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![[讲义]水利水电工程水工建筑物PPT讲义(59页 图文并茂)](https://uimg.taocdn.com/a6e4e78dde80d4d8d05a4f46.webp)
1、水利枢纽的概念。
答；了综合利用水资源，达到防洪、灌溉、发电、供水、航运等目的，需要修建几种不同类型的建筑物，以控制和支配水流，满足国民经济发展的需要，这些建筑物称为水工建筑物，由不同水工建筑物组成的综合体称为水利枢纽。
2、重力坝的特点。
优点（1）工作安全，运行可靠。
（2）对地质、形条件适应性强。
（3）泄洪方便、导流容易。
（4）施工方便、维护简单。
（5）受力明确，结构简单。
缺点1）坝体剖面尺寸大，材料用量多，材料的强度不能得到充分发挥。
（2）坝体与坝基接触面积大，坝底扬力大，对坝基稳定不利。
（3）坝体体积大，混凝土在凝结过程中产生大量水化热和硬化收缩，将引起不利的温度应力和收缩应力。
3、土石坝的优缺点。
答:优点:（1）可以就地取材，节约大量水泥、木材、和钢材，减少工地的外线运输量。
（2）能适应各种不同的地形、地质和气候条件。
（3）大功率、多功能、高效施工机械的发展，提高了土石坝的施工质量，加快了进度，降低了造价，促进了土石坝建设的发展呢。
（4）岩土力学理论、实验手段和技术的发展，提高了大坝分析计算的水平，加快了设计进度，进一步保障大坝设计的安全可靠性。
（5）高边坡、地下工程结构、高速水流消能防冲等土石坝配套工程设计和施工技术的综合发展。
缺点：（1）稳定方面。
土石坝的剖面形状为梯形或复式梯形。
由于填筑坝体的土石材料松散，抗剪强度低，（2）渗流方面。
土石坝挡水后在坝体内形成由上游向下游的渗流。
（3）冲刷方面。
土石坝为散粒体结构，抗冲能力低。
（4）沉陷方面。
由于土石料存在较大的孔隙，且易产生相对的移动，在自重及水压力作用下，会有较大沉陷。
4、土石坝的渗透变形及防止措施。
答：（一）渗透变形的形式（1）管涌（2）流土（3）接触冲刷（4）接触流土和接触管涌。
为了防止渗透变形，常采用的工程措施有:全面截阻渗流、延长渗经、设置排水设施、反滤层或排水减压井等。
防渗体主要有心墙、斜墙、铺盖、截水墙等。
设置排水设施降低坝体浸润线及孔隙水压力，防止渗透变形，增加坝坡的稳定性，防止冻胀破坏。
水利枢纽及水工建筑物相关知识一、水利枢纽为了综合利用水利资源达到防洪、灌溉、发电、给水、航运等目的，需要修各种不同类型的水工建设物，例如：挡水、泄水、输水或其它专门建筑物等，以控制和支配水流，满足国民经济的需要，这些建设物称为水工建筑物（这些为兴水利、除水害而修建的建筑物称为水工建筑物），水工建筑物的综合体称为水利枢纽。
二、水工建筑物的分类及特点（一）按具体水利枢纽中所起的主要作用分类：挡水建筑物：坝、闸和堤防等。
泄水建筑物：溢洪道、泄洪洞等。
输水建筑物：输水洞、引水管、渠道。
取水建筑物：进水口、进水闸、扬水站。
专门建筑物：电站厂、船闸、升船机、鱼道、筏道等。
整治建筑物：用来整治河道、改善河道的水流条件，如丁坝、顺坝、导流堤、护岸等。
（二）水工建筑物的分级水利水电工程中的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。
（三）水工建筑物的特点1.工作条件复杂：自重、风雪压力、地震作用、水压力、风浪等2.施工的艰巨⑴野外施工：深山老林、无路无水无电、生活难。
⑵解决河道来水：导流、截流、地下水等。
⑶地基处理：岩石开挖、洞挖、地基的复杂性。
⑷规模宏伟：工程量大、工期长、受气候影响。
（四）水工建筑物的独特：受地形、地质、水文、气象、技术、经济等方面的影响，各水工建筑物大小、形式不同。
