水利枢纽与水工建筑物讲义
[讲义]水利水电工程水工建筑物PPT讲义(59页 图文并茂)
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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
水利基本知识
Ⅰ
1
3
Ⅳ
4
5
Ⅱ
2
3
Ⅴ
5
5
Ⅲ
3
4
临时性水工建筑物级别
级 保护 别 对象
失事后果
3 特殊1级 淹没重要城镇、
永久
工矿、交通线
4 1、2级永 淹没一般城镇、
久
工矿、交通线
5 3、4级永 淹没基坑、对发
久
电影响不大
使用年 建筑物规模 限 高度m 库容亿
＞3 ＞50 ＞1.0
3~1.5 50~15 1.0~0.1
临时性水工建筑物的 洪水标准，应根据建 筑物的结构类型和级 别，结合风险度综合 分析，合理选择，对 失事后果严重的，应 考虑超标准洪水的应 急措施。
山区、丘陵区永久性水工建筑物的洪水标准[重现期（年）]
项目
水工建筑物
5
设计
1000～500
500 ～ 100
100～50
50～30
30 ～ 20
规模
过闸流量（M3/S）
大（1）型 大（2）型
中型
大于等于5000 5000-1000 1000-100
小（1）型 小（2）型
100-20 小于20
永久性水工建筑物级别
根据建筑物所在工程的等别，以及建筑物的重要性确定为五级，分 别为1、2、3、4、5级
工程等别 主要建筑物 次要建筑物 工程等别 主要建筑物 次要建筑物
❖ 校核调洪库容：水库校核洪水位与防洪限制 水位之间的库容。
❖ ①死水位和死库容 死水位：是指水库正常运行情况下，允许水 库消落的最低水库。 死库容：指死水位以下的库容。
❖ ②防洪限制水位、防洪高水位、防洪库容。
❖ 防洪限制水位：水库在汛期允许兴利蓄水的 上限水位，水库汛期防洪运用时的起调水位。
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。
水工建筑物知识点总结
第一章绪论1.水利枢纽与水工建筑物的基本概念为满足防洪要求，获得灌溉、发电、供水等方面的效益，需要在河流的适宜地段修建不同类型的建筑物，用来控制和分配水流，这些建筑物统称为水工建筑物，而不同类型的水工建筑物组成的综合体称为水利枢纽。
第二章水工建筑物设计综述1.水工建筑物的分类和水工建筑物的分级水工建筑物按承担任务分：挡水建筑物、泄水建筑物、输水建筑物、取水建筑物、整治建筑物（导流堤、护岸、护底等）、专门建筑物（水闸、船闸、升船机等）将水利水电工程根据其工程规模、效益和在国民经济中的重要性分为五等。
水利水电工程的永久性水工建筑物和临时性水工建筑物，根据其所属工程等别及在工程中的作用和重要性划分为五级和三级。
2.水利工程的特点（1）工作条件复杂（2）受自然条件制约，施工难度大（3）效益大，对环境影响也大（4）失事后果严重（5）个别性强3.作用效应组合、作用效应分析方法作用：指外界环境对水工建筑物的影响。
主要作用有：重力、水作用、渗透水作用、风及波浪作用、冰及冰冻作用、温度作用、土及泥沙作用、地震作用等作用效应：建筑物对外界作用的响应。
如：应力、变形、振动等荷载：在进行结构分析时，如果一开始即可用一个明确的外力来代表外界环境的影响，则此作用称为荷载，也叫直接荷载。
直接荷载如：自重、水荷载间接荷载：在进行结构分析时，无法用一个明确的外力来表示，其作用及产生的作用效应只能在结构分析中同步求出。
建筑物的作用效应分析方法：○1数学模型：物理模型（模型试验）○2经验类比○3解析法、差分法、有限元第一类正常运用情况下的基本组合、第二类为施工检修组合、第三类为非常情况下的特殊组合作用效应组合4.水工建筑物安全储备的表达方法、设计准则安全储备：1.单一安全系数法； 2.分项系数极限状态设计法极限状态：当整个结构(包括地基)或结构的一部分超过某一特定状态，结构就不能满足设计规定的某种功能要求时，称此种特定状态为该功能的极限状态。
河海大水利水电工程概论讲义02水库、水利枢纽、水工建筑物
第二章水库、水利枢纽、水工建筑物水库控制运用水库调度任务：制定合理的水库运用方案，对入库天然径流进行控制蓄泄，最大限度发挥水资源综合效益。
依据（编方案）：根据承担任务、河川径流变化、各部门用水要求，保证水库安全内容：拟定各项水利任务的控制运用方式；编制调度规程、调度图、当年调度计划；制定面临时段（月、旬）的水库蓄泄方案；进行水库水量调度运用的实时操作等。
