水利工程管理教案

水利工程教案
第一课时
第一章绪论
第一节水利工程管理的意义水利工程管理的必要性
（1）由于影响水利工程的自然因素复杂，水工理论技术仍处于发展阶段，同时水工建筑物工程量大、施工条件困难，因此，在工程的勘测、规划、设计和施工中难免有不符合客观实际之处，致使水工建筑物本身存在着不同程度的缺点和隐患。

（2）水工建筑物长期处在水中工作，受到水压力、渗透、冲刷、气蚀、冻融和磨损等物理作用以及侵蚀、腐蚀等化学作用的影响。

（3）水工建筑物失事危害随社会发展而不断加大。

第二节水利工程管理的任务和内容水利工程管理的主要任务：确保工程的安全、完整，充分发挥工程和水资源的综合效益。

具体讲就是通过合理调水用水，除害兴利，最大限度发挥水资源的综合效益，通过检查观测了解建筑物的工作状态，及时发现隐患，对工程进行经常的养护，对病害及时处理，开展科学研究，不断提高管理水平，逐步实现工程管理现代化。

水利工程管理的内容：1、水库控制运用 2、用水管理 3、检查观测 4、养护修理 5、防汛抢险第二章水库控制运用第一节概述
一、水库控制运用的工作内容：拟定各项水利任务的控制运用方式，编制水库调度规程、水库调度图、当年调度计划；制定面临时段（月、旬）的水库蓄泄方案，进行水库水量调度的实时操作。

二、水库控制运用指标和基本资料 1、自然地理和水文气象资料 2、水库特性资料
（1）水库的面积、容积特性曲线（2）水库特征水位及其相应库容
（3）水库杻纽建筑物的组成、基本尺寸以及放（泄）水建筑物的泄流曲线等。

3、水库的设计标准、任务及效益情况
4、水库工程的质量
三、水库控制运用工作制度
1、讯前工作制度（1）汛前，水库管理单位应根据设计和工程现状，经过调查了解并征求有关部门的意见，编制年度调度运用计划，也可分别编制防洪调度运用计划和兴利调度运用计划，并上报主管部门批准。

（2）在各级人民政府领导下，水库管理单位每年汛前应建立防汛指挥抢险队伍，准备好有关的防汛物料和设备，建立可靠的水情测报、报警系统，落实报讯和通信、交通、照明等各项设施，对水库各部位进行全面检查、维修，确保工程正常运用。

（3）水库开始蓄水、泄水、排砂或改变泄流方式时，应事先通知上、下游有关单位，以便及早采取措施预防。

2、汛前工作制度
（1）建立值班制度，汛期应昼夜值班，负责掌握雨情、水情、工情，及时向领导报告情况，做好调度和交接班记录，并负责与有关方面联系。

（2）水库运用初期的水位，要考虑水库上游迁移、淹没情况，与相邻地区有协议的，应按协议控制水位。

（3）进入正常使用阶段，水位不宜暴涨暴落。

水位的允许下降速度，要根据大坝的稳定条件决定。

（4）各泄水建筑物的泄量，以及单宽流量、水位差、启闭高度要控制在允许范围内。

不允许超过标准运行。

（5）由于工程发生异常或闸门启闭设备发生故障，而需要改变运用方式和调度运用计划时，应及时向上级主管部门请示报告。

3、汛后工作制度
（1）每年汛后，可根据实际蓄水和来水情况，对调度运用计划进行修订，并上报主管部门
批准。

（2）对水库调度运用工作进行总结，总结时，应着重于来水、蓄水、泄水以及供水情况，预报方法、调度运用执行情况，防洪和兴利效益及其有关经验教训等，并提出今后改进意见，并将总结上报主管部门。

第二课时
第二节水库兴利运用一、水库兴利运用的原则：
（1）在制定兴利运用计划时，要首先满足城乡居民生活用水，既要保重点任务又要尽可能兼顾其它方面的要求，最大限度地综合利用水资源。

