水工建筑课程要点.doc

第一章 水利建设与可连续发展
1. 水资源重要是指某一地区逐年可以天然恢复和更新的淡水资源。具有储量的有限性，补给更新的循环性，时空分布的不均匀性，利与害的两重性，和可储藏可输移等特点。
2. 水利工程按其承担的任务可分为：防洪，农田水利，水力发电，城市供水及排水，航道及港口，环境水利等工程。按工程对水的作用可分为：蓄水，排水，取水，输水，提水，水质净化和污水解决工等程
3. 水工建筑物的类别：挡水，泄水，输水，取水，整治，专门等建筑物
4. 水利工程的特点：除工程量大，投资多，工期长外，尚有：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. 水工建筑物：为了满足防洪规定，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，用来控制和分派水源，这些建筑物统称为水工建筑物，而不同类型水工建筑物组成的综合体称为水利枢纽。
6. 水利枢纽：按地貌形态分为平原地区和山区水利枢纽;按承受水头分为：高、中、低水头水利枢纽。

第二章 水工建筑物设计综述
1.水利工程：是运用科学知识与技术手段，为满足社会兴水利除水害，防灾减灾的需求而修建的工程。
水利技术工作包含的任务：勘测、规划、工程设计、工程施工、工程管理、科技开发。
2.水利工程设计环节：技术预测----信息分析----科学类比----系统分析----方案设计----功能分析----安全分析----施工方案----经济分析----综合评价
3.水利工程设计的特点：①个性突出②工程规模一般较大③重视规程，规范的指导作用④在施工过程中，不也许以避让的方式摆脱外界的影响
4.设计工作水平：开发型设计，更新型设计，适配型设计
5.水工建筑物的设计环节：收集资料及信息----明确工程总体规划及对枢纽和建筑物的功能规定----提出方案----筛选可行的比较方案----对方案进行分析，比较，评价，选定设计方案----对建筑物进行优化定型及设计细部构造----初定建筑物的施工方案----对方案进行评价及验证
6.安全储备：为保证建筑物安全，必须在规划，设计阶段详加分析，保证其在蓄水及泄水能力，结构强度及稳定性等方面均有一定的安全储备。
7.极限状态：当整个结构或结构的一部分超过某一特定状态，结构不能满足规定的某种功能规定期，称此状态为该功能的极限状态。
第三章 重力坝
1.重力坝：是用混凝土或石料等材料修筑，重要依靠坝体自重保持稳定的坝。
2.工作原理：重力坝在水压力及其他荷载作用下，重要依靠坝体自重产生的抗滑力来满足规定，同时依靠坝体自重产生的压应力来抵消由于水压力所引起的拉应力，以满足强度规定。
重力坝设计的重要内容：剖面分析、稳定分析、应力分析、构造设计、地基解决、溢流重力坝和泄水孔的孔口设计、监测设计。
3.优点：①结构作用明确，设计方法简便，安全可靠②对地形，地质条件适应性强③枢纽泄洪问题容易解决④便于施工导流⑤施工方便
缺陷①坝体剖面尺寸大，材料用量多②坝体应力较低，材料强度不能充足发挥③坝体与地基接触面积大，相应坝底扬压力大，对稳定不利④坝体体积大，需要严格的温控措施
