水工建筑物溢流坝 ppt课件
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《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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19
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。
9
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。
水工建筑物--河岸溢洪道共38页
水工建筑物--河岸溢洪道
11、战争满足了，或曾经满足过人的 好斗的 本能， 但它同 时还满 足了人 对掠夺 ，破坏 以及残 酷的纪 律和专 制力的 欲望。 ——查·埃利奥 特 12、不应把纪律仅仅看成教育的手段 。纪律 是教育 过程的 结果， 首先是 学生集 体表现 在一切 生活领 域—— 生产、 日常生 活、学 校、文 化等领 域中努 力的结 果。— —马卡 连柯(名 言网)
13、遵守纪律的风气的培养，只有领 导者本 身在这 方面以 身作则 才能收 到成效 。—— 马卡连 柯 14、劳动者的组织性、纪律性、坚毅 精神以 及同全 世界劳 动。—— 列宁 摘自名言网
15、机会是不守纪律的。——雨果
谢谢
11、越是没有本领的就越加自命不凡。——邓拓 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。——歌德 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。——迈克尔·F·斯特利
11、战争满足了，或曾经满足过人的 好斗的 本能， 但它同 时还满 足了人 对掠夺 ，破坏 以及残 酷的纪 律和专 制力的 欲望。 ——查·埃利奥 特 12、不应把纪律仅仅看成教育的手段 。纪律 是教育 过程的 结果， 首先是 学生集 体表现 在一切 生活领 域—— 生产、 日常生 活、学 校、文 化等领 域中努 力的结 果。— —马卡 连柯(名 言网)
13、遵守纪律的风气的培养，只有领 导者本 身在这 方面以 身作则 才能收 到成效 。—— 马卡连 柯 14、劳动者的组织性、纪律性、坚毅 精神以 及同全 世界劳 动。—— 列宁 摘自名言网
15、机会是不守纪律的。——雨果
谢谢
11、越是没有本领的就越加自命不凡。——邓拓 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。——歌德 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。——迈克尔·F·斯特利
水工建筑物教材幻灯片(1)
Lm Lm 2h1% H cr ln 4 Lm 2h1%
作用在铅直迎水面上的风浪压力计算示意图 ：
坝的迎水面倾斜，波浪的反射作用将减弱 当α＞45°时 与铅直面情况相近
2）当水深H ≥Hcr H＜Lm/2时,浪压力为：
1 PWK (h1% hz )( w H Plf ) HPlf 2 建筑物底部浪压力剩余强度： P h sec h 2H
Lm 3）当水深H＜Hcr时，浪压力为： 1 PWK po (1.5 0.5 )h1% (0.7 ) H 2
水面处的浪压力强度p0： po 底坡影响系数Ki，按表2-5采用。
底坡 系数 1/10 1.89 1/20 1.61 1/30 1.48 1/40 1.41
地震主动动土压力代表值可按式（2-35）计算，并 取其“+”、“－”号计算结果中的大值。
cos 1 1 2 FE qo H H (1 v / g )Ce 2 cos( 1 2 )
七、山体围岩压力及弹性抗力 1.围堰压力 在山体中开挖后，岩体原有平衡被破坏，洞周围 岩变形，应力重新分布。当岩体较破碎时，其可 能产生塌落、滑移，而施加在隧洞衬砌上压力， 称为围岩压力。
风速高度修正系数
表2-4
高度（m ） 修正系数
2 1.25
5 1.10
10 1.0
15 0.96
20 0.90
水库为正常和设计洪水位时，宜采用相应洪水期多 年平均最大风速或采用重现期为50年一遇的年最大 风速的1.5—2.0倍； 校核洪水位时，宜采用相应洪水期最大风速的多年 平均值。