（2）要在计划用水、节约用水的基础上核定各用水部门供水量，要贯彻“一水多用”的原则，提高水的重复利用率。

（3）库内引水，要纳入水库水量的统一分配和统一调度。

二、灌溉水库年度供水计划的编制
1、编制年度供水计划的依据。

（1）由国家颁布和上级主管部门下达的有关文件、政策、法规及意见等文件。

（2）水库工程原设计文件（设计报告及图纸）（3）本年度计划灌溉面积和作物组成，灌区历年灌溉面积增减、作物组成变更情况。

（4）当年长期气象预报、水文预报、水库集水面积内和灌区内各测站历年的降水量、蒸发量、径流量等。

（5）水库水位---面积和水位---库容关系曲线，水库各种特征水位。

（6）其它综合利用要求（发电、养鱼等）
2、水库来水量的预测方法（1）降雨径流相关法根据预报的各月降雨量Xi，由月降雨---径流相关图查得月径流深Yi，从而求得各月来水Wi。

Wi=0.1yi.F (F为水库集水面积) （2）月径流系数法 Wi=0.1aixiF （ai某月月径流系数，xi预报的月降雨量）（3）年、月降水量相似法。

根据长期预报的当年降水量和各月降水量与历年资料对比，选择相近降水量年份的实测年径流过程作为本年径流过程。

3、用水量的估算
以灌溉为主的水库，主要是确保灌溉用水量，灌溉用水量加上渠系输水损失，即得灌区总用水量，我区灌区降雨很少，可以根据种植结构和灌溉定额估算灌溉用水量。

3、绘制当年水库灌溉计划调度表（水库调节计算表）
第二节水库泥沙淤积的防治
水库泥沙淤积的防治措施主要包括三个方面，即加强水土保持减少泥沙入库，合理运用减少水库淤积和清除水库淤积。

一、加强水土保持减少泥沙入库
水土保持主要包括生物措施、农业措施和工程措施三个方面。

二、合理运用减少水库淤积
合理运用主要包括引洪放淤、蓄清排洪、挡洪蓄水、异重流排砂等运用方式。

三、水库清淤
主要有人工排砂法、机械清淤法、虹吸清淤法和高渠冲滩法。

第三课时
第三章土石坝的检查观测第一节土石坝的巡视检查
一、土石坝巡视检查的制度和内容。

土石坝的巡视检查工作分为经常检查、定期检查、特别检查和安全鉴定4项。

1、经常检查由水库管理单位组织有关专职人员进行，用直观的方法经常对土石坝表面、坝址、坝体与岸坡连接处等部位进行的检查，主要了解坝的形态和性能变化，发现不正常或影响安全的情况，保证土坝安全、完整、清洁、美观。

经常性检查在初蓄期每周至少一次，稳定运行期每月至少2次，老化期每月至少一次。

2、定期检查是在汛期前、后，用水期前后第一次高水位，冻害地区的冰冻时期，由工程管理单位组织专职人员对土石坝进行较全面或专项的巡查，上级部门可视情况抽查和复查。

定期检查主要是了解土石坝可否正常蓄水档洪，或经过汛期（高水位）运用有无不正常现象，冬季运行后坝坡有无冰冻破坏现象等。

3、特别检查是当土石坝发生比较严重的险情或破坏现象，或发生特大洪水，3年一遇暴雨、7级以上大风、5级以上地震，以及第一次最高水位、库水位及降落0.5米以上等非常运用情况下，由工程管理单位组织专门力量进行的巡查，必要时可邀请上级主管部门和设计、施工单位等共同进行。

特别检查应结合观测资料进行分析研究，判断外界因素对土石坝状态和性能的影响，并对水库的管理运用提出结论性报告。

4、已建成水库的安全鉴定一般6—10年进行一次，按照工程分级管理的原则(大型水库由自治区水行政主管部门管理，中小型水库由地、县水行政主管部门管理)，由上级主管部门组织管理、设计、施工、科研等单位有关专业人员共同参加鉴定工作，应对土石坝的安全情况作出鉴定报告，评价工程建筑物的运行状态，如需处理应提出建议措施。