主要技术指标实时调度依据、原则：上级批准或有关协议水库泥沙淤积及其防治1 水库泥沙冲淤现象和规律1.1库区水流形态和输沙流态壅水：指因水流受阻而产生的水位升高现象。
如在河流中建造闸坝或桥墩。
库区水流形态：壅水流态和均匀流态均匀流态挟沙数量沿程不变，当来沙量大于挟沙量时，发生沿程淤积或冲刷。
壅水流态下三种输沙流态：1）浑水扩散到全断面，流速沿程递减，水流挟沙数量沿程递减；2）浑水沿库底运动，形成异重流输沙流态（高含沙水流进入库区遭遇清水后，由于挟沙水流的比重大于清水而在适当的位置潜入水库底部向前运行的现象）。
3）异重流在坝前清水下面滞蓄。
1.2水库泥沙冲刷溯源冲刷：库水位下降时，产生的向上游发展的冲刷。
沿程冲刷：水沙条件改变后，原河床与之不相适应，为了调整河床适应变化了的水沙而发生的冲刷。
壅水冲刷：开启底孔闸门发生的冲刷。
1.3 库区泥沙淤积形态纵剖面形态：三角洲淤积锥体淤积带状淤积横断面形态：全断面淤积主槽淤积沿湿周淤积三角洲淤积：发生在库容较大，库水位变幅较小的水库。
挟沙水流进入回水末端以后，水流流速逐渐减小，挟沙能力沿程减小。
椎体淤积：发生在库容较小，库水位变幅较大的水库。
含沙水流将大量泥沙带到坝前。
带状淤积:发生在库水位变动较大的河道型水库。
1.4 水库泥沙冲淤规律冲淤平衡趋向性规律：冲淤结果是达到不冲不淤的平衡状态（水沙平衡）。
淤积一大片：挟沙浑水到哪，哪里发生淤积。
冲刷一条带：水库泄流较大时，冲刷河槽，拉出一条深槽。
死滩：指滩地不能通过冲刷来降低滩面，只能淤不能冲刷。
水利水电工程概论PPT课件
Ⅰ类, 3.50%
Ⅱ类, 31.80%
Ⅳ类, 11.40%
Ⅲ类, 25.90%
西南诸河区、西北诸河区、长江区、珠江区和东 南诸河区水质较好，符合和优于Ⅲ类水的河长占 95%～64%； 海河区、黄河区、淮河区、辽河区和松花江区水 质较差，符合和优于Ⅲ类水的河长占35%～47%。
四、水土流失严重 水土流失原因：森林覆盖率低，只有12％，居世界120位 。 水土流失面积：约367万km2，占国土面积38％。 水土流失总量：50亿t/年。仅黄土高原每年因水土流失带走
水资源时空分布不均 全球气候变化与人类活动影响加剧 城市化发展迅速 江河防洪标准偏低
2、形式：河流洪水、突发洪水、城市洪涝灾害等
二、干旱缺水（水少）（08年底-09年初）
缺水类型 资源型缺水
产生原因 降水分布不均、自然地理差异
工程型缺水 供水工程缺乏或老化失修严重
增长型缺水 水质型缺水
人口和经济发展快速增长 污水未达标排放
1500
径流
1000
500
0
大洋洲 （各岛） 澳大利亚 欧洲 南极洲 南美洲 北美洲 非洲 亚洲
➢ 时空分布不均匀（我国）
西南诸河 21%
西北诸河 5%
松花江
5%
辽河
1%
黄河
海河
2%
1%
淮河
3%
珠江
长江
18%
37%
东南诸河 7%
降雨量：东南沿海地区：1500mm以上 华东、华北：400～800mm 西北： 400mm以下
➢ 2、设计洪水位和校核洪水位 发生设计频率洪水时，水库达到的最高水位称 设计洪水位。 发生校核频率洪水时，水库达到的最高水位称 校核洪水位。
水利工程基础知识ppt课件
影响水循环的因素 1、气象因素：风向 风速 温度 湿度 2、下垫面因素：地形 地质 土壤 植被 3、人类活动：水利措施
特点：时空分布不均匀性
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4
水利工程: 所谓水利工程，是指
对自然界的地表水和地下水 进行控制和调配，以达到除 害兴利目的而修建的工程。
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5
水利工程的特点
1、工程量大
2、投资多
3、工期长
水利工程基本知识
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1
第一节 水资源与水利工程
全球总量约15亿km3，可利用的 淡水总量约0.38亿km3，仅占全球总量 的2.5%，其中约有0.3亿km3的淡水储 藏在极地和冰山冰川之中；另外相当 大的部分埋藏于地下。
对人类起着重要作用的江河湖泊 地表水资源，其水量的总和约为47万 亿m3。
.
