《水工建筑物》课程设计上课讲义

水利水电工程专业《水工建筑物》课程设计1、课程设计目的：水工建筑物课程设计是在学习重力坝理论基础上进行的一次综合性的大坝断面设计，通过设计和实践，培养学生综合运用知识、设计计算与工程制图的能力，使学生牢固掌握课程中学到的重力坝的设计原理、应力与稳定的分析方法。

2、基本要求能根据课题要求，通过查阅资料，独立完成课题的方案设计、合理地选择挡水坝段断面并进行设计情况与校核情况的应力与稳定分析，撰写设计说明书，并应用CAD画出完整的挡水坝段的剖面图，通过离线作业系统提交。

3、课程设计任务及要求（1）基本资料一、气候特征1、根据当地气象局50年统计资料，多年平均最大风速14 m/s，重现期为50年的年最大风速23m/s，吹程：设计洪水位2.6 km，校核洪水位3.0 km 。

2、最大冻土深度为1.25m。

3、河流结冰期平均为150天左右，最大冰厚1.05m。

二、工程地质与水文地质1、坝址地形地质条件（1）左岸：覆盖层2～3m，全风化带厚3～5m，强风化加弱风化带厚3m，微风化厚4m。

（2）河床：岩面较平整。

冲积沙砾层厚约0～1.5m，弱风化层厚1m左右，微风化层厚3～6m。

坝址处河床岩面高程约在38m左右，整个河床皆为微、弱风化的花岗岩组成，致密坚硬，强度高，抗冲能力强。

（3）右岸：覆盖层3～5m，全风化带厚5~7m，强风化带厚1～3m，弱风化带厚1～3m，微风化厚1～4m。

2、天然建筑材料：粘土料、砂石料和石料在坝址上下游2~3km均可开采，储量足，质量好。

粘土料各项指标均满足土坝防渗体土料质量技术要求。

砂石料满足砼重力坝要求。

3、水库水位、水库规模①死水位：初步确定死库容0.30亿m3，死水位51m。

②正常蓄水位：80.0m。

注：本次课程设计的荷载作用只需考虑坝体自重、静水压力、浪压力以及扬压力。

表一本设计仅分析基本组合(2)及特殊组合(1)两种情况：基本组合(2)为设计洪水位情况，其荷载组合为：自重+静水压力+扬压力+泥沙压力+浪压力。

水工建筑物第二版课程设计1. 课程背景本课程是针对水工建筑物的设计和施工方面展开的, 主要内容涉及水电站、水闸、水库、渡槽、水利管渠等水工建筑物的设计及相关的安全、施工等要素。

本课程要求学生具备一定的土木工程知识和专业技能，能够独立完成水工建筑物的设计和施工，并且具备良好的工程监理能力和团队合作精神。

2. 课程目标本课程的目标是让学生了解水工建筑物的设计原理和施工技术，能够熟练掌握水工建筑物的相关知识和技能，具备独立完成水工建筑物设计和施工任务的能力，能够在工程建设中发挥巨大作用，安全高效地完成工程建设任务，为国家的水利工程建设事业做出贡献。

3. 课程安排第一周1.教师介绍课程，介绍课程目标和安排2.提出学生作业要求3.介绍水工建筑物基本概念及类型4.讲解水工建筑物的尺寸、地基设置等相关要素第二周1.介绍水电站设计及各部位结构的功能2.探讨水电站建设的安全问题及防范措施3.介绍水电站施工流程及纠错方法第三周1.讲解水闸构造及分类2.介绍不同水闸类型的设计标准和建设要求3.分析水闸设备的维护和保养事项第四周1.介绍水库设计及安全措施2.解析水库建设过程中的重点难点3.探讨水库相关法律法规第五周1.讲解不同类型的渡槽的设计原理2.探讨渡槽建设中的特别说明事项3.分析不同材质渡槽的优缺点第六周1.介绍不同类型的水利管渠结构特点及功能2.分析水利管渠的施工要素和标准3.探讨水利工程建设中的安全隐患及应急措施第七周1.团队合作演练2.学生进行个人练习第八周1.反馈和建议2.学生提交作业及出勤记录3.课程总结4. 评分标准学生的课堂出勤情况、学习表现，以及课外作业的完成情况将作为评分标准。

具体评分标准如下:•出勤率：30分•学生表现：30分•作业完成度和质量：40分5. 结论本课程旨在让学生能够独立完成水工建筑物的设计和施工任务，同时也充分考虑到了实际应用中的安全和监理问题。