5、土石坝巡视检查的内容。

（1）坝体有无裂缝、损坏、隆起、滑坡、冲蚀等现象，有无鼠害，有无白蚁活动迹象。

（2）坝面排水系统有无裂缝、损坏，排水沟有无堆积物。

（3）坝面护坡有无裂缝、翻起、滑动、垫层流失、架空、冻融破化等现象。

（4）背水坡、两坝端接头和坝脚一带有无散漫、漏水、管涌、流土或沼泽化现象，减压井、反滤排水沟的渗水是否正常。

（5）防浪墙有无变形、裂缝、倾斜和损坏。

（6）放泄水建筑物有无裂缝、沉陷冻融等破坏，出口消能工及渗流情况等。

影响土石坝安全运用的病害，主要有裂缝、渗漏、滑坡等，巡查时应将这些方面作为重点。

二、裂缝巡查观测土石坝裂缝的巡查主要凭肉眼观察，观测内容包括裂缝的位置、走向、长度、宽度和深度等。

裂缝观测记录表。

三、渗漏巡查
土石坝渗漏的巡查也是用肉眼观察坝体、坝基、反滤坝址、岸坡、坝体与岸坡或混凝土建筑物结合处是否有渗水、阴湿、及渗流量的变化等。

四、滑坡巡查
在水库运用的关键时期，如初蓄、汛期高水位，特大暴雨、库水位骤降、连续放水、有感地震或坝区附近大爆破时，应巡查坝体是否滑坡。

第四课时
第二节土石坝的变形观测
土石坝在自重、水压力等荷载作用下，会产生不同程度的变形，各部位变形在空间某一点上的反映即为位移。

其位移量的大小除与外荷作用有关，也随坝体材料、结构型式、施工质量、地基状况的不同而不同。

不论何种情况引起的位移，都可视为水平方向的位移与垂直方向的位移。

由于我区地、县管理的水库大多为低坝，变形观测在这里仅作简单介绍。

测定大坝水平位移的方法有视准线法、小角度法、前方交会法、激光准直法等。

测定大坝垂直位移常用水准测量法，其它还有标杆法、液体静力法等。

另外，土石坝垂直位
移观测可以使我们掌握坝体和坝基的总沉降量。

但我们在分析坝体的变形时，仅知道总沉降量是不够的，还要知道坝体的固结情况，所以高坝或重要的水库还要进行固结观测。

第三节土石坝渗流观测
水库建成蓄水后，在上、下游水头差的作用下，坝体和坝基会出现渗流，渗流分正常渗流和异常渗流。

能引起土体渗透破坏或渗流量影响到蓄水兴利的，称之为异常渗流，反之，渗水从排水设施渗出，其逸出比降不大于允许比降，不会引起土体发生渗透破坏的，则为正常渗流。

一、土石坝浸润线观测
土石坝浸润线观测断面一般选择有代表性，能反映主要渗流情况以及预计有可能出现异常渗流的横断面。

例如选择最大坝高、老河床、合龙段以及地质情况复杂的断面。

横断面间距一般为100—200米，如果坝体较长，断面情况大体相同，可以适当加大间距。

对于大型和重要的中型水库，浸润线观测断面不少于3个，一般中型水库或者小型水库不少于2个。

每个横断面上的测压管数不少于3根。

(1)具有反滤坝址的均质土坝，在上游坝肩和反滤坝址上游各布置一根测压管，其间根据具体情况布置一根或数根测压管。

（2）具有水平反滤层的均质土坝，在上游坝肩以及反滤层的起点处各布置一根测压管，其间布置一至数根的测压管。

（3）对于塑性心墙，如心墙较宽，可在心墙布置2—3根测压管，在下游透水料紧靠心墙外和反滤坝址上游端各埋设一根测压管，如心墙较窄，可在心墙上、下游各布置一根，在反滤坝址上游布置一根。

（4）对于塑性斜墙坝，在紧靠斜墙下游埋设一根测压管，反滤坝址上游端埋设一根测压管，其间布置一至数根测压管。

第五课时
二、坝基渗水压力观测
坝基渗水压力通常是在坝基埋设测压管进行观测，也可用渗压计观测。

测压管的布置根据地基地质情况，防渗排水设施的结构形式，以及有可能发生渗透变形的部位而定。

1、测压管的布置
（1）均质砂砾石地基，一般垂直坝轴线布置2—3个观测断面，每个断面3—5根测压管。

a.具有水平防渗铺盖的均质坝，一般在上游坝肩，下游坡、反滤坝址上、下游各埋设1根测压管。

b.对有塑性截水墙或垂直防渗帷幕的心墙坝，一般在截水墙前后各布设1根测压管，反滤坝址上、下游各埋设1根。

c.对有垂直防渗设施的斜墙坝，其粘土截水墙、灌浆帷幕或混凝土防渗墙靠近上游，测压管可全部布置在防渗设施下游。

d.对有水平防渗设施的斜墙坝，一般在土坝施工时预埋L形测压管，即要观测水平防渗体下部基础的渗透压力。

（2）对于上层为相对的弱透水层，下层为强透水层的双层地基，应垂直坝轴线至少布置2—3个观测断面，每个横断面布设2—4根测压管，并将测压管进水管段布设在强透水层中。