3
我国年平均径流量2.7万亿m3，径 流总量居世界第6位，人均则为世界 平均水平的1/4，排名在110位之后。
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33
一、土石坝设计的基本要求
（1）具有足够的断面维持坝体的稳定
（2）设置良好的防渗和排水设施控制渗流
（3）设计合理
（4）泄洪建筑物具有足够的泄洪能力
（5）采取适当的构造措施
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34
土石坝的工作条件
⑴ 渗流影响
⑵ 冲刷影响
⑶ 沉陷影响
⑷ 其他影响
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二、土石坝的类型
按坝体高度可分为：高 坝、中坝、低坝。
4、工作条件的复杂性
5、受自然条件制约，施工难度大
6、工程效益大对环境影响大
7、失事后果严重.
6
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7
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8
水利工程分类
防洪工程
农田水利工程
第一章--水工建筑物基础知识
二、水工建筑物的分类
一般按作用、用途和使用期限来分类。 按作用分为：挡水或壅水建筑物（坝、闸、
堤防等）；泄水建筑物（溢洪道、泄水孔 等）；取水建筑物（进水闸、取水塔等） 输水建筑物（输水渠、输水涵管等）和整 治建筑物（导流堤、护岸护底建筑物、防 浪堤等）。 按用途分为：一般性和专门性建筑物。 按使用时间分为：永久性和临时性建筑物
11
2、水闸的类型（一）
（一）按照水闸所担负的任务分类 进水闸：为了满足灌溉、发电等在河道、水库或湖
泊的岸边建闸引水，并控制入渠流量。 节制闸：枯水期借以截断河道抬高水位，以利航运
和进水闸取水；洪水期用以控制下泄流量。 排水闸：常位于江河沿岸，既可以排除洼地积水，
又可以挡住较高的外河水位。 挡潮闸：为了挡潮、御卤、排水、蓄淡，在入海河
4
三、水利工程分等和分级
水利水电枢纽工程按照其工程规模、效益和在国民经济 中的重要性分为五等。
整个枢纽工程的等别应以其中的最高等别为准。建筑物 同时有几种用途时，按最高等别考虑。
不同级别建筑物的不同要求表现在四个方面：抗御洪水 能力，强度和稳定安全度，建筑材料的质量和耐久性， 运行可靠性。
防洪
灌溉面积 水电站装机
保护城镇及工矿区
保护农田 面积(万亩)
(万亩)
容量(万KW)
一 大(1)型 二 大(2)型
>10 10-1
特别重要城市、工 矿区
>500
重要城市、工矿区 500-100
>150 150-50
>75 75-25
三 中型
1-0.1
中等城市、工矿区 100-30
50-5
25-2.5
（二）水闸的布置 以技术先进、投资少、效益高、管理方便为 目的。主要考虑： ①必须满足规划提出的要求； ②闸址应尽可能选择在土质好、方量少、有 施工场地的地方； ③闸的布置应使进闸水流及出闸水流平顺； ④布置时应结合道路设置桥梁; ⑤应结合运行管理和各类水闸的特点合理布 置。
水利枢纽与水工建筑物培训课件
按水库调节周期的长短分类：
（1）日或周调节水库：在一日或一周之内按用水量调节一次的水 库。
（2）年调节水库：由于不同季节河流量变化较大，通常水库在汛 前放空到一定高程，汛期蓄存一部分洪水，以防止下游洪灾的发 生，或提高同年枯水期的河川流量，进行一年内的水量重新分配。 大多数中、小型水库均属于此种类型。
2）水库的类型
按水库在河流上的地貌类型分类： （1）山谷水库
这类水库是指山谷丘陵区的水库，包 括峡谷水库与丘陵水库。峡谷水库流 域面积小，水量少，河床坡降大，河 谷横断面多呈“V”字型。丘陵水库在 河流中、上游，流域面积较大，水量 较充沛，河床坡降较缓，横断面多为 “D”形，往往是河流开发重点，可以 防洪发电、灌溉和改善航运条件等。
（6）渔业水利工程 （7）环境水利工程
