水工建筑物 讲义 第二讲
《水工建筑物介绍》PPT课件
来承受外力，这些力不能准确得知；
以满足我们对公众安全职责的要求。
——改编自一位不知名作者 ]
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1.4.2 解决水工问题的方法
常用的解决水工问题的方法： （1）理论分析 （2）数值分析（有限元数值方法等） （3）实验研究 （4）原型观测与监测 （5）工程经验
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பைடு நூலகம்20
1.3.3 我国水利水电建设应走可持续发展之路 （我国水利水电建设的原则）
自行阅读、仅供参考和思考。
1.全面规划，统筹兼顾，标本兼治，综合治理 2.节流优先，治污为本，开源节流并重，开发保护并举，建设
节水型社会 3.建设水资源“南水北调”和“西电东送”工程 4.加强生态环境建设，合理安排生态环境用水 5.加强水资源统一管理，形成水资源合理配置的格局
9.处理软弱夹层和加固大坝、边坡，广泛采用了预应力锚索加 固技术。
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10.大坝抗震分析与设计。采用计算机和有限元法，已经从拟 静力法分析进入动力分析阶段，并能考虑结构、地基、库水 之间的相互作用。模型试验和原型观测也有相应的发展。
11.计算机在水利水电工程建设中得到广泛应用。
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（6）专门建筑物。水电站压力前池、调压室、电站厂房；灌
渠沉沙池、冲沙闸；过坝用船闸、
升船机、鱼整理道ppt、过木道等。
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本课程将学习重力坝、拱坝、土石坝、水闸、岸边溢洪 道、水工隧洞、过坝建筑物、渠首及渠系建筑物、河道整治 建筑物等10种左右的建筑物。（这些是主要和常见的水工建 筑物。）
本课程学习这些建筑物的特点和设计方法。
5.建设了若干大规模调水工程。跨流域的南水北调工程已开工。
6.制定和完善了水利水电建设的法律、法规、规程、规范和建 设计划。
[讲义]水利水电工程水工建筑物PPT讲义(59页 图文并茂)
![[讲义]水利水电工程水工建筑物PPT讲义(59页 图文并茂)](https://img.taocdn.com/s3/m/a6e4e78dde80d4d8d05a4f46.png)
1960
1970
1980 Year
1990
2000
第二节 水利枢纽和水工建筑物
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，需要修几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，水工建筑物的综合体称 为水利枢纽。
重点工程完建后，防洪标准100年一遇； 个别大中型城市20年一遇常遇洪水； 中小河流防洪标准基本上为5~10年； 各类型水库中，老、病、险水库占40%以上；
２、资源紧缺与浪费并存
农业用水：灌溉水利用系数0.45~0.4，先进国家该系数为0.7~0.8； 工业用水：法国、美国、日本每吨钢耗水量仅为中国1/50~1/18。
水域。
４、水资源开采过度，环境问题严重
５、人口、经济增长、供需矛盾突出
21世纪水资源正在变成一种宝贵的稀缺资源，水资源问 题 已不仅仅是资源问题，更成为关系到国家经济、社会可持续 发展和长治久安的重大战略问题。 本世纪以来，随着人口膨 胀与工农业生产规模的迅速扩大，全球淡水用量飞快增长。
从1900－1975年，世界农业用水量增加了7倍，工业用 水 量增加了20倍，并且近几十年来，用水量正以每年4%－8% 的速度持续增加，淡水供需矛盾日益突出。
一、水资源与水利建设 二、水利枢纽和水工建筑物 三、河川水利枢纽对环境的影响 四、水利枢纽与水工建筑物的等级划分 五、水工结构可靠度设计原理 六、分项系数极限状态设计方法 七、水工建筑物的优化设计 八、水工科技问题的研究途径
第一节 水资源与水利建设 一、中国水资源开发利用中存在的问题