（五）水利枢纽对环境的影响1.淤积和冲刷：造成库区泥沙淤积，造成下游河床的冲刷下切。
2.水文状态变化：水库蓄水上游淹没、浸没等，下游地下水位下降。
3.水质的变化：水温下降、水质改善的。
4.气候的变化：蒸发大，形成小气候，降雨增加。
5.地震的影响：水库诱发地震（大库容）。
6.对渔业影响：发展水产养殖，对野生鱼的回游形成障碍，需专门考虑。
（六）对国民经济影响巨大投资巨大、影响国家经济发展；防洪、供水、发电等关系到国计民生大事；水库移民问题复杂，影响深远；如规划、设计不当，很难改正；水库大坝失事：对国民经济、下游人民；群众生命、财产造成极大损失；水库形成避暑、旅游场所。
1水利工程指对自然界的地表水和地下水进行控制和调配，以达到除害兴利的目的而修建的工程。
2水利枢纽由不同水工建筑物组成的综合体称为水利枢纽。
3水工建筑物为综合利用水资源，达到防洪、灌溉、发电、供水、航运等目的，修建的不同类型的建筑，以控制和支配水流，满足国民经济的需要。
4.扬压力扬压力是渗透压力和浮托力的总称。
，扬压力是由上下游水位差产生的渗流而在坝体内或坝基面上形成的渗透力，和由下游水深淹没坝体而产生的向上的浮托力组成。
5.渗透压力渗透压力是由上下游水位差产生的渗流而在坝内或坝基面上形成的向上的压力。
6.浮托力是由下游水深淹没坝体计算截面而产生的向上的压力。
7.拱冠梁法拱冠梁法是一种简化的拱梁分载法，计算时，只取拱冠处的一根悬臂梁为代表与若干层水平拱圈组成计算简图，并按径向位移一致条件，对拱梁进行荷载分配。
8.滑雪道泄洪滑雪道式泄洪是拱坝特有的一种泄洪方式，在溢流面曲线由溢流坝顶和紧接其后的泄槽组成，泄槽通常由支墩或其它结构支承，与坝体彼此独立。
9.土石坝指由当地土料、石料或混合料，经过抛填、碾压等方法堆砌成的挡水坝。
10.流土在渗流作用下，成块土体被掀起浮动的现象称为流土。
11.管涌在渗流作用下，坝体或坝基中的细小颗粒被渗流带走逐步形成渗流通道的现象称为管涌。
12.反滤层由耐久的、能抗风化的砂石料、非粘性土等组成的，一般为2－3层不同粒径材料排列，且垂直于渗流方向的可以保证滤土排水的设施。
13..浸润线土石坝挡水后，在坝体内形成由上游向下游的渗流，这在坝体中渗流的水面线则称浸润线。
14.节制闸枯水期用于拦截河道，抬高水位，以利上游取水或航运要求，洪水期则开闸泄洪，控制下泄流量。
15..地下轮廓线水流在上下游水位差作用下，经地基向下游渗透，并从护坦的排水孔等处排出，上游铺盖，板桩及水闸底版等不透水部分与地基的接触处。
16、围岩压力隧洞在岩体中开挖衬砌后，围岩的变形，滑移乃至坍塌趋势受到衬砌扼阻，此时围岩作用于衬砌的力称为围岩压力3．封拱温度答：拱坝系分块浇筑，经充分冷却，当坝体温度降至相对稳定值时，进行封拱灌浆，形成整体，在封拱时的坝体温度称作封拱温度。
第一部分水资源、水利工程和水利枢纽1、我国的水资源的特点：储量有限性、补给更新循环性、时空分布不均性、利与害两重性储藏可转移。
2、水利工程：对自然界地表水和地下水进行控制和调配，以达到除害兴利目的而建的各项工程。
3、水工建筑物：控制和调节水流，防治水害，开发利用水资源的建筑物。
组合在一起协同工作的建筑物称为水利枢纽。
4、水工建筑物的特点：承受的作用复杂，施工条件多变，建设周期长，投资较大。
水工建筑物按其用途可分为一般性建筑物和专门性建筑物。
一般性水工建筑物具有通用性，专门性水工建筑物，只实现其特定的用途。
5、水工建筑物分等分级关系到工程自身的安全，涉及到下游人民的生命财产，对工程效益的正常发挥、工程造价、和建设速度有直接影响，是设计中遵循自然规律和经济规律的依据。
依据工程规模、效益以及在国民经济中的重要性来划分等级，依据所属工程的等别及其在工程中的作用和重要性分析确定。
6、水工建筑物失事主要因素：作用不利变异、抗力不良变异、状态方程表达错误。