3 水工建（构）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，修建的用于控制、支配、利用江河水流的建筑物，称为 水工建（构）筑物。
4 水利枢纽
水工建（构）筑物的综合体称为水利枢纽。
第二节 水工建筑物的类型
1 水工建筑物的分类
1） 一般性建筑物: 不只为某一项水利事业服务的水工建筑物称为 一般性建筑物。
京广铁路 102 km受淹，有 31 km线路和 40座桥梁被毁，路基淘空，铁轨 掀起，1180节车厢、6台机车冲毁，铁路中断运行18天，影响运输47天。
驻马店地区:灾民540.6万人，伤亡120626人，其中淹死22564人。有大、中 型水库各一座和24座小水库溃坝，河堤上有 842处决口，总长度184.55 km， 冲坏桥梁 22606座，涵闸 1883座，淹没机井28853眼，电灌站 31处，冲毁 公路955 km，通讯线路 713.4 km，高低压电线 6000 km，财产损失按当 时币值计算达 26．2亿元人民币。
水利枢纽及水工建筑物相关知识
水利枢纽及水工建筑物相关知识一、水利枢纽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，需要修各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（这些为兴水利、除水害而修建的建筑物称为水工建筑物），水工建筑物的综合体称为水利枢纽。
二、水工建筑物的分类及特点（一）按具体水利枢纽中所起的主要作用分类：挡水建筑物：坝、闸和堤防等。
泄水建筑物：溢洪道、泄洪洞等。
输水建筑物：输水洞、引水管、渠道。
取水建筑物：进水口、进水闸、扬水站。
专门建筑物：电站厂、船闸、升船机、鱼道、筏道等。
整治建筑物：用来整治河道、改善河道的水流条件，如丁坝、顺坝、导流堤、护岸等。
（二）水工建筑物的分级水利水电工程中的永久性水工建筑物和临时性水工建筑物，根据其所属工程等别及其在工程中的作用和重要性划分为五级和三级。
（三）水工建筑物的特点1.工作条件复杂：自重、风雪压力、地震作用、水压力、风浪等2.施工的艰巨⑴野外施工：深山老林、无路无水无电、生活难。
⑵解决河道来水：导流、截流、地下水等。
⑶地基处理：岩石开挖、洞挖、地基的复杂性。
⑷规模宏伟：工程量大、工期长、受气候影响。
（四）水工建筑物的独特：受地形、地质、水文、气象、技术、经济等方面的影响，各水工建筑物大小、形式不同。
（五）水利枢纽对环境的影响1.淤积和冲刷：造成库区泥沙淤积，造成下游河床的冲刷下切。
2.水文状态变化：水库蓄水上游淹没、浸没等，下游地下水位下降。
3.水质的变化：水温下降、水质改善的。
4.气候的变化：蒸发大，形成小气候，降雨增加。
5.地震的影响：水库诱发地震（大库容）。
6.对渔业影响：发展水产养殖，对野生鱼的回游形成障碍，需专门考虑。
（六）对国民经济影响巨大投资巨大、影响国家经济发展；防洪、供水、发电等关系到国计民生大事；水库移民问题复杂，影响深远；如规划、设计不当，很难改正；水库大坝失事：对国民经济、下游人民；群众生命、财产造成极大损失；水库形成避暑、旅游场所。
一级建造师水利水电实务精讲讲义
一级建造师水利水电工程管理与实务精讲讲义精讲班第1讲讲义概述1F410000 水利水电工程技术题型有两种，选择题和案例题，其中选择题分为单选题和多选题。
洪水标准1F411010 水利水电工程建筑物1F411011掌握水利水电工程等级划分及水库特征水位一、洪水标准按某种频率或重现期表示的洪水称洪水标准，包括洪峰流量和洪水总量。
永久性水工建筑物洪水标准分为设计洪水标准、校核洪水标准。
临时性水工建筑物洪水标准根据结构类型和级别，结合风险分析合理选择。
山区、丘陵区和平原、滨海区洪水标准不同降标准：当山区、丘陵地区的水利水电工程永久性水工建筑物的挡水高度低于15m，且上下游最大水头差小于10m时，其洪水标准宜按平原、滨海地区标准确定。
当平原、滨海地区的水利水电工程其永久性水工建筑物的挡水高度高于15m，且上下游最大水头差大于10m 时，其洪水标准宜按山区、丘陵区标准确定。