多层透水地基可在各层中分别埋设测压管。

三、绕坝渗流观测
绕坝渗流观测测压管的布置以能使观测成果绘出绕渗等水位线和浸润线为原则。

（1）两岸绕渗测压管沿绕流线布置，一般至少2排，每排至少3根。

（2）在下游河槽两侧台地的渗流区可垂直坝轴线布置2—3排测压管，各排间距约50—100米，靠近河槽处可密一些，每排测压管距约为50—200米，近坝址处稍密一些。

每排测压管不少于3根。

（3）岸坡内有防渗齿垟或灌浆帷幕的，应在其前后各设1—2根测压管。

（4）对心墙或斜墙坝，下游坝壳的透水材料易成为绕渗的出口，因此。

除在坝外岸坡布设测压管外，还应在坝内岸坡段布设测压管，用以管测渗流出口处的渗透稳定性。

四、渗流量观测观测渗流量通常是将渗流水集中至某处进行量测，根据渗流量的大少和汇流条件，可采用容积法、量水堰法、测流速法。

1、容积法
适用于渗流量小于1L/s的情况。

观测用秒表计时，测量某一时段引入容积的全部渗水，测水时间应不少于10秒。

2、量水堰法
量水堰法适用于渗流量为1--300L/s的情况，设置量水堰应符合下列要求。

（1）堰壁与引水槽来水方向垂直并直立。

（2）堰板采用钢板或钢筋混凝土薄板，堰口靠下游边缘制成40度角，堰板高大于或等于5倍堰上水头。

（3）量水堰的水尺设在堰口上游距离为3—5倍堰顶水头处。

水尺刻度至毫米。

（4）为使量水堰上游水流稳定，可在水尺上游安设稳流设备，如栅档、网格等。

量水堰一般采用以下几种形式①三角堰 Q=1.4H5/2（m3/s）②梯形堰 Q=1.86bH3/2（m3/s）③矩形堰Q=（0.402+0.054H/p）b√2g﹒H3/2
3、测流速法
当渗流量较大，受落差限制不能设量水堰时，渗水若能汇集到较规则单直的排水沟时，可采用流速仪等观测渗水流速，并测出排水沟水深和宽度，求得过水断面，即可计算渗流量。

第六课时
五、渗水透明度观测
由坝体、坝基渗出的水，如果清澈透明，一般应认为是正常渗流。

如果渗水中含有某种可溶盐成分，则反映坝体或坝基土料中的细粒被渗水带出，或者土料受到溶滤，这些现象通常是管涌、内部冲刷或化学管涌等渗流破坏的先兆。

因此，应对渗流水进行透明度检测。

检测透明度用透明度管进行，透明度管为一高35cm，直径3cm的平底玻璃管。

管壁刻有cm 刻度，零点在管底，管底没有放水阀门。

观测方法如下：
（1）在渗水出口处取水样摇匀后注入透明度管内。

（2）用一块5号汉语拼音铅印字体置于管底下4cm处。

从管口观看字体，如看不清字体，则打开阀门放水，降低管中水柱，直到看清字样为止。

（3）从管壁刻度上读出水柱高度即为渗水透明度。

透明度大于30cm为清水。

第四章土石坝的养护修理第一节土石坝的日常维护土石坝日常维护的主要内容
（1）不得在坝面上种植树木、农作物，严禁放牧、铲草皮以及搬动护坡的砂石材料，以防止水土流失、坝面干裂和出现其他损害。

