第2章水利工程及水工建筑物

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– 效益大,对环境影响也大: 防洪、发电、养殖、美化 环境;需要移民和迁建;对生态平衡产生影响;可能 诱发地震
– 失事后果严重:1975年板桥、石漫滩两座水库垮坝, 京广铁路中断,死亡达9万人;1993年青海沟后水库垮 坝,死亡320余人。
2.3 水利枢纽的分等和分级水工建筑物的
• 水利枢纽及水工建筑物分等分级 • 根据工程项目的规模、效益及其在国民经
3.碾压混凝土坝和混凝土面板堆石坝,发展很快,是有发展潜 力的两种坝型。
4.水电站规模。巴西巴拉圭合建的伊泰普水电站设计装机容量 达1260万kW,我国三峡水电站设计装机容量达2240万kW。
5.泄洪建筑物的总泄流量与单宽泄流量。葛洲坝水利枢纽总泄 洪流量达到110000m3/s。单宽泄流量已经超过300m3/s。
• 为抗御洪水或挡潮,沿江河、海岸修建的堤防、海 塘等
东北丰满重力坝
佛子岭水电 站大坝全景
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。
济中的重要性将其分等;然后,再根据枢 纽中各水工建筑物的作用大小及重要性, 对建筑物进行分级。 • 不同级别的水工建筑物在安全系数、洪水 标准、安全超高等技术方面的要求则有所 不同
水利水电工程分等指标
工 程 工程
等 规模 别
I 大(1)型
水库总 库容 (108m3)
≥10
防洪
保护城镇及 工
矿企业的重 要性
30~5 15~3 5~0.5
重要 中等 一般
120~30 30~5 5~1
V 小(2)型 0.01~0.001
<5
<3
<0.5
<1
• 根据重要性对水工建筑物分级 主要建筑物、次要;永久和临时建

永久水工建筑物级别
工程等别
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ
主要建筑物 次要建筑物
1
3
2
3
3
4
4
5
5
5
临时性水工建筑物级别
水利水电工程概论
第2章 水利工程及水工建筑物
2.1 水利工程
• 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%。
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。
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。
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)
• 初步建立一个综合性的防洪体系,如:修建水库近9 万座;修筑土堤1000亿m3 (折合成1m3土堤,可绕 地球2500圈)。
• 农田灌溉和城市供水得到较大的发展。
新中国水利建设成就概要(可概括为7个方面):
1.新建、整修了堤防、水库、水闸、分洪区、灌区等大量的水 利工程,用于防洪、灌溉、供水等。
– 一项工程兼有几种任务的,称为综合利用水利工程。 很多大型水利工程,如著名的长江三峡工程,就是一 座具有防洪、发电、航运、灌溉、供水等巨大综合利 用效益的特大型水利工程。
三峡工程
2.1.2中国水利工程建设的成就
• 水利工程建设
– 中国是最早修建水利工程的国家之一 • 4000年前的大禹治水,至今仍在使用的长达1800km 的黄河大堤 • 公元前250年,四川灌县修建的都江堰防洪灌溉工程 • 京杭大运河700多年前(公元485~1292年)全线通 航,纵贯祖国南北,长达1794km
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
2.2 水利枢纽及水工建筑物
6.在峡谷河段、高地应力区、强地震区建设高水头、长引水隧 洞、大型地下厂房的水电站枢纽。
7.出现了高度机械化的隧洞掘进机(Tunnel Boring Machine, TBM),为大型地下工程和长隧道开挖提供了有力的施工手 段。