4. 波浪三要素：波高，波长，壅高。当坝前水深大于半平均波长时，波浪运动不受库底的约束，这样条件下得波浪成为深水波。水深小于临界水深时，波浪发生破碎，成为破碎波。
5. 扬压力：涉及上浮力及渗流压力。上浮力为坝体下游水深产生的浮托力，渗流压力是在上下游水位差作用下，水流通过基岩节理、裂隙而产生的向上的静水压力。
7. 重力坝的荷载：自重，静水压力，扬压力，波浪压力，土压力及泥沙压力，冰压力和冰冻压力，温度作用，风作用，地震作用
8. 抗滑稳定分析目的：是核算坝体沿坝基面或坝基内部缓倾角软弱结构面抗滑稳定的安全度。方法：刚体极限平衡法（剩余推力法，被动抗力法，等安全系数法），有限元法（应力代数和比值法，超载系数法，强度折减法）
9. 失稳机理：一方面在坝踵处基岩和胶结面出现微裂松弛区，随后在坝趾处基岩和胶结面出现局部区域的剪切强度，进而屈服范围逐渐增大并向上游延伸，最后，形成滑动通道，导致坝的整体失稳。
10. 提高坝体抗滑稳定性的工程措施:运用水重，采用有利的开挖轮廓线，设立齿墙，抽水措施，加固地基，横缝灌浆，预加应力措施。
11. 应力分析目的：为了检查大坝在施工期和运用期是否满足强度规定，同时也是研究，解决设计和施工中的某些问题。重力坝的应力状态与很多因素有关：坝体轮廓尺寸，静力荷载，地基性质，施工过程，温度变化以及地震特性等。方法综述：模型实验法，材料力学法，弹性理论的解析法，弹性理论的有限元法
12. 应力分析过程：一方面进行荷载计算和荷载组合，然后选择适宜的方法进行应力计算，最后检测坝体各部位的应力是否满足强度规定。
13. 材料力学法假定：（1）坝体混凝土为均质、连续、各向同性的弹性材料。（2）视坝段为固结于地基上的悬臂梁，不考虑地基变形对坝体应力的影响，并认为各坝段独立工作，横缝不传力。（3）假定坝体水平截面上的正应力按直线分布，不考虑廊道等对坝体应力的影响。
14. 影响坝体应力的因素：地基变形模量、坝体混凝土分区、纵缝分期施工、温度变化及施工过程。
15. 重力坝温控措施：①减低混凝土的浇筑温度②减少混凝土水化热温升③加强对混凝土表面的养护和保护
16. 温控标准：地基允许温差、上下层允许温差、内外允许温差。
17. 重力坝的基本剖面是指在自重、静水压力和扬压力3项重要荷载作用下，满足稳定和强度规定，并使工程量最小的三角形剖面。（设计原则：满足稳定和强度原则，保证大坝安全，工程量要小，运用方便，优选体形，便于施工，避免出现不利的应力分布状态。）
18. 溢流重力坝的泄洪规定：①有足够的孔口尺寸，良好的孔口体形和泄水时具有较高的流量系数②使水流平顺地流过坝体，不产生不利的负压和振动，避免发生空蚀现象③保证下游河床不产生危及坝体安全的局部冲刷④溢流坝段在枢纽中的位置，应使下游流态平顺，不产生折冲水流，不影响枢纽中其他建筑物的正常运营⑤有灵活控制水流下泄的设备，如闸门，启闭机等。
19. 泄水重力坝泄水方式有：坝顶溢流和坝身泄水孔泄水。
20. 孔口形式：开敞溢流式，大孔口溢流式。。
21. 溢流面：顶部曲线段、中间直线段、反弧段。
22. 底流、挑流、面流、消力戽消能。
23. 闸门：工作闸门（用来调节下泄流量，需要在动水中启闭，规定有较大的启门力），检修闸门（用于短期挡水，以便对工作闸门·建筑物及机械设备进行检修，可在静水中启闭，启门力较小），事故闸门（是再建筑物或设备出现事故时紧急应用，规定能再动水中关闭孔口）