１、防洪安全缺乏保障
水工工程施工常识讲义
水工工程施工常识讲义严云桥目录第一章水工工程基本知识概述第一节水工工程施工的主要特点第二节水工工程种类第二章桩式码头的施工第一节概述第二节高桩码头施工第三节板桩码头施工第三章重力式码头的施工第一节抛石基床施工第二节预制构件安装第三节减压棱体及回填土的施工第四章斜坡码头和浮码头施工第一节一般技术规定第二节斜坡码头施工第三节浮码头的施工第五章防波堤的施工第一节施工前准备第二节斜坡式防波堤结构型式和施工组织第三节抛填块石第四节护面层施工第六章船闸工程的施工第七章船闸施工顺序第八章施工导流与围堰第九章基坑排水第十章基坑开挖第十一章基础处理工程第十二章船闸混凝土施工第十三章基坑回填施工与闸门安装第十四章钢筋混凝土工程第一节模板工程第二节钢筋工程第三节混凝土工程第十五章施工准备工作第一章水工工程基本知识概述水工工程其功能主要为发展国家水运事业，发展兴旺水运在我们国家有着得天独厚的条件。
我国海岸线长达18000多公里，港口城市众多，岛屿6500多个。
天然河流5000多条，共长42万多公里，流域面积100多平方公里。
主要的河流有长江、黄河、珠江、淮河、黑龙江等，其中长江长达6300多公里，历来被称为黄金水道，流域面积达180万平方公里，干支流通航里程8万多公里，是我国内河水道的一条大动脉。
建国以来，特别是改革开放以来，我国水运工程战线的职工，科技人员自力更生，发奋图强，战斗在水运建设第一线，建成了结构型式不一、用途各异的水工建筑物，为发展国民经济，活跃市场，繁荣贸易作出了巨大的贡献。
第一节水工工程施工的主要特点水工工程的施工大部分在水下进行，特别是水下基础，是水工工程结构的主要组成部分。
水下作业技术难度大，专业性强；水上作业时投入的施工船舶、机械较多，工作面狭窄；水工工程一般受风浪、水流、水位、潮汐等自然条件的影响较多，条件比较艰苦。
针对这些特点，必须采取措施尽量减少这些因素对施工进度、质量、安全控制的不利影响。
建造师一级水利水电讲义之水工建筑物分类
建造师一级水利水电讲义之水工建筑物分类建造师一级水利水电讲义之水工建筑物分类水工建筑物一般按它的作用和使用时期等来进行分类。
（一）水工建筑物按作用分类水工建筑物按其作用可分为挡水建筑物、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为灌溉、发电、过坝需要而兴建的建筑物。
1．挡水建筑物。
是用来拦截江河，形成水库或壅高水位的建筑物，如各种坝和水闸，或用以抗御洪水，如沿江河海岸修建的堤防、海塘等。
2．泄水建筑物。
是用于宣泄多余洪水量、排放泥沙和冰凌，以及为了人防、检修而放空水库、渠道等，以保证大坝和其他建筑物安全的建筑物。
如各种溢流坝、坝身泄水孔、岸边溢洪道和泄水隧洞等。
3．输水建筑物。
是为了发电、灌溉和供水的需要，从上游向下游输水用的建筑物，如引水隧洞、引水涵管、渠道、渡槽、倒虹吸等。
4．取（进）水建筑物。
是输水建筑物的首部建筑物，如引水隧洞的进水口段、灌溉渠首和供水用的进水闸、扬水站等。
5．整治建筑物。
是用以改善河流的水流条仵，调整河流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冲刷的建筑物，如丁坝、顺坝、导流堤、护底和护岸等。
6．专门为灌溉、发电、过坝需要而兴建的建筑物。
（1）水电站建筑物：如水电站用的压力管道、压力前池、调压室、电站厂房。
（2）灌溉、排水建筑物：如灌溉渠道上的节制闸、分水闸和渠道上的建筑物（渡槽、倒虹吸、跌水等）。
（3）水运建筑物：保证河流通航及浮运木材而修建的建筑物，如升船机、船闸、筏道、码头等。
（4）给水、下水建筑物：如自来水厂的抽水站、滤水池和水塔，以及排除污水的下水道等。
（5）渔业建筑物：为了使河流中鱼类通过闸坝而修建的鱼道、升鱼机等。
有些水工建筑物在枢纽中所起的作用并不是单一的。
例如溢流坝既起挡水作用，又起泄水作用；水闸既可挡水，又能泄水，还可作为灌溉渠首或供水工程的取水建筑物等。
在水利枢纽布置时，应尽量使一个建筑物起到多种作用。
（二）水工建筑物按使用时期分类水工建筑物按使用时期分为永久性建筑物和临时性建筑物。
水工建筑物课件
静冰压力表