3.波浪压力计算 求出hm、hp、Lm等，并根据坝闸前水深，计算作用 在坝闸上的波浪压力。 1）当水深H ≥Hcr H ≥Lm/2时,浪压力为： 1 PWK W Lm (h1% hz ) 4 h12% 2H 其中： hz cth Lm Lm
水工建筑物精品课程PPT课件
◆ 水电站建筑物：用以将水能转变为
电能。
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1.按建筑物的用途分类
二、水工建筑物的分类
物筑建工水
• 挡水建筑物 用以拦截江河，形成水库或壅高水位。如各种坝和 闸；以及为抗御洪水或挡潮，沿江河海岸修建的堤防、海塘等。
• 泄水建筑物 用以渲泄在各种情况下、特别是洪水期的多余入库 水量，以确保大坝和其他建筑物的安全。如溢流坝、溢洪道、 泄洪洞等。
物筑建工水
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物筑建工水
第二节 水利枢纽和水工建筑物
一、水利枢纽 1.水利枢纽的概念
为了综合利用水资源，达到防洪、灌溉、发电、供水、航 运等目的，需要修建几种不同类型的建筑物，以控制和支配水 流，满足国民经济发展的需要，这些建筑物通称为水工建筑物， 而由不同水工建筑物组成的综合体称为水利枢纽。
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物筑建工水
丹江口水利枢纽
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• 物 丹江口水利枢纽主要组成 筑 建 工 水
◆ 拦河坝：为宽缝重力坝（副坝为粘 土斜墙堆石坝），用以截断水流、挡 水蓄水、形成水库。总库容209亿m3， 水电站装机容量90万Kw。
◆ 深孔坝段、溢流坝段：用以宣泄洪 水期河道入库洪量超过水库调蓄能力 的多余洪水，以保证大坝及有关建筑 物安全。
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物筑建工水
水利工程按其所承担的任务可分为： 1.河道整治与防洪工程
河道整治主要是通过整治建筑物和其它措施，防止河道冲 蚀、改道和淤积，使河流的外形和演变过程都能满足防洪与兴 利等各方面的要求。一般防治洪水的措施是“上拦下排，两岸 分滞”的工程体系。
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“上拦”
物筑建工水
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溢洪道施工讲义PPT课件
泄槽的水利特征： 底坡陡，故为急流。 由于流速高，故会产生明渠中高速水流 的问题：冲击波、水流掺气、空蚀、压 力脉动，应采取相应的措施
（一）、泄槽的平面布置及纵、横剖面
1. 平面布置
1）为了使水流平顺，减少冲击波的发生，沿水
流平面宜尽量采用直线、等宽、对称布置。
2）泄槽长度大，受地质、地形条件限制，不能
1、收缩段设计 合理的收缩段应当
使引起的冲击波的高度 最小，对收缩段以下泄 槽中的水流扰动最小。 收缩区的设计主要是确 定： （1）收缩区的长度 （2）侧压的偏角θ
（1）收缩区的长度： L b1 b3
2 tan
（2）侧压偏角：
h2 tan 1 h tan( 1 )
tan tan 1 ( 1 8Fr1 sin 2 1 ) 3 2 tan 1 1 Fr1 sin 2 1 1
算，因此衬砌设计应根据地基、气蚀、施工 条件采取相应的构造措施。
1）岩基上的衬砌 采用：
①石灰浆砌石水泥浆勾缝，适用V＜10m/s， 小型水库溢洪道；
②石灰浆砌条石或块石衬缝,适用V＜15m/s，中小 型水库溢洪道； 为了达到既提高衬砌的耐冲能力又节省造价 的目的，可采用底层砌块石，面层条石或浇混 凝土护面。
完全做成直线，需要转弯，转弯半径大于等于
10b
（b：陡槽直线段的平均宽度）。
3）为了减小泄槽末端的单宽流量，以利于消能
防冲，有时在泄槽末端设扩散段。
• 图7-6 泄槽的平面布置
2、 纵断面 1）泄槽水流流速高，一般设在挖方上 2）最好使用单一的陡坡（大于临界坡）
为适应地形、地质条件，减少开挖量， 可以采用变坡，使坡度变化不宜太多，实践 表明：在变坡处（特别是由陡变缓处）容易 遭到动水压力的破坏，变坡处应做水流衔接 设计。
（一）、泄槽的平面布置及纵、横剖面
1. 平面布置
1）为了使水流平顺，减少冲击波的发生，沿水
