北京电大开放教育本科
北京电大开放教育本科
“水利水电工程”专业入学水平测试网上辅导材料
一、复习参考书目：
书名《水工建筑物》
主编：孙明权出版社：中央广播电视大学出版社
二、重点掌握的内容
第一章绪论
1、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。
2、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。
3、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。
4、水工建筑物的分类：
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。
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。
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。
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。
5、对水利枢纽及水工建筑物进行分等分级的目的：为使工程的安全可靠性与其造价的经济合理性恰当地统一起来，所以要对水利枢纽及其组成的建筑物进行分等分级。
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。
1
水工建筑物按其所属枢纽工程的等别及其在工程中的作用和重要性分为五级。第二章重力坝
1、重力坝的工作原理
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。
2、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。
3、重力坝的荷载
主要包括自重、水压力、扬压力、泥砂压力、浪压力等。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。
4、基本烈度：是指该地区今后50年期限内，可能遭遇超越概率P为0.10的地50震烈度。
5、重力坝抗滑稳定分析
目的是核算坝体沿坝基面或沿地基深层软弱结构面抗滑稳定的安全性能。
f∑W
抗剪强度公式：K=
s∑P //A ∑fW+c抗剪断强度公式：/=
K s∑P
6、提高坝体抗滑稳定性的工程措施
（1）利用水重。（2）将坝基面开挖成倾向上游的斜面，借以增加抗滑力，提高稳定性。
（3）设置齿增。（4）抽水措施。（5）加固地基。（6）横缝溉浆。（7）预应力锚固措施。
7、重力坝消能形式及适用条件
挑流消能适用于基岩比较坚固的高坝或中坝。
底流消能适用于中、低坝或基岩较软弱的河道。
面流消能适用于水头较小的中、低坝，要求下游水位稳定，尾水较深，河道2
顺直，河床和河岸在一定范围内有较高抗冲能力，可排漂和排冰。
8、坝体分缝
按其位置分为横缝、纵缝及水平工作缝。
横缝垂直于坝轴线，将坝体分为若干坝段。作用是减少温度应力，适应地基不均匀变形。
为了适应砼的浇筑能力和减少施工期的温度应力，常在平行坝轴线方向设纵缝，将一个坝段分为几个坝块，待坝体降到稳定温度后再进行接缝灌浆。
9、重力坝地基处理主要包含：防渗、提高基岩强度。
固结灌浆的目的是提高基岩的整体性和强度，降低地基的透水性。
帷幕灌浆的目的是降低坝底渗透压力，防止坝基内产生机械或化学管涌，减少坝基和绕坝渗透流量。
10、宽缝重力坝是将相邻坝段间的横缝部分地拓宽的重力坝。
碾压混凝土重力坝是用水泥含量比较低的超干硬性砼经碾压而成的混凝土
坝。
11、溢流坝既是挡水建筑物又是泄水建筑物，除满足稳定和强度要求外，还需要满足泄流能力的要求。
第三章拱坝
1、拱坝的工作原理
它不像重力坝那样利用自重维持稳定，拱坝将外荷载大部分通过拱作用传至两岸岩体，主要依靠两岸岩体维持稳定，坝体自重对拱坝的稳定性影响不大。
2、自重与扬压力等荷载降为次要荷载，而温度和地基变形将对拱应力产生较大影响。
3、拱坝的类型：薄拱坝、一般拱坝、厚拱坝（重力拱坝）、单曲拱坝、双曲拱坝。
4、封拱温度的高低对温度荷载的影响很大。封拱温度越低，建成后愈有利于降
低坝体拉应力。
一般情况下，温降对坝体应力不利，温升对坝肩稳定不利。
3
5、拱坝应力分析方法有：
圆筒法、纯拱法、拱梁分载法（包括拱梁法和拱冠梁法）、有限单元法和模型试验法等。
圆筒法是将拱坝当作铅直圆筒的一部分。
拱梁分载法把拱坝看成由一系列水平拱圈和铅直梁所组成，荷载由拱和梁共同承担，各承担多少荷载由拱梁交点处变位一致条件决定。荷载分配后，梁按静定结构计算应力，拱按纯拱法计算应力。
6、拱坝坝身泄水方式：自由跌落式、鼻坎挑流式、滑雪道式、坝身泄水孔式。
第四章土石坝
1、土石坝的类型：
按其施工方法分碾压式土石坝、抛填式堆石坝、定向爆破堆石坝、水力冲填坝
和水中填土坝。其中碾压式土石坝分为均质坝、分区坝（心墙坝、斜墙坝和斜
心墙坝）、人工防渗材料坝。
2、当材料相同时，上游坡常比下游坡缓，对在同一水位侧坝坡，水下部分也常
比水上部分缓。
3、防渗体的作用是防渗，降低坝体浸润线、降低渗透坡降和控制渗流量。