比如，-25oC开始以2.5oC/h升温时，静冰 压力为（20～28）×104Pa
冰压力对于重力坝并不重要，而对于低坝、 闸墩、胸墙等结构物，往往成为比较重要的荷 载。
为避免过大的冰压力，可采用防冰、破冰 措施。
冰压力—动冰压力
冰块破碎后，受风或者流水 的作用而漂移，撞击在坝面或闸 墩上时，产生冲击压力，称为动 冰压力。
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浪压力
(hydrodynamic wave pressure)
水库水面在风吹下生成波浪，并对 坝面产生浪压力。如图所示：
波浪三要素
波高2hl —从波峰到波谷的高差 波长2Ll —从波峰到波峰的距离 波浪中心线高度h0—波浪中心线距静水面的高度
水面波的分类
根据坝前水深与波长的关系可以分为以下三类：
上的113座混凝土坝中，重力坝达58座，占总 数的51％
50年代: 新安江 、古田一级 60年代: 丹江口、 刘家峡、三门峡 70年代: 黄龙滩、龚嘴重力坝 80年代: 乌江渡、潘家口 90年代: 万家寨、三峡
重力坝设计规范(Design Criteria)
1、中华人民共和国水利电力部，《混凝土重 力坝设计规范》（SDJ21-78), 1978年；
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冰压力--静冰压力
(static ice pressure)
寒冷地区，水库表面在冬季会结成冰 盖，当气温回升时，冰盖发生膨胀，因而对 挡水建筑物表面产生压力，称为静冰压力。
静冰压力值与冰盖厚度、长度、气温 上升率以及开始升温时冰盖的温度等有关。 目前，尚无合理的公式用来计算静冰压力， 一般参照下表采用。
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重力坝的荷载
（挡水坝段的主要荷载）
掌握水工建筑物的分类——一级建造师考试辅导《水利水电工程管理与实务》第一章第二节讲义
正保远程教育旗下品牌网站美国纽交所上市公司(NYSE:DL)建设工程教育网/一级建造师考试辅导《水利水电工程管理与实务》第一章第二节讲义掌握水工建筑物的分类一、水工建筑物按功能分类（一）通用性水工建筑物1.挡水建筑物：是用来拦截江河，形成水库或壅高水位的建筑物，如各种坝和水闸以及抗御洪水，或沿江河海岸修建的堤防、海塘等。
2.泄水建筑物：是用于宣泄多余洪水量、排放泥砂和冰凌，以及为了人防、检修而放空水库、渠道等，以保证大坝和其他建筑物安全的建筑物。
如各种溢流坝、坝身泄水孔、岸边溢洪道和泄水隧洞等。
3.输水建筑物：是为了发电、灌溉和供水的需要，从上游向下游输水用的建筑物，如引水隧洞、引水涵管、渠道、渡槽、倒虹吸等。
4.取（进）水建筑物：是输水建筑物的首部建筑物，如引水隧洞的进水口段、灌溉渠首和供水用的进水闸、扬水站等。
5.河道整治建筑物：是用以改善河流的水流条件，调整河流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冲刷的建筑物，如丁坝、顺坝、导流堤、护底和护岸等。
二、水工建筑物按使用时期分类（一）永久性建筑物永久性建筑物是指工程运行期间长期使用的水工建筑物。
根据其重要性又分为主要建筑物和次要建筑物。
1.主要建筑物：是指失事后造成下游灾害或严重影响工程效益的水工建筑物。
例如：坝、泄水建筑物、输水建筑物及电站厂房等。
2.次要建筑物：是指失事后不致造成下游灾害，或工程效益影响不大，易于恢复的水工建筑物。
例如：失事后不影响主要建筑物和设备运行的挡土墙、导流墙、工作桥及护岸等。
（二）临时性建筑物临时性建筑物是指工程施工期间使用的建筑物，如围堰、导流隧洞、导流明渠等。
1F411023 掌握水利水电工程建筑材料的应用一、建筑材料的类型（一）建筑材料按其物理化学性质分类建筑材料按其物理化学性质可分为无机材料、有机材料、复合材料三大类。
1.无机材料（1）无机非金属材料①气硬性胶凝材料：只能在空气中硬化，并保持或继续提高其强度，属于这类材料的有石灰、石膏与水玻璃等。
水工建筑物课件 第二章、水工建筑物上的荷载 及荷载效应组合 2-1
表2-1
