然开发利用水资源的重大举措，能为社会带来巨大的经济效益和社会效益。

随着社会的发展，这种关系还将越来越紧密。

但是，随着经济与社会的发展，城市化进程加快、人口与财产高度集中，这种紧密的经济结构有其脆弱的一面，难于承受水利水电工程设施失效的影响。

作为国民经济的基础产业之一，水利水电工程工作性状失常，会直接影响经济收益；而工程一旦失事，则将给社会带来巨大的生命财产损失和人为的灾害，严重时甚至会形成社会问题和环境问题。

因此，应从社会、环境、经济全局利益出发，高度重视水工程安全。

水工建筑物与一般的土木建筑物不同，建设规模宏大，地形地质条件各异，结构形式多样，运行条件特殊，承受荷载复杂，从勘测设计到施工完建，历时长，经过的程序和环节非常多。

水工建筑物教学大纲

《水工建筑物》教学大纲学分：4 总学时：72理论学时：72 实践学时：0面向专业：水利水电工程大纲执笔人：李天科大纲审定人：一、说明1、课程的性质、地位和任务水工建筑物是水利水电工程专业的主要专业课之一，是毕业生在实际工作中应用最多的一门专业课。

主要讲授一般水工建筑物的工作特点、型式、构造、设计原理和计算方法、布置原则等方面的知识。

通过课堂教学、录像、认识实习、课程设计、毕业设计、毕业实习等环节，培养学生具有分析问题和解决问题的能力。

为从事水利水电工程科研、设计、施工、管理等工作打下基础。

2、课程教学的基本要求本课程安排在水力学、理论力学、材料力学、水工钢筋混凝土、钢结构、工程地质、土力学、工程水文学等专业基础课后的第七（或第六）学期开课较合理，内容上与以上学科衔接。

课堂教学要求学生掌握基本概念、基本内容及各类水工建筑物的工作特点和适用条件等。

了解本学科的国内外发展水平和发展方向。

3、课程教学改革本课程采用全国统编教材，由于教材改编周期较长，涉及建筑物种类多，但课时有限，不可能面面具到。

教学中应结合学生地区的分布特点，讲授相关内容，删掉应用较少的章节，补充水工设计中新的结构型式、新的计算方法、新材料应用、新的监测管理手段等。

二、教学大纲内容绪论（4学时）第一节中国水利工程建设①、中国水量、水能资源特点②、中国水利工程发展概况③、世界水利工程概况④、中国水利发展方向第二节水利枢纽和水工建筑物①、水工建筑物分类②、水利枢纽分等依据与方法③、水工建筑物分级方法④、水工建筑物特点第三节水利工程的设计程序①、水利工程建设特点②、水利工程设计程序③、不同设计阶段的主要设计任务第四节本课程的任务和本教材的基本内容①、学习方法②、主要学习内容③、各部分应掌握的深度本章重点、难点：水利枢纽分等，水工建筑物分级的方法。