8.地基防渗处理方面。最深的地基混凝土防渗墙达131m(加拿 大马尼克3级坝);最深的灌浆防渗帷幕达110m。
锦屏一级 混凝土双曲拱坝
305
四川省雅砻江下游
糯扎渡
心墙堆石坝
265
澜沧江下游思茅市
两河口 水布垭
心墙堆石坝 面板堆石坝
293
四川省雅砻江干流上
233
湖北清江
Байду номын сангаас峡工程
锦屏一级拱坝
糯扎渡心墙堆石坝
两河口心墙堆石坝
• 水力发电工程建设
– 水力发电优点 • 利用循环资源 • 不污染资源 • 成本低
– 水电开发情况 • 水电装机总容量约占电力的1/4~1/5 • 水能资源的开发利用率8% • 以每年500万kW的速度递增
向,应及时组建项目法人筹备机构,开展下一建
设程序工作。
可行性研究报告阶段 (设计估算)
1、可行性研究应对项目进行方案比较,在技术上是否可行 和经济上是否合理进行科学的分析和论证。经过批准的可行 性研究报告,是项目决策和进行初步设计的依据。可行性研 究报告,由项目法人(或筹备机构)组织编制。 2、可行性研究报告,按国家现行规定的审批权限报批。申 报项目可行性研究报告,必须同时提出项目法人组建方案及 运行机制、资金筹措方案、资金结构及回收资金的办法,并 依照有关规定附具有管辖权的水行政主管部门或流域机构签 署的规划同意书、对取水许可预申请的书面审查意见。审批 部门要委托有项目相应资格的工程咨询机构对可行性报告进 行评估,并综合行业归口主管部门、投资机构(公司)、项 目法人(或项目法人筹备机构)等方面的意见进行审批。 3、可行性研究报告经批准后,不得随意修改和变更,在主
都江堰水利工程 鱼嘴分洪、飞沙堰泄洪排沙、宝瓶口引水 是世界上现存历史最长的无坝引水工程,至今仍有巨大的效益, 被誉为“世界水利文化的鼻祖”。
– 解放后:水利建设迅速发展
• 初步控制了一般性的洪涝灾害,如:黄河从1911~ 1946年的36年间,花园口发生1万m3/s以上的洪水8 次,有7次决口泛滥成灾,而在建国后50年间发生1 万m3/s以上的洪水15次,却没有一次决口(建小浪 底后,黄河下游泥沙淤积变化)。
围堰堰顶高程计算
2.4水利工程建设程序
1.项目建议书阶段; 2.可行性研究报告阶段; 3.初步设计阶段; 4.施工准备阶段 ; 5.建设实施阶段 ; 6.生产准备阶段 ; 7.竣工验收; 8.后评价
项目建议书阶段任务
1、项目建议书应根据国民经济和社会发展长远规划、 流域综合规划、区域综合规划、专业规划,按照国家产业 政策和国家有关投资建设方针进行编制,是对拟进行建设 项目的初步说明。 2、项目建议书编制一般由政府委托有相应资格的设计单 位承担;并按国家现行规定权限向主管部门申报审批。项 目建议书被批准后,由政府向社会公布,若有投资建设意
– 水电开发前景广阔 • 如三峡工程,装机1820万kW,年发电量846.8亿 kWh,相当于10座装机200万kW的大型火电站和一 座年产5000万t原煤的特大型煤矿。
2.1.3 现代水利工程建设与发展(11个较突出的方面)
1.世界大型水库 库容在1000亿m3 以上的大水库有7座。
2.已建和在建的各类型最高坝 详见表1-1。 最高的混凝土重力坝285m(瑞士); 最高的土石坝300m(塔吉克斯坦); 最高混凝土拱坝305m、最高的碾压混凝土重力坝216.5m、最 高的碾压混凝土拱坝132m、最高的混凝土面板堆石坝233m (均在中国)。
2.2.4 水工建筑物的特点
• 水利工程的特点
– 水利工程与一般土建工程相比,除了显而易见的工程 量大、投资多、工期长这些特点,还具有如下几个特 点。
– 工作条件复杂:水文条件各不相同;地质条件复杂; 荷载条件复杂
– 施工难度大: 解决施工导流;工程进度紧迫;施工技 术复杂,如大体积混凝土温控;地下、水下工程多; 交通运输困难,如高山峡谷地区
• 水工建筑物:为了满足防洪、发电、灌溉、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,这些建筑物统称水工建筑物。