（2）经常保持坝顶、坝坡、戗台、防浪墙的完整，对表面的坍塌、隆起、细微裂缝，雨水冲沟、蚁穴兽洞，应加强检查，及时养护修理。

护坡的砌石如有松动、风化、冻毁或被风浪冲击损坏，应及时更新修复，保证坝面完整清洁、坝体轮廓清楚。

（3）严禁在坝顶、坝坡及戗台上堆放重物，建筑房屋，敷设水管，行驶重量、振动较大的车辆或机械，以免引起不均匀沉陷或滑坡破坏。

（4）在对土石坝安全有影响的范围内，不准任意挖坑、建塘、打井、爆破、炸鱼或进行其它对工程有害的活动，以免造成土坝裂缝、滑坡和渗漏。

（5）不得利用护坡作装卸码头，靠近护坡不得停泊船只、木筏，更不允许船只高速行驶，对坝前较大的漂浮物应及时打捞，以保护护坡的完整。

（6）经常保持坝面和坝端山坡排水设施的完整，经常清淤，保持排水畅通。

（7）在下游导渗设施上不得随意搬动砂、石料以及打桩、钻孔等损坏工程结构的活动。

并应避免河水倒灌和回流冲刷。

（8）正确控制库水位，务必使各时期水位及其降落速度符合设计要求，以免引起上游坡滑坡。

（9）注意各观测仪器和其它设备的维护，如灯柱、线管、栏杆、标点盖等，应定期涂刷油漆，防锈防腐。

（10）寒冷地区，冰冻前应消除坝面排水系统的积水，每缝下雪，应将坝顶、台阶及其它不应积雪部位的积雪扫除干净，以防冻胀、冻裂破坏。

第七课时
第二节土石坝的裂缝与处理一、裂缝的类型
土石坝的裂缝，按其方向可分为龟状裂缝、横向裂缝和纵向裂缝。

按其产生原因可分为干缩裂缝、冻融裂缝、不均匀沉陷裂缝、滑坡裂缝、水力劈裂缝、塑流裂缝、震动裂缝，按其部位可分为表面裂缝和内部裂缝。

二、裂缝的判断
1、滑坡裂缝与纵向裂缝的区别
（1）纵向裂缝一般接近于直线，垂直向下延伸；而滑坡裂缝一般呈弧形，向坝脚延伸。

（2）纵向裂缝发展过程缓慢，随土体固结到一定程度而停止，而滑坡裂缝发展初期较慢，当滑坡体失稳后突然加快。

（3）纵向沉陷缝，缝宽为几毫米至几十毫米，错距不超过30cm，而滑坡裂缝的宽度可达1米以上，错距可达数米。

（4）滑坡裂缝发展到后期，在相应部位的坝面或坝基上有带状或椭圆形隆起，而沉陷缝不明显。

2、内部裂缝的判断
内部裂缝的判断，具体可结合坝体坝基情况从以下几个方面进行分析，如有其中之一者，可能发生内部裂缝。

（1）当库水位升高到某一高程时，在无外界影响的情况下，渗漏量突然增大。

（2）某坝段沉陷量、位移量比较大。

（3）单位坝高的沉陷量和相邻坝段悬殊很大。

（4）个别测压管水位比同断面的其它测压管水位低得多，浸润线呈现反常情况，或当水库水位升到某一数值时，测压管水位突然升高。

（5）钻探时孔口无水。

三、裂缝的处理
各种裂缝对土石坝都有不同的影响，危害最大的是贯穿坝体的横向裂缝，内部裂缝及滑坡裂缝。

对缝深小于0.5米，缝宽小于0.5毫米的表面干缩裂缝，或者缝深不大于1米的纵向裂缝也可不予处理，但要封闭缝口。

非滑坡性裂缝处理方法主要有
（一）开挖回填，适用于处理深度不超过3米的裂缝，或允许放空水库进行修补防渗部位的裂缝。

（二）灌浆处理，适用于裂缝很深或裂缝很多，开挖困难或开挖危及坝坡稳定或工程量过大时，特别是内部裂缝。

泥浆常用比重1.2—1.6，相应水土比为3：1—0.68：1，可采用先稀后浓的浆液。

（三）开挖回填与灌浆相结合，适用于表层延伸到坝体深处的裂缝，或当库水位较高、不易全部开挖回填的部位。

第八课时
第三节土石坝的渗漏与处理一、坝体渗漏的原因及处理方法（一）坝体渗漏的原因