思考题：1、我国的水资源丰富吗？开发程度如何？解决能源问题是否应优先开发水电？为什么？2、什么是水利枢纽？什么是水工建筑物？与土木工程其他建筑物相比，水工建筑物有些什么特点？3、水工建筑物有哪几类？各自功用是什么？4、河川上建造水利枢纽后对环境影响如何？利弊如何？人们应如何对待？5、水利枢纽、水工建筑物为何要分等分级？分等分级的依据是什么？第一章重力坝（14学时）第一节、重力坝的特点、工作条件、形式和布置①、特点与形式②、工作条件③、对地基要求④、组成及布置第二节、重力坝的荷载及荷载组合第三节、重力坝的稳定及应力分析第四节、非溢流重力坝的剖面设计①、基本剖面②、实用剖面③、剖面优化第五节、溢流重力坝①、洪水标准②、孔口形式③、剖面设计④、消能方式第六节、重力坝的材料及构造①、材料要求②、材料分区③、构造要求④、温度控制第七节、重力坝的地基处理①、固结灌浆②、帷幕灌浆③、坝基排水本章重点、难点：1、总体布置2、稳定分析3、应力分析思考题：1、重力坝的工作原理和工作特点是什么？2、重力坝剖面比较宽厚的原因是什么？为什么说重力坝的材料强度不能得到充分利用？3、作用在重力坝上的荷载有哪些？其计算方法如何？为什么要进行荷载组合？设计重力坝时需考虑哪几种荷载组合？4、重力坝失稳破坏形式是什么？稳定验算有哪些公式？它们主要区别在哪里？提高重力坝稳定性的工程措施有哪些？5、重力坝应力分析的目的是什么？目前应力分析的方法有哪几种？材料力学的基本假定是什么？如何应用材料力学法计算坝体的边缘应力和内部应力？6、拟定重力坝剖面的主要原则是什么？何谓重力坝的基本剖面？如何从基本剖面修改成实用剖面？7、重力坝为什么要分缝？缝有哪几种类型？横缝如何处理？止水如何布置？纵缝有哪几种布置方式？为什么斜纵缝可以不进行水泥灌浆？8、重力坝各部位对混凝土性能有哪些要求？如何进行坝体混凝土标号分区？9、重力坝的坝身和坝基排水的目的是什么？各如何布置？10、坝内廊道的作用有哪些？不同用途的廊道设置部位和尺寸如何确定？廊道系统的布置原则是什么？11、混凝土重力坝施工期产生裂缝的原因为何？防止裂缝的主要措施是什么？12、重力坝对地基有哪些要求？为什么有这些要求？帷幕灌浆和固结灌浆的作用是什么？断层破碎带处理方式有哪些？第二章拱坝（4学时）第一节、概述第二节、拱坝的荷载与应力控制标准①、拱圈布置形式②、剖面的选择③、布置步骤本章重点.难点：了解布置形式及特点思考题：1、拱坝和重力坝的工作条件有何不同？2、拱坝对地形、地质条件有何要求？河谷形状对拱坝剖面和荷载分配有何影响？3、选取拱圈中心角要考虑哪些因素？这些因素之间的关系如何？4、单曲拱坝、双曲拱坝各有什么优缺点？各适用什么场合？5、双曲拱坝的倒悬是怎样形成的？如何处理拱坝过大的倒悬度？第三章土石坝（14学时）第一节、概述第二节、土石坝的剖面和构造①、坝顶与坝坡②、防渗形式③、排水布置④、反滤要求第三节、土石坝的渗流分析①、公式推导②、公式应用③、渗量计算第四节、土石坝的稳定分析①、圆弧法②、直线法③、折线法④、参数选择⑤、计算条件第五节、土料选择与填土标准的确定①、对土料的要求②、填筑标准本章重点.难点：1.土坝分类及适用条件2.土坝的构造3.渗流计算方法4.稳定计算方法思考题：1、设计和建造土石坝的基本要求有哪些？2、土石坝有哪些基本类型？各自的优缺点及适用的场合如何？3、影响土石坝坝坡的因素有哪些？如何影响？土石坝剖面如何拟定？4、如何根据土石坝的工作特点和土石料的性质来进行坝各部位的土料设计？5、渗流分析中，浸润线的基本方程是如何推导出来的？如何根据这个方程对各种坝型.各种坝基进行渗流分析？6、渗透变形有那几种？如何防止渗透变形？7、反滤层的主要作用是什么？在坝的哪些部位要设置反滤层？如何设计和布置反滤层？8、土石坝失稳的形式有哪些？坝坡坍滑有哪几种类型？为什么土石坝只进行局部稳定验算，而不进行整体稳定验算？9、渗流和孔隙压力对土石坝的稳定有何影响？计算中如何考虑？10、设置排水的目的是什么？坝体排水有哪些形式？各自优缺点及适用的场合如何？11、为什么上下游坝面要设置护坡？护坡的型式有哪些？