24. 工作闸门：平面闸门（优点：结构简朴，闸墩受力条件好，各孔口可共用一个活动式启门机。缺陷：启门力较大，闸墩较厚，设有门槽，水流条件差。）和弧形闸门（优点：启门力小，闸墩较薄，无门槽，水流平顺。缺陷：闸墩较长，且受力条件较差）。
25. 消能工的设计原则：1）尽量使下泄水流的大部分动能消耗在水流内部的紊动中，以及水流和空气的摩擦上2）不产生危及坝体安全的河床或岸坡的局部冲刷3）下泄水流平稳，不影响枢纽中其他建筑物的正常运营4）结构简朴，工作可靠5)工程量小 消能形式有底流消能，挑流消能，面流消能和消力（户斗）消能等。 ①底流消能是通过水跃，将泄水建筑物出的急流转变为缓流，以消除多余动能的消能方式。具有流态稳定，消能效果好，对地质条件和尾水变幅适应性强以及水流雾化很小等优点多用于中低水头，但护坦较长（措施：a在护坦末端设立消力坎，在坎前设立消力池b减少护坦高程形成消力池c既减少护坦高程又建造消力坎形成综合消力池），土石方开挖量和混凝土方量较大，工程造价较高。② 挑流消能是运用泄水建筑物出口处的挑流鼻坎，将下泄急流抛向空中，然后落入离建筑物较远的河床，与下游水流想衔接的消能方式。能量耗散分3部分，急流沿固体便捷的摩擦消能，射流在空中与空气摩擦·掺气·扩散消能，射流落入下游尾水中淹没紊动扩散消能。优点：能通过鼻坎可以有效地控制射流落入下游河床的位置·范围和流量分布，对尾水变幅适应性强，结构简朴，施工·维修方便，工程量小。缺陷，下游冲刷严重，堆积物较多，尾水波动与雾化都较大。合用于基岩比较坚固的中·高水头各类泄水建筑物，是应用非常广泛的一种消能工。
26. 下游折冲水流及防止措施：1）在枢纽布置上，尽量使溢流坝的下泄水流与原河床主流的位置和方向一致2）规定闸门操作程序，使各闸门同时均匀启动或对称启动3）布置导流墙，使主流充足扩散4）进行水工模型实验，研究下游流态及改善措施。
27. 坝身泄水孔的作用：1）宣泄部分洪水2）预泄库水，增大水库的调蓄能力3）放空水库以便检修4）排放泥沙，减少水库淤积5）随时向下游放水，满足航运和灌溉等规定6）施工导流 泄水孔形式：有压泄水孔（工作闸门布置在出口，门后为大气，可以部分启动，出口高程低，作用水头较大，断面尺寸较小，缺陷是闸门关闭时，孔内承受较大的内水压力，对坝体应力和防渗都不利常用钢板衬砌），无压泄水孔（工作闸门布置在进口，可以部分启动，明流段可不用钢板衬砌，施工简便，干扰小，有助于加快施工进度，对坝体削弱较大）
28. 重力坝的地基解决：1）坝基的开挖与清理2）坝基的固结灌浆（目的是提高基岩的整体性和强度，减少地基的透水性）3）帷幕灌浆（目的是减少坝底渗流压力，防止坝基产生机械或化学管涌，减少坝基渗流量）。灌浆材料最常用的是水泥灌浆，有时也采用化学灌浆，化学灌浆可灌性好，抗渗性强，但较昂贵，且污染低下水质，使用时需慎重。4）坝基排水，目的是进一步减少坝底面的扬压力，应在防渗帷幕后设立排水孔幕5）断层破碎带·软弱夹层和溶洞的解决：对倾角较陡的走向近于顺河流流向的破碎带，可采用开挖回填混凝土的措施，做成混凝土塞，对走向近于顺河流流向的缓倾角断层破碎带，埋藏较浅的应予以挖除，埋藏较深的，除应在顶面做混凝土塞外，还要考虑其深埋部分对坝体稳定的影响，必要时可在破碎带内开挖若干个斜井和平洞，回填混凝土，形成有混凝土斜塞和水平塞组成的刚性骨架，封闭该范围内的破碎物，以阻止其产生挤压变形和减少地下水产生的有害作用。 