流平面宜尽量采用直线、等宽、对称布置。
2）泄槽长度大，受地质、地形条件限制，不能
1、收缩段设计 合理的收缩段应当
使引起的冲击波的高度 最小，对收缩段以下泄 槽中的水流扰动最小。 收缩区的设计主要是确 定： （1）收缩区的长度 （2）侧压的偏角θ
（1）收缩区的长度： L b1 b3
2 tan
（2）侧压偏角：
h2 tan 1 h tan( 1 )
tan tan 1 ( 1 8Fr1 sin 2 1 ) 3 2 tan 1 1 Fr1 sin 2 1 1
算，因此衬砌设计应根据地基、气蚀、施工 条件采取相应的构造措施。
1）岩基上的衬砌 采用：
①石灰浆砌石水泥浆勾缝，适用V＜10m/s， 小型水库溢洪道；
②石灰浆砌条石或块石衬缝,适用V＜15m/s，中小 型水库溢洪道； 为了达到既提高衬砌的耐冲能力又节省造价 的目的，可采用底层砌块石，面层条石或浇混 凝土护面。
完全做成直线，需要转弯，转弯半径大于等于
10b
（b：陡槽直线段的平均宽度）。
3）为了减小泄槽末端的单宽流量，以利于消能
防冲，有时在泄槽末端设扩散段。
• 图7-6 泄槽的平面布置
2、 纵断面 1）泄槽水流流速高，一般设在挖方上 2）最好使用单一的陡坡（大于临界坡）
为适应地形、地质条件，减少开挖量， 可以采用变坡，使坡度变化不宜太多，实践 表明：在变坡处（特别是由陡变缓处）容易 遭到动水压力的破坏，变坡处应做水流衔接 设计。
第八章+河岸溢洪道-水工建筑物课件
• 组成： 引水渠、溢流堰、泄槽、消能段、 尾水渠。
2、正槽溢洪道各组成部分的设计 （1）引水渠 作用：使水流平顺地进入控制段，改善堰身及泄 槽的流态。 设计原理：在合理的开挖方量下，尽量减少水头 损失，以增加溢洪道的泄水能力，因此要控制 流速。渠内流速限制在1.5-3.0m/s 以下。 2
hf v 2g
泄槽或泄水隧洞流入下游。侧向进流，纵向泄流。
3、适用: 坝址山头较高、岸坡较陡的情况，尤其 适于中小型水库中采用无闸门控制的溢洪道 中。 ４、侧槽的设计： • 泄流量沿侧槽轴线均匀增加，
所以侧槽断面积应沿程增大，
始末断面底宽比约为1:1~1:4； • 槽断面应为深窄型梯形断面， 堰一侧边坡为1:0.5，山坡一 • 侧边坡为1:0.3~1:0.5 ； 槽底高程应保证溢流堰为自由溢流，侧槽中水
3）、驼峰堰（复合圆弧低堰 ）： m高,可达0.42以上；设计施工简便，对地基要 求低适用于软弱地基。 4）、带胸墙的溢流孔口： 减小门高，延长泄洪历时。 （二）溢流孔口的确定
同重力坝
3、泄槽段 工作特点：在溢流堰后用泄槽与消能段相 接，为使槽内水流呈急流状态其纵坡常为 大于临界坡度的陡坡，因此又称其为陡槽。 由于泄槽内水流流速较高，设计时必须考 虑高速水流产生的冲击波、掺气和空蚀现 象，在布臵和构造上予以重视，一般应加 高、加固泄水槽的边墙，以确保溢洪道的 安全。
• 空化空蚀的原因：
•泄水建筑物的体型不合理； 。 ••泄水建筑物表面不平整； • 放样不准； • 模板走样； • 混凝土质量不佳； • 泥沙的不均匀磨损；
选用好的体型； • 减蚀方法：
采用高强度的抗蚀材料；
提高抗滑平整度 掺气减蚀
（7）泄槽的衬砌
——防冲、防渗、防风化、承载
2、正槽溢洪道各组成部分的设计 （1）引水渠 作用：使水流平顺地进入控制段，改善堰身及泄 槽的流态。 设计原理：在合理的开挖方量下，尽量减少水头 损失，以增加溢洪道的泄水能力，因此要控制 流速。渠内流速限制在1.5-3.0m/s 以下。 2
hf v 2g
泄槽或泄水隧洞流入下游。侧向进流，纵向泄流。
3、适用: 坝址山头较高、岸坡较陡的情况，尤其 适于中小型水库中采用无闸门控制的溢洪道 中。 ４、侧槽的设计： • 泄流量沿侧槽轴线均匀增加，
所以侧槽断面积应沿程增大，
始末断面底宽比约为1:1~1:4； • 槽断面应为深窄型梯形断面， 堰一侧边坡为1:0.5，山坡一 • 侧边坡为1:0.3~1:0.5 ； 槽底高程应保证溢流堰为自由溢流，侧槽中水
3）、驼峰堰（复合圆弧低堰 ）： m高,可达0.42以上；设计施工简便，对地基要 求低适用于软弱地基。 4）、带胸墙的溢流孔口： 减小门高，延长泄洪历时。 （二）溢流孔口的确定
同重力坝
3、泄槽段 工作特点：在溢流堰后用泄槽与消能段相 接，为使槽内水流呈急流状态其纵坡常为 大于临界坡度的陡坡，因此又称其为陡槽。 由于泄槽内水流流速较高，设计时必须考 虑高速水流产生的冲击波、掺气和空蚀现 象，在布臵和构造上予以重视，一般应加 高、加固泄水槽的边墙，以确保溢洪道的 安全。