单一安全系数法考虑：结构安全级别、工作状况和作用效应组合、结构和地基受力特点和计算方程。
第二部分重力坝1、重力坝工作原理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。
特点：相对安全可靠,耐久性好，抵抗渗漏、漫溢、地震和战争破坏能力都比较强；②设计、施工技术简单，易于机械化施工；③对不同的地形和地质条件适应性强。
2、重力坝按筑坝材料的不同分为:混凝土重力坝和浆砌石重力坝。
重力坝按其结构形式分为:①实体重力坝;②宽缝重力坝；③空腹重力坝。
3、重力坝的荷载：自重、静水压力和动水压力、扬压力、浪压力、泥沙压力、土压力、冰压力、地震荷载4、重力坝剖面设计的原则：1）满足稳定和强度要求，保证大坝安全；2）工程量小，造价低；3）结构合理，运用方便；4）便于施工，利于维修。
步骤：首先拟定基本剖面，其次根据运用以及其他要求，将三角形基本剖面修改成使用剖面，最后对使用剖面进行应力分析和稳定计算，按规范要求，经过几次反复修正和计算后，得到合理的设计剖面。
一、水利枢纽1.什么是水利水电工程枢纽为了满足防洪需求，获得发电、灌溉、供水、航行等方面的综合效益，需要在河流的适宜段修建不同类型的建筑物，用来控制和支配水流。
这些建筑物通称为水工建筑物，而不同功能的水工建筑物组成的综合体称为水利水电工程枢纽。
2.水工建筑物按其作用可分为几类水工建筑物种类繁多，但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，整治建筑物，专门为灌溉、发电、过坝需要而兴建的建筑物等六类。
但是，应当指出的是，有些水工建筑物的功能并非单一，难以严格区分其类型。
如各种溢流坝既是挡水建筑物，又是泄水建筑物；水闸既能挡水，又可泄水，有时还作为灌溉渠首或供水工程的取水建筑物，等等。
3.什么是挡水建筑物用于拦截江河水流，形成水库或空高上游水位的建筑物。
如各种坝和水闸以及为抗御洪水或挡潮沿江河岸修建的堤防、海塘等。
4.水库有哪些特征水位及相应库容库容大小决定着水库调节径流的能力和它所能提供的效益。
因此，确定水库特征水位及其相应库容是水利水电工程规划、设计的主要任务之一。
(1) 死水位和死库容水库正常运用情况下允许水库消落到最低的水位称为死水位，该水位以下的库容即死库容。
除特殊情况外，死库容不参与径流调节，即不能动用这部分水库的水量。
(2) 正常蓄水位和兴利库容水库正常运用情况下，为满足设计的兴利要求，在设计枯水年(或枯水段)开始供水时应蓄到的水位，称为正常蓄水位，又称设计兴利水位。
该水位与死水位间的库容即兴利库容。
正常蓄水位到死水位间的水库深度称为消落深度或工作深度。
(3) 防洪限制水位水库在汛期允许兴利蓄水的上限水位称为防洪限制水位。
可根据洪水特性和防洪要求，对汛期不同时期分段拟定。
(4) 防洪高水位和防洪库容当退下游防护对象的设计洪水位时，水库为控制下泄流量而拦蓄洪水，这时在坝前达到的最高水位称为防洪高水位。
该水位与防洪限制水位间的库容称为防洪库容。
当防洪限制水位低于正常蓄水位时，防洪库容与兴利库容的部分库容是重叠的，可减小专用防洪库容，重叠部分称共用库容或重叠库容，在汛期是防洪库容的一部分，而在汛后则为兴利库容的一部分。
绪论水工建筑物：为了满足防洪要求，获得灌溉、发电、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，这些建筑物统称为水工建筑物。
水利枢纽：不同类型水工建筑物组成的综合体成为水利枢纽。
水工建筑物根据所属工程等别及其在工程中的作用和重要性分为五级；水利枢纽根据工程规模、效益和在国民经济中的重要性分为五等。
永久性建筑物：指工程运行期间使用的建筑物。
临时性建筑物：指工程施工期间使用的建筑物，如导流建筑物、施工围堰等。
