1土木水利工程概述

大 渡 桥 横 铁 索 寒
古代水利工程
• 大禹治水 • 防洪——治黄 • 灌溉——郑国渠，都 江堰、芍坡、引漳十 二渠、 • 城市供水排水：护城 河，渠道
新 疆 坎 儿 井
古代航运史
• 吴：邗沟（连接江淮） • 桂林灵渠：湘江-漓江 （33km) • 京杭大运河: 1700km; 300~700t船队; 最大运 量8000万t/年
1967.6.8雅砻江唐古栋山体滑坡

瓦依昂(Vaiont)水坝
使得坝基岩体变形稳定、抗滑稳 定和渗流稳定问题十分突出 工程建设触发地质灾害（库水涨 落、库区诱发地震）
地 震 与 滑 坡
泥石流
沿海海洋经济
• • • • • • • 沿海8省：陆地面积13%，人口=40%，经济总量60% 水产品：原盐No.1；海港货物+造船总吨位No.2 海洋船舶28.9万艘，海洋运输业3.49% 海洋渔业 海洋旅游业：沿海外汇67% 海洋船舶：总产值158.8亿元 海洋化工业：海盐；溴产品世界15%=No.3
防灾减灾
• • • • • • • 地震、海啸 水、火、风、雷、电 地质灾害 生命线工程 环境与生态 战争 结构失效
活动断裂发育：西部活动断层371条，总长度2.8万公里
高烈度地震频发：频度高、强度大、范围广
西部与中东部地区高烈度城镇对比
450 400 350 300 250 200 150 100 50 0
一战后：大跨度、高耸、宏大
• 1936金门大桥1280m • 1931帝国大厦102层
中国-洋务运动后
• 1909詹天佑京张铁路 200km • 1934上海帝国大厦24 层 • 1937茅以升钱塘江大 桥（双层钢结构，公 路铁路两用）
现代土木工程
• • • • 功能要求多样化 城市建设立体化 交通工程快速化 工程设施大型化
桥 名
万县公路大桥
主跨/m
420
施工年份
1997完成
主梁
排名
2
钢管砼
上海芦浦大桥
550
2002
钢箱
1
举世瞩目的三峡水利工程
土木工程科技进展
• 工程、结构材料的耐 久性（混凝土、结构 桥梁加固改造） • 计算机应用与信息化 （数字城市技术、工 程设计信息化） • 岩土工程技术（城建、 大坝、大桥、地下、 公路、铁路和机场）
土木工程研究范围
• • • • • • • • 房屋建筑 公路与城市道路 铁路 桥梁、隧道 机场 地下工程 港口 水利
基本建设
• • • • • • • 工厂 矿山 交通土建工程 工业与民用建筑 水利 资源利用 防灾减灾
国家基本建设 的增长（10亿） ——固定资产投
资的50%
年度 1997 2000 GNP 7477 8940 基建投资 991 1342 +% 13.26 15.02
自升式平台
张力腿式平台 半潜式平台
海洋生物制药和保健品开发
• • • • 80%物种生活在海洋 药用生物700余种 • 赤潮：2002=79次 海藻 面积>10000km2 海洋湖沼生物技术 • 未达标17.4万km2 渤海占41%
海洋环境保护
海洋—未来人类活动的重要空间
• 滩涂和海湾造地（荷 兰=20%；日本12万 km2) • 人工岛；海上工厂 • 海上机场 • 跨海桥梁 • 海底隧道（管道、电缆） • 水下仓库
中国水系
新世纪的水利水电工程
中国的水资源状况
• • • • • • 水资源短缺-1/4 时空分布不均 水污染严重 干旱、洪涝频发 水电开发利用程度低 地下水开采过量
四大水问题！！！！
洪涝灾害
干旱缺水
水土流失
水污染严重
南水北调-跨流域调水
• 东线-1150km，穿黄 9km， 1000~500~200m3 /s • 中线-1236km， 100~250亿m3 • 西线-通天河可调水 量200亿m3 、高坝 （400m），长隧洞 (210km)
工程设计
• • • • 满足功能要求 结构安全可靠 成本经济合理 造型美观悦目
1490
1418 1385 1377
在建
2004开工 1999完工 1997完工
钢
钢
3
4
6 钢 钢 7（1）
桥 名
苏通大桥 香港昂船洲 南京二桥 武汉三桥