• 空化空蚀的原因：
•泄水建筑物的体型不合理； 。 ••泄水建筑物表面不平整； • 放样不准； • 模板走样； • 混凝土质量不佳； • 泥沙的不均匀磨损；
选用好的体型； • 减蚀方法：
采用高强度的抗蚀材料；
提高抗滑平整度 掺气减蚀
（7）泄槽的衬砌
——防冲、防渗、防风化、承载
《水工建筑物》课件
方法
采用各种监测仪器和设备，对水工建筑物的结构、水位、流速、压力等关键参 数进行实时监测和数据采集，分析数据变化，评估结构安全状态。
维护与保养的要求与措施
要求
定期对水工建筑物进行检查、维护和保养，确保其结构完整、功能正常，防止出现老化、腐蚀和损伤等问题。
措施
对不同类型的水工建筑物采取相应的维护和保养措施，如定期清理、加固、涂装、更换破损部件等，保持其良好 的工作状态。
水资源的综合利用与开发
总结词
水资源的综合利用与开发对于水工建筑物设 计和建设至关重要，可以提高水资源利用效 率，促进可持续发展。
详细描述
水资源综合利用与开发包括雨水的收集和利 用、污水的处理和再利用、水能资源的开发 和利用等。在水工建筑物设计和建设中，应 充分考虑水资源的综合利用与开发，以提高 水资源的利用效率，缓解水资源短缺问题， 促进可持续发展。同时，应采取有效的措施
环境保护的重要性与要求
总结词
环境保护是水工建筑物设计和建设的重要考虑因素，需要采取有效措施减少对环境的负 面影响。
详细描述
环境保护的重要性在于维护生态平衡、保障人类健康和促进可持续发展。在水工建筑物 设计和建设中，应充分考虑环境保护的要求，采取有效的防护措施，减少对土地、水域
和生态环境的破坏和污染。
本课程旨在培养学生掌握水工建筑物的基本概念、设计原理、施工方法及工程实例等方面的知识和技 能，为将来从事水利工程、土木工程和环境工程等领域的工作打下基础。
学习目标
掌握水工建筑物的基本概 念、类型、特点和功能。
掌握水工建筑物的施工方 法和技术，包括地基处理 、混凝土施工等方面的技 能。
ABCD
理解水工建筑物的设计原 理和方法，包括静水力学 、流体力学、土力学等方 面的知识。
采用各种监测仪器和设备，对水工建筑物的结构、水位、流速、压力等关键参 数进行实时监测和数据采集，分析数据变化，评估结构安全状态。
维护与保养的要求与措施
要求
定期对水工建筑物进行检查、维护和保养，确保其结构完整、功能正常，防止出现老化、腐蚀和损伤等问题。
措施
对不同类型的水工建筑物采取相应的维护和保养措施，如定期清理、加固、涂装、更换破损部件等，保持其良好 的工作状态。
水资源的综合利用与开发
总结词
水资源的综合利用与开发对于水工建筑物设 计和建设至关重要，可以提高水资源利用效 率，促进可持续发展。
详细描述
水资源综合利用与开发包括雨水的收集和利 用、污水的处理和再利用、水能资源的开发 和利用等。在水工建筑物设计和建设中，应 充分考虑水资源的综合利用与开发，以提高 水资源的利用效率，缓解水资源短缺问题， 促进可持续发展。同时，应采取有效的措施
环境保护的重要性与要求
总结词
环境保护是水工建筑物设计和建设的重要考虑因素，需要采取有效措施减少对环境的负 面影响。
详细描述
环境保护的重要性在于维护生态平衡、保障人类健康和促进可持续发展。在水工建筑物 设计和建设中，应充分考虑环境保护的要求，采取有效的防护措施，减少对土地、水域
和生态环境的破坏和污染。
本课程旨在培养学生掌握水工建筑物的基本概念、设计原理、施工方法及工程实例等方面的知识和技 能，为将来从事水利工程、土木工程和环境工程等领域的工作打下基础。
学习目标
掌握水工建筑物的基本概 念、类型、特点和功能。
掌握水工建筑物的施工方 法和技术，包括地基处理 、混凝土施工等方面的技 能。
ABCD
理解水工建筑物的设计原 理和方法，包括静水力学 、流体力学、土力学等方 面的知识。
河海大学水工建筑物(重力坝)教学课件05溢流坝和坝身泄水孔.
底流消能运行可靠，下游流态也比较平稳，对通航和发电尾水影响较 小，但土石方开挖量和混凝土浇筑量一般都较大，故当技术上有可能采用 挑流消能时，底流消能方案在经济对比方面往往不利。
设计底流消能时，首先要进行水力计算用以判断水流衔接状态。通过 水力计算可以求出下泄流量Q与跃后水深h2的关系曲线Q～h2，再与下游 流量和河道水深t的关系曲线Q～t相比较，便可判断需要采用何种消能措 施。