各自的优缺点及适用场合如何？12、砂砾石地基处理有哪些工程措施？各种措施的设计要求是什么？13、土石坝产生裂缝的原因是什么？裂缝的形式有哪些？如何防止？第四章河岸溢洪道（6学时）第一节、泄水建筑物的作用、类型及河岸溢洪道的布置和形式选择第二节、开敞式正槽溢洪道①、引水渠②、控制段③、泄水槽④、消能段⑤、尾水段⑥、管理要点第三节、非常溢洪道①、分类②、设计要求③、工程实例本章重点.难点：1、溢洪道设计标准2、溢洪道布置原则3、非常溢洪道设计方法思考题：1、水利枢纽在什么情况下须设置河岸溢洪道？2、河岸溢洪道有哪些型式？各自的特点和适用条件如何？3、溢洪道的控制堰有哪些可供选择的型式和布置方式？你对其不同的泄流特征有何认识？堰顶是否设闸门的利弊如何？4、高水头河岸溢洪道的泄槽上可能有哪些水流问题要解决？他们与泄槽的体形布置有何关系？5、什么叫非常溢洪道？其设置方式有哪些？各有何特点？如何选用？第五章水工隧洞（6学时）第一节、水工隧洞的类型和工作特点第二节、隧洞的线路选择与工程布置第三节、隧洞的进、出口建筑物第四节、隧洞洞身的形式与构造①、断面形式及尺寸②、衬砌分类③、喷锚支护方法第五节、隧洞衬砌的结构计算①、荷载计算②、荷载组合③、结构计算方法本章重点.难点：1.隧洞方案选择比较2.荷载计算方法3.结构计算方法思考题：1、水工地下洞室有哪些功用？其工作条件有何特点？2、按流态分深式泄水隧洞有哪两种基本类型？工作闸门应如何布置？如何保证洞内流态的稳定和防止明满流交替现象发生？3、水工地下洞室的进口形式有哪些？他们各自的优缺点和适用场合？4、泄水隧洞进口段设置的通气孔、平压管有何功用？5、水工隧洞横段面形态有哪些？各适用场合？6、水工地下洞室衬砌的功用是什么？有哪些衬砌形式？衬砌是否要分缝？如何分缝？7、水工地下洞室衬砌的荷载与受力情况如何？荷载怎样组合？第七章水闸（14学时）第一节、概述第二节、水闸的孔口设计①、设计条件②、闸孔形式③、堰顶高程第三节、水闸的消能防冲设计①、过闸水流特点②、消能设施③、防冲方法④、消能设计条件⑤、水闸管理第四节、闸基渗流分析与防渗设施①地下轮廓线拟定②渗流计算方法③排水设施第五节、闸室的布置与构造①底板②闸墩③胸墙④工作桥⑤交通桥⑥分缝与止水第六节、闸室和闸基的稳定分析①抗滑稳定②沉陷稳定③工程措施第七节、闸室的结构计算①闸墩②整体底板计算③分离底板计算第八节、水闸与两岸的连接结构第九节、软基处理和桩基式水闸重点与难点：⒈设计条件⒉稳定计算⒊结构计算⒋水闸管理思考题；1、试述水闸的类型、组成部分及其作用2、试述水闸的工作特点及防止发生波状水跃和折冲水流的措施？3、闸孔形式有哪些？各有什么特点？为什么平底堰流孔口被广泛采用？4、如何决定闸底板高程？5、为什么闸下水流一般采用底流水跃的连接方式？消能防冲设计的控制条件如何确定？6、粘土和砂沙土地基上水闸防渗布置所要解决的主要矛盾和防渗布置方式有何不同？不同的防渗布置对水闸的抗滑稳定及地基渗透稳定有何影响？7、试述改进阻力系数法计算闸基渗流的基本原理？8、闸室稳定计算包括哪些内容？如何进行闸室稳定计算？提高闸室抗滑稳定性的措施有哪些？9、计算闸墩应力应考虑哪些情况？如何计算？10、整体式平底板的强度计算有哪些方法？试述计算假定及计算要点？第十章渡槽（6学时）第一节、渡槽的作用、类型及位置选择第二节、渡槽的水力设计、荷载及荷载组合①、水力计算方法②、荷载计算③、荷载组合第三节、梁式渡槽①、槽身结构计算②、支承结构计算③、基础结构第四节、拱式渡槽①、上部结构②、主拱圈设计③、拱座设计第五节、其他形式渡槽第六节、渡槽的进、出口建筑物及总体布置本章重点，难点：1.渡槽方案选择2.水力计算要点3.槽身断面优化4.主拱圈计算方法思考题：1.渡槽分类2.水面衔接形式3.U型槽身的特点4.主拱圈的稳定校核第十一章倒虹吸（简介）（2学时）第十二章陡坡与跌水（简介）（2学时）建议教学方法：每章先概要提出该建筑物的工作特点，适用条件，成功的经验和存在的问题等，针对问题讲述布置原则，构造要求，设计方法，同时结合录象，认识实习，水利科技杂志等介绍国内最新技术，使学生有一个高起点。