通过本课程的学习，学生将能够掌握水工建筑物的相关知识和技能，具备独立完成水工建筑物设计和施工任务的能力，成为水利工程建设领域的人才储备。

1.水闸根本设计资料1.1.根本资料1.1.1工程概况东风渠起自魏县北寨村南卫XX岸，经广平、肥乡，于曲周县城南入滏阳河，是黑龙港流域老沙河系的较大排水渠之一，担负东风渠以XX区排涝任务，排涝控制流域面积765k m2。

东风渠兼有输水任务，主要引蓄黄河水和卫河水，为XX市水网、魏县“梨乡水城〞及下游黑龙港地区提供灌溉用水和环境用水。

东风渠也是引黄入冀补淀输水渠道的重要组成局部。

1..2工程地质工程区位于XX平原南部，地势根本平坦开阔，总体自东南向西北略倾。

该段渠道水流方向亦由东南流向西北。

两岸地面高程45.75～55.10m，渠底高程为43.78～46.66m，现状渠道河口宽度为46～72m。

岸坡存在冲蚀、坍塌现象，渠底多处坑洼不平。

渠底浅部多分布有淤泥和杂物，厚度约0.5～1.0m。

1.1.3水文规划资料本水闸合理使用年限为50年,设计排沥流量为83.2m3/s，引黄设计流量为58m3/s，上游设计排沥水位为44.82m，下有设计排沥水位为44.72m，上游引黄设计水位为44.08m，下游引黄设计水位44.03m，蓄水位为46.02m，河底高程为40.30m，渠底宽度为17m，边坡顶部高程为48.5m。

1.2设计标准本水闸主要建筑物级别为3级，水闸等级为四级，闸室康华稳定平安系数，根本组合时［k］不小于1.20，特殊组合时［k］不小于1.05。

本水闸本身并无交通要求，考虑到农田耕作及水闸自身施工运行要求设人行便桥。

1.3设计任务1.3.1闸孔设计包括闸孔型式与尺寸，闸底板型式及高程。

1.3.2消能防冲设计包括消力池、海漫、防冲槽型式与尺寸，上下游护坡湖底等。

1.3.3 防渗排水包括地下轮廓线设计，渗流计算，抗渗稳定验算，反滤层设计等。

1.3.4闸室构造设计布置，分缝，止水布置，闸室稳定计算。

1.3.5两岸建筑物设计包括闸室与上下游连接与两岸岸坡的连接，侧向防渗设计与验算。

2.闸孔设计2.1闸孔型式确实定此处东风渠上建一排水闸，无通航要求，因此底板采用宽顶堰式水平底板。

水工建筑物第五版教学设计前言水利工程是国民经济的重要组成部分，也是人们生产生活中不可缺少的基础设施。

水工建筑物作为水利工程的重要组成部分，是实现水利目的的关键环节之一。

本文将针对水工建筑物第五版教材的教学设计进行探讨。

教学目标1.掌握水工建筑物的基础知识，包括水工建筑物的分类、构造、性质等；2.理解水工建筑物的设计方法和设计原则；3.学会水工建筑物的施工方法和施工技术；4.能够通过实例分析和综合设计等方式，解决实际问题。

教学内容第一章水工建筑物概述1.1 水工建筑物起源和发展 1.2 水工建筑物的分类及其特点 1.3 水工建筑物的功能和作用 1.4 水工建筑物的构造组成 1.5 水工建筑物的运用和发展第二章水工坝和塞子2.1 水工坝的概述 2.2 水工坝的分类及特点 2.3 水工坝的设计原则 2.4 水工坝的施工方法和施工技术 2.5 坝体的监测和维护第三章水工隧洞3.1 水工隧洞的概述 3.2 水工隧洞的分类及特点 3.3 水工隧洞的设计原则3.4 水工隧洞的施工方法和施工技术 3.5 隧洞的监测和维护第四章水工闸门和水闸4.1 水工闸门和水闸的概述 4.2 水工闸门和水闸的分类及特点 4.3 水工闸门和水闸的设计原则 4.4 水工闸门和水闸的施工方法和施工技术 4.5 闸门和水闸的监测和维护第五章水工渠道5.1 水工渠道的概述 5.2 水工渠道的分类及特点 5.3 水工渠道的设计原则5.4 水工渠道的施工方法和施工技术 5.5 渠道的监测和维护教学方法本课程采用讲授、案例分析和综合设计三种教学方法相结合的方式。

1.讲授：通过讲授掌握水工建筑物的基础知识和设计原则；2.案例分析：通过实际案例分析，加深对水工建筑物的理解和掌握；3.综合设计：通过实践性教学，提高学生综合运用所学知识解决实际问题的能力。

教学评估1.课堂随堂测试：检查学生对知识点的掌握情况；2.课堂讨论和问题解答：检查学生对知识的理解情况；3.实验和考核：检查学生的操作技能和综合应用能力，如实验报告、论文写作和综合设计等。