对埋藏较浅的软弱夹层，多用明挖换基的方法，将夹层挖除，回填混凝土，对埋藏较深的软弱夹层，应根据夹层的埋深·产状·充填物的性质，结合工程的具体情况采用不同德解决措施：a在坝踵部位做混凝土深齿墙b对埋深较厚倾角平缓的软弱夹层，可在夹层内设立混凝土塞c在坝趾处建混凝土深齿墙d在坝趾下游侧岩体内设钢筋抗滑桩e在坝趾下游岩体内采用预应力锚索以加大岩体的抗力
29. 重力坝的分缝：横缝（永久性横缝，临时性横缝，坝段与基岩面的链接），纵缝（铅直纵缝，斜缝，错缝）
30. 碾压混凝土重力坝优点：1）工艺程序简朴，可快速施工，缩短工期，提前发挥工程效益2）胶凝材料用量少3）坝体内部混凝土的水化热温升减少，从而简化了温控措施4）不设纵缝，节省了模板和接缝灌浆等费用，有的甚至整体浇筑，不设横缝5）可使用大型通用施工机械设备，提高混凝土运送和填筑的工效6）减少工程造价
31. 其他形式的重力坝：a浆砌石重力坝（优点：就地取材，节省水泥；水化热低，不需要温控措施和纵缝；节省模板，减少脚手架，木材用量少；施工技术易于掌握。缺陷：人工砌筑，砌体质量不易均匀；石料的修整和砌筑难以机械化；砌体自身防渗性能差，需另作防渗设备；工期较长）b宽缝重力坝（优点：受扬压力小，混凝土方量节省，坝体混凝土散热较好，便于观测检查和维修。缺陷：增长了模板用量，立模较复杂，分期导流不便，在严寒地区，对宽缝需要采用保温措施）c空腹重力坝（优点：坝底面上扬压力较小，节省混凝土方量；减少基坑开挖量；有助于抗滑稳定；前后腿分布均匀，坝踵压应力较大；便于混凝土散热；坝体施工可不设纵缝；便于监测和维修；空腔内可以布置水电站厂房。缺陷：施工复杂；钢筋用量大；如在空腔内布置水电站厂房，施工干扰大）
32. 支墩坝结构形式：大头坝，连拱坝，平板坝
33. 空化：在自然条件下，水体中具有许多很小的气核，当过坝水中某点的压强降至饱和蒸汽压强时，气核迅速膨胀为小空泡的现象。
34. 空蚀：当低压区的空化水流流经下游高压区时，空泡遭受压缩而溃灭，由于溃灭时间及其短暂，会产生一个很高的局部冲击力，若空泡溃灭发生在靠近过水坝面，局部冲击力大于材料的内聚力时，可使坝面遭到破坏，这种现象成为空蚀。
第四章 拱坝
1.拱坝的特点：1）稳定特点，重要依靠两岸拱端的反力作用2）结构特点，属于高次静定结构，超载能力强，安全度高3）荷载特点，坝身不设永久伸缩缝，温度变化和基岩变形对坝体应力的影响比较显著
2.对地形和地质条件的规定：抱负地形应是左右两岸对称，岸坡平顺无突变，在平面上向下游收缩的峡谷段，坝端下游要有足够的岩体支承，以保证坝体稳定。抱负的地质条件是：基岩比较均匀·坚固完整·有足够的强度·透水性小·能抵抗水的侵蚀·耐风化·岸坡稳定·没有大断裂等
3．拱坝的合理体形：在满足枢纽布置·运用和施工等规定的前提下，通过调整其外形和尺寸，使坝体材料强度得以充足发挥，不出现不利的应力状态，并保证坝肩岩体的稳定，而工程量最省，造价最低。
拱坝布置的原则是：坝体轮廓力求简朴，建基面、坝面变化平顺，避免有任何突变。