（1）坝体尺寸单薄，特别是塑性斜墙或心墙厚度不够。

（2）排水体反滤设计或施工错误，排水失效。

（3）坝体施工质量差。

(4)坝体不均匀沉陷引起横向裂缝，或坝体与两岸按头处理不好（或与建筑物连接处理不好）
（5）管理工作中，对蚁、鼠等动物的孔穴未及时处理。

（6）冬季施工中，填土中冻土层未处理好。

（二）坝体渗漏的处理方法
1、斜墙法，适用于大坝施工质量差，造成严重管涌、斜墙被击穿，浸润线及其逸出点抬高，坝体普遍漏水时，分为黏土斜墙、沥青混凝土斜墙及土工膜防渗斜墙（常用）。

2、充填式灌浆法，适用于圴质土坝，或者心墙坝中较深的裂缝处理。

3、防渗墙法，包括混凝土防渗墙，黏土防渗墙两种。

4、劈裂灌浆法
5、导渗法
（1）导渗沟法，当坝体散浸不严重，不致引起坝坡失稳时，可在下游坝坡上采用导渗沟处理。

（2）导渗砂槽法，对局部浸润线逸出点较高或坝坡渗漏严重时，可采用导渗砂槽处理。

（3）导渗培厚法，当坝体散浸严重，出现大面积渗漏、渗水又在排水设施以上出逸时。

（三）坝基渗漏的原因及处理法（1）坝基渗漏的原因
1、设计方面。

对坝址的地质勘探工作做得不够，未能针对性地采取有效防渗措施。

2、施工方面。

①地基处理质量差。

②施工管理不善，在库区取土，破坏了天然铺盖。

③防渗设施质量差。

3、管理方面。

①运用不当，黏土铺盖开裂或在铺盖上挖坑取土。

②导渗沟、减压井养护维修不善。

③坝后任意取土、修建鱼池等。

（二）坝基渗漏处理措施
坝基渗漏处理原则，仍可归纳为“上堵下排” 1、黏土截水槽，适用于不透水层埋深较浅（10—15米以内），坝身质量较好时。

截水槽的底宽d=(1/10—1/5)H(H为作用水头)，最小底宽为3米，截水槽的底部必须做到不透水层或基岩上并深入不透水层0.5—1米。

2、混凝土防渗墙，适用于覆盖层较厚，地基透水层较深时，其上部应插入坝内防渗体，下部和两侧应嵌入基岩。

3、灌浆帷幕，适用于坝基透水层厚度较大，或透水层有较大的漂石、孤石，修建防渗墙较困难时。

4、砂浆板桩，适用于粉砂、淤泥等软基防渗处理，一般深度不超过15米。

5、高压定向喷射灌浆，适用于各种松散地层，但作为一种新技术有待进一步完善。

6、深层搅拌桩防渗墙，适用于粉土地基，国内最大深度27米，我区运用广泛。

7、垂直铺塑，适用于软基，成功深度小于10米。

8、黏土铺盖，特点是施工简单，造价低廉，铺盖长度应满足地基中的实际水力坡降和坝基下游出口无保护处的水力坡降小于或等于地基土允许水力坡降。

小型水库当作用水头较小时，可采用（5--8）H，作用水头较大时，可采用（8-10）H。

9、排渗沟。

对均质透水层，只需深入坝基土层1—1.5米，对双层地基，且表层弱透水层不厚时，应挖穿弱透水层，沟内按反滤要求设保护层。

10、减压井，适用于表层为弱透水层，下部有强透水层时，钻孔应深入强透水层。

11、透水盖重，适用于坝基不透水层较薄、渗漏严重，有冒水翻砂现象，或坝后长期渗漏积水，大面积沼泽地，甚至发生管涌和流土破坏时。

r为透水盖重的容重，Hr为坝下游弱透水层底面上测压管水位与下游水位差，rw为水的容重，t1为弱透水层厚度，r1为弱透水层土体的容重，k为安全系数，一般取1.2—2.0。

第四节土石坝的滑坡与处理一、滑坡的原因 1、设计方面
（1）坝基有含水量较高的成层淤泥或其他高压缩性软土层。

（2）土石坝坝坡过徒。

（3）坝址有渊潭或水塘。

（4）坝端岩石破碎，设计时未防渗，产生绕坝渗漏引起滑坡。