水工建筑物课程绪论

西北农林科技大学水利与建筑工程学院水工建筑物讲稿主讲：辛全才绪论一、水资源与水利工程水既是自然界一切生命赖以生存不可替代的物资，又是社会发展不可缺少的重要资源。

在目前的经济技术条件下，人类可利用的水资源主要是指地表水体，如:江，河，湖，海和地下水体中的淡水资源。

水资源可以再生，可以重复利用，但受气候影响，在时间、空间上分布不均匀，不同地区之间、同一地区年际及年内汛期和枯水期的水量可能相差很大。

水量偏多或偏少往往造成洪涝或干旱等自然灾害。

因此，必须认识水资源的变化规律，据天然的时、空分布特点，国民经济各用水部门的需水需要，修建必要的蓄水、引水、提水或跨流域调水工程，以使水资源得到合理开发利用和保护。

水利工程的特点是指对自然界的地表水和地下水进行控制和调配，以达到兴利除害的目的而修建的工程。

兴建水利工程是除水害、兴水利最有效的工程措施。

在时间上重新分配水资源，做到蓄洪补枯，以防止洪涝灾害和发展灌溉、发电、供水等事业；改善水域环境，疏浚航道，建造码头，以利于水上运输；以及为防止水质污染、维护生态平衡，都需要因地制宜地修建一系列水利工程。

二、水利枢纽与水工建筑物1、水工建筑物为了满足防洪要求，获得发电，灌溉，供水等方面的效益，需要在河流的适宜地段修建不同类型的建筑物，用来控制和分配水流，这些建筑物称为水工建筑物。

水工建筑物按其承担的任务可分为：防洪工程、灌溉排水工程或农田灌溉工程、水力发电工程、供水和排水工程、水质净化和污水处理工程等。

按其对水的作用分为:蓄水工程排水工程，取水工程，输水工程，提水工程，水质净化和污水处理工程。

水工建筑物按其作用可以分为以下几类:1）挡水建筑物。

用以拦截江河，形成水库或雍高水位，如各种坝和水闸;以及为抗御洪水或挡潮，沿江河海岸修建的堤防、海塘等2）泄水建筑物。

用以宣泄多余的水量、排放泥沙和冰凌或为人防、检修而放空水库、渠道等，以保证坝和其它建筑物的安全。

3）输水建筑物。

为灌溉、发电和供水的需要从上游向下游输水用的建筑物，如：引水隧洞、引水涵管、渠道、渡槽等。

教学内容旁注第一章绪论1.1 我国的水资源1.水资源的分布（1）水资源总量我国多年平均水资源总量为28000亿m3，其中河川多年平均年径流量27000亿m3，居世界第六位。

全国河流的水能的理论储藏量总计出力为6.76亿千瓦，居世界第一位；由于我国人口多，按照85年人口总数12.48亿计算，人均水资源量为2500 m3，仅为世界人均水资源占有量的1/4，列世界第110位，是世界上13个水资源贫乏的国家。

（2）水资源在空间上分布不合理我国幅员辽阔，自然条件相差悬殊。

降雨总趋势是由东南沿海向西北内陆递减。

南方水多地少，北方水少地多。

（3）水资源在时间上分布不合理年际及年内汛期和枯水期的水量相差很大。

在汛期（北方6~9月份为汛期，南方为5~8月）内可集中全年雨量的60％~80％，而枯水季节或枯水年雨量又很小，雨量的偏多或偏少往往造成洪涝或干旱等自然灾害。

2．我国水资源的开发利用水资源的开发应首先考虑水资源的现状和开发的可能性，不能不顾水资源条件而盲目发展，要加持水利事业的基本原则，即：统一规划，综合治理、综合经营，综合利用，为整个国民经济的发展服务，发电、灌溉、航运、供水、工业生产等用水部门，要制定合理方案，尽量统一各方矛盾，使水资源得到最有效利用。

1.2 河流、水库1.河流：河流是流水侵蚀和地质构造的产物。

地表径流由于地形的起伏不平发生集中，径流越是集中，冲刷力越大，久之，小沟变大沟，长宽高不断发展，一旦切入到潜水层，得到地下水的补给，就成了终年有水的河流。

河流具有携带泥沙的能力，泥沙的冲刷和淤积，影响河道的形状，使之发生演变。

山区河流断面多成V字型、U字形，河道基本稳定，但在岩石风化比较严重，植被很差的地区易发泥石流。

平原河流地形平缓、河谷较宽，航运便利。

2.水库水库是一种蓄水工程。

由拦河坝截断河流、形成一定的容积的水库。

修建水库可以解决来水和用水在时间和空间上的矛盾，综合利用水资源。

但水库也会到来负面影响、如淹没、诱发地震，影响附近的生态平衡。

《水工建筑物》课程内容简介课程名称：水工建筑物学分：4总学时：60—64适用专业：水利水电建筑工程专业先修课程：工程制图、工程力学、建筑材料、工程测量、土力学、工程地质、水力学、钢筋砼结构、水工钢结构、工程水文学与水利计算等为学习基础平台。