4.拱坝的荷载：自重，静水压力，动水压力，扬压力，泥沙压力，冰压力，浪压力，温度作用，地震作用
5.温度作用（温度荷载）：由于拱座嵌固在基岩中，限制坝体随温度变化而自由伸缩，于是就在坝体内产生了温度应力，温度的改变值即为温度作用。
均匀温度变化、等效线性温差、非线性温度变化。
6. 应力分析：1）纯拱法：假定坝体由若干层独立的水平拱圈叠合而成，每层拱圈可作为弹性固端拱进行计算。2）拱梁分载法（原理：内外力替代原理，唯一解原理）：是将拱视为由若干水平拱圈和竖直悬梁组成的空间结构，坝体承受的荷载一部分由拱系承担，一部分由梁系承担，拱和梁的荷载分派由拱系和梁系在各交点处变位一致的条件来拟定。 拱梁法是一种简化的拱梁分载法，是以拱冠处的一根悬臂梁为代表，与若干水平拱作为计算单元进行荷载分派，然后计算拱冠梁及各个拱圈的应力，计算工作量比多拱梁分载法节省很多。3）有限元法 4）壳体理论计算方法5）结构模型实验
7. 拱坝失稳（坝肩岩体失稳[岩体内存在着软弱结构面和荷载作用]和沿建基面及其附近软弱面的上滑失稳[河谷几何形状、坝体几何形状、渗流力、摩擦角]）

改善拱坝稳定措施：（1）加强地基解决，对不利的节理和结构面等进行有效的冲洗和固结灌浆，以提高其抗剪强度；（2）加强坝肩岩体的灌浆和排水措施，减少岩体内渗流压力（3）将拱坝向岸壁深挖嵌进，以扩大下游的抗滑岩体，也可避开不利的滑列面：（4）改善拱圈设计，使拱端推力尽也许转向正交于岸坡；（5）如拱端基岩承载能力较差，可局部扩大拱端或设立重力墩。
拱坝坝身泄水方式：自由跌流式、鼻坎挑流式、滑雪道式、坝身泄水孔式。
7．拱坝的消能方式：1@跌流消能2@挑流消能3@底流消能
第五章 土石坝
土石坝是土坝与堆石坝的总称。土石坝历史悠久，在国内外广泛采用。其优点是：①就地取材；②结构简朴，便于维修和加高、扩建；③对地质条件规定较低，能适应地基变形；④施工技术较简朴，工序少，便于组织机械化快速施工；⑤有较丰富的修建经验。其重要缺陷在于：①坝身不能溢流，需另设溢洪道；②施工导流不如混凝土坝方便；③粘性土料的填筑受气候条件的影响大等。
设计的基本规定：（1）具有足够的断面以保持坝的稳定（2）设立良好的防渗和排水设施用以控制渗流（3）根据现场条件选择筑坝土石料的种类、坝的结构形式以及各种土石料内的配置（4）坝基足够稳定（5）泄洪建筑物具有足够的泄洪能力，坝顶在泄水位以上要有足够的安全超高，以防洪水漫顶，导致坝的失事（6）采用适当的构造措施，使坝运用可靠和耐久。
1.渗流分析：拟定坝体内浸润线；拟定渗流的重要参数----渗流流速与比降；拟定渗流量。目的：1）渗流恩熙将为坝体内各部分土的饱水状态的划分提供依据2）拟定对坝坡稳定有较重要影响的渗流作用力3）检查土体的渗流稳定性，防止管涌和流土4）拟定通过坝和河岸的渗水量损失，并设计排水系统的容量。
2.渗流特性：坝体和河岸中德渗流均为无压渗流，有浸润面存在，大多数情况下可看作为稳定渗流，但水库水位急降时，则产生不稳定渗流，需要考虑渗流浸润面随时间变化对坝坡稳定的影响。
3.渗流分析方法：水力学法，流网法，有限元法