水工建筑物按作用分类：1挡水建筑物2泄水建筑物3输水建筑物4取（进）水建筑物5整治建筑物6专门建筑物挡水建筑物：指用以拦截江河，形成水库或壅高水位，以及为抗御洪水或挡潮沿江河海岸修建的堤防、海塘等。
泄水建筑物：指用以宣泄多余水量，排放泥沙和冰凌，或为人防、检修而放空水库、渠道等，以保证坝和其他建筑物的安全。
整治建筑物：指用以改善河流的水流条件，调整水流对河床及河岸的作用。
专门建筑物：指为灌溉、发电、过坝需要等而兴建的建筑物。
水利工程的特点：1工程量大，投资多，工期长2工作条件复杂3受自然条件制约，施工难度大4效益大，对环境影响也大5失事后果严重重力坝重力坝：用混凝土或石料等材料修筑，主要依靠坝体自重保持稳定的坝。
主要依靠坝体自重产生的抗滑力来满足稳定要求，同时依靠坝体自重产生的压应力来抵消由于水压力所引起的拉应力，以满足强度要求。
重力坝得到广泛采用，优点：1结构作用明确，设计方法简便，安全可靠2对地形、地质条件适应性强3枢纽泄流问题容易解决4便于施工导流5施工方便缺点：坝体剖面尺寸大，材料用量多2坝体应力较低，材料强度不能充分发挥3坝体与地基接触面积大，相应坝底扬压力大，对稳定不利4坝体体积大，由于施工期混凝土的水化热和硬化收缩，将产生不利的温度应力和收缩应力。
重力坝的设计内容：1剖面设计2稳定分析3应力分析4构造设计5地基处理6溢流重力坝和泄水孔的孔口设计7监测设计重力坝受的荷载与作用：1自重（包括固定设备重）2静水压力3扬压力4动水压力5波浪压力6泥沙压力7冰压力8土压力9温度作用10风作用11地震作用荷载：1基本荷载2特殊荷载荷载组合：1基本组合2特殊组合基本组合属于设计情况和正常情况，由同时出现的基本荷载组成；特殊组合属校核情况或非常情况，由同时出现的基本荷载和一种或几种特殊荷载组成。
学习好资料欢迎下载水利枢纽为满足防洪要求，获得发电灌溉供水等方面的效益，需要在河流的适宜河段修建用来控制和分配水流的不同类型建筑物，由不同类型水工建筑物组成的综合体称为水利枢纽。
水工建筑物为满足防洪发电灌溉供水等方面的效益需要在河流适宜河段修建的用来控制和支配水流的不同类型建筑物。
扬压力重力坝在下游水深作用下产生浮托力，在上下游水位差作用下，产生渗透水压力，之和称为扬压力。
双曲拱坝水平截面呈弓形，而且在铅直截面也呈弓形的拱坝。
反滤层一般由1～3层级配均匀，耐风化的砂、砾、卵石或碎石构成，每层粒径随渗流方向而增大。
反滤的作用是滤土排水，防止土工建筑物在渗流逸出处遭受管涌、流土等渗透变形的破坏以及不同土层界面处的接触冲刷。
防渗长度把不透水的铺盖、板桩和底板与地基的接触线，是闸基渗流的第一根流线，称为地下轮廓线，其长度称为防渗长度。
围岩压力也称山岩压力，是隧洞开挖后因围岩变形或塌落作用在支护或衬砌上的压力。
弹性抗力当衬砌物承受荷载向围岩方向变形时将受到围岩的抵抗，把这个抵抗力称为弹性抗力。
平压管:为减小隧洞进口检修闸门的启门力，应在检修闸门和工作闸门之间设置平压管与水库连通，开启检修闸门前首先在两道闸门中间充水，使检修闸门在静水中启吊。
流土在渗流作用下，粘性土及均匀无粘性土被掀起浮动的现象。
流土常见于渗流从坝下游逸出处。
管涌坝体和坝基土体中部分颗粒被渗流水带走的现象，是土坝渗流变形的一种形式。
接触冲刷顺着两种土壤接触面的渗流对接触面颗粒的冲刷接触流失渗流垂直于渗透系数相差较大的两相邻土层的接触面流动时，将渗透系数娇小的土层中的细颗粒带入渗透系数较大的另个土层。
固结灌浆：目的是提高基岩的整体稳定和强度。
降低地基透水性，灌浆孔一般布置在应力大的坝踵和坝趾附近，以及节理发育和破碎带范围内，灌浆孔呈梅花型或方格状布置。
回填灌浆是为了充填围岩与衬砌之间的空隙，使之紧密结合，共同工作，改善传力条件和减少渗漏。
回填灌浆的范围一般在顶拱中心角90～120°以内。
