水利水电工程概论课件
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水利水电工程概论节水工隧洞PPT课件
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水工隧洞可以设计成有压的，也可以设计 成无压的。即使是在同一条隧洞中，以主 闸门为界，闸门前有压，闸门后为无压的。 但是在隧洞的同一段内，除了流速低的导 流隧洞外，应严禁出现时而有压，时而无 压的明满交替的流态，以免造成因此引起 的震动与空蚀。
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二、 水工隧洞的工作特点 1．深式过水建筑物的特点 （1）泄水隧洞出口流速高，单宽流量大，能 量集中，消能防冲措施要求较高。 （2）进口处于水下较深处，闸门承受的水压 力大，要求闸门刚度大，启闭机容量大。 （3)高水头无压泄水隧洞，容易在高速水流的 作用下引起的振动及洞身空蚀破坏。 （4)有压隧洞往往承受较大的内水压力，要求 有一定厚度的围岩和足够强的衬砌。
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2)回填灌浆 回填灌浆的目的在于填充衬砌与围 岩之间的空隙，保证衬砌与围岩紧密结合，改善传 力条件及减少渗漏。回填灌浆多在顶拱中心角～以 内布置。孔距和排距一般为2～6m，灌浆压力常采 用0.2～0.3Mpa，孔深应深入围岩5cm以上。 3.防渗与排水
——闸门处孔的面积；
——作用水头。
h
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在工作闸门之后的陡坡段,可用能量方程分别求出 其水面曲线。为保证洞内为明流状态，洞内必须留 有一定的净空。当流速较低，通气很好时，要求净 空面积不小于断面面积的15%，且净空高度不小于 40cm。当流速较大时，还因考虑掺气的影响，在 掺气水面以上的净空约为洞身断面积的15～20%； 对圆拱直墙式断面，水流波峰应限制在直墙范围以 内。
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（2）受力衬砌 受力衬砌按其结构又可分为单层 衬砌、组合衬砌、预应力衬砌和喷锚衬砌等四种。 1）单层衬砌 单层衬砌是指由混凝土、钢筋混凝土、 喷混凝土及浆砌石等做成的衬砌。适用于中等地质 条件、高水头、高流速、大跨度的情况。衬砌的厚 度应根据受力、抗渗、结构和施工要求分析确定。 一般约为洞径和跨度的1/8～1/12。单层整体混凝 土衬砌，其厚度不宜小于20cm；单层钢筋混凝土 衬砌不宜小于25cm；双层钢筋的不宜小于30cm。
水工隧洞可以设计成有压的，也可以设计 成无压的。即使是在同一条隧洞中，以主 闸门为界，闸门前有压，闸门后为无压的。 但是在隧洞的同一段内，除了流速低的导 流隧洞外，应严禁出现时而有压，时而无 压的明满交替的流态，以免造成因此引起 的震动与空蚀。
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二、 水工隧洞的工作特点 1．深式过水建筑物的特点 （1）泄水隧洞出口流速高，单宽流量大，能 量集中，消能防冲措施要求较高。 （2）进口处于水下较深处，闸门承受的水压 力大，要求闸门刚度大，启闭机容量大。 （3)高水头无压泄水隧洞，容易在高速水流的 作用下引起的振动及洞身空蚀破坏。 （4)有压隧洞往往承受较大的内水压力，要求 有一定厚度的围岩和足够强的衬砌。
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2)回填灌浆 回填灌浆的目的在于填充衬砌与围 岩之间的空隙，保证衬砌与围岩紧密结合，改善传 力条件及减少渗漏。回填灌浆多在顶拱中心角～以 内布置。孔距和排距一般为2～6m，灌浆压力常采 用0.2～0.3Mpa，孔深应深入围岩5cm以上。 3.防渗与排水