4、排水体的作用是（1）降低坝体浸润线及孔隙压力、改变渗流方向，增加坝体稳定（2）防止渗流逸出处的渗透变形、保护坝坡和坝基；（3）防止下游波浪对坝坡的冲刷及冻胀破坏，起到保护下游坝坡的作用。
排水体类型：棱体排水、贴坡排水、褥垫排水和组合式排水。
5、渗流分析方法有流体力学法、水力学法、流网法、试验法和数值解法。
渗透变形的类型：管涌、流土、接触冲刷、接触流土等类型。
防渗透变形的工程措施：
（1）采取水平或垂直防渗措施，以便尽可能地延长渗径，以达到降低渗透坡降的目的。
（2）采取排水减压措施，以降低坝体浸润线和下游渗流出口处的渗透压力。对4
可能发生管涌的部位，设置反滤层；可能发生流土，可设置盖重以增加土体抵抗渗透变形的能力。
6、反滤层的作用：排水滤土。
反滤层面的设置大体与渗流方向正交，且顺渗流方向粒径应由小到大。
7、稳定计算目的：
保证坝体在自重、各种情况下的孔隙压力和外荷载作用下，具有足够的稳定性，不致发生通过坝体或坝体连同地基的剪切破坏。
滑动破坏形式：圆弧滑动面、折线滑动面和复合滑动面。
8、砂卵石地基的处理主要是解决防渗问题，通过采取“上堵”、“下排”相结合
的措施，达到控制地基渗流的目的。
基本方式有垂直防渗、水平防渗和排水减压等。前者有粘土截水墙、砼截水
墙、砼防渗墙、水泥粘土灌浆帷幕。水平有防渗铺盖。
第五章水闸
1、水闸是一种低水头建筑物，既能挡水、又能泄水，用以调节水位，控制泄流
量。
水闸按其承担的任务分为进水闸、节制闸、排水闸、分洪闸、挡潮闸、冲沙闸。
按其结构型式分为：开敞式和封闭式水闸。
2、水闸的组成由闸室、上游连接段、下游连接段三部分组成。
闸室起着控制水流和连接两岸的作用，上游连接段的作用是引导水流平顺进入闸室，保护上游河床及两岸免于冲刷，并有防渗作用。下游连接段的主要作用是消能、防冲和安全排出经闸基及两岸的渗流。
3、地下轮廓线：不透水的铺盖、板桩及底板与地基的接触线，即是闸基渗流的
第一条流线，其长度为闸基的防渗长度。L>CH
4、闸基渗流计算目的在于求解渗透压力、渗透坡降，并验证初拟定地下轮廓线和排水布置是否满足要求。计算方法有流网法、直线法、改进阴力系数法、有
限元法和电拟试验法。
直线法假定渗流沿地基轮廓的坡降相同，即水头损失按直线变化。
5
5、防渗设施包括：水平防渗（铺盖）、垂直防渗（板桩、齿墙）两种，排水设施
则是指铺设在护坦（护坦的作用是消减水流的动能）、浆砌石海漫底部或闸底板下游起导渗作用的砂砾石层。海漫的作用是进一步消减水流剩余能量，保护护坦安全，并调整流速分布，保护河床，防止冲刷。海漫要求具有一定的粗糙性、透水性、柔性。
6、提高闸室抗滑稳定的工程措施：
（1）增加铺盖长度，或在不影响抗渗稳定的前提下，将排水设施向水闸底板靠近，以减少作用在底板上的渗透压力。
（2）利用上游钢筋砼铺盖作为阻滑板，但闸室本身的抗滑稳定安全系数仍应大于1。
（3）将闸门位置向下游一侧移动，或将水闸底板向上海一侧加长，以便多利用水重。
（3）增加闸室底板的齿墙深度。
第六章河岸溢洪道
1、河岸溢洪道分为正槽溢洪道、侧槽溢洪道、竖井式溢洪道、虹吸溢洪道。
2、正槽溢洪道：溢洪道的泄槽轴线与溢流堰轴线垂直，即过堰水流与泄槽轴线方向一致。
正槽溢洪道的组成：由进水渠、控制段、泄槽、消能防冲设施和出水渠五部分
组成。
进水渠的作用：将水流平顺、对称地引向控制段，并具有调整水流的作用；
控制段的作用：调节水位，控制流量。
泄槽的作用：使过堰水流顺畅地送往下游，保证工程安全。
消能防冲设施的作用：消除能量，平稳下泄。
出水渠的作用：是将消能后的水流平稳顺畅地与下游河道水流良好衔接。
3、侧槽溢洪道：溢洪道的泄槽轴线与溢流堰轴线接近平行，即过堰水流与泄槽轴线方向接近正交。由溢洪堰、侧槽、泄槽、消能设施和出水渠等部分组成。
4、非常溢洪道一般分为漫流式、自溃式和爆破引溃式。
6
第七章水工隧洞
1、按功用水工隧洞可以分为泄洪隧洞、输水隧洞、施工导流隧洞、和放空隧洞。
水工隧洞的作用：
（1）泄洪隧洞：配合溢洪道宣泄洪水，有时也可作为主要泄洪建筑物使用；（2）输水隧洞：引水发电，或为了灌溉、供水、航运等目的输水；
（3）排沙隧洞：排放水库泥沙，延长水库使用年限，有利于水电站的正常运行；（4）放空隧洞：放空水库，用于战备或检修建筑物；
（5）施工导流隧洞：在水利枢纽施工期间用来施工导流。
根据隧洞的工作条件，又可将其分为有压隧洞和无压隧洞。
有压隧洞洞身从受力条件好、水力特性佳考虑，断面形式应为圆形。
常用的无压隧洞断面形式有：圆拱直墙式、马蹄形。
2、隧洞组成由进口段、洞身段、出口段三部分。
隧洞的消能设施：泄水隧洞大多采用挑流消能和底流消能。另外还有洞内消能。隧洞灌浆按其目的不同分为回填灌浆和固结灌浆。
回填灌浆的作用是为了将衬砌与岩石之间的空隙充填密实，使衬砌与岩石紧密结合，改善衬砌的传力条件，以便衬砌与围岩共同承受荷载。
固结灌浆的作用是提高围岩的强度和整体性，并得到可靠的弹性抗力，以改善衬砌结构的受力条件，并减少渗漏。
3、隧洞设置排水的目的是为了降低作用在衬砌上的外水压力。
4、衬砌的作用（1）承受围岩压力及其他各种荷载；（2）加固围岩，充分利用围岩的承载能力；（3）防止水流、空气和温度变化及干湿变化对围岩的破坏作用；（4）防止渗漏和减小洞身表面糙率.