外水荷载折减系数值βe选用表 外水荷载折减系数值β 地下水对围岩 稳定影响 无影响 建议值
级 别 地下水活动状态
1 2 3 4 5
洞壁干燥或潮湿
0~0 .2
沿结构面有渗水或滴 风化结构面充填物，降低结 0.1~ 风化结构面充填物， 构面抗剪强度，对软弱岩有 水 构面抗剪强度， 0.4 软化作用 液化软弱结构面中充填物质， 沿裂隙面有大量滴水 液化软弱结构面中充填物质，0.25~ 降低抗剪强度， 或线状流水 降低抗剪强度，对中硬岩体 0.6 有软化作用 冲刷充填物质， 严重滴水 沿软弱结 冲刷充填物质，加速岩体风 0.4~ 使其膨胀崩解， 构面有小量涌水 化，使其膨胀崩解，产生机 0.8 械管涌。有渗透压力。 械管涌。有渗透压力。 冲刷充填物质，分离岩体， 严重股状流水断层有 冲刷充填物质，分离岩体， 0.65~ 大量涌水 能鼓开一定厚度的断层等软 1.0 弱带， 弱带，能导致围岩塌方
2．动水压力
水体在流动时，对建筑物表面产生动水压力 （1） 闸坝反弧段上的动水压力: 闸坝反弧段上的动水压力: 泄水时，溢流坝下游反弧段的动水压力， 泄水时，溢流坝下游反弧段的动水压力，主要是 离心力作用，反弧底面动水压强近似取均布， 离心力作用，反弧底面动水压强近似取均布，其 代表值、 代表值、离心力合力的水平分力和垂直分力可由 下式计算。 下式计算。
水闸扬压力分布示意图
四、土压力及淤沙压力
1．挡土建筑物的土压力
（1）静止土压力
当墙后填土水平，墙背铅直时(图2-7a)，作用在墙 当墙后填土水平，墙背铅直时( 7a)，作用在墙 背的静止土压力标准值可按下式计算：
1 Fok = γH 2 K o (2-11) (22 式中： 式中：Fok —静止土压力标准值（KN/m），作用于距墙 静止土压力标准值（KN/m），作用于距墙 底处，水平指 向墙背。 γ—挡土墙后填土的重度（KN/m3）； 挡土墙后填土的重度（KN/m3）； H —挡土墙高度(m)； 挡土墙高度(m)； Ko —静止土压力系数，当墙后为正常固结粘土时 Ko=1Ko=1- sinφ’ ; φ‘—墙后填土的有效内摩擦（°） 墙后填土的有效内摩擦（°
概述 水工建筑物课件
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影响我国高土石坝建设的原因
坝址河谷狭窄，洪水流量大，施工导流和泄洪布置 工程量大； 防渗土料的选择局限于粘性较大的细粒土，施工要 求偏严，单价较高； 缺乏大容量，高效率的施工机械。
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设计基本要求 具有足够的断面维持坝坡的稳定。边坡稳定和坝基 稳定是土石坝安全的基本保证。施工期、水库水位降 落以及地震作用在坝坡的荷载和土石料的抗剪强度指 标都将发生变化，应分别计算。 设置良好的防渗和排水设施以控制渗流。土石坝挡 水后，坝体内形成渗流，饱和区土石料承受上浮力， 减轻了抵抗滑动的有效重量；浸水后土石料的抗剪强 度降低；渗流力可对坝坡形成不良作用；渗流从坝坡、 坝基或河岸逸出时可能引起管涌、流土等渗流破坏。 设置防渗和排水设施可以控制渗流范围、改变渗流方 向、减小渗流的逸出坡降以增加坝坡、坝基和河岸的 抗滑和抗渗稳定，还有利于减小坝体和坝基的渗流量。
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三、土石坝工作特点
工作特点： 坝基与坝身是透水的。 上下游水位对土石坝边坡的影响。波浪、冰层能 冲刷和破坏坝坡，上下游水位升降对坝坡稳定有不 利影响。 大气降水与温度对坝体的影响。大气降水使坝面 土石流失，冬季结冰使土料膨胀，融化时形成孔穴 及裂缝，夏季炎热坝坡干燥出现裂缝 坝基及坝身沉降。一般施工质量好的土石坝沉陷 量为坝高的0.2～0.4%，1～2m，不均匀沉降要产生 裂缝，均匀沉降影响坝高。
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四、地基基本要求
岩石地基：
•具有足够的强度（一般都能满足，但对页岩与粘土岩应做软基处理） •岩石的整体性，避免断层，不能有大裂隙 •无造成滑动的软弱夹层 •岩石具有足够的抗水性，岩石浸水后不致溶解和软化 石灰岩、石膏