（二）临时性水工建筑物的洪水标准工程等级的划分二、工程等级的划分（一）水利水电工程等别划分根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL 252—2000）的规定．水引水中工程等别根据工程规模、效益以及工程在国民经济中的重要性划分为五等。
对于综合利用的水利水电工程，当按各综合利用项目的分等指标确定的等别不同时，其工程等别应按其中的最高等别确定。
拦河闸工程的等别根据其过闸流量的大小进行分等。
灌溉、排水泵站的等别划分见表1F411011－7。
（二）水工建筑物的级别1．永久性水工建筑物级别水利水电工程的永久性水工建筑物的级别应该根据建筑物所在工程的等别，以及建筑物的重要性确定为五级，见表1F411011－8。
堤防工程水工建筑物的级别，应该按照《堤防工程设计规范》（GB 50286－98）确定。
2．临时性水工建筑物级别对于水利水电工程施工期使用的临时性挡水和泄水建筑物的级别，应根据保护对象的重要性、失事造成的后果、使用年限和临时建筑物的规模，按表1F411011－9确定。
水工建筑物基础知识完整版本
具有节制闸和船闸的功能。 船闸：专门用于通航。 船闸的组成：闸室、闸首（及闸门）、输水系统、
引航道、导航建筑物、靠船建筑物以及通讯、 导航与交通管制设施等部分。
2、水闸的类型（二）
（二）按照水闸结构形式分类 开敞式水闸：露天水闸，在水闸中应
P123水闸是一种低水头“既能挡水，又能 泄水”的水工建筑物，多建于平原地区软 土地基上。
P125水闸的组成,由上游连接段、闸室段 和下游连接段三部分组成。上游连接段主 要是将上游来水平顺地引进闸室。
一、水闸的工作特点、类型、组成和布置
水闸的工作特点 ◆水流方面：渗流、泄流 ◆地基方面 水闸的类型 ◆按照水闸所担负的任务分类 ◆按照水闸结构形式分类 水闸的组成和布置 ◆水闸的组成 ◆水闸的布置
绕流渗透：水流绕过两岸连接建筑物的后 面从上游向下游渗流。
绕流渗径的长度，应大于闸底渗径的长度。
闸底防渗布置图
开敞式水闸示意图
防渗排水布置
为了降低渗透压力，工程上采用滞渗和导渗的办 法。
滞渗：在闸底板上游设置不透水的铺盖、齿墙、 板桩等设施。 铺盖是为了增加防渗段长度，延长渗径，改变渗 压力分布。 齿墙既能起防渗作用，又可增加阻滑能力。
导渗：在护坦（或海漫）下面设置排水反滤层。
粘土铺盖示意图
反滤层和排水孔示意图
三、闸室的布置和构造
闸室是水闸工作运行的主体部分，由以下 部分组成： 闸底板、闸墩、胸墙、工作桥、交通桥、 止水设备
合理选择闸室各部分结构形式、布置和构 造，使作用在地基上的单位面积尽量减小 并尽量均匀分布，使闸室能适应地基可能 的 沉陷变形，是水闸设计的重要内容。
◆附图(全局)
水工建筑物基础知识
水工建筑物基础知识一、水利枢纽1.什么是水利水电工程枢纽？为了满足防洪需求,获得发电,灌溉,供水,航行等方面的综合效益,需要在河流的适宜段修建不同类型的建筑物,用来控制和支配水流.这些建筑物通称为水工建筑物,而不同功能的水工建筑物组成的综合体称为水利水电工程枢纽.2.水工建筑物按其作用可分为几类？水工建筑物种类繁多，但按其作用可以分为挡水建筑物，泄水建筑物，输水建筑物，取(进)水建筑物，整治建筑物，专门为灌溉、发电、过坝需要而兴建的建筑物等六类。
但是，应当指出的是，有些水工建筑物的功能并非单一，难以严格区分其类型。
如各种溢流坝既是挡水建筑物，又是泄水建筑物；水闸既能挡水，又可泄水，有时还作为灌溉渠首或供水工程的取水建筑物，等等。
3.什么是挡水建筑物？用于拦截江河水流，形成水库或空高上游水位的建筑物。
如各种坝和水闸以及为抗御洪水或挡潮沿江河岸修建的堤防、海塘等。
4.水库有哪些特征水位及相应库容？库容大小决定着水库调节径流的能力和它所能提供的效益。
因此，确定水库特征水位及其相应库容是水利水电工程规划、设计的主要任务之一。
(1) 死水位和死库容水库正常运用情况下允许水库消落到最低的水位称为死水位，该水位以下的库容即死库容。
除特殊情况外，死库容不参与径流调节，即不能动用这部分水库的水量。
(2) 正常蓄水位和兴利库容水库正常运用情况下，为满足设计的兴利要求，在设计枯水年(或枯水段)开始供水时应蓄到的水位，称为正常蓄水位，又称设计兴利水位。