015水工建筑物课程标准

015水工建筑物课程标准《水工建筑物》课程标准一、课程概况专业核心课、岗位方向课。

二、专业对课程要求《水工建筑物》课程是一门水利类专业岗位能力（工程施工、监理、管理及中小型工程设计）核心课程。

该门课程是以水利水电枢纽工程设计、施工、运行、管理、质检和监理等工作为背景，系统研究工程布置、结构形式、结构设计的理论和方法，与其他专业课程之间有着密切的联（3）能够准确判断作用于水工建筑物的常见荷载类型；（4）能够陈述重力坝、土石坝工作原理和特点；（5）能够分析作用于重力坝、土石坝的常见荷载；（6）能够陈述重力坝、土石坝的剖面设计要点及细部构造。

（7）能准确陈述新型材料坝的各部分组成与选材要求。

（8）能对常见水利工程地基提出加固及防渗处理措施。

（9）能够陈述常见泄水建筑物（泄水孔、河岸溢洪道、泄水隧洞）的类型及工作特点。

（10）能够准确陈述常见泄水建筑物（泄水孔、河岸溢洪道、泄水隧洞）的布置要点及主要构造。

（11）能够叙述常见泄水建筑物（泄水孔、河岸溢洪道、泄水隧洞）各部分组成的作用及设计要点。

（12）能够叙述灌区渠系的构成特点及功能要求；（13）能够准确陈述渠系建筑物（小型水闸、渡槽、倒虹吸、涵洞）的类型、组成及工作特点；（14）能够叙述水利枢纽布置的任务与内容；（15）能够说出水工建筑物的一般观测项目和要求；（16）能够准确陈述大坝安全监测所用仪器和方法。

3、能力目标（1）能够依据规范、标准对水利水电工程分等，相应水工建筑物分级；（2）能够根据水工建筑物的特点进行建筑物分类；（3）会计算作用于水工建筑物的常见荷载（4）能够计算作用于混凝土坝、土石坝的常见荷载；（5）能够根据任务和具体条件选择挡水建筑物的型式和基本尺寸；（6）能够进行重力坝、土石坝的剖面设计；（7）能够进行重力坝、土石坝的稳定计算、强度校核；（8）能够根据各类挡水建筑物的工作特点和具体条件，拟定其主要细部构造（9）能够依据地质、地形特点选择合适的泄水建筑物型式；（10）能够在地形图上准确定出泄水建筑物的位置；（11）能够准确选择泄水建筑物（泄水孔、河岸溢洪道、泄水隧洞）的断面型式；（12）能够根据设计要求和条件计算泄水建筑物（泄水孔、河岸溢洪道、泄水隧洞）断面尺寸；（13）能够依据地质、地形特点选择合适的泄水建筑物型式；（14）能够在地形图上准确定出泄水建筑物的位置；（15）能够准确选择泄水建筑物（泄水孔、河岸溢洪道、泄水隧洞）的断面型式；（16）能够根据设计要求和条件计算泄水建筑物（泄水孔、河岸溢洪道、泄水隧洞）断面尺寸；（17）能够根据原地形图绘制渠道纵向断面设计图；（18）能够按条件和要求正确选择渠系建筑物的型式；（19）能够计算渠系建筑物的基本尺寸；（20）能够熟练查阅渠系建筑物定型设计图册；（21）能够依据所给资料和要求，进行水利枢纽的初步布置；（22）能对常见水工建筑物的运行进行一般检查观测及资料整理与分析。

