《水工建筑物》第二讲-2003
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⽔⼯建筑物第⼀章绪论第⼀节我国的⽔利⼯程建设⼀、我国的⽔资源及开发⽔资源定义可供利⽤或可能被利⽤,有⼀定数量和可⽤质量,并在某⼀地区能够长期满⾜某种⽤途的⽔源。
主要指由⼤⽓降⽔补给的河流、湖泊、⼟壤⽔和地下⽔等淡⽔资源。
1.我国的⽔资源及其特征(1)河流众多,径流量⼤,⽔资源总量丰富河流流域超过1000Km2的⼤河流约有1600条多年平均径流总量约为2.71×104亿m3,居世界第六。
(2)⼈⼝众多,⼈均⽔资源少,是贫⽔国家⼈均⽔资源占有量为2163m3,为世界⽔资源占有量的1/4。
(3)⽔资源时空分布不均空间上,东南⾬⽔充沛,⽔资源丰富;西北⼲旱少⾬,⽔资源严重匮乏。
时间上,70%~80%降⽔集中在汛期。
(4)⽔资源分布与耕地、⼈⼝分布失调长江流域和长江以南:⽔资源总量为全国的82% ;耕地为全国耕地的36%;⼈⼝为全国⼈⼝的54%。
长江以北地区:降⽔量为全国降⽔量的18% ;耕地为全国耕地的64% ;⼈⼝为全国⼈⼝的46%。
2.我国⽔资源的开发利⽤⽔利:防洪兴利都江堰引⽔⼯程⽔能我国的⽔能资源理论蕴藏量6.878亿千⽡。
我国经济可开发⽔能资源2.9亿千⽡。
2003年底,装机容量达9300万kw。
2001年我国电⼒构成中的⽕电、⽔电、核电、其他发电量之⽐,分别为68.9%、24.5%、0.6%、6%。
⽔电能源是可再⽣、清洁、绿⾊资源。
⽔电每万kWh相当3.5t标煤。
以2000年年发电量2万亿kwh计算,每年⾄少可抵7亿吨标准煤。
⼆、我国的⽔利⼯程建设情况1.新技术、新理论发展迅速。
2.⼯程规模⼤,数量多。
3.理论推进了实际⼯程建设。
第三节本课程的性质、任务和学习⽅法⼀、本课程的性质。
⽔利⽔电专业的主要专业课。
理论性、实践性相结合⼆、课程内容各种主要⽔⼯建筑物的特点、荷载计算、剖⾯设计、结构设计、⼯程布置、泄流能⼒计算、渗流分析、应⼒和稳定分析的主要⽅法等。
预备课程:⽔⼒学、⼟⼒学、材料⼒学、结构⼒学、建筑材料、钢筋混凝⼟结构学、⽔⽂学等。
一、枢纽基本资料1.工程简况该河流自西向东汇入东海,干流全长153公里,流域面积4860平方公里。
罢职以上流域面积2761平方公里,流于境内为山区,平均海拔高度662M,最高峰达1921M,流域境内气候湿润,雨量充沛,属热带气候。
径流主要来自降雨,小部分由地下水补给,每年4-9月份为汛期,其中5、6份为梅雨季节,河道坡道上上游陡下游缓,平均坡降6.32-0.97%,因河道陡,蓄水能力低,汇流快,有暴雨产生的洪水迅速涨落,一次洪水过程线尖瘦,属典型的山区性河流。
流于境内,一以农林为主,森林繁茂,植被良好,水土流失不严重枢纽下游为谋省的主要农副业生产基地某平原。
坝址下游约50公里有县级城市两座,在河流入海处有省辖市一座。
水库枢纽由主坝、电站及泄水底孔等组成,水库主要任务是防洪、发电、灌溉、渔业养殖。
根据水库的工程规模及其在国民经济中的作用,枢纽定为三等工程,主坝为3级建筑物,其它建筑物按4级建筑物考虑。
2.水文条件1.年径流:根据资料分析,坝址处的多年平均流量100m3/s,多年平均总量为31.5m3/s,年内分配很不均匀,主要集中在汛期4-9月份。
丰水年时占全年80%,枯水年占20%。
2.洪水:根据统计资料推算1000年一遇的浑水流量为11700m3/s,5000年一遇的洪水14900m3/s。
施工期间各设计洪水频率流量见下表。
水库淤积高程115m。
淤沙浮容重为8.5kn/m3,内摩擦角100。
4.其他。
本坝址地震烈度为7o3. 气象条件1.气温:坝址处的多年气温为17.3℃,月平均气温5℃(一月份)、最高29℃(七月份)。
实测极端气温-8.2℃(一月份)、最高气温40.6℃(七月份)。
2.湿度:年平均相对湿度为79%左右,其中六月份87%为最大,一月份72%最小,日变化较大。
3.降雨量:坝址以上流域的年平均降雨量1860毫M,实测最大降雨量为2574毫M,最少降雨量1242毫M。
雨量在年内分配不均,其中4-9月份占全年雨量的80%,5-6月份站全年雨量的1/3,往往形成起伏多峰的洪水。