浅谈水利枢纽布置作用1、水利枢纽修建水利枢纽的目的是通过一系列工程措施，控制和利用水资源，最大限度地满足各用水部门的需要。
达到除害兴利的效果。
由于水利枢纽具有多种效益，所以需要建造具有不同功能和作用的水工建筑物，共同发挥效益。
所以，水利枢纽是由不同类型的水工建筑物构成的综合体。
以水利发电为主的水利枢纽称为水利水电枢纽。
水利水电枢纽一般由下列水工建筑物组成：挡水建筑物；输水建筑物；取（进）水建筑物；整治建筑物；专门建筑物等。
2、枢纽布置枢纽布置着重研究枢纽中各个水工建筑物之间的相互位置。
广义的枢纽布置包括坝址选择、坝型的选择和枢纽布置。
坝址、坝型选择和枢纽布置是进行水利枢纽设计时贯穿在各个设计阶段中的重要工作。
在流域规划阶段，一般是根据综合利用的要求，结合河道地形、地质等的调查和判断，初步选择几个可能筑坝的地段，经过对各坝段和坝轴心线的综合比较，选择出一个最有利的坝段和一二条较好坝轴线，也可在选择坝段的同时，对各坝段内有代表性的坝轴线进行比较，从而确定一、二条最有利的坝轴线，并进行枢纽布置。
初步设计阶段通过一系列的方案比较，选出最有利的坝轴线，确定坝型及其它建筑物和枢纽布置。
坝址，坝型选择和枢纽布置是相互的。
不同的坝轴线适用于选用不同的坝型和枢纽布置。
3、枢纽布置的一般原则1.坝址、坝型选择和枢纽布置应与施工导流、施工方法和施工期限结合考虑。
要在较顺利的施工条件下尽可能缩短工期；2.枢纽布置要满足各个建筑物在布置上的要求，保证各建筑物在任何条件下都能正常工作；3.在满足建筑物的强度和稳定条件下，做到枢纽总造价和年运转费用低；4.集中安排枢纽中各种建筑物，减少连接建筑物；5.尽可能使枢纽中的部分建筑物早日投产，提前生效；6.枢纽的外观应与周围环境相协调，在可能条件下，注意美观。
4、西霞院水利水电枢纽黄河小浪底水利枢纽配套工程--西霞院反调节水库位于黃河干流小浪底水利枢纽坝下16Km处，坝址左岸为河南省洛阳市吉利区，右岸为洛阳市孟津县，坝址以上流域面积69.46万Km2。
水利枢纽与水工建筑物
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为了满足防洪要求，获得灌溉、发电、供水等方面效益，在河流的适宜地段修建不同类型建筑物，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的综合体称为水利枢纽。
水工建筑物按其作用可分为以下几类：
1、挡水建筑物
用以拦截江河，形成水库或壅高水位，如各种坝和水闸；以及为抵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
用以宣泄多余水量、排放泥沙和冰凌，或为人防、检修而放空，以保证坝和其他建筑物安全。
如各种溢流坝，坝身泄水孔；又如各种岸边溢洪道和泄水隧道等。
3、输水建筑物
为满足灌溉、发电和供水的需要，从上游向下游输水的建筑物，如引水隧洞、引水涵管、渠道、渡槽等。
南水北调中线工程——沙河渡槽
4、取（进）水建筑物
输水建筑物的首部建筑物，如引水隧洞的进口段，灌溉渠首和供水用的进水闸、扬水站等。
南水北调工程渠首——陶岔渠首枢纽工程
5、整治建筑物
用以改善河流的水流条件，调整水流对河床及河岸的作用，以及防护水库、湖泊中的波浪和水流对岸坡的冲刷，如丁坝，顺堤、导流堤、护底和护岸等。
黄河丁坝
6、专门建筑物
为灌溉、发电、过坝需要而兴建的建筑物，如专为发电用的压力前池、调压室、电站厂房；专为灌溉用的沉砂池、冲沙闸；专为过坝用的船闸、升降机、鱼道、过木道等。
建设中的乌东德水电站地下厂房
有些水工建筑物的功能并非单一，难以严格区分其类型，如：各种溢流坝，既是挡水建筑物，又是泄水建筑物；水闸即可挡水，又可泄水，有时还可作为灌溉渠首或供水工程的取水建筑物。