该水位与死水位间的库容即兴利库容。
正常蓄水位到死水位间的水库深度称为消落深度或工作深度。
(3) 防洪限制水位水库在汛期允许兴利蓄水的上限水位称为防洪限制水位。
可根据洪水特性和防洪要求，对汛期不同时期分段拟定。
(4) 防洪高水位和防洪库容当退下游防护对象的设计洪水位时，水库为控制下泄流量而拦蓄洪水，这时在坝前达到的最高水位称为防洪高水位。
该水位与防洪限制水位间的库容称为防洪库容。
水工建筑物概述
丹江口水利枢纽平面布置图（单位：m）
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1-4 水工建筑物的分类
水工建筑物按其作用可以分为六类。 ① 挡水建筑物。用以拦截江河，形成水库或壅高
水位，如：各种坝和水闸；以及为抗御洪水或挡 潮，沿江河、海岸修建的堤防、海塘等。
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东北丰满重力坝 佛子岭水电 站大坝全景
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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、渠道等，以保证坝和 其它建筑物的安全。水利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。
2020/8/15
水利工程建筑物
康飞
水利工程学院 水利水电研究所
主要内容
第一节 水利工程概述 第二节 挡水建筑物 第三节 泄水建筑物 第四节 大连附近水库介绍
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第一节 水利工程概述
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1-1 水利工程及其重要作用
水利工程：是指对自然界的“水”进行控制和调 配，以达到兴利除害目的而修建的工程。 水利工程意义：人类可以利用的水资源是有限的， 且受气候影响，水资源在时间和空间上分布不均 匀。 不同地区：内陆干旱少雨，东南沿海雨水充沛。 同一地区：汛期集中了全年雨量的60%~80%
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1-2 水利工程的分类
水利工程按其服务对象（或承担的任务）可分为： ①防止洪水灾害的防洪工程； ②为农业生产服务的农田水利工程； ③将水能转化为电能的水力发电工程； ④为水运服务的航道与港口工程； ⑤为工业和生活用水及排泄、处理废水和雨水 服务的城镇供水及城镇排水工程。 此外，还有防止水资源污染、维护生态平衡的 环境水利工程；防御海潮和涌浪的侵袭以保护 沿海城市与农田的河口堤防和海塘工程；以及 填海造陆以满足生产、生活或交通需要的海涂 围垦工程等。
水利工程水工建筑物概论培训课件
（4）冰压力—静冰压力、动冰压力 （5）土压力—主动土压力、被动土压力、坝前泥沙压力
（6）地震荷载—地震惯性力、地震动水压力、地震动土压力 （7）温度荷载—温度变化引起的热胀冷缩，水温、气温等
2. 荷载组合
作用在重力坝上的各种荷载，除坝体自重外，都是在一 定范围内随机出现的。如：
上游水位、下游水位不断变化；
• 基本荷载：
（1）坝体及其永久设备的自重 （2）正常蓄水位或设计洪水位的静水压力 （3）正常蓄水位或设计洪水位的扬压力 （4）泥沙压力 （5）正常蓄水位或设计洪水位的浪压力 （6）冰压力 （7）土压力 （8）相应于设计洪水位的动水压力 （9）其他出现机会较多的荷载
• 特殊荷载：
（10）校核洪水位时的静水压力 （11）校核洪水位时的扬压力 （12）校核洪水位时的浪压力 （13）相应于校核洪水位的动水压力 （14）地震压力 （15）其他出现机会很少的荷载
1坝体及其永久设备的自重2正常蓄水位或设计洪水位的静水压力3正常蓄水位或设计洪水位的扬压力4泥沙压力5正常蓄水位或设计洪水位的浪压力6冰压力7土压力8相应于设计洪水位的动水压力9其他出现机会较多的荷载?特殊荷载