重力坝一、重力坝的工作原理及其特点1、工作原理①利用自重在坝基面产生的摩擦力以及坝与地基间的凝聚力来抵抗水平水压力而维持稳定②利用自重引起的压应力来抵消由水压力产生的拉应力2、工作特点①断面尺寸大,抵抗渗漏、漫顶破坏的能力强,在各种坝型中失事率最低②对地形地质条件适应性强③泄流问题容易解决④施工导流容易解决⑤体积大便于机械化施工⑥结构作用明确⑦由于体积大,材料强度不能充分利用⑧底部扬压力大,对稳定不利⑨由于体积大,水化热不易散发,温控要求高二、重力坝的型式按作用分非溢流重力坝溢流重力坝按建筑材料分混凝土重力坝碾压混凝土重力坝浆砌石重力坝按内部结构分实体重力坝宽缝重力坝空腹重力坝三、重力坝设计的主要内容1、总体布置: 坝轴线组成建筑物的位置2、剖面设计3、稳定分析4、应力分析5、构造设计6、地基处理7、溢流坝或泄水孔设计8、监测设计扬压力(含坝基和坝体内扬压力)*坝基扬压力:坝基扬压力包括两部分①下游水深引起的浮托力;②由水头差引起的渗透压力.渗透压力从上游向下游逐渐消减,其变化呈抛物线分布。
扬压力对坝体稳定不利. 见图2.4为减小扬压力需采取工程措施:设帷幕. 设排水.地震荷载地震荷载包括:地震惯性力地震动水压力(激荡力)地震动土压力( 地震对扬压力、泥沙压力的影响一般不考虑)计算方法:动力法一般用拟静力法计算:F=ma, a为坝址处的地震加速度.地震烈度:(表示地震时在一定地点的地面震动的强烈程度,分0~12度)地震荷载的大小与建筑物所在地区的烈度有关,烈度又分基本烈度和设计烈度两种.基本烈度系指建筑物所在地区今后一定时期(一般指100年左右)内可能遭遇的地震最大烈度。
设计烈度二、荷载(作用)组合1、基本概念除自重外,作用在重力坝上的荷载和如下特点:时大时小、时有时无、此出彼没。
2、荷载组合定义:将可能作用在建筑物上的所有荷载按出现的时间(机率)是否相同进行分组,然后将各组荷载分别作用在所设计的建筑物上,研究建筑物的稳定和强度,并给以不同的安全系数。
【2014年真题】根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SI252—2000),拦河水闸工程等别的确定依据是( )过闸流量。
A、最大B、设计C、平均D、最小【答案】 A【解析】:拦河水闸工程等别,应根据其最大过闸流量确定。
(二)水工建筑物的级别划分1.永久性水工建筑物级别应根据建筑物所在工程的等别,以及建筑物的重要性确定为五级,分别为 1 、 2 、 3 、 4 、 5 级。
(12年考点)永久性水工建筑物级别表2F311011-2【2012年真题】根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000),水利水电工程永久性水工建筑物的级别共分为()级。
A.三B.四C.五D.七【答案】C水库大坝按上述规定为2级、3级的永久性水工建筑物,如坝高超过表2F3110111-5指标,其级别可提高一级,但洪水标准可不提高。
堤防工程的防洪标准主要由防洪对象的防洪要求而定。
堤防工程的级别根据堤防工程的防洪标准确定。
(11年考点)堤防工程的级别防洪标准(重现期,年)≥100<100,且≥50<50,且≥30<30,且≥20<20,且≥10堤防工程的级别 1 2 3 4 5穿堤水工建筑物的级别,按所在堤防工程的级别和与建筑物规模相应的级别中的最高级别确定。
2.临时性水工建筑物级别根据建筑物临时性水工建筑物的保护对象、失事后果、使用年限、规模确定(15年考点)。
分3、4、5三级。
对于同时分属于不同级别的临时性水工建筑物,其级别应按照其中最高级别确定。
对于3级临时水工建筑物,符合该级别规定指标不得少于两项。
二、水工建筑物的分类及作用1. 按作用分类可分为挡水建筑物、泄水建筑物、输水建筑物、取(进)水建筑物、整治建筑物以及专门建筑物。
挡水建筑物,如各种坝和水闸以及沿江河海岸修建的堤防、海塘等。
输水建筑物,如引水隧洞、引水涵管、渠道、渡槽、倒虹吸等。
整治建筑物,如顺坝、丁坝、导流堤、护底和护岸等。
水工建筑物第一部分: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。