7
三、综合练习题及答案
一、判断题：
1、挡水建筑物的作用是拦截河流，形成水库或雍高水位。如：各种材料和类型的坝和水闸；以及为防御洪水或阻挡海潮，沿江河海岸修建的堤防、海塘等。( 正确)
2、输水建筑物的作用是用以宣泄多余水量、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。( 错误)
3、为使工程的安全可靠性与其造价的经济合理性恰当地统一起来，水利枢纽及其组成的建筑物要进行分等分级。( 正确)
4、水利水电枢纽工程的等级按其在国民经济中的作用划分。（错误）
5、所谓水利工程，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。( 正确)
6、重力坝的工作原理是在水压力及其它荷载的作用下，主要依靠坝体自身重量产生的抗滑力来满足稳定的要求。( 正确 )
7、重力坝的坝体自重是维持大坝稳定的主要荷载，包括建筑物及其永久设备的重量。( 正确)
8、扬压力是由上、下游水位差产生的渗透压力和下游水深产生的浮托力两部分组成。（正确）
9、作用于重力坝上的主要荷载包括坝体自重、静水压力、扬压力和温度荷载。（错误）
10、重力坝的基本剖面是三角形是因为考虑施工方便。（错误）
11、对混凝土重力坝的坝体混凝土进行分区是为了施工方便。（错误）
12、坝基设有防渗帷幕和排水幕的实体重力坝，可以减少坝基面上的浮托力。（错误）
13、拱坝超载能力强、安全度高主要是由于坝体厚度较薄、材料均匀性好。( 错误)
8
14、在拱坝的应力分析方法中，拱冠梁法在荷载分配时仅考虑了径向变位的调整。（正确）
15、如果拱坝封拱时混凝土温度过高，则以后温降时拱轴线收缩对坝肩岩体稳定不利。( 错误)
16、均质土坝的上游坝坡通常比下游坝坡缓。（正确）
17、贴坡排水不能降低浸润线，但能提高坝坡的抗渗稳定性和抗冲刷能力，其优点是结构简单，便于维修。（正确）
18、反滤层中各层滤料的粒径顺渗流方向布置应由粗到细。(错误)
19、心墙土石坝的防渗体一般布置在坝体中部，有时稍偏向上游，以便同防浪墙相连接，通常采用透水性很小的粘性土筑成。( 正确)
20、水闸的消能措施一般采用挑流消能。（错误）
21、水闸闸室的稳定计算方法与重力坝相同均是取一米的单宽作为荷载计算单元。( 错误)
22、在水闸闸室的渗流分析时，假定渗流沿地基轮廓的坡降相同，既水头损失按直线变化的方法称为直线法。( 正确)
23、在水闸中海漫的作用是进一步消减水流剩余能量，保护护坦安全，并调整流速分布，保护河床、防止冲刷。(正确)
24、侧槽溢洪道的过堰水流方向与泄槽轴线方向一致。( 错误)
25、泄槽轴线与溢流堰轴线接近平行的岸边溢洪道称为侧槽溢洪道。(正确)
26、泄水隧洞的线路选择是确定一条隧洞长度最小的路线。(错误)
27、有压隧洞断面尺寸的确定，主要是满足泄流能力和洞内水面线的要求。（错误）
二、单项选择题
1、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安全的建筑物，称为( B )。
A、挡水建筑物
B、泄水建筑物
C、整治建筑物
D、输水建筑物9
2、用以改善河流的水流条件，调整水流对河床及河岸的作用，以及为防护水库、湖泊中的波浪和水流对岸坡的冲刷。如：丁坝、顺坝、导流堤、护底和护岸等，称为( C )。
A、挡水建筑物
B、泄水建筑物
C、整治建筑物
D、输水建筑物
3、因为作用于重力坝上游面的水压力呈( A )分布，故其基本剖面是三角形。A．三角形 B．矩形 C．梯形 D．弧形