后续课程：水利工程施工、水利工程管理、课程设计、毕业设计一、课程内容简介：（一）绪论1.我国的水利工程建设其内容主要包括：国的水资源及开发；我国水利工程建设状况；我国水利事业发展前景2．水工建筑物及水利枢纽其内容主要包括：水利枢纽；水工建筑物的分类及特点；水利工程的等级划分；水工建筑物的设计洪水标准及安全加高。

3. 本课程的性质、任务及学习方法其内容主要包括：本课程的内容、性质、任务；该课程学习方法及注意的问题教学重点：水资源、水利枢纽、水工建筑物等概念；我国水利水电发展前景及当前改革方向。

难点：基本概念、当前水利事业发展及改革的方向。

（二）水工建筑物上的荷载1 荷载及计算建筑物及永久设备重；水压力；扬压力；土压力淤沙压力；浪压力；地震荷载；山体围岩压力及弹性抗力；风雪荷载；其它荷载。

2荷载分类及荷载效应组合荷载分类；荷载效应组合。

教学重点：水工建筑物荷载特点、各种荷载的计算方法及影响因素；荷载组和的实际状况选择。

难点：基本概念、扬压力、风浪压力、地震力、荷载组合。

（三）重力坝1．概述：重力坝的特点；重力坝的类型；外重力坝的发展2．重力坝的稳定分析抗滑稳定计算截面的选择；抗滑稳定计算；提高坝体抗滑稳定性的工程措施。

3 重力坝的应力分析概述；用材料力学法计算坝体应力。

4．非溢流重力坝的剖面设计基本剖面设计；非溢流重力坝的实用剖面。

5 溢流重力坝设计溢流重力坝剖面设计；溢流孔口布置；溢流重力坝的消能防冲措施。

6 重力坝的深式泄水孔泄水孔的作用及类型；有压泄水孔；无压泄水孔。

7 重力坝的材料及构造重力坝的材料；坝体材料分区；坝顶构造；坝体防渗排水设施；坝体的分缝与止水；坝内廊道。

第一部分：工程绪论名词解释：土木工程：是建造各类工程设施的科学技术的统称。

它既指所应用的材料、设备和所进行的勘测、设计、施工、保养维修等技术活动；水利工程：对自然界的地表水和地下水进行控制、治理、调配、保护，开发利用，以达到除害兴利的目的而修建的工程。

水利枢纽：为实现一项或多项水利任务，在一个相对集中的场所修建若干不同类型的水工建筑物组合体，以控制调节水流。

水工建筑物：为控制调节水流防治水患和开发利用水资源而兴建的承受水作用的建筑物。

降雨量：从天空降落到地面上的雨水，未经蒸发、渗透、流失而在水面上积聚的水层深度，称为降雨量洪水三要素：洪峰、洪量、峰现时间水位：河流，湖泊，海洋及水库等水体的自由水面离固定基面的高程，以m计流量：单位时间内通过某一过水断面的水量含沙量：单位体积水中所含泥沙的重量。

是研究河床演变的重要物理量。

流速：在某一特定方向上，水流在某点的运动速率。

设计水位：是指水利工程设计时所设计的水位，一般要考虑工程运行的抗洪能力及枯水季的可运行能力。

校核水位：是指历年高低水位统计计算得到的水位。

死水位：也叫枯水位，不能正常发挥甚至完全不能发挥功能的低水位。

一般为泄洪洞或引水洞、发电洞三者中的底口的最低高程。

兴利水位：能够在设计期内正常发挥功能的高水位和低水位范围；总库容：水库某一水位以下或两水位之间的蓄水容积表征水库规模的主要指标。

通常均指坝前水位水平面以下的静库容。

校核洪水位（关系水库安全的水位）以下的水库容积称总库容防洪库容：为了削减洪峰、防止下游洪水灾害而进行水库径流调节所需的库容。

一般是指汛期坝前限制水位以上到设计洪水位之间的库容。

兴利库容：正常蓄水位至死水位之间的水库容积。

死库容：水库死水位以下的水库容积。

除特殊情况外，死库容不参与径流调节，即不动用这部分库容内的水量。

问题简答：1.水工建筑物的分类、特点。

答：挡水建筑物、泄水建筑物、输水建筑物、取(进)水建筑物、整治建筑物、为灌溉、发电、过坝需要而兴建的专门建筑物。

《水工建筑物》教学大纲（The Course Outline of Hydraulic Structures）一、课程性质、目的和任务《水工建筑物》课程是水利水电工程建筑专业的主干专业基础课程。

