水工建筑物

水工建筑物

一、水工建筑物分类

水工建筑物按服务对象可分为：服务于多种目标的通用性水工建筑物和服务于单一目标的专门性水工建筑物。通用性水工建筑物主要有：挡水建筑物、泄水建筑物、取水建筑物、输水建筑物、整治建筑物等。专门性水工建筑物主要有：水力发电的水电站厂房、高压室（井）、压力前池、压力管道等，城镇供排水的沉淀池、污水处理厂等，内河航运的船闸、升船机、码头、防波堤等，过木、过鱼的筏道、鱼道等，农田水利专用的灌溉管道、喷灌、滴灌等灌水设施以及水土保持、水产养殖、环境水利等专用性水工建筑物。

1.挡水建筑物

挡水建筑物是控制江河水流、抬高水位、调蓄水量，或为阻挡洪水泛滥、海水入侵而修建的各种闸、坝、堤防、海塘等水工建筑物。河床式水电站厂房、河道中船闸的闸首、闸墙和临时性的围堰等，也属于挡水建筑物。仅用以抬高水位、但高度较低的闸、坝也称壅水建筑物。有不少挡水建筑物兼有其他功能，也常列入其他水工建筑物。如溢流坝、拦河闸、泄水闸常列入泄水建筑物，进水闸则常列入取水建筑物。

2.泄水建筑物

泄水建筑物是宣泄水库、河道、渠道、涝区超过调蓄或承受能力的洪水或涝水，以及为泄放水库、渠道内存水以利于安全防护或检查

维修的水工建筑物。常用的泄水建筑物有：①低水头水利枢纽的滚水坝、拦河闸（泄水闸）、冲沙闸；②高水头水利枢纽的溢流坝、溢洪道、泄水孔、泄水涵管、泄水隧洞;③由河道分泄洪水的分洪闸、溢洪堤;④由渠道分泄入渠洪水或多余水量的泄水闸、退水闸;⑤由涝区排泄涝水的排水闸、排水泵站等。泄水建筑物是保证水利枢纽和水工建筑物安全、减免洪涝灾害的重要水工建筑物。

3.取水建筑物

取水建筑物是从河流、水库、湖泊、地下水等水源取水的水工建筑物，包括进水闸、取（引）水隧洞、坝下取水涵管、坝身取（引）水管、取水泵站等，又称进水建筑物。取水建筑物是农田灌溉、城乡供水、水力发电等用水部门从水源取水必不可少的水工建筑物。

4.输水建筑物

输水建筑物是输送水的建筑物，是取水建筑物和配（用）水建筑物之间的联接建筑物。主要有输水渠道、输水隧洞、输水涵管、输水管网、渡槽、倒虹吸、跌水、陡坡等。根据不同的水文、地形、地质条件和用水要求选用不同的输水建筑物。输水建筑物是水资源配置中不可缺少的水工建筑物。

5.过坝建筑物

为船舶、木（竹）材和洄游鱼类通过闸、坝水利枢纽而修建的过坝设施，统称为过坝建筑物。为船舶过坝而设置的水工建筑物称为过船建筑物，主要有船闸、升船机。为木（竹）材流放运输过坝而设置的建筑物或机械设备，称为过木建筑物或机械设备，有水力过坝和机

械过坝，主要有筏道、漂木道、过木机等。为鱼类越过闸坝上溯或下行而设置的建筑物或机械设备，称为过鱼建筑物，主要有鱼道、鱼梯、鱼闸、升鱼机、诱鱼设施等。

各类过坝设施都要在枢纽中占有一段前缘位置，并与上下游河道有较好的衔接。因此，在水利枢纽总体布置中，各种过坝建筑物与其他水工建筑物的相对位置，应尽可能相互协调，互不干扰，各尽其用。

二、水利工程等别和水工建筑物设计标准

依据规模、效益、失事后果来衡量水利工程和水工建筑物的重要性，分别以“等”和“级”来表示的一种指标。这种指标直接关系到工程本身的造价、效益、安全及其下游人民生命财产的安全，是我国社会经济发展水平和技术政策的具体体现。

1.水利工程等别

水利工程按其规模、效益和在国民经济中的重要性进行分等。《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL 252—2000）规定：水利水电枢纽工程根据水库规模、防洪保护对象的重要性和范围、治涝和灌溉规模、供水对象的重要性、水电站装机容量等划分为5等；拦河水闸工程根据其设计过闸流量划分为5等；灌溉、排水泵站工程根据其装机流量和装机功率划分为5等。

综合利用水利工程，根据各项分等指标确定的等别不同时，以其最高等别定为整个工程的等别。

2.水工建筑物级别

水利工程中的永久性建筑根据所属工程的等别及其在工程中的作用和重要性进行分级，临时建筑物根据被保护建筑物的级别、本身规模、使用年限和重要性进行分级。水工建筑物分级，主要是为了对不同级别的水工建筑物采用不同的设计标准，以达到既安全又经济的目的。水利工程永久性水工建筑物，根据其所属工程的等别及其在工程中的重要性划分5级；施工期的临时挡水和泄水建筑物的级别，根据被保护对象的重要性、失事后果、使用年限和临时建筑物的规模确定。

当永久性水工建筑物基础的地质条件复杂或采用实践经验较少的新型结构时，可提高一级设计，但洪水设计标准不予提高；工程位置特别重要，失事后损失巨大或影响十分严重者，经过论证并报主管部门批准，2～5级主要永久性水工建筑物可提高一级设计，并按提高后的级别确定洪水设计标准；工程失事后损失不大者，经过论证并报主管部门批准，1～4级主要永久性水工建筑物可降低一级设计，并按降低后的级别确定洪水设计标准；水库大坝的土石坝高度超过90m的2级建筑物和超过70m的3级建筑物可提高一级设计，洪水设计标准不予提高；水库大坝的混凝土坝、浆砌石坝高度超过130m的2级建筑物和超过100m的3级建筑物可提高一级设计，洪水设计标准不予提高。

3.水工建筑物安全标准

水工建筑物的安全问题，不仅关系到其自身的安全，而且直接影响到服务对象的安全，甚至威胁到生命财产的安全。因此，从设计、

建设到运行管理都必须严格执行相关规程规范的标准，确保工程安全。根据水利工程长期运行经验总结，水工建筑物的主要安全影响因素有：

（1）防洪安全标准。各种防洪保护对象和建筑物本身要求达到防御洪水的标准。通常以频率法计算的某一重现期的设计洪水为防洪标准。我国的防洪标准按《防洪标准》（GB 50201—94）执行。各种挡水建筑物顶部安全超高按《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL 252—2000）执行。

（2）抗滑稳定安全系数。标志水工建筑物在荷载作用下抵抗滑动、保持稳定程度的数据指标。通常以滑动面上的抗滑力与滑动力的比值表示。我国在水利水电工程设计中，对于不同的建筑物（重力坝、拱坝、土石坝等）有关规范都有明确规定。

（3）抗倾覆稳定安全系数。水工建筑物在荷载作用下抵抗倾覆、保持稳定程度的数据指标。一般为作用在建筑物上的力，通常以建基面上某一计算点所产生抗倾覆力矩与倾覆力矩之比值。

（4）强度安全系数。在结构设计中，为保证水工建筑物的安全，对材料强度计算所采用的系数。材料强度系数是对不同材料不同设计方法在不同的范围内取值，它是一个综合性系数。其取值大小直接影响到建筑物的经济性和安全度。而《工程结构可靠度设计统一标准》（GB 50153—92）中规定，强度安全系数的各影响因素在5个分项指标中分别考虑。