(d)当由于溢流要求，按水力条件拟定的溢流坝剖面较为宽厚，超出基本三角形剖面 较多，为节省工程量并满足泄水条件，可考虑下游溢流面与基本三角形下游坡斗致， 而将上游面顶部做成悬臂状。 (e) 当挑流鼻坎超出基本剖面且L/H>0.5时，应该验算a-a’截面的应力，即将鼻坎作 为固定在a-a’断面上的悬臂梁处理，承受自重、尾水压力、反弧段上的动、静水压 力以及地基反力和剪力的作用，按偏心受压公式计算鼻坎段的应力分布，如拉应力 超过材料的抗拉强度，可在坝体与鼻坎之间用缝分开。如我国石泉坝等。
溢流薄拱坝—坝顶跌流
a)水流经过坝顶自由跌入河床， 其溢流坝顶通常采用非真空的 标准堰型。这种溢流形式具有 结构简单和施工方便的优点， 但水舌落水点距坝脚较近，冲 刷坑的位置靠近坝基，冲刷严 重时会威胁大坝安全。适用于 下游河床基岩良好，下游坝坡 较陡或向下游倒悬的双曲拱坝。 对于高拱坝的坝顶跌流，为了 防止发生严重的冲刷，常需采 用消能防冲设施，如采用跌流 消力池，或在下游设二道坝抬 高水位形成水垫消能。 b)目前泄洪流量最大的坝顶跌流工程是美国的莫西罗克拱坝，坝高185m，在坝顶中 部设置4个由13m×15.2m弧形闸门控制的溢流孔，总泄洪流量为7800m3/s，单宽流 量为150(m3/s/m ) 。跌流落差最大的为英古里拱坝，坝高272m，坝顶设6个溢流孔， 总泄洪流量为2500m3/s。 我国建造几十座砌石双曲拱坝，采用坝顶跌流的砌石双曲拱坝中以群英拱坝为最高 (95m)，在坝顶中部设置7个溢流孔。
设计底流消能时，首先要进行水力计算用以判断水流衔接状态。通过 水力计算可以求出下泄流量Q与跃后水深h2的关系曲线Q～h2，再与下游 流量和河道水深t的关系曲线Q～t相比较，便可判断需要采用何种消能措 施。
(d)当由于溢流要求，按水力条件拟定的溢流坝剖面较为宽厚，超出基本三角形剖面 较多，为节省工程量并满足泄水条件，可考虑下游溢流面与基本三角形下游坡斗致， 而将上游面顶部做成悬臂状。 (e) 当挑流鼻坎超出基本剖面且L/H>0.5时，应该验算a-a’截面的应力，即将鼻坎作 为固定在a-a’断面上的悬臂梁处理，承受自重、尾水压力、反弧段上的动、静水压 力以及地基反力和剪力的作用，按偏心受压公式计算鼻坎段的应力分布，如拉应力 超过材料的抗拉强度，可在坝体与鼻坎之间用缝分开。如我国石泉坝等。
溢流薄拱坝—坝顶跌流
a)水流经过坝顶自由跌入河床， 其溢流坝顶通常采用非真空的 标准堰型。这种溢流形式具有 结构简单和施工方便的优点， 但水舌落水点距坝脚较近，冲 刷坑的位置靠近坝基，冲刷严 重时会威胁大坝安全。适用于 下游河床基岩良好，下游坝坡 较陡或向下游倒悬的双曲拱坝。 对于高拱坝的坝顶跌流，为了 防止发生严重的冲刷，常需采 用消能防冲设施，如采用跌流 消力池，或在下游设二道坝抬 高水位形成水垫消能。 b)目前泄洪流量最大的坝顶跌流工程是美国的莫西罗克拱坝，坝高185m，在坝顶中 部设置4个由13m×15.2m弧形闸门控制的溢流孔，总泄洪流量为7800m3/s，单宽流 量为150(m3/s/m ) 。跌流落差最大的为英古里拱坝，坝高272m，坝顶设6个溢流孔， 总泄洪流量为2500m3/s。 我国建造几十座砌石双曲拱坝，采用坝顶跌流的砌石双曲拱坝中以群英拱坝为最高 (95m)，在坝顶中部设置7个溢流孔。
河海大学水工建筑物(重力坝)教学课件05溢流坝和坝身泄水孔.
坝顶溢流
坝型：实体重力坝、宽 缝重力坝、重力拱坝、 双曲拱坝、大头坝、连 拱坝等。
特殊问题是高速水流， 如闸门振动、局部空蚀、 水流掺气、脉动、消能 等
坝身泄水孔
混凝土坝中，坝身泄水 孔是常用的泄水建筑物。
特殊问题是高速水流， 如闸门振动、局部空蚀、 水流掺气、脉动、消能 等
§2 混凝土溢流坝
溢流薄拱坝—坝顶挑流
为了加大起挑流速和挑距，常在溢流堰顶曲线末端设置挑流鼻坎。这种型式挑 距较远，有利于坝身安全。挑流鼻坎多采用连续式结构，挑坎末端与堰顶之间 的高差一般不大于6-8m，大致为设计水头的1.5倍，反弧半径只与堰顶设计水头 Hd大致相近，应由水工试验来确定。 目前利用坝顶鼻坎挑流泄洪流量最大的拱坝是南非的亨德列·维尔沃特双曲拱坝， 坝高90m，由坝顶中间泄洪，总泄洪流量为19000m3/s。我国流溪河双曲拱坝、 半江拱坝也采用这种型式，运用情况良好。下图为几座鼻坎挑流式拱坝的头部 形状。
溢流薄拱坝—坝顶跌流
