水库工程知识

水库工程

—、水库工程基本知识

（一）基本概念

大（一）型水库：是指总库容大于10亿立方米的水库。

大（二型）水库：总库容为1 —10亿立方米的水库。

中型水库：总库容大于1000万立方米，小于1亿立方米的。

小型水库：总库容大于10万立方米，小于1000万立方米的水库。总库容100—1000万立方米为小㈠型。10—100万立方米为小㈡型。总库容小于10万立方米的为塘坝。

“水库三大件”：是指大坝、溢洪道、放水建筑物。

坝坡：大坝临水的一面称为迎水坡或叫内坡。背水面称背水坡或叫做外坡。

一类坝：实际抗御洪水标准达到部颁规范规定。大坝性态正常，能按设计

要求发挥功能，或者存在某些问题，不影响大坝整体安全，能按设计正常运行的坝。

二类坝：实际抗御洪水标准不低于部颁近期运用标准，大坝性态正常，能按

设计正常运行，或者工程存在某些质量问题，但不影响大坝整体安全的坝。

三类坝：实际抗御洪水标准低于部颁标准，或者是工程存在较严重的质量问

题，影响大坝整体安全，不能正常运行的坝。

集雨面积：在分水线范围的流域面积称集雨面积或来水面积。

死水位和死库容：水库在正常运行情况下，允许消落的最低水位叫死水位。

在死水位以下的库容叫死库容。

兴利水位和兴利库容：在正常情况下，蓄水位至满库时的水位，称兴利水位或正常蓄水位，兴利水位与死水位之间的库容称兴利库容或有效库容。

最高洪水位和滞洪库容：按设计洪水位确定的洪水位，称为设计洪水位；按校核洪水位确定的最高洪水位，称为校核洪水位，在正常蓄水位之间的库容，称为滞洪库容。

总库容：是指校核洪水位以下的库容。

（二）土石坝

1、结构形式

①均质土质

均质土坝坝体由透水性较小，性质基本相近的粘性土料筑成，通常采用壤土或砂质粘土。因为土料本身具有较高防渗性，所以不再设防渗体。

②心墙坝

心墙坝是在坝体中部设置有粘土做的心墙作为防渗体，两侧坝壳则为透水性较大的土料（如砂砾料、石碴料、风化料等）碾压而成或块石堆筑（砌筑）而成。在心墙与坝壳两种不同的材料之间设置有反滤过渡层。

③斜墙坝

斜墙坝是将粘土防渗体筑在坝体上游侧，斜卧在坝坡上，构成斜墙。

④多种土料坝

筑坝土料在两种以上，通常将透水性小，颗粒小的土料放在坝体上游，土料的透水性能则由上游面向下游逐渐增大；也有把透水性小的土料放在坝体中部，透水性自中部向两侧逐渐增大。

2、坝的断面设计

小型水库土坝断面设计的目的是要达到经济安全。即要求土石方数量最小，施工方便，节省人工，还必须满足下列要求：

①坝顶不能被洪水浸溢；

②坝的迎水坡和背水坡都要有足够的稳定坡度，不致造成滑坡

③坝基坝身不致发生穿漏和管涌现象；

④流径坝体的渗水在到达背水坡的出水面时，压力和速度要小于不足以对坝身或坝基的土料造成冲蚀；

⑤迎水坡能抗御风浪的冲刷，背水坡要能避免雨水的侵蚀。

根据以上要求，土坝有关断面设计尺寸为：

1）坝顶宽度：（不作为主要交通道路）见下表：

坝咼（m）5m以下6~7m8~9m10~13m14~17m18~25m

坝顶（m）1. 5m2. 0m2. 5m3. 0m3. 5m4. 0m 2）坝的高度确定：

坝的总高度（H）=坝基至溢洪道高度（H1）+溢洪道最大过水深度（H2）+

波浪爬升高（H3）+安全超高（H4）

式中：H3= H4 ——坝顶至库内最高水位之间的垂直距离，称为净出水高；

H2+H3+H4 ----- 坝顶至溢洪道底（即正常水位）之间的垂直距离，称为总出

水高；

3）坝坡：

坝坡的稳定主要取决于以下几个因素：

a、基础情况：基础较好（岩基）坝坡要陡；基础松软（如粘土）坝坡则要

b、土料情况：土料较好，抗剪强度大，碾压密实，土壤的干容量大，坝坡要陡，反之则坦。

c、排水设备情况：如心墙坝加做棱柱体排水设备，则浸润线低，下游坝坡可较陡一些，如做卧式排水设备的坝应较平坦一些。

d、坝高情况：特别是指粘土，坝越高，坝坡应逐段放缓。因些，较高的土坝采

用多级坝坡，上部要陡些，下部逐段平缓。

（具体坝坡标准见有关设计规程）

（三）溢洪道

1、溢洪道结构型式：

溢洪道有组成部分主要由进口段、控制段、陡坡段、消能段和退水段五部分组成。其中控制段陡坡段、消能段是溢洪道的主体。

2、溢洪道的工作特点：

溢洪道的任务就是将汛期或水库拦截蓄不了的多余洪水或径流从上游一定高程安全地泄放到下游的河床中去，从进水口到出水口段相当于一段缩短距离的人工河道，落差较大。因此，各组成部分有各自有工作特点。

（1）进口段：进口段的作用是将渲泄水流平顺地引向控制段。若断面突然收缩，则水流急剧变化，因此为使水流平稳，在平面上应有渐变段。

（2）控制段：控制段是控制溢洪道泄流能力大小的建筑物。控制段溢流堰的堰型直接影响到过水能力的大小，因此，控制段的过水能力就代表溢洪道的过水能力。宽顶堰、实用堰以及明渠等都有各自的特点。

①、宽顶堰：宽顶堰的构造简单，施工方便，小型水库比较常用。

②、实用堰：实用堰的过水能力较大。实用堰比宽顶堰施工工艺复杂，但流量系数较大。若增大泄洪能力需扩宽控制断面。如开挖工程量特别大时，往往采用改变堰型为实用堰。这比采用宽顶堰开挖宽度要小得多。

③、明渠式：控制段未设堰，其过水能力与明渠一样。此种形式的过水能力比宽顶堰小得多，一般只在水头大、泄劲流量很小、进口段与控制段地形平缓时，为了减少开挖量而采用。

当核算溢洪道的过水能力叶，特别是小型水库，往往容易将明渠流当作宽顶堰对待，用宽顶堰的公式计算，往往造成工程的实际过水能力远远未达到设计要求。