水工建筑物教学大纲

重点：坝体尺寸、稳定分析、材料选择、填筑标准、地基处理。
难点：坝体尺寸、稳定分析。
6、水闸：（8学时，其中6.1-6.2节2学时，6.3-6.4节2学时，6.5-6.6节2学时，6.7-6.9节2学时）
知识点：闸孔口设计；防渗、消能、防冲、地基处理、闸室结构、布置及计算、稳定分析、与两岸联接。
重点：水闸防渗、消能、防冲、闸室布置及计算、稳定分析。
难点：闸室布置及计算。
7、溢洪道：（2学时）
知识点：正槽式溢洪道布置及构造、侧槽式溢洪道特点、其他形式及非常泄洪措施。
重点：正槽式溢洪道布置及构造。
难点：正槽式溢洪道构造。
8、水工隧洞：（6学时，其中8.1-8.2节2学时，8.3-8.6节2学时，8.7-8.9节2学时）
知识点：泄水洞洞线选择、进口段、洞身、出口及消能、洞室围岩稳定性、衬砌计算、锚喷支护。
2、课程学习目标的基本要求：（1）对砼重力坝、拱坝、土石坝、水闸及河岸泄水建筑物的工作原理及工作条件有较深的理解，对其他水工建筑物的基本形式和工作原理等也有一般的了解。（2）懂得从安全经济运用的原则出发，根据任务的具体条件选择水工建筑物的型式和基本尺寸，初步掌握这一工作方法和步骤。（3）根据水工建筑物的工作原理和具体条件，拟定其主要细部构造。（4）能进行一般水工建筑的水力计算、稳定计算、强度校核等。（5）了解水利工程的一般设计阶段、程序及内容。（7）了解水利枢纽中的各种水工建筑物的布置方法和步骤。
四、课程的教学目的
该课程支撑的毕业要求：2-3具备专业知识与实际技能，并用于研究复杂水利工程问题。
1、课程性质：
《水工建筑物》是水利水电工程专业的主干课程，要想从事本专业的工作，就必需掌握各种水工建筑物在水利枢纽中的相互关系及其布置原则，以及解决实际工程问题的基本原理和步骤。为今后从事水工设计、科研及教学等工作打下基础。