——闸门处孔的面积；
——作用水头。
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在工作闸门之后的陡坡段,可用能量方程分别求出 其水面曲线。为保证洞内为明流状态，洞内必须留 有一定的净空。当流速较低，通气很好时，要求净 空面积不小于断面面积的15%，且净空高度不小于 40cm。当流速较大时，还因考虑掺气的影响，在 掺气水面以上的净空约为洞身断面积的15～20%； 对圆拱直墙式断面，水流波峰应限制在直墙范围以 内。
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（2）受力衬砌 受力衬砌按其结构又可分为单层 衬砌、组合衬砌、预应力衬砌和喷锚衬砌等四种。 1）单层衬砌 单层衬砌是指由混凝土、钢筋混凝土、 喷混凝土及浆砌石等做成的衬砌。适用于中等地质 条件、高水头、高流速、大跨度的情况。衬砌的厚 度应根据受力、抗渗、结构和施工要求分析确定。 一般约为洞径和跨度的1/8～1/12。单层整体混凝 土衬砌，其厚度不宜小于20cm；单层钢筋混凝土 衬砌不宜小于25cm；双层钢筋的不宜小于30cm。
水利水电工程概论课件
❖水利水电工程概论❖第一章绪论❖第一节水资源与水利工程❖水资源是人类生存及社会发展的一项基本因素，随着生产的发展和生活水平的不断提高，人们对水的要求日益增多，而大自然的来水：地域、年际、年内分配不均，使来水与供水的矛盾日益尖锐，解决这种矛盾的根本措施是修建水利工程。
❖第一节水资源与水利工程❖第一节水资源与水利工程❖第一节水资源与水利工程❖人均水资源量（1950~2050）❖第一节水资源与水利工程❖第一节水资源与水利工程❖最大的世界性问题──水匮乏❖世界银行最新提供的报告警告：世界上近40%的人口难保有足够的洁净用水。
水资源已经到了严重不足的阶段。
一些环境和资源学家也指出，不远的将来，水缺乏将成为地球环境方面最大的难题。
❖第一节水资源与水利工程❖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。
❖水利工程对水资源的综合利用主要包括:❖水电站的优缺点能源回报率(Energy payback ratio)--以火力发电厂为例运行期内发出的所有电力建设期、运行期消耗的所有电力(Luc Gagnon，hydro2009)➢消耗的所有电力包括建设期、运行期所消耗的所有电力既包括直接能源消耗，如机械设备运行、照明耗能等，也包括建筑材料、煤炭等制造、运输等过程的耗能。
❖我国水电建设从解放初期装机16万千瓦，发展到2002年底装机8607万千瓦，尽管在发展进程中曾数度遭遇困难和挫折，但是仍然顽强地发展，从弱到强，由小到大。
❖在不同的历史时期，我国水电事业曾受到不同因素的制约，先后经历了技术制约、投资制约、市场制约和生态制约四个发展阶段。
❖1.技术制约阶段❖新中国成立初期，我国水电事业受建筑材料和技术等因素制约，发展速度缓慢。
由于缺乏科学的筑坝技术和现代化的建筑材料、施工机械，修建大坝主要靠人扛肩挑，机械化水平极低，制约了水电事业的发展。
❖如今技术制约阶段早已成为过去，中国目前有能力设计、修建任何类型的大坝。
水利水电工程概论课件 第6章 水电站
潮汐：潮汐现象是海水因受日月引力 而产生的周期性升降运动，即海水的潮涨 潮落。
潮汐发电原理：利用潮水涨、落产生 的水位差所具有势能来发电的，也就是把 海水涨、落潮的能量变为机械能，再把机 械能转变为电能（发电）的过程。
潮汐发电原理
单向
仅在退潮时利用池中高水
潮汐
位与退潮低水位的落差发
潮
电站
电。
汐
电
坝