开课时间为第七学期，总学时为72学时（64学时课堂教学+8学时学生试验）。

学习《水工建筑物》主要目的和任务是：使学生了解本专业发展新动向，掌握水利枢纽中各种常见水工建筑物的形式及设计基本理论和方法，在各种水利枢纽中的相互关系与布置原则，以及运行管理技术。

通过课堂教学、课程作业、试验、课程设计、实习等教学环节，培养学生运用所学知识解决实际工程问题的能力，配合其它有关课程学习，为今后从事水利水电工程设计、施工、管理及科学研究等工作打下基础。

二、课程基本要求1．对水利枢纽中典型建筑物（重力坝、土石坝、拱坝、水闸、河岸式溢洪道及隧洞等）的工作原理及工作条件有较深入的了解；熟悉其它水工建筑物的基本型式和工作原理。

2．能从安全、经济、实用、美观及方便施工的原则出发，按照水利枢纽中各种水工建筑物在枢纽布置中的任务和要求，根据当地的地形、地质、水文、施工、建材、环保等条件，初步掌握进行水利枢纽布置及水工建筑物的选型、体型设计及拟定基本尺寸的方法与步骤。

3．能运用所学的基本理论，选择合理的设计条件和计算方法，对水工建筑物进行水力计算、渗流分析、稳定验算及强度校核等。

4．能根据水工建筑物的工作原理及具体条件确定地基处理及主要细部构造方案。

5．了解我国大中型水利枢纽及水工建筑物当前实施的设计阶段、程序所需的原始资料及内容。

6．对水工建筑物的运行、管理和观测有所了解。

7．具有绘制水工建筑物的设计图纸、编制设计文件的技能。

三、与其它课程的联系和分工1．水力计算、渗流计算的基础理论在《水力学》课程中讲授。

2．土坡稳定的圆弧法及折线法、地基承载力、地基深层滑动稳定计算的基本理论在《土力学》课程中讲授。

3．钢闸门的结构设计原理与计算方法在《钢结构》课程中讲授。

第一章绪论*1，水资源具有储量的有限性、补给更新的循环性、时空分布的不均匀性、利与害的两重性，以及可储藏可输移等特点。

2，用来控制和分配水流，这些建筑物统称为水工建筑物，而不同类型水工建筑物组成的综合体称为水利枢纽。

3，水工建筑物按其作用可以分为：挡水建筑物、泄水建筑物、输水建筑物、取（进）水建筑物、政治建筑物、专门建筑物。

*4，水利工程的特点：1，工作条件复杂；2，受自然条件制约，施工难度大；3，效益大，对环境影响也大；4，失事后果严重第二章水工建筑物设计综述1，现代水利工程的特点：1,受自然条件制约，工程条件复杂多变；2，施工难度大，对环境和自然的影响也大；3，社会、经济效益高，与经济系统联系密切；4，工程失事的后果严重。