水工建筑物监测.pptx

安全检测工作时段 安全监测的总体工作贯穿于工程建设与运行管理的全过程。
第一节 水工建筑物安全监测概述
运行阶段的安全监测方式
一般有两种方式，现场检查和仪器监（观）测。
1.现场检查：是指对水工建筑物及周围环境的外表现象进行巡视检查的工作
，可分为巡视检查和现场检测两项工作。巡视检查一般是靠人的感官直觉（眼 看、耳听、手摸）并采用简单的量具进行定期或不定期的的现场检查；现场检 测主要是用临时安装的仪器设备在建筑物及其周围进行定期或不定期的一种检 查工作。
第一节 水工建筑物安全监测概述
通过观测仪器和设备，以及时取得反映大坝和基岩性态变化以及环境 对大坝作用的各种数据的观测和资料处理等工作。其目的是分析估计大坝 的安全程度，以便及时采取措施，设法保证大坝安全运行。由于大坝的工 作条件十分复杂，大坝和地基的实际工作状态难以用计算或模型试验准确 预测，设计中带有一定经验性，施工时也可能存在某些缺陷，在长期运行 之后，由于水流侵蚀和冻融风化作用，使筑坝材料和基岩特性不断恶化。 因此，在初期蓄水和长期运行中，大坝都存在着发生事故的可能性。大坝 一旦出现异常状态，必须及时发现和处理，否则可能导致严重后果。
1991年3月22日由李鹏总理签署的国务院第77号令，颁发了《水库大坝安全管理 条例》。其中:第2条指出：“大坝包括永久性挡水建筑物以及与其配合运用的泄洪、输 水和过航建筑物等”，因此“大坝”是一个广义词，可理解为包括各种水工建筑物及近 坝区岸坡等；第19条规定:“大坝管理单位，必须按照有关技术标准，对大坝进行安全 监测和检查，对监测资料应当及时整理分析，随时掌握大坝运行状况”，这充分说明了 国家对大坝安全监测工作的重视。
70年代以来，由于电子技术和电子计算机的发展和应用，大坝安全监测系统实现 了半自动化或自动化，美国、日本、西班牙、意大利、法国等都在其国内建立机构进行 大坝安全监测资料的集中处理。
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
泄水建筑物的设计须依据一定的条件进行水力学计算，对大中型工程还要进 行水力学模型试验，但是有些水力学现象在模型试验中是模拟不了的，因此设计 的合理性还需通过水力学监测验证、模型试验成果与原型的相关性也需根据水力 学监测成果的进行进一步研究。
三、与室内模型试验配合进行特殊水力学问题的专题研究
到目前为止，有些水力学现象或边界条件无法在模型上得到模拟，如振动、紊 动、掺气、空蚀、粗糙系数、冲蚀、磨损、通气量等，只有通过水力学监测对它 们进行研究。
② 水尺法 在边墙上按一定的距离选择适当的位置用油漆绘制水尺，一般水尺间距为 5~15m，水尺宽度为10~15cm，每水尺为一测点，各点水面连成光滑曲线即为水 面线。 目测简易，但得到的不是同步水位；拍照和摄像可得到同步水位。
第三章 基本水力要素和现象观测
（2）明流泄水洞水面线观测 观测者无法直接测读泄水洞水面线，多借助远传仪表显示和宏观调查。 ① 水尺法 在洞内两侧一定位置绘制水尺，水尺面涂以胶着彩色水粉浆。泄水时水流将粉浆冲蚀， 停水后测读冲痕高程即得包括水面波动的最高水面线。 ② 电测法 常用电容液位计观测。由传感器、转换器、指示仪表组成。 传感器用1根聚四氟乙烯绝缘导线为一极以水为另一极构成。电容值随水位升降而变化， 其变化用过转换器转化为0~10mA的直流标准信号，再通过电子电位差计计等进行显示或记 录。 传感器安装：传感器装在直径50mm的镀锌管内，管长大于测量范围，在管壁上每隔100mm 钻一直径10mm的小孔，保证管内水位与被测水位一致，在管的两端各装一开口销固定拉直 的绝缘导线，管顶安装转换器。在隧洞两侧壁按要求位置凿挖与传感器管相当的竖直槽埋 设测管。 （3）挑流水舌轨迹线观测 可用经纬仪、全站仪测量水舌出射角、入射角、水舌厚度，也可用立体摄影测量平面扩散 等。 （4）水跃长度及平面扩散观测 用水尺法和摄影法观测。
第三章 基本水力要素和现象观测
2、超声波时差法测流速