河床式 ( H＜30~40m)
式
水
电
引水道布置于坝内
站
厂房位置
坝后式
坝后式厂房 坝内式厂房
引水道布置于河岸
河岸式厂房
河床式水电站
当水头较小，厂房本身能承受水压力，与坝并排 建在河道中，而成为挡水建筑物的一部分。 工程实例：葛洲坝水电站，富春江水电站。
坝后式厂房
适用于水头较高的电站，厂房设置在坝后，厂 房本身不起挡水作用。典型实例：三峡水电站。
易于制作 ▪ 缺点：相同水头损失下，造价较高 ▪ 布置：平面尺寸大，与前室、调压室连接困难 ▪ 适用：(1) 单机流量大、长度短的地下埋管或明管；
(2) 混凝土坝内管道
▪ 压力管道的供水方式Ⅱ
2．联合供水： 一根主管，向多台机组供水。单机规模大，多分
岔管。机组前设快速阀门。 ▪ 优点：相同水头损失下，造价较低 ▪ 缺点：结构复杂（岔管）、灵活性差 ▪ 布置：较容易 ▪ 适用：广泛应用于地下埋管和明管，机组数较
6.3 压力管道的功用和类型
▪ 压力管道的概念
水库 引水管道末端的前池 调压室
有压状态
全部或大 部分水头
水轮机
对坝式电站，压力管道的起点一般是水库进 水口；对无压引水式的电站，压力管道的起点一 般是压力前池；对有压引水式电站，压力管道的 起点一般是从调压室开始。
潮汐发电原理：利用潮水涨、落产生 的水位差所具有势能来发电的，也就是把 海水涨、落潮的能量变为机械能，再把机 械能转变为电能（发电）的过程。
潮汐发电原理
单向
仅在退潮时利用池中高水
潮汐
位与退潮低水位的落差发
潮
电站
电。
汐
电
坝
河床式 ( H＜30~40m)
式
水
电
引水道布置于坝内
站
厂房位置
坝后式
坝后式厂房 坝内式厂房
引水道布置于河岸
河岸式厂房
河床式水电站
当水头较小，厂房本身能承受水压力，与坝并排 建在河道中，而成为挡水建筑物的一部分。 工程实例：葛洲坝水电站，富春江水电站。
坝后式厂房
适用于水头较高的电站，厂房设置在坝后，厂 房本身不起挡水作用。典型实例：三峡水电站。
易于制作 ▪ 缺点：相同水头损失下，造价较高 ▪ 布置：平面尺寸大，与前室、调压室连接困难 ▪ 适用：(1) 单机流量大、长度短的地下埋管或明管；
(2) 混凝土坝内管道
▪ 压力管道的供水方式Ⅱ
2．联合供水： 一根主管，向多台机组供水。单机规模大，多分
岔管。机组前设快速阀门。 ▪ 优点：相同水头损失下，造价较低 ▪ 缺点：结构复杂（岔管）、灵活性差 ▪ 布置：较容易 ▪ 适用：广泛应用于地下埋管和明管，机组数较
6.3 压力管道的功用和类型
▪ 压力管道的概念
水库 引水管道末端的前池 调压室
有压状态
全部或大 部分水头
水轮机
对坝式电站，压力管道的起点一般是水库进 水口；对无压引水式的电站，压力管道的起点一 般是压力前池；对有压引水式电站，压力管道的 起点一般是从调压室开始。
水利水电工程概况PPT课件
中国最早入史的“水工”。
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• 1961年 中国最大的引黄灌区，内蒙古河套灌区的引水枢纽─三盛公水利枢纽竣工。 第4页/共27页
• 1986年竣工的福建大田坑口坝，中国第一座碾压混凝土坝，高56.8m。 第5页/共27页
• 河北迁西潘家口水利枢纽，引滦工程的主要水源，中国第一座大型混合式抽水蓄能电站。 第6页/共27页
• 集团公司的前身为上世纪50年代初成立的燃料工业部水力发电建设总局，后在 国家部委机构调整中，经过几次合并与拆分，名称和隶属关系有所变化，先后由 能源部、电力工业部、国家电力公司归口管理。2002年12月，在国家电力体制 改革中经国务院批准正式改组为中国水利水电建设集团公司，成为由国务院国资 委监管的中央企业。
管理局注册的以实业为主，集科技、工业、贸易为一体的多功能综合性的实体，具有独立法人的资格，在 涉外活动中享有一定的审批权，涉外工程分布巴基斯坦、菲律宾等国家。
