水利工程基础知识

为死库容。
– 正常蓄水位：最高的兴利水位。与死水位之间的 库容为兴利库容。
水库

特征水位与库容
– 汛期限制水位：汛期允许蓄水的上限水位。
– 设计、校核洪水位：水库遇设计标准或校核标准
的洪水时水库最高水位。 – 汛期限制水位与设计、校核洪水位之间的库容称 防洪库容。
水库

特征水位与库容
– 校核洪水位以下的库容为总库容。

调整天然河道水流条件和水深，改善通航条件。 修建通航建筑物。 开挖运河。
典型工程：葛洲坝水利枢纽工程
水工建筑物的工作特点

工作条件复杂。 受自然条件制约，施工难度大。 效益大，对环境影响大。

失事后果严重。
水工建筑物的分类

按作用——
1. 挡水建筑物：拦截江河，形成水库。

重力坝、土石坝、拱坝、水闸等
3
1000 500
4
500 300
5
300 200
洪水重现期（年）
常见的水工建筑物

重力坝 拱坝 土石坝 渠系建筑物

水闸 溢洪道

隧洞与涵管
分等分级的必要性

为使工程的安全性和经济性合理的统一起来，将水利 工程及其所属建筑物按工程规模、效益大小及其在国
民经济中的重要性划分为不同的等级，并采取不同的
设计标准。

我国《水利水电枢纽工程等级划分及设计标准》规定， 水利水电枢纽工程划分为五等，所属建筑物划分为5 级。
措施就是水利工程，工程中的建筑物称为水利工程
建筑物，简称水工建筑物。 几种不同类型的水工建筑物集合在一起，形成 一个综合体，用来支配、控制水流，此综合体称为 水利枢纽，其中蓄水枢纽称为水库。
水库

水位
– 水库的水面高程。

库容
– 水位以下的蓄水容积。

水位库容关系曲线
水库

Fra Baidu bibliotek
特征水位与库容
– 死水位：正常运用允许的最低水位。以下的库容


运行可靠性

洪水标准的确定
正常运用（设计洪水）
建筑物级别 洪水重现期（年） 1 2000~500 2 500~100 3 100~50 4 50~30 5 30~20

非常运用（校核洪水）
建筑物级别
不同坝型的枢纽工程
土坝、堆石坝、干砌石坝 混凝土坝、浆砌石坝
1
10000 5000
2
2000 1000
2. 泄水建筑物：宣泄洪水，保证水库安全。

溢流坝、泄水孔、溢洪道、泄水隧洞等
3. 输水建筑物：从上游向下游输送水流。

引水隧洞、渠道、引水涵管等
水工建筑物的分类

按作用—— 4. 取水建筑物：输水建筑物的首部建筑。
进水建筑物、进水闸、扬水站、渠首建筑物等
5. 整治建筑物：改善水流条件，保护河床。
洪水
洪水

洪水的频率、重现期
– 例：50年一遇的洪水，其频率为2%，重现期为50
年； 20年一遇的洪水，其频率为5%，重现期为20
年； – 50年一遇的洪水规模大于20年一遇的洪水。 – 频率、重现期为统计定义，不确定。
水利工程
为了控制、利用水资源，达到除害兴利的目的， 必须采取各种工程措施和非工程措施，采取的工程
丁坝、顺坝、导流堤、护岸、护底等
6. 专门建筑物：完成某一专门任务的建筑。

电站厂房、冲沙闸、船闸、升船机等
水工建筑物的分类

按使用期限——
1. 永久性建筑物：在工程运用中长期使用的建筑物，
如大坝、溢洪道等。按其在枢纽中的重要性又可
分为：

主要建筑物 次要建筑物
2.
临时性建筑物：仅在施工中使用的建筑物，如围 堰、导流建筑物等。
– 水位观测设备为水尺或自己水位计。水位变化不
大时早晚8点观测两次；汛期加测。
河川径流的水文要素