超声波在流动水体中传播的速度与在静水中传播速度不同。超声波时差法测流速及利用超声波在 顺流和逆流中传播的时间差来计算流速。 具体实施时将两超声换能器安装在河流对岸，超声波传播通道（距离为L米）与流向成一夹角θ ， 则超声波传播时间可按下式计算。 超声波在顺流方向的传播时间TAB（换能器A发B收）及逆流方向的传播时间TBA（B发A收）为： TAB=L/(C+vcos θ ); TBA=L /(C-vcos θ );
水库或闸坝上游水位：设在坝前跌水线以上水位平稳处，与闸坝的距离不小于设计水
头的3~6倍。 下游水位：设在较顺直的河段内，观测点面水位稳定且无回水影响。 （ 2）水位观测设备和方法 设备：水尺；自记水位计。
第三章 基本水力要素和现象观测
2、水面线观测 （1）闸坝及泄槽水面线观测 一般测取沿边墩的水面线。 ① 直接坐标网格法 在边墙上用耐冲的白色瓷漆或油漆绘制直角坐标网格，网格线宽10cm。纵坐 标为高程，横坐标为工程桩号。 水面线读取采用拍照和录像方法。经过放大回放读取水位高程，并取各次水 位平均值绘制水面线。
第三章 基本水力要素和现象观测
（2）调压井（室）、闸门井和拦污栅 调压井（室）和闸门井在底板和侧墙处布置压强测点；在拦污栅进出口水流平 稳的墙上各布置压强测点。 （3）闸（阀）门 闸（阀）门压强测点一般布置在门板上，便于和闸（阀）门流击振动观测一起考 虑。 （4）电站机组过流系统 沿流道全程布设。在蜗壳末端和尾水管进口部位应加密测点，以便机组甩负荷时 准确捕捉蜗壳最大压力升高值和尾水管最大压力降低值（负压）。 （5）船闸输水系统 着重监测闸（阀）门上下游侧、管道转弯处、叉管处、船闸的阀门段处。 （6）输水明渠和引航道 在典型段靠近底板的侧墙处适当布置测点。
第三章 基本水力要素和现象观测
2、动水压强测量方法 （1）时均压强可用测压管和精密压力表测量；瞬时压强和脉动压强可采用压力传 感器（或变送器）测量。 （2）测压管包括测头和导管两部分。测头平整地安装在测点部位，导管与测头连 接引出，采用压力表或比压计观测。 （3）脉动压力传感器安装在过流表面的底座上，传感器由监测电缆引到观测室， 观测时采用信号采集设备由计算机控制进行数据采集，采集频率一般不小于 30Hz，采样时间应大于300s。
第三章 基本水力要素和现象观测
5、毕托管测流速 通过毕托管测得的动水和静水压强之差Δ Hw来计算流速u。
u C 2 gH w
C为毕托管修正系数； 在实际应用中，动、静水压强可用比压计测得，也用压力传感器测得。
第三章 基本水力要素和现象观测
四、流量
流量观测方法 分为河流、渠道上进行观测的一般方法及水文测验方法及直接 在各种过水建筑物上进行观测的特殊方法两类。若按获得具体流量数据的过程而 言，则可分为直接法和间接法两类：直接法为溶液法和容积法等；间接法则是通 过其它水力要素（水位、压力、流速）的测量，经过计算得出流量。 泄水建筑物上直接测流方法 通过布置测流速设备（流速仪、动压管等），测 出相应过水断面的流速分布情况，再计算出相应流量。
第二章 水力学监测的由来和发展
一、美国
在二十世纪30年就开始水力学监测。当时美国大兴水利工程，水工模型试 验普遍开展，模型试验成果需通过原型观测验证，所以进行了原型观测，同时开 展水力学观测。前后进行水力学观测的工程有：大古力、诺里斯、邦内维耳等、 胡佛坝等，内容主要为平均脉动压力、泄流能力和泄流流态等。 上世纪30年代后期随着坝高增加，出现高速水流问题，水力学开始对空蚀进 行观测。到50年代，开始对流量系数、掺气、水头局部损失和沿程摩察系数、 闸门启门力、闸门上托力和下拽力以及闸门振动、还有消力池的空蚀等进行观测。 在观测仪器设备方面除了常规的外采用了较先进的立体经纬摄影仪、磁电流 速仪、可专用于水下检查和维修的浮运设施等。
第四章 主要水力学问题观测