第18页/共27页
• 部队下辖水电一总队、水电二总队、水电三总队、水电学校、天生桥发电总厂、华宇房地产开发总公司。 目前该部队在全国部分省市设立了公司、办事处。
第20页/共27页
• 中国人民武装警察部队水电第三总队是为西藏羊湖抽水蓄能电站建设的需要，经国务院、中央军委批准， 于1991年5月22日正式成立，国家一级施工企业，是一支以军事化组织形式，实行企业化管理的技术密集 型、高度机械化的基本建设突击队，接受公安部、武警总部、国家电力公司的领导，承担大中型水利水电 工程、交通工程和工业与民用建筑工程的施工和勘测设计工作，曾参加过万安、潘家口、天生桥、引滦入 津等水利水电工程的建设，还承担了二滩、向家坝、桐子林等大中型水电站的地质勘探工作。
个世纪，积累了浩瀚的基本资料和研究成果，是世界上前期准备工作最为充分的 水利工程。
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• 1961年 中国最大的引黄灌区，内蒙古河套灌区的引水枢纽─三盛公水利枢纽竣工。 第4页/共27页
• 1986年竣工的福建大田坑口坝，中国第一座碾压混凝土坝，高56.8m。 第5页/共27页
• 河北迁西潘家口水利枢纽，引滦工程的主要水源，中国第一座大型混合式抽水蓄能电站。 第6页/共27页
• 集团公司的前身为上世纪50年代初成立的燃料工业部水力发电建设总局，后在 国家部委机构调整中，经过几次合并与拆分，名称和隶属关系有所变化，先后由 能源部、电力工业部、国家电力公司归口管理。2002年12月，在国家电力体制 改革中经国务院批准正式改组为中国水利水电建设集团公司，成为由国务院国资 委监管的中央企业。
管理局注册的以实业为主，集科技、工业、贸易为一体的多功能综合性的实体，具有独立法人的资格，在 涉外活动中享有一定的审批权，涉外工程分布巴基斯坦、菲律宾等国家。
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• 部队下辖水电一总队、水电二总队、水电三总队、水电学校、天生桥发电总厂、华宇房地产开发总公司。 目前该部队在全国部分省市设立了公司、办事处。
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• 中国人民武装警察部队水电第三总队是为西藏羊湖抽水蓄能电站建设的需要，经国务院、中央军委批准， 于1991年5月22日正式成立，国家一级施工企业，是一支以军事化组织形式，实行企业化管理的技术密集 型、高度机械化的基本建设突击队，接受公安部、武警总部、国家电力公司的领导，承担大中型水利水电 工程、交通工程和工业与民用建筑工程的施工和勘测设计工作，曾参加过万安、潘家口、天生桥、引滦入 津等水利水电工程的建设，还承担了二滩、向家坝、桐子林等大中型水电站的地质勘探工作。
个世纪，积累了浩瀚的基本资料和研究成果，是世界上前期准备工作最为充分的 水利工程。
水利水电工程概论
• 所容纳的多余洪水，消减洪峰的水工建筑 物。
• 6）挡潮闸
• 建于河流的海口，为了挡潮、御咸、排水 和蓄淡水工建筑物。
• 7）冲沙闸
• 建于取水闸首或电站进水口的旁边，其底 板高程一般低于取水闸或电站进水口的底 板高程。利用泄洪时大量过闸水流将淤泥
• 积在取水闸前的泥沙冲向河道下游。
• （二）按闸室结构分类 • 1. 开敞式 过闸水流表面不受阻挡，泄流能
• 九 闸室结构
• （一）底板
• 闸室底板一般采用平底板，平底板可以分 为整体式和分离式。
• （二）闸墩
• 用于分隔闸室，支承闸门，承受水压力， 是工作桥和交通桥的桥墩。
• （三）闸门
• 水闸的闸门按工作性质可分为工作闸门、 检修闸门。
• 工作闸门承担调节流量，控制水位，宣泄 洪水等任务。常有形式有弧形闸门和平面 闸门。