a)水流经过坝顶自由跌入河床， 其溢流坝顶通常采用非真空的 标准堰型。这种溢流形式具有 结构简单和施工方便的优点， 但水舌落水点距坝脚较近，冲 刷坑的位置靠近坝基，冲刷严 重时会威胁大坝安全。适用于 下游河床基岩良好，下游坝坡 较陡或向下游倒悬的双曲拱坝。 对于高拱坝的坝顶跌流，为了 防止发生严重的冲刷，常需采 用消能防冲设施，如采用跌流 消力池，或在下游设二道坝抬 高水位形成水垫消能。 b)目前泄洪流量最大的坝顶跌流工程是美国的莫西罗克拱坝，坝高185m，在坝顶中 部设置4个由13m×15.2m弧形闸门控制的溢流孔，总泄洪流量为7800m3/s，单宽流 量为150(m3/s/m ) 。跌流落差最大的为英古里拱坝，坝高272m，坝顶设6个溢流孔， 总泄洪流量为2500m3/s。 我国建造几十座砌石双曲拱坝，采用坝顶跌流的砌石双曲拱坝中以群英拱坝为最高 (95m)，在坝顶中部设置7个溢流孔。
水工建筑物(2).ppt
第三章 土石坝
四、土石坝的工作特点及基本要求
5.其他问题
冰冻、地震、动物筑窝等。总之，土坝的破坏是多方面 原因造成的
➢ 漫顶失事的占30% ➢ 坝坡坍塌失事的占25% ➢ 坝基渗漏失事的占25% ➢ 坝下涵管出问题的占13% ➢ 其它占7%
第三章 土石坝
四、土石坝的类型
按材料在坝体内的配置＋防渗体的位置分类
（3）结构简单，工作可靠，便于维修和加高、扩建 （4）施工技术简单，便于组织机械化快速施工
第三章 土石坝
三、土石坝的缺点
（1）坝身一般不允许泄洪 ➢ 需另建泄洪建筑物，往往给枢纽布置带来困难
（2）施工导流困难 ➢ 由于坝身不能溢流，要求施工期洪水全部通过导流隧洞
或涵洞排泄
（3）施工受气候条件影响比较大 ➢ 在恶劣气候如雨季和严寒冰冻情况，填土质量难以保证
合理选择土料、合理设计坝坡、认真作好地基处理，严 格控制坝体施工质量
第三章 土石坝
四、土石坝的工作特点及基本要求
2.渗流问题
散粒体渗透性强，而且渗流对散粒体的影响又十分显著 土坝挡水后，在上下游水位差作用下经坝体和地基向下游 渗透，产生渗透压力和渗透变形，严重时会导致坝体失事
浸润面：渗流在坝体内的自由水面 浸润线：坝体横剖面与浸润面的交线
第三章 土 石 坝
岳城水库 ➢ 河北磁县 ➢ 总库容10.9亿立方米 ➢ 主坝坝型为均质土坝 ➢ 最大坝高53米 ➢ 坝顶长度3570米 ➢ 泄洪方式岸边溢洪道
第三章 土 石 坝
从目前的发展看，我国的高心墙堆石坝建设目前仅具有设计 上的经验，缺乏工程建设和运行管理上的经验。目前我国已建 成的最高的心墙堆石坝是小浪底斜心墙堆石坝，坝高154米。 而目前在建和待建的大量工程均为300米级坝高的心墙堆石 坝工程，如何实现心墙堆石坝从目前的水平向300米级坝高跨越， 有许多技术难题亟待解决。而相对而言，国外的心墙堆石坝建 设实践相对丰富，在已建成的大坝中，位于哈萨克斯坦的努列 克（坝高300米）、墨西哥的奇科森（坝高261米）、印度的特 里（坝高260米）、哥伦比亚的瓜维奥（坝高247米）、加拿大 的买加（坝高242米）、美国的奥洛维尔（坝高230米）等均可 为我国的高心墙堆石坝建设提供有益的借鉴。
水工建筑物教学课件PPT
1.2.1 水工建筑物的分类
蚌埠闸枢纽
(1)挡水建筑物
用以拦截江河，形成水库或壅高水位。如各种类型的坝和水闸，以及为防御洪水或阻挡海潮，沿江河海岸修建的堤防、海塘等。
刘家峡水利枢纽
(2)泄水建筑物
用以宣泄多余水量，排放泥沙和冰凌，或为人防、检修而放空水库等，以保证坝和其他建筑物的安全。水库枢纽中的泄水建筑物可以与坝体结合在一起，如各种溢流坝、坝身泄水孔；也可设在坝体以外，如各式岸边溢洪道和泄水隧洞等。
水利枢纽分类
也可按承受水头大小，分为：高、中、低水头水利枢纽。按水利枢纽的作用，可分为：蓄水枢纽、取水枢纽等。
水利枢纽分类
丹江口水利枢纽布置图
水电站
升船机
土石坝
重力坝
溢流重力坝
龙峡水利枢纽
都江堰工程布置示意图
内江
外江
鱼嘴
宝瓶口
飞沙堰
淮安水利枢纽
1.2 水工建筑物分类与特点
(3)输水建筑物
为灌溉、发电和供水的需要，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。
渡 槽
(4)取水建筑物
是输水建筑物的首部建筑，如引水隧洞的进口段、灌溉渠首和供水用的进水闸、扬水站等。
(5)整治建筑物
用以改善河流的水流条件，调整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的冲刷。如丁坝、顺坝、导流堤、护底和护岸等。