主跨/m
1088 1018 628 618
施工年份
计划中
主梁
排名
1 2 5 6
钢
2003开工 混合 2001 钢 2001 混合
世界级斜拉桥
世界级拱桥
土 木 工 程
• 建造各类工程设施的 科学技术的总称，他 既指工程建设的对象， 即建在地上、地下、 水中的各种工程设施， 也指所应用的材料、 设备和所进行的勘测 设计、施工、保养、 维修等技术。
水利工程
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。水利工程的 根本任务是除水害和兴 水利，前者主要是防止 洪水泛滥和渍涝成灾； 后者则是从多方面利用 水资源为人民造福，包 括灌溉、发电、供水、 排水、航运、养殖、旅 游、改善环境等。
水能资源的开发利用
• 2003-水电装机8000 万千瓦-世界第一 • 开发比例低-21% • 发达国家-50%~90% • 抽水蓄能 • 潮汐，波流、温差 • 风能、太阳能 • 海水淡化
中国交通建设阶段性目标
• 2010-公路180万km，高速3.5万km • 2020-公路230万km，高速5.5万km=中东部地区 高速公路网 • 2040-基本实现现代化，公路300万km，高速网 密度=美国水平
11个8.5级 潜在震源区 45个8级 208个7.5级 478个7级
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2001.2雅江县孜河6级地震废墟图
中国地震分布图
南水北调西线工程：地震烈度大 都在6～7度，局部8～9度
印 度 洋 海 啸
地质灾害
高山峡谷
锦屏库区团结手摩索沟泥石流
康海贵
陈静云 张 哲
端木琳
混凝土新结构、新技术与耐久性
工程项目建设管理
王清湘
刘志杰
学科体系-学部
• • • • • • • 数理科学 化学科学 生命科学 地球科学 工程与材料科学 信息科学 管理科学
材料 冶金，矿业资源利用 机械制造 工程热物理及能源利用 建筑学，土木、环境工程 水利科学与工程，电气科学 与工程
海洋交通
• 水路投资169.8亿元/沿海 130亿元 • 港口泊位33600个，万吨 级835个 • 水路：1.9亿人次 • 港口吞吐量：17.2亿吨 • 多功能综合性枢纽港 • 集装箱3721万标准箱 • 煤炭（5亿吨）及制品、 石油天然气
中 国 港 口
海洋石油天然气资源
• 可管辖海域300万km2， 5大海区 • 近海大陆架面积130 万km2 • 10个大型沉积盆地 • 盆地石油225亿吨， 天然气15.8亿m3 • 胜利浅海38642万t， 1993-2002：17537万t
技术-technology
技术是将科学研究的成果转化成为各种生产工艺、 作业方法和设备装置等，解决“怎么做”，其任 务是满足人类需要的产品而服务。 例如：核裂变压力（铀235等）-能量转换-科学依据 铀矿提纯，反应控制，快速引爆—技术问题 工科：侧重学习技术，但前提是掌握科学原理和科 学方法
工程-engineering
中国交通网
7918网=8.5万km（主线6.8）
东部加密，中部成网，西部连通
• 7=首都放射线 • 9=南北纵横线 • 18=东西线
中国房地产
• 2004=2714元/m2 +13% • 城镇人均23.67m2 • _小康=38m
中国房地产（上海为例）
• • • • • 2001 64.5/620.2亿元 2002 97.6/719.8亿元 30%—50% 六大支柱产业之一 增加值>7%GDP
• 自然科学技术应用到 生产部门而形成的各 类学科——利用与改 造自然，服务人类 • 工程是科学技术的应 用与社会、经济、法 律、人文等因素结合 的综合实践过程
知识、能力、素质
• 知识素养：基本理论（基础理论与应用基础理论）+ 专业知识与技术 • 能力培养：自主学习能力，综合解决问题能力，竞争 与创新能力，协调与管理能力 • 学习方法：课堂教学+实验教学+设计训练+施工实习
土木水利工程概论
课程内容安排
