水工建筑物介绍.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,水工建筑物,第,1,章 绪论,第,2,章 水工建筑物设计综述,第,3,章 岩基上的重力坝,第,4,章 拱坝,第,5,章 土石坝,第,6,章 水闸,第,7,章 岸边溢洪道,第,8,章 水工隧洞,第,9,章 闸门,第,10,章 过坝建筑物、渠首及渠系建筑物和河道整治建筑物,第,11,章 水利工程设计,第,12,章 水工建筑物管理,1.1,水与水利工程,1.1.2,水利工程,水资源受气候影响，在时间空间上分布不均。为了控制和利用水，就需要修建水利工程。,对自然界的地表水或地下水进行控制和调配，以达到兴水利（灌溉、供水、发电、航运、养殖、旅游、维护生态环境等）、除水害（防洪、排涝）目的而修建的各类工程，称为水利工程。,第,1,章 绪 论,水利工程按承担的任务分类：,防洪工程、农田水利工程、水力发电工程、城市供水及排水工程、航道及港口工程、环境水利工程等。一项工程常常兼有几种任务，称为综合利用水利工程。,水利工程按对水的作用分类：,蓄水工程、排水工程、取水工程、输水工程、提水工程、水质净化和污水处理工程等。,1.2,水利枢纽与水工建筑物,1.2.1,水利枢纽,水工建筑物：,为了提供或满足防洪、灌溉、发电、供水、航运等方面的效益，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，这些建筑物称为水工建筑物。,（水工建筑物可以称为水利工程的,“,硬件,”,）,如图,1-1,所示的水利工程中，有多种水工建筑物。,水利枢纽：,不同类型水工建筑物组成的综合体，称为水利枢纽。,水利枢纽类型：,按功能分类：单一功能水利枢纽；综合利用水利枢纽。,按所在区域分类：平原地区水利枢纽；山区水利枢纽。,按水头大小分为：高水头水利枢纽；中水头水利枢纽；,低水头水利枢纽。,水利枢纽规划与布置原则：,统筹安排，合理开发利用，充分发挥效益。,1.2.2,水工建筑物的类别,（,1,）挡水建筑物（壅水建筑物）：闸、坝、堤防、海塘（塘：堤岸、堤防之意）等。,（,2,）泄水建筑物：溢流坝、坝身泄水孔、岸边溢洪道、泄水,隧洞等。,（,3,）输水建筑物：引水隧洞、引水涵管、渠道、渡槽等。,（,4,）取（进）水建筑物：引水隧洞的进口段、灌溉渠首、进,水闸、扬水站等。,（,5,）整治建筑物：丁坝、顺坝、导流堤、护底、护坡等。,（,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、鱼道、过木道等。,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。,水电站建筑物在,“,水电站,”,课程中学习，不作为,“,水工建筑物,”,课程的内容。,1.2.3,水利工程的特点,与一般土建工程相比，除了工程量大、投资多、工期长外，还经常有下面几个特点：,1.,工作条件复杂,（复杂的地基条件；水压力作用；渗流问题；水流冲刷问题；高速水流问题；泥沙淤积问题；地震作用等。）,2.,受自然条件制约，施工难度大,（存在施工导流；大体积混凝土温度控制；复杂地基处理；地下水下施工；交通运输比较困难等问题。）,3.,效益大，对环境影响也大,（水利工程的效益常常是比较大的，尤其是大型综合水利枢纽工程；对环境影响也是很大的，产生库区淹没，人口迁移，地下水位上升，库区周围气候改变，诱发地震等。,4.,失事后果严重,（水库、堤防垮坝决口，可能造成严重生命财产损失。）,1.3,水利建设与可持续发展,1.3.1,我国水利建设的主要成就,人类修建水利工程，从久远的古代就开始了。,我国古代建设的著名水利工程：,（,1,）黄河堤防；（,2,）京杭大运河；（,3,）都江堰。,有资料介绍，公元前,2900,年前后，古埃及在尼罗河上修建了水坝，距今有,4900,年的历史。,（有兴趣的同学可以查阅中外水利工程发展历史一类的文献资料）,现代仍然要进行水利工程建设。水利工程的作用和效益、建设规模、设计方法和施工手段等，在不断发展进步。,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。,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。,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。,1.3.2,当今世界水利建设发展概况,(11,个较突出的方面,),1.,世界大型水库,库容在,1000,亿,m,3,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）。,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,1820,万,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,110000m,3,/s,。单宽泄流量已经超过,300m,3,/s,。,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,。,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。,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,1.4,本课程的特点和解决水工问题的方法,1.4.1,本课程的特点,涉及知识范围广、综合性强,涉及多门基础课和专业基础课,土力学、水力学、材料力学、结构力学、弹性力学、钢筋混凝土、建筑材料、土工试验、工程地质、水文学、地震工程、结构可靠度理论、结构设计优化理论等等。,如水压力、泄流量、消能防冲计算用到水力学理论；,坝体应力计算采用材料力学、结构力学、弹性力学理论；,土压力、地基承载力、边坡坝坡稳定性采用土力学公式；,大体积混凝土结构温度场和温度应力采用弹性力学理论；,抗震分析用到结构动力学理论；,重力坝极限状态设计法来自概率论和工程结构可靠度理论。,经验性强。水工建筑物设计，既依据理论又要依靠经验。水工建筑物的很多尺寸、构造、工序等是根据经验确定的。,Edward L.Wilson(,美,.,土木工程教授,),在,结构静力与,动力分析,一书扉页中写道：,结构工程是这样的一种艺术：,使用的材料，这些材料属性只能估算；,建立真实的结构，这些真实结构只能近似分析；,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,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,