(6)专门建筑物
为灌溉、发电、过坝需要而兴建的建筑物。如专为发电用的压力前池、调压室、电站厂房，专为渠道或航道设置的沉沙池、冲沙闸，以及专为过坝用的船闸、升船机、鱼道、过木道等。
1.1.2 水 利 枢 纽
为了达到防洪、灌溉、发电、供水等目的，需要修建各种不同类型的水工建筑物，用来控制和支配水流。这些建筑物统称为水工建筑物。集中建造的几种水工建筑物配合使用，形成一个有机的综合体，称为水利枢纽。
蚌埠闸枢纽
(1)挡水建筑物
用以拦截江河，形成水库或壅高水位。如各种类型的坝和水闸，以及为防御洪水或阻挡海潮，沿江河海岸修建的堤防、海塘等。
刘家峡水利枢纽
(2)泄水建筑物
用以宣泄多余水量，排放泥沙和冰凌，或为人防、检修而放空水库等，以保证坝和其他建筑物的安全。水库枢纽中的泄水建筑物可以与坝体结合在一起，如各种溢流坝、坝身泄水孔；也可设在坝体以外，如各式岸边溢洪道和泄水隧洞等。
水利枢纽分类
也可按承受水头大小，分为：高、中、低水头水利枢纽。按水利枢纽的作用，可分为：蓄水枢纽、取水枢纽等。
水利枢纽分类
丹江口水利枢纽布置图
水电站
升船机
土石坝
重力坝
溢流重力坝
龙峡水利枢纽
都江堰工程布置示意图
内江
外江
鱼嘴
宝瓶口
飞沙堰
淮安水利枢纽
1.2 水工建筑物分类与特点
(3)输水建筑物
为灌溉、发电和供水的需要，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。
渡 槽
(4)取水建筑物
是输水建筑物的首部建筑，如引水隧洞的进口段、灌溉渠首和供水用的进水闸、扬水站等。
(5)整治建筑物
用以改善河流的水流条件，调整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的冲刷。如丁坝、顺坝、导流堤、护底和护岸等。
(6)专门建筑物
为灌溉、发电、过坝需要而兴建的建筑物。如专为发电用的压力前池、调压室、电站厂房，专为渠道或航道设置的沉沙池、冲沙闸，以及专为过坝用的船闸、升船机、鱼道、过木道等。
1.1.2 水 利 枢 纽
为了达到防洪、灌溉、发电、供水等目的，需要修建各种不同类型的水工建筑物，用来控制和支配水流。这些建筑物统称为水工建筑物。集中建造的几种水工建筑物配合使用，形成一个有机的综合体，称为水利枢纽。
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水工建筑物
09水工（三）班
水工建筑物溢流坝
1
泄水重力坝 （设计要点）
A. 稳定和强度 B. 洪水特性、水利枢纽布置、地形、地质 C. 工程造价、水库运营方式、下游河道安全
泄量
水工建筑物溢流坝
2
位置的选择
➢对与宽阔河道，泄水重力坝应布水流妥善衔接以及减小土石 方开挖
➢对与狭窄河道，加大泄水重力坝的泄流单 宽流量以缩短泄流前沿长度或采用泄水重 力坝与电站厂房重叠布置
水工建筑物溢流坝
3
泄水建筑物的泄水方式
✓ 表面溢流式 ：（溢流重力坝和岸边溢洪道） 特点：泄流能力大，造价低，承担
泄洪任务，按调洪演算水库调节后的流量 确定，具有超泄潜力 ✓ 深水泄流式 ：（坝身泄水孔和河岸泄水 隧洞） 特点：灵活性强，提高水库利用 率和安全程度，有排沙、放空水库、导流 等功能，比较经济
数， L0为溢流前沿总长，d为闸墩厚度 开敞溢流式
时：Q溢=nbεm√̅̅2gH0^ 3/2 （H0 为堰顶水头）
大孔
口溢流式： Q溢=nbam √̅̅2g(H0-ɑa ) a为闸门开启高度
水工建筑物溢流坝
6
闸门和启闭机
（1）闸门：工作闸门、检修闸门和事故闸门 工作闸门：平面闸门和弧形闸门 ①平面闸门
9
横缝的布置
• ①缝设在闸墩中间，当各坝段间产生不均 匀沉降时，不致影响闸门启闭，工作可靠， 缺点是闸墩厚度较大
• ②缝设在溢流孔中，闸墩成为整体墩，可 使大跨度弧形闸门支铰结构得到加强，但 易受地基不均匀沉降的影响
水工建筑物溢流坝
10
泄水重力坝设计中关于高速水流的 几个问题
• 空蚀、掺气、压力脉动和冲击波 • ①空化和空蚀：
优点：结构简单，闸墩受力条件好，可共用一 个活动式启门机 缺点：启门力力较大，闸墩 较厚水流条件差 ②弧形闸门 优点：启门力力 较小，闸墩较薄，无门槽，水流平顺 缺点：闸 墩较长，受力条件差 （2）启闭机：活动式和固定式
水工建筑物溢流坝
7
闸门布置情况
水工建筑物溢流坝
8