水工建筑物—hydraulic structure
1. 分类
(1)挡水建筑物—water retaining structure (2)泄水建筑物—water release structure (3)引水建筑物—water diversion structure (4)整治建筑物—regulating structure (5)专门建筑物—special hydraulic structure
(1) 渗流问题
土石坝在挡水后，在上下游 水位差的作用下，坝体、坝 基会有一系列的问题需要考 虑：
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水库对环境的影响
1 对自然环境影响 1.1对地质的影响 水库蓄水后，水体压重引起地壳应力增加；水渗入断层，导致断层
间润滑度增加；增加岩层中空隙水压力，诱发地震。 水库蓄水后水位升高，岸坡土体抗剪强度降低，易发生山体滑坡。 水库蓄水后，库区周围地下水位上升，引起低洼地带沼泽化、土壤
盐碱化、建筑物地基沉陷。 1.2对土壤的影响 浸没 沼泽化 潜育化 盐碱化 潜育化：指土壤长期滞水，严重缺氧。
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2. 特征水位—characteristic water level
(1) 正常高水位—normal high water level (2) 设计洪水位—design flood level (3) 校核洪水位—check flood level (4) 汛前限制水位—preflood limit w. l. (5) 死水位—dead w. l.
在汛期来临之前，预先把水库放空一部分，以腾出库容多蓄 洪水，这时消落下来的水位。也称为汛期限制水位或防洪限 制水位。
§2 水库、水利枢纽、水工建筑物
一、水库—reservoir
1. 作用
• 调节作用：把来水按用水要求在时间和数量上重新分配。 • 其他作用：利用大量的蓄水和抬高了的水头来满足发电、
航运以及水产等其他用水部门的需要。 按调节周期分：
日调节水库，如葛洲坝、富春江 年调节水库，如三峡（不完全的）、九甸峡（完全） 多年调节水库，如新安江、龙羊峡、丰满
正常蓄水位是水库和水电站最重要的设计参数之一，是确 定拦河坝高度、水库容积、利用水头和发电能力的基本依据； 对水工建筑物的工程量、水库调节性能和水头的利用,关系 极大;对水库和水电站的建设工期、投资、动能经济效益以 及水库淹没损失等均有重要影响。
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水位的设定依据
当水电站除发电外，尚有其他综合利用任务时，则正常蓄水位选择应 统筹考虑水力发电、防洪、灌溉、航运、供水等综合用水部门的要求， 进行多方案比较。一般应研究如下方面：
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水库调节及分类
水库与径流调节
调节周期：由库空到库满再到库空，循 环一次所经历的时间。
日（周）调节
兴
水
利
调
库
节调Βιβλιοθήκη 年调节 多年调节节
防
洪
调
节
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水库运用
1 水库控制运用
水库调度
任务：制定合理的水库运用方案，对入库天然径流进行控制蓄泄， 最大限度发挥水资源综合效益。
依据（编方案）：根据承担任务、河川径流变化、各部门用水要求，
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1.2水库泥沙冲刷 溯源冲刷：库水位下降时，产生的向上游发展的冲刷。 沿程冲刷：水沙条件改变后，原河床与之不相适应，为
了调整河床适应变化了的水沙而发生的冲刷。 壅水冲刷：开启底孔闸门发生的冲刷。 1.3 库区泥沙淤积形态 纵剖面形态：三角洲淤积 锥体淤积 带状淤积 横断面形态：全断面淤积 主槽淤积 沿湿周淤积