一、消能 消能监测包括挑流、底流、面流各种水流形态测量、描述及消能率计算。分析消能率时，应在下游河 段水流相对平稳的地方设置断面，测量断面的水力要素（水位、流量等），再推求消能率。 二、冲刷 观测重点是消力池、辅助消能工、消力戽和泄水建筑物下游河床。 测定冲坑的位置、深度、形态及范围。冲坑水上部分可直接目测和测量；水下部分可采用抽干检查法、 测深法、压气沉柜检测法及水下电视检查法等。水下测量可采用测深杆、探测仪或回声测深仪。 对过流建筑物的冲蚀位置、范围、深度进行检查记录。 三、振动 振动主要监测水工建筑物因高速水流压力脉动、漩涡激励及其它水动力荷载所激发的结构振动。 主要效应量为动位移、振动速度和加速度、动应变和动应力。 测点布置以相关结构动力分析成果为参考。 激振方式主要为锤击法和环境激励法两种。 现场测试成果主要有模态分析和流击振动分析。 四、通气量 通气量观测是对设有通气管道的过流建筑物通气效果监测。 主要监测部位：泄水管道工作门、事故闸门、检修闸门、掺气槽坎、泄洪洞鄂补气洞，以及电站进水口 快速闸门下游等处。 通气量根据测量断面的平均风速计算确定。通气风速可采用毕托管、风速仪法进行测量。
第三章 基本水力要素和态和局部流态的总称。
按性质分 急流；缓流；临界流。
按形象分 回流：在平面上呈环形流动的水流； 环流：在垂直主流横断面内呈环形流动的水流。 局部流态 受河工建筑物或河流局部地形影响而产生的流态。如泄水建筑物进口的收缩水流、漩涡漏斗、 跌水等流态；溢流坝坝面的扩散水流；掺气水流以及闸墩、导墙、尾坎处的水冠花和水翘等流态；泄水 建筑物下游的挑流水舌、底孔射流、水跃和旋滚流等流态；航道口门区的斜流、往复流等流态；闸墩、 桥墩、堤头的绕流流态；泄水隧洞中的明流、满流、临界流；引水管的虹吸流；调压井中涌浪等。 流态描述 通常用其位置、范围及有关参数来描述。 观测 1、流态平面位置、范围观测。测定水流表面的流线、及其边界范围的坐标。 2、流态参数定量观测。包括流向角度、漩涡深度、泡水高度、环流强度和旋度、流速、坡降等。
第三章 基本水力要素和现象观测
一、水位及水面线
水位：是工程管理运用和分析建筑物工况的重要资料。
水位分为时均水位和瞬时水位。水位监测包括过水建筑物上、下游及沿程水位。 大坝上、下游水位通常关注的是时均水位； 船闸闸室、调压室（井）、电站尾水、引航道等则关注水面波动和涌浪； 输水明渠、明流隧洞和泄槽等，关注沿程水面线变化。 1、水位观测 （1）测点位置选择 一般原则：测点设在满足工程运用、管理和分析研究专门问题有代表性的地点：设在 水流平稳、受风浪影响小、河床和岸坡较稳固、便于观测的地点。
二、中国
我国水力学观测从上世纪50年代开始。对数百个工程进行水力学监测。特色： 比较注重综合性监测，挤在一个水利枢纽上对所有水力学课题进行观测，内容 涉及效能、冲刷、脉动、空蚀、通气、雾化等，在使用常规仪器的基础上进行该 进，如采用小型压力传感器、多孔流速仪、同步摄影测量水舌轨迹、告诉摄影测 量表面流速、改进和完善掺气仪和空穴仪等等。形成了水力学监测的专业队伍。
L 1 1 v ( ) 2 cos TAB TBA
式中C为静止淡水中声速(m/s),水温20℃时，C值约为1480m/s。
第三章 基本水力要素和现象观测
3、电波流速仪测流速 电波流速仪是一种较理想的非接触水式测速仪器。 根据多普勒效应，当电波流速仪向具有速度vr的移动物体发射频率为f0 的电波时，从移动的物体反射回来的电波频率变为f0±fd，由式 vr=cfd/2f0可以确定移动物体的速度vr。 c为电波速度，在空气中是3×1010cm/s； fd为多普勒频率； f0为发射频率。 实际测量中常常是发射的电波频率f0与实际流速为vr的水面流线构成 俯角θ ，此时用式vr=cfd/2f0cosθ 计算。 4、流速仪测流速 在河道、渠道上常用旋杯式和璇桨式流速仪。
第三章 基本水力要素和现象观测
二、压强
水流作用于水工建筑物的力有静水压力和动水压力，对泄水建筑物主要是 动水压力观测。 量测过水边界上压强需在观测位置上埋设测压管和导管，用导管将水引至观 测室与测压计连接。 常用测压计：水银比压计、压力表和测压管。