闸墩与工作桥
水工建筑物溢流坝
适用于洪水量较小、淹没
损失不大的中、小型工程
b. 大孔口溢流式: 特点：上部设胸墙，堰顶高程较低
孔口尺寸：（1）单宽流量：Q溢=Q总—ɑQ0
ɑ为系数，取0.75~0.9，校核时取1 , Q0为经过电站和
泄水孔等下泄的流量 单宽流量q= Q溢/L ( L为溢流
段净宽 )
L0=nb+(n-1)d b为空口宽度，n为孔口
水工建筑物溢流坝
4
溢流重力坝
1. 有足够的孔口尺寸、良好的孔口体型和泄 水时具有较高的流量系数
2. 避免产生负压和振动、空蚀 3. 防止下游局部冲刷
水工建筑物溢流坝
5
孔口设计
洪水标准（见水工建筑物规范）
空口型式：开敞溢流式和大孔口溢流式
a. 开敞溢流式：优点：除能用于宣泄洪水外，还能用于排
除冰凌和其它漂流物
水工建筑物溢流坝
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09水工（三）班
水工建筑物溢流坝
1
泄水重力坝 （设计要点）
A. 稳定和强度 B. 洪水特性、水利枢纽布置、地形、地质 C. 工程造价、水库运营方式、下游河道安全
泄量
水工建筑物溢流坝
2
位置的选择
➢对与宽阔河道，泄水重力坝应布水流妥善衔接以及减小土石 方开挖
➢对与狭窄河道，加大泄水重力坝的泄流单 宽流量以缩短泄流前沿长度或采用泄水重 力坝与电站厂房重叠布置
水工建筑物溢流坝
3
泄水建筑物的泄水方式
✓ 表面溢流式 ：（溢流重力坝和岸边溢洪道） 特点：泄流能力大，造价低，承担
泄洪任务，按调洪演算水库调节后的流量 确定，具有超泄潜力 ✓ 深水泄流式 ：（坝身泄水孔和河岸泄水 隧洞） 特点：灵活性强，提高水库利用 率和安全程度，有排沙、放空水库、导流 等功能，比较经济
数， L0为溢流前沿总长，d为闸墩厚度 开敞溢流式
时：Q溢=nbεm√̅̅2gH0^ 3/2 （H0 为堰顶水头）
大孔
口溢流式： Q溢=nbam √̅̅2g(H0-ɑa ) a为闸门开启高度
水工建筑物溢流坝
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闸门和启闭机
（1）闸门：工作闸门、检修闸门和事故闸门 工作闸门：平面闸门和弧形闸门 ①平面闸门
9
横缝的布置
• ①缝设在闸墩中间，当各坝段间产生不均 匀沉降时，不致影响闸门启闭，工作可靠， 缺点是闸墩厚度较大
• ②缝设在溢流孔中，闸墩成为整体墩，可 使大跨度弧形闸门支铰结构得到加强，但 易受地基不均匀沉降的影响
水工建筑物溢流坝
10
泄水重力坝设计中关于高速水流的 几个问题
• 空蚀、掺气、压力脉动和冲击波 • ①空化和空蚀：
优点：结构简单，闸墩受力条件好，可共用一 个活动式启门机 缺点：启门力力较大，闸墩 较厚水流条件差 ②弧形闸门 优点：启门力力 较小，闸墩较薄，无门槽，水流平顺 缺点：闸 墩较长，受力条件差 （2）启闭机：活动式和固定式
水工建筑物溢流坝
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闸门布置情况
水工建筑物溢流坝
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闸墩与工作桥
水工建筑物溢流坝
适用于洪水量较小、淹没
损失不大的中、小型工程
b. 大孔口溢流式: 特点：上部设胸墙，堰顶高程较低
孔口尺寸：（1）单宽流量：Q溢=Q总—ɑQ0
ɑ为系数，取0.75~0.9，校核时取1 , Q0为经过电站和
泄水孔等下泄的流量 单宽流量q= Q溢/L ( L为溢流
段净宽 )
L0=nb+(n-1)d b为空口宽度，n为孔口
水工建筑物溢流坝
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溢流重力坝
1. 有足够的孔口尺寸、良好的孔口体型和泄 水时具有较高的流量系数
2. 避免产生负压和振动、空蚀 3. 防止下游局部冲刷
水工建筑物溢流坝
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孔口设计
洪水标准（见水工建筑物规范）
空口型式：开敞溢流式和大孔口溢流式
a. 开敞溢流式：优点：除能用于宣泄洪水外，还能用于排
除冰凌和其它漂流物
水工建筑物溢流坝
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