流量Q
– 单位时间通过某断面的水量。 – 流量Q为断面面积与平均流速乘积。
洪水

洪水过程线
– 一次洪水的流量随时间的变化曲线。
– 流量最大值为洪峰流量。
– 发生时间为洪水历时。 – 洪水总量为洪量。
水利工程基础知识
主要内容
一、水文水资源知识、水库 二、水利工程的作用及特点 三、水工建筑物的分类 四、常见的水工建筑物 五、水利枢纽的分等与水工建筑物的分级
结 束
我国的水资源

水资源

水量：水的数量。全球水量为淡水资源中的动态储 备，也就是水循环的总量。
水质：水的质量。


水能：水所蕴含的机械能。
水利枢纽的分等

水利水电枢纽工程划分为五等
分 等 方 法

拦河闸工程按过闸流量分等。 灌溉、排水泵站按装机流量、功率分别分等，并选取高等别。
水工建筑物的分级

永久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 重要性分5级，临时性水工建筑物根据保护对象的重要性、失事 后果、使用年限和规模分3级。
河川径流的产生

流域
– 河流所汇集雨水的区域。
– 相邻两流域的界线称为分水线。
– 常以地面分水线索控制的面积为流域面积（集水 面积）。 – 集水面积越大，汇集的水量越多。
河川径流的产生
河川径流的水文要素

水位
– 水体的自由水面相对于某一固定基准面的高程。
– 基准面采用1985国家高程基准（黄海零点）

二、农田水利（灌溉效益）

取水工程 输水配水工程 排水工程
典型工程：二龙山水库
水利工程的作用

三、水力发电（发电效益）

坝式 引水 混合
典型工程：丰满水电站
水利工程的作用

四、给排水（供水效益）

城市供水 污水处理
典型工程：石头口门水库
水利工程的作用

五、航运（航运效益）
– 正常蓄水位与汛期限制水位之间的库容为重复库
容。
水利工程的作用

一、河道整治与防洪（防洪效益）

采用“上拦下排，两岸分滞”的工程体系

上拦：在上游进行水土保持，修建水库拦蓄洪水。 下排：疏浚河道，修堤筑防，提高河道泄洪能力。 两岸分滞：设置分洪区。
典型工程：三峡水利枢纽工程
水利工程的作用
永久性建筑物级别
工程等别
主要建筑物
一 二 三 1 2 3
次要建筑物
3 3 4
四
五
4
5
5
5
水工建筑物的提级

水库的大坝，高度超过规定者，可提高一级，但洪水标准不提。
坝的原级别 坝高 土坝、堆石坝、干砌石坝 （M） 混凝土坝、浆砌石坝 2 3 4 5
90
130
70
100
50
70
30
40

地质条件特别复杂或实践较少的新型结构，可提一级，洪水标准 不提。
我国的水资源

我国的水资源分布

总量多，人均少。 时空分布不均。

降水

雨量
– 一定时段内降雨在没有流失、渗润和蒸发的情况
下，累积的厚度，以毫米为单位。按规定，一般
降雨，以上午8点作为日分界，以本日8点到次日8 点的24小时内所有降水量为本日降水量；如遇暴 雨、大暴雨，一般按2小时或3小时加测；如降冰 雹，应在冰雹停止时测报。

综合利用的水利枢纽工程，如按不同的分等指标，其中两项接近 同一级别上限，其共用建筑物提高一级。
对不同级别建筑物的不同要求

抗御洪水的能力

如：洪水标准、坝顶超高。
安全性

如：强度、稳定安全度。
如：材料的品种、质量、耐久性。 如：建筑物的供水、供电、通航的保证率，闸门 等设备的可用性。
建筑材料
降水

降雨等级划分
– 小雨：24小时雨量在10毫米以下的降水。 – 中雨：24小时雨量在10～25毫米的降水。 – 大雨：24小时雨量在25～50毫米的降水。 – 暴雨：24小时雨量在50～100毫米的降水。 – 大暴雨：24小时雨量在100～250毫米的降水。 – 特大暴雨：24小时雨量在250毫米以上的降水。