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三角洲淤积：发生在库容较大，库水位变幅较小的水库。挟沙水流 进入回水末端以后，水流流速逐渐减小，挟沙能力沿程减小。
椎体淤积：发生在库容较小，库水位变幅较大的水库。含沙水流将 大量泥沙带到坝前。
带状淤积:发生在库水位变动较大的河道型水库。 1.4 水库泥沙冲淤规律 冲淤平衡趋向性规律：冲淤结果是达到不冲不淤的平衡状态（水沙
桥墩。 库区水流形态：壅水流态和均匀流态 均匀流态挟沙数量沿程不变，当来沙量大于挟沙量时，发生沿程淤积
或冲刷。 壅水流态下三种输沙流态：1）浑水扩散到全断面，流速沿程递减，
水流挟沙数量沿程递减；2）浑水沿库底运动，形成异重流输沙流 态（高含沙水流进入库区遭遇清水后，由于挟沙水流的比重大于 清水而在适当的位置潜入水库底部向前运行的现象）。 3）异重 流在坝前清水下面滞蓄。
保证水库安全
内容：拟定各项水利任务的控制运用方式；编制调度规程、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 水库水量调度运用的实时操作等。
主要技术指标
实时调度依据、原则：上级批准或有关协议
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水库泥沙淤积及其防治
1 水库泥沙冲淤现象和规律 1.1库区水流形态和输沙流态 壅水：指因水流受阻而产生的水位升高现象。如在河流中建造闸坝或
• ⑤在各种边界河流上修建的水库和水电站，应对上下游、左右岸的要 求进行协调，使确定的正常蓄水位能为各方面接受。
在选择正常蓄水位时应根据各方面要求先确定其上限和下限，在此范 围内再拟定若干方案，进行水利、动能和经济方面的计算分析，然后 作政治、技术经济综合比较，并进行环境影响的评价，择优选定。在 确定梯级水电站和水电站群正常蓄水位时，还应考虑其上下游水位间 的合理联接和相互补偿调节的需要。
• ①地区国民经济发展对电力需求的增长情况；
• ②综合用水部门对水资源开发利用的要求；
• ③坝址及水库区地形地质条件的限制和河流年径流量的大小及分布；
• ④水库区淹没移民的许可程度，特别应注意重要城镇、铁路、公路及 贵重矿藏资源提出的高程限制，其他如粮棉基地、旅游风景区以及重 要名胜古迹等也应予考虑；
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(1) 正常高水位—normal high water level
水库在正常运用情况下，允许经常保持的最高水位。为保证 各兴利部门枯水期正常用水，水库在丰水期末需要达到的水 位。 它是确定水工建筑物尺寸、投资、淹没、电站出力等指标的 最重要的参数。
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(2) 设计洪水位—design flood level
平衡）。 淤积一大片：挟沙浑水到哪，哪里发生淤积。 冲刷一条带：水库泄流较大时，冲刷河槽，拉出一条深槽。
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死滩：指滩地不能通过冲刷来降低滩面，只能淤不能冲刷。 活槽：指河槽能冲淤交替。 2 水库淤积防止措施 2.1减少泥沙入库（加强水土保持）：植树造林、种草绿化荒山、
耕种梯田。 2.2 减少水库淤积 引洪放淤 蓄清排浑 异重流排沙 2.3清除水库淤积 人工排沙法 机械清淤法 虹吸清淤法 高渠泄水冲淤法
水库在正常运用情况下，当发生设计洪水时，水库达到的 最高水位。 水工建筑物必须按这种水位进行设计。
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(3) 校核洪水位—check flood level
水库在非常运用情况下，当发生校核洪水时，水库达到的 最高水位。 水工建筑物必须按这种水位进行校核。
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(4) 汛前限制水位—preflood limit w. l.