不充分。
• （2）水闸的两种不同泄水工况与其特点
• 水闸正常泄水，上游来水量较小。
• 水闸在遇到洪峰时，上游水流量大，要全 部或大部分闸门敞泄，下游河道水位迅速 上升，上下水位差变小。
二 消能防冲设施
1. 护坦 护坦是消力池底板，用于保护河床不受冲。 护坦一般比下游河床较低，形成消力池， 可以适应下游水深变化。
• 在两岸公路交通需要通过水闸时，用于连 接两岸的交通。
• （七）胸墙
• 当水闸挡水高度较大或水位变化较大时， 可以在闸门上不设置胸墙，以减少闸门高 度或闸门承受力。
十 两岸连接建筑物
• （一）翼墙的形式和布置 • 1.角墙式 • 角墙由两段相互正交的垂直墙体组成，转
角处用半径不大的圆弧段连接。 • 2.八字墙 • 八字翼墙采用垂直墙，但上、下游均向两
第五章 水利工程概论PPT课件
取水工程（渠首工程）
❖渠首的主要作用是引进河道或水库中的水以满足灌溉 、发电、工业和生活用水需要，是农田水利工程中的重 要建筑物之一。
灌溉取水方式示意图
有坝取水
有坝取水工程示意图
泵站
有引水渠泵站布置图
取水工程（渠首工程）
❖ 无坝取水：不在河流中修建拦河坝，直接引水灌溉。适用 于不经调节，河流水位、流量就能满足灌区用水要求时。
第五章 水利工程概述
你眼中的水利工程？
我国水资源现状
❖ 优点：水资源丰富，可开发利用的水能资源居世界首位。 水资源理论蕴藏量为6.76亿千瓦，其中可开发量3.78亿千 瓦（占全世界可开发水能资源总量的16.7％） ，年发电量 19200亿千瓦时。
❖ 缺点：水资源在时间和地域上的分布经常与对它的需要不 一致。（南多北少，春夏多秋冬少）
水的作用使得水工建筑物工作条件特殊，除一般荷载外，还要 承受水压力、浪压力、冰压力、渗透力、冻胀力等。
水利水电工程地质条件复杂多变，需对地基进行细致周密的处 理和研究。
水利水电工程施工受气候、温度等影响大。
❖ 大型水工结构不仅对社会、经济有很大影响，对自然环 境、生态环境也会产生很大的影响
通过防洪、农田水利、水力发电、港口、航运等为人类造福。 改变自然面貌，对自然环境产生影响（可能是积极的也可能带
中国七大江河
项目
长江
流域面积（万km2） 河长（km）
180.9 6300
年均降水深（mm） 1070
年均径流量（亿m3） 9513
注入
东海黄河 5Leabharlann 2 5464 475 658 渤海
松花江 55.7 2308 527 62 黑龙江
珠江 辽河 海河
水利水电工程概论课件第6章 水电站建筑物
由于影响旋涡产生的因素很多，有些因素 无法定量估算，上式只能用来初估淹没深度。
在工程实践中，受地形限制及复杂的行近水 流边界条件影响，要求进水口在各种运行情况 下完全不产生旋涡是困难的，关键是不应产生 漏斗状吸气旋涡。此外，通过水力模型试验研 究并采取相应的工程措施，如在旋涡区加设浮 排和防涡梁等也有助于避免或消除旋涡。根据 统计，国内进水口淹没深度一般大于0.8d，个 别坝式进水口淹没深度仅为0.5d。
1、位置： 布置原则：合理布置进水口在枢纽总体中的位置。 ① 保持水流平顺、对称，不发生回流和漩涡，不出 现淤积，不聚集污物，泄洪时仍能正常进水。 ② 进水口后接压力隧洞，应与洞线布置协调一致， 要选择地形、地质及水流条件均较好的位置。
❖ 有压进水口
2、高程
① 顶部高程: 保证在最低运行水位以下 有足够淹没深度，淹没深度以不产生漏斗状 吸气旋涡为原则，防止引水道出现负压。
适用条有压进水口
5、主要设备
拦污栅 检修闸门 工作闸门
充水阀 通气孔
拦污栅、检修闸门、工作闸门
② 检修闸门：设在事 故闸门上游测，当检修 工作闸门及其门槽时用 于堵水。一般在静水中 开启和关闭。
③ 工作闸门： 当机组
或引水道内发生事故时，
紧急关闭闸门切断水流，