• 水利枢纽:由不同的水工建筑物组成的综合体称 为水利枢纽。
2.2.3 水工建筑物的分类
• 水工建筑物按其作用可以分为六类。 – 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
⑤ 整治建筑物。用以改善河道的水流条件,调整水流对
河床及河岸的作用;同时,也为水库、湖泊中的波浪和水 流对岸坡的冲刷而修建的建筑物。如:丁坝、顺坝、导流 堤、护底和护岸等。
⑥ 专门建筑物。为发电、灌溉、过坝需要而兴建的建筑
物,如:专为发电用的沉沙池、压力前池、调压室、电站 厂房;专为灌溉用的冲沙闸;以及为过坝用的通航船闸、 升船机、鱼道和过木道等建筑物。
泄洪洞
溢洪道
糯扎渡水利枢纽
③ 输(引)水建筑物。为发电、灌溉和供水的需要从上游
向下游输(引)水用的建筑物,如:引水隧洞、引水渠道、 引水涵管、渡槽和倒虹吸等。
糯扎渡水利枢纽
④ 取水建筑物。是输水建筑物的首部建筑,即引水隧洞
等的进水口段。如:各种用水部门的进水塔,水电站的坝 上进水口、灌溉渠首和城市供水用的进水闸、进水井和扬 水站等。
• 不同级别的水工建筑物在安全系数、洪水标准、 安全超高等技术方面的要求则有所不同
• 不同级别的水工建筑物在以下几个方面应有不同 的要求:
• (1)抗御洪水能力:如建筑物的设计洪水标准、 坝(闸)顶安全超高等。
• (2)稳定性及控制强度:如建筑物的抗滑稳定强 度安全系数,混凝土材料的变形及裂缝的控制要 求等。
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。
7.培养和建成了一支素质可靠的水利水电建设事业的队伍,包 括勘测、设计、施工、管理、科研、教学等各个分支。
我国几座典型高坝如下表。
我国几座典型高坝
名称
坝型
坝高/m
三峡
混凝土重力坝
185
小湾
混凝土双曲拱坝
292
地点 湖北宜昌长江 云南省澜沧江中游
• 水量偏多造成洪涝;偏少造成干旱等自然灾害。
因此必须认识水资源的变化规律,根据水资源的时、空分 布特点,修建必要的水利工程,使水资源得到合理开发、 利用和保护。
• 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,等等。
• (3)建筑材料的选用:如不同级别的水工建筑物 中选用材料的品种、质量、标号及耐久性等。
• (4)运行可靠性。
水工大坝安全加高
• 水工建筑物的安全加高:
• 对永久性的挡水建筑物、堤防工程和不允许过水 的临时性挡水建筑物,确定其顶高程时,在各种 运用情况静水位上加波浪高后,还须考虑安全加 高,以确保其自身安全。
级 保护 别 对象
失事后果
使用 年限
建筑物规 模
高 度m
库 容 亿
3 特殊1级 淹没重要城镇、 >3 > >
永久 工矿、交通线
50 1.0
4 1、2级 淹没一般城镇、 3~1.5 50~ 1.0~
永久 工矿、交通线
15 0.1
5 3、4级 淹没基坑、对 <1.5 < <
永久 发电影响不大
15 0.1
2.有效治理了黄河、淮河、海河的洪涝灾害,解决了几千年来 都没有解决的问题。
3.修建了若干大型水利工程和高坝。如长江三峡水利枢纽是世 界上最大的水利工程,一些高坝在世界上名列前茅或居于首 位。
4.水电开发得到很大发展。2006年水电装机总容量1.28亿kW。 水电设备制造、安装取得很大进步。
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。
保护农 田 (104 亩)
治涝
治涝面 积 (104 亩)
灌溉
灌溉面 积 (104 亩)
供水
供水对象 重要 性
发电 装机容量
特别重要 ≥500 ≥200 ≥150 特别重要 ≥120
II 大(2)型 10~1 III 中型 1.0~0.10 IV 小(1)型 0.10~0.01
重要 中等 一般
500~100 200~60 150~50 100~30 60~15 50~5
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