*2,工程设计步骤：技术预测一信息分析一科学类比一系统分析一方案设计一功能分析一安全分析f施工方案f经济分析f综合测评。

3，水利水电工程分等分级的意义：水利工程失常，会直接影响经济效益，而工程失事，将给社会带来巨大的财产损失和认为的灾害。

水利是过敏经济的基础产业,工作失常会导致社会经济运转受到阻滞和破坏,甚至形成社会问题。

因此,应从社会经济全局的利益出发,高度重视工程安全,将之与经济性合理地统一考虑。

有关规范将水利水电工程按重要性分等,将枢纽中的建筑物分级,就是体现了这种意图。

4,水利水电工程按其工程规模、效益和在国民经济中的重要性分成五等。

永久性水工建筑物和临时性水工建筑物,根据其所属工程等别及其在工程中的作用和重要性划分为五级和三级。

5,永久性建筑物系指工程运行期间使用的建筑物。

根据其重要性分为：1,主要建筑物。

系指失事后将造成下游灾害或严重影响工程效益的建筑物,如堤坝、水闸、电站厂房及泵站等。

2,次要建筑物。

系指失事后不致造成下游灾害或对工程效益影响不大,并易于修复的建筑物,如挡土墙、导流墙及护岸等。

6,为了保证建筑物安全,必须在规划、设计阶段详加分析,保证其在蓄水及泄水能力,结构强度及稳定性等方面均有一定的安全储备。

1 第一章绪论水利工程是指对自然界的地表水和地下水进行控制和调配，以达到除害兴利目的而修建的工程。

水利工程的根本任务是：除水害兴水利。

资源水利就是从水资源开发、利用、治理、配置、节约、保护等六个方面系统分析，综合考虑，实现水资源的可持续利用。

水工建筑物：为了达到防洪、灌溉、发电、供水等目的，需要修建各种不同类型的水工建筑物，用来控制和支配水流。

这些建筑物统称为水工建筑物。

水利枢纽是指集中建造的几种水工建筑物配合使用，形成一个有机的综合体，称为水利枢纽。

水利枢纽分为蓄水枢纽（水库）和取水枢纽。

其中水库枢纽包括挡水、泄水、输水（或引水）三类建筑物，称为水库三大件。

水工建筑物的分类按其在枢纽中的作用分为：1挡水建筑物：用以拦截江河，形成水库或壅高水位。

如拦河坝、拦河闸。

2泄水建筑物：用以宣泄多余水量，排放泥沙和冰凌，或为人防、检修而放空水库等，以保证坝和其他建筑物的安全。

如溢流坝、溢洪道、隧洞。

3输水建筑物：为灌溉、发电和供水的需要，从上游向下游输水用的建筑物。

如：引水隧洞、渠道、渡槽、倒虹吸等。

4取（进）水建筑物：是输水建筑物的首部建筑物，如引水隧洞的进口段、进水闸等。

整治建筑物、专门建筑物。

水工建筑物的特点：（1）工作条件的复杂性；（2）设计选型的独特性；（3）施工建造的艰巨性；（4）工程效益的显著性；（5）环境影响的多面性；（6）失事后果的严重性；水利枢纽按其规模、效益和在国民经济中的重要性分为五等。

第二章重力坝重力坝的工作原理是在水压力及其他荷载的作用下，主要依靠坝体自身重量产生的抗滑力来满足稳定的要求；同是也依靠坝体自重在水平截面上产生的压应力来抵消由于水压力所引起的拉应力，以满足强度的要求。

其基本剖面为上游面近于垂直的三角形剖面。

重力坝的类型按其结构形式为：实体重力坝、空腹重力坝、宽缝重力坝。

扬压力是由上、下游水位差产生的渗透水压力和下游水深产生的浮托力两部分组成。

泥沙压力根据坝前淤积高程——淤积计算年限可取50-100年。

湖北省高等教育自学考试大纲课程名称：水工建筑物课程代号：2464一、课程性质与目标（一）课程的性质与特点1、性质：本课程是研究水利工程与水电工程建筑规模，建筑物组成和布置，结构尺寸与构造设计及其地基基础处理的课程。

本课程是水利水电工程建筑专业的主干专业课之一，是一门综合性很强，涉及知识面相当广，与一系列基础课有关的课程。

2、地位：《水工建筑物》是水利水电工程建筑物专业的主干专业课程之一。

与以前学过的多门课程和同时学习的《水电站》及《水利水电工程施工》都有密切联系。

另外，水工建筑物型式多种多样，在学习过程中，通过对几种典型建筑物的分析，了解其一般规律，掌握水工建筑物的设计原则和方法。

3、目的任务：使学生初步掌握各种水工建筑物的设计理论和方法，运行管理及进行科学研究的基本知识，了解各种水工建筑物在水利枢纽中的相互关系及布置原则。

通过课堂听课、课程作业、课程设计、工程实地参观、实验和工地实习等环节，使学生受到运用有关知识解决实际工程问题的基本训练，为今后从事大中型水利水电工程的设计、施工、管理和科学研究打下基础。

（二）课程目标与基本要求1、学生学完本课程以后，应达到下列基本要求：（1）对混凝土重力坝、拱坝、土石坝、水闸河岸泄水建筑物及水工隧洞的工作原理及工作条件，有较深的理解、对其它水工建筑物的型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，根据任务和具体条件选择水工建筑物的型式和基本尺寸。

（3）能运用所学基本理论，选择合理的设计条件，进行各种水工建筑物的一般水力计算、渗流分析、稳定验算和强度校验，并拟定其主要细部构造和地基处理方法。

（4）了解我国大中型水利水电枢纽及水工建筑物当前实施的设计阶段，设计程序的内容，以及所需的原始资料。

（5）了解水利枢纽及水工建筑物在布置上的要求，以及地形、地质、水文、建材、施工、运用和环境保护等条件对水利枢纽布置的影响。

初步掌握进行水利枢纽布置的方法和步骤。