《水工建筑物》课程整体教学设计一、管理信息课程名称：水工建筑物制定时间：2011.03课程代码：所属系部：水利工程系制定人：赵辰批准人：二、基本信息学分：6 课程类型：水利工程等专业的专业技能课学时：120 授课对象：水利类专业五年制高职学生先修课：工程力学、水力学、建筑材料、水工混凝土结构、工程地质与土力学后续课：水利施工、水利工程管理、水利工程造价与预算三、课程设计（一）课程目标设计1.能力目标总体能力目标：使学生了解水工建筑物的设计理论和方法，理解各种水工建筑物在水利枢纽中的作用、相互关系及其布置原则，掌握各种水工建筑物的组成、构造及运用管理知识，锻炼学生运用所学知识解决实际工程问题的能力，结合其它相关课程的学习，为学生从事水利工程的设计、施工、监理、管理等工作打下基础，最终达到培养学生职业能力和职业素质的目标。

具体能力目标：⑴对重力坝、土石坝、水闸、水工隧洞、渠系建筑物及河岸溢洪道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基本型式和工作原理等也有一般的了解。

⑵懂得从安全、经济、实用的原则出发，根据任务和具体条件选择水工建筑物的型式和基本尺寸，理解并掌握其工作方法和步骤。

⑶能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，能进行水工建筑物的初步设计。

⑷能运用所学基本理论，选择合理的设计条件，进行各种水工建筑的一般水力计算，稳定计算，强度校核等。

⑸了解在进行水工建筑物设计时所需的原始资料；了解水利工程的一般设计阶段，程序及其内容。

⑹了解水利枢纽中各种水工建筑物在布置上的要求，以及当地的地形、地质、水文、施工、运用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与步骤。

⑺会检索收集资料、使用相关规范手册，能撰写设计文件报告、识别绘制水利工程图、具有文字编写能力和语言表达能力。

2.知识目标⑴掌握水利枢纽的分等和水工建筑物的分级。

⑵掌握重力坝的主要荷载计算及组合；非溢流重力坝的剖面设计方法；抗滑稳定计算中基本参数选择、提高抗滑稳定性的措施；应力分析目的以及利用材料力学法进行边缘应力坝体应力的计算方法；溢流重力坝的剖面拟定、孔口尺寸的计算及下游消能建筑物的设计方法；重力坝的主要构造；重力坝地基处理的主要措施。

水工建筑物课程设计辅导资料一、水工建筑物的作用与分类1、作用的定义使结构产生内力和变形的各种原因总称为结构上的作用。

作用是结构设计的主要依据之一。

结构上作用可分为直接作用和间接作用。

直接作用是指直接施加在结构上的集中力或分布力，也可称为荷载；间接作用是指使结构产生外加变形或约束变形的原因，如地震作用、温度作用等。

长期以来，工程界习惯将上述两类作用不加区分均称为荷载，如自重荷载、水荷载、地震荷载、温度荷载等。

2、作用的分类为了便于分析和研究，可将结构上的作用按其随时间的变异、随空间位置的变异和对结构的反应特点进行分类。

（1）按随时间的变异分类①永久作用。

在设计基准期内量值不随时间变化，或其变化与平均值相比可以忽略不计的作用。

例如结构自重、土压力、预应力等。

②可变作用。

在设计基准期内量值随时间变化，且其变化与平均值相比不可忽略的作用。

例如水压力、扬压力、浪压力以及风、雪、人群、堆放物品等作用。

③偶然作用。

在设计基准期内出现概率很小，一旦出现其量值很大且持续时间很短的作用。

例如校核洪水位时的水荷载（包括静水压力、扬压力和动水压力）、地震作用等。

（2）按随空间位置的变异分类①固定作用。

在结构空间位置上具有固定分布的作用。

例如结构自重、固定设备重等。

②可动作用。

在结构空间位置上的一定范围内可以任意分布的作用，其作用位置和数值都是可以变动的。

例如水电站厂房内行车轮压作用，在吊车梁的长度方向可任意变化，起吊物及小车（天车）位置不同，则轮压不同。

（3）按引起结构的反应分类①静态作用。

在结构上不产生加速度或产生的加速度可以忽略不计的作用。

例如结构自重等。

②动态作用。

在结构上产生不可忽略的加速度的作用。

例如地震作用、设备振动等。

对于这类作用，在进行结构分析时，应当考虑其动力效应，有的可以用乘一个动力系数的办法来考虑，有的则应采用结构动力学的方法进行计算分析。

二、荷载效应组合作用效应是指施加在结构上的作用所引起的结构的反应，如轴力、弯矩、剪力、应力等内力引起的位移、应变、裂缝等变形。