※2．有压进水口：供水入压力水道。 如压力管道和压力隧洞。 一般适用于河流水位变幅大或从水库引 水的水电站，即有压引水式、坝后式和 混合式电站。
无压引水式水电站 供水入无压水道。无压进水口后引水道是无压的。
有压引水式水电站 供水入有压水道。有压进水口后引水道是有压的。
有压引水式、坝后式、混合式
❖ 有压进水口
第二章 进水口及 引水建筑物
• 2.1 进水口 • 2.2 沉沙池 • 2.3 引水道 • 2.4 压力前池
水利水电工程概论(1)
水利水电工程概论(1)
（二）闸室段
• 闸室是水闸的主体部分，其作用是：控制 水位和流量，兼有防渗防冲作用。
• 闸室结构包括：底板、闸墩、闸门、启闭 机、工作桥、交通桥、胸墙等。
• （三）下游连接段 • 下游连接段的作用有消能、防冲、安全排
除闸基及两岸的渗流。
水利水电工程概论(1)
• 下游连接段包括：护坦、海曼、防冲槽、 护岸等。
八 （一）消能防冲的特点 九 （1）泄量大、水头低、佛氏数低、消能
不充分。
水利水电工程概论(1)
• （2）水闸的两种不同泄水工况与其特点 • 水闸正常泄水，上游来水量较小。 • 水闸在遇到洪峰时，上游水流量大，要全
部或大部分闸门敞泄，下游河道水位迅速 上升，上下水位差变小。
水利水电工程概论(1)
水利水电工程概论(1)
无法存储的多余水量。 • 4内湖或洼地的渍水。 • 5. 分洪闸 • 建于分洪区河道一侧，用于分泄主流河道
水利水电工程概论(1)
• 所容纳的多余洪水，消减洪峰的水工建筑 物。
• 6）挡潮闸 • 建于河流的海口，为了挡潮、御咸、排水
和蓄淡水工建筑物。 • 7）冲沙闸 • 建于取水闸首或电站进水口的旁边，其底
水利水电工程概论(1)
• （四）启闭机 • 平面闸门常采用移动式门机或高排架固定
式启闭闸门。 • 小型闸门可以用手动螺杆式启闭机。 • （五）工作桥 • 工作桥是为安装启闭设备和便于工作人员
操作管理的需要而设置的桥。 • （六）交通桥
水利水电工程概论(1)
• 在两岸公路交通需要通过水闸时，用于连 接两岸的交通。
水利水电工程概论(1)
六 水闸的安全和地基处理
• 水闸的安全问题包括沿闸底板平面的抗滑 稳定、地基承载力和不均匀沉降。
（二）闸室段
• 闸室是水闸的主体部分，其作用是：控制 水位和流量，兼有防渗防冲作用。
• 闸室结构包括：底板、闸墩、闸门、启闭 机、工作桥、交通桥、胸墙等。
• （三）下游连接段 • 下游连接段的作用有消能、防冲、安全排
除闸基及两岸的渗流。
水利水电工程概论(1)
• 下游连接段包括：护坦、海曼、防冲槽、 护岸等。
八 （一）消能防冲的特点 九 （1）泄量大、水头低、佛氏数低、消能
不充分。
水利水电工程概论(1)
• （2）水闸的两种不同泄水工况与其特点 • 水闸正常泄水，上游来水量较小。 • 水闸在遇到洪峰时，上游水流量大，要全
部或大部分闸门敞泄，下游河道水位迅速 上升，上下水位差变小。
水利水电工程概论(1)
水利水电工程概论(1)
无法存储的多余水量。 • 4内湖或洼地的渍水。 • 5. 分洪闸 • 建于分洪区河道一侧，用于分泄主流河道
水利水电工程概论(1)
• 所容纳的多余洪水，消减洪峰的水工建筑 物。
• 6）挡潮闸 • 建于河流的海口，为了挡潮、御咸、排水
和蓄淡水工建筑物。 • 7）冲沙闸 • 建于取水闸首或电站进水口的旁边，其底
水利水电工程概论(1)
• （四）启闭机 • 平面闸门常采用移动式门机或高排架固定
式启闭闸门。 • 小型闸门可以用手动螺杆式启闭机。 • （五）工作桥 • 工作桥是为安装启闭设备和便于工作人员
操作管理的需要而设置的桥。 • （六）交通桥
水利水电工程概论(1)
• 在两岸公路交通需要通过水闸时，用于连 接两岸的交通。
水利水电工程概论(1)
六 水闸的安全和地基处理
• 水闸的安全问题包括沿闸底板平面的抗滑 稳定、地基承载力和不均匀沉降。