土木水利工程概述 防灾减灾与健康监测评价 城市交通与规划 马震岳 周 晶 杨忠振
地震与地震工程
地基处理与加固 中国水资源及其开发利用策略 环境水利学与生态水工学
林 皋
杨九宏 周惠成 许士国
课程内容安排
港口、航道与海岸工程
道路设计新进展 桥梁工程概论 暖通空调技术与进展
濑户内海大桥 海上部分长9.4公里,道路与铁路兼用, 世界第二大规模
关西国际机场 长2.5英里，宽0.75英里，全部预算高达100亿美元
土木工程的未来
• 人口、资源、环境 • 信息工业大发展 • 航空航天 • 重大工程项目 • 太空、海洋、荒漠地 开拓 • 工程材料-轻质、高 强、多功能化 • 设计方法精确化、自 动化 • 信息化与智能化 • 可持续发展
交通运输工程
• • • • 道路与铁道工程 交通信息工程与控制 交通运输规划与管理 材料学 • 材料加工工程
环境科学与工程
• 环境科学 • 环境工程 • 市政工程
发展历史
• 古代：旧石器时代— —17世纪中叶 • 砖石结构
中国的万里长城、赵州桥等
2002
10360
1588
15.33
土木工程学科体系
• • • • • 岩土工程 市政工程 结构工程 （暖通） 防灾减灾工程及防 护工程 • 桥梁与隧道工程 • 施工、风；地下建 筑、计算机仿真、 测量、遥感、图学 与地理信息、地质 （水文地质）等
水利工程学科体系
• • • • • • 水文学及水资源 水力学及河流动力学 水工结构工程 水利水电工程 港口、海岸及近海工程 生态水力学、城市水务、 水灾害与水安全、水信 息学、地下水科学、海 岸带资源与环境
CIVIL ENGINEERING
civil_-民生的，民用的 金、木、水、火、土 衣——种植，工业 食——水利，加工厂 住——建筑 行——交通工具、设施 用——加工，基建
WATER CONSERVENCY
• Conservency-保护， 管理，利用 • Water power-水能 • Hydraulic-水力 • Hydro-electric：水电 • 水利工程按其承担的 任务分类：防洪工程、 农田水利工程、水力 发电工程、供水与排 水工程、航运及港口 工程、环境水利工程 等。
海洋工程科技
• • • • • • • 海洋环境预报 海洋信息技术 海洋生物技术 环境保护与生态修复 生物资源持续利用 综合利用 深海勘探与开发
科学-技术-工程
• 相互联系，密不可分 • 含义、任务、目的— —明显不同
科学——science
• 科学是关于事物的基本原理和事实的有组织、 有系统的知识。其任务是研究物质变化的客 观规律和内在本质，回答“为什么”的问题。
土木水利科学的 大进展
• 21世纪200-300m的高拱坝多数在中国 高坝 小湾 溪洛渡 锦屏 苗家坝 构皮滩 坝高m 292 278 360 306 240 装机 420 1200 600 92 200 地震 9 9 8 8 8
我国世界级悬索桥
桥 名
主跨/m
施工年份 主梁 排名
润扬大桥
香港青龙 长江江阴 青马大桥
近代土木工程
• —二战前，300余年 • 1683伽利略-梁的设 计理论 • 1687牛顿三大定律 • 1825纳维容许应力法 • 1824波特兰水泥 • 1867钢筋混凝土 • 1859转炉炼钢法
钢结构和钢筋混凝土的应用
• • • • • • • • • 1875-16m钢筋混凝土桥 1883-钢铁承重11层大楼 1889-埃菲尔铁塔300m 1928-预应力混凝土 1825-第一条铁路21km 1863-第一条地铁 1869-苏伊士运河 1914-巴拿马运河 中国近代的落后！
水土保持与防洪
• 水土流失严重地区占 27% • 荒漠化 • 沙尘暴 • 泥石流 • 泥沙
水土流失-细沟侵蚀
切沟侵蚀
治沙——红柳
沙棘
防 风 林
防洪-中华民族治水史
• 荆江大堤-防洪标准10年一遇
黄河——悬河
治水方略
• 封山育林，退耕还林， 退牧还草 • 兴修水库，调蓄洪水 • 整治河道，巩固堤防 • 完善蓄滞洪区 • 新技术、高科技