4.渗流变形形式：1）管涌：在渗流作用下，土中的细颗粒由骨架孔隙通道中被带走而流失的现象。2）流土：在向上渗流作用下，表层局部土体被顶起或是粗细粒群发生浮动而流失的现象3）接触冲刷：指渗流沿着渗流系数不同德两种土层接触面上或是建筑物与地基接触面上流动时，将细颗粒沿接触面带走的现象4）接触流失：指在渗流系数相差悬殊的两种土层交界面上，由于渗流垂直于层面流动，将渗流系数较小土层中德细颗粒带人渗流系数较大土层中的现象。
5.稳定分析需要考虑的工况：施工期，稳定渗流期，水库水位降落期，地震作用时
6.土石坝的构造：1）防渗体（指该部位土体比坝壳其他部位更不透水，他的作用时空之坝体内浸润线的位置，并保持渗流稳定）：土质防渗体，沥青混凝土防渗体2）坝顶和护坡3）坝体排水和反滤层：排水的作用是控制和引导渗流，减少浸润线，加速孔隙水压力消散，以增强坝的稳定，并保护下游坝坡免遭冻胀破坏，反滤层的作用是保护渗流出口，防止坝体和坝基发生管涌，流土等渗流变形的最直接，最有效地措施。
土工膜：为高分子聚合物或由沥青制成的一种相对不透水薄膜。
土工织物：为高分子聚合物纤维制造的透水性织物。
7.裂缝（横向，纵向，内部）防治措施：1）改善坝体结构或平面布置2）重视坝基解决3）适当选用坝身土料4）采用适宜的施工措施和运营方式
第六章 水闸
1.水闸：按其承担的任务分为：节制闸（拦河或在渠道上建造，用于拦洪·调节水位以满足上游引水或航运的需要，控制下泄流量，保证下游河道安全或根据下游用水需要调节放水流量。位于河道上的节制闸也成拦河闸），进水闸（建在河道·水库或湖泊的岸边，用来控制引水流量，以满足灌溉·发电或供水的需要。进水闸又称为取水闸或渠首闸），分洪闸（常建于河道的一侧，用来将超过下游河道安全泄量的洪水泄入分洪区或分洪道），排水闸（常建于江河沿岸，用来排除内河或低洼地区对农作物有害的渍水，具有双向挡水，双向过流的特点），挡潮闸（建在入海河口附近，具有双向挡水的特点），冲沙闸（建在多泥沙河流上，用于排除进水闸·节制闸·或渠系中沉积的泥沙，减少引水水流的含沙量，防止渠道和闸前河道淤积）
水闸按闸室结构分为开敞式，胸墙式，涵洞式
2.水闸的组成部分：闸室（闸门，闸墩，边墩，底板，胸墙，工作桥，检修便桥，交通桥，启闭机等），上游连接段（涉及两岸的翼墙，护坡，河床部分的铺盖），下游连接段（护坦，海漫，防冲槽以及两岸的翼墙和护坡等）
3.工作特点：1）软土地基的压缩性大，承载能力低，细砂容易液化，抗冲能力差2）水闸泄流时，也许引起水闸下游冲刷。3）土基在渗透水流作用下容易产生渗流变形。 所以，在设计中需要解决一下问题：a选择适宜的闸址b选择与地基条件相适应的闸室结构型式c做好防渗排水设计，在水闸上游侧布置防渗设施d做好消能防冲设计，避免出现危害性的冲刷
4.闸孔设计涉及：选择堰型，拟定堰顶或底板顶面高程，单孔尺寸及闸室总宽度

5．防渗设施：是指构成低下轮廓的铺盖·板桩及齿墙
排水设施：是指铺设在护坦·浆砌石海漫底部或闸底板下游段起导渗作用的沙砾石层。
铺盖：重要用来延长渗径，应具有相对的不透水性，为适应地形也要有一定的柔性。常用黏土·黏壤土或沥青混凝土做成，有时也用钢筋混凝土
6.过闸水流的特点：1）闸下易形成波状水跃2）闸下易出现折冲水流
7.底流消能工的作用：通过在闸下产生一定淹没度的水跃消除余能，保护水跃范围内的河床免遭冲刷，还可结合本地的自然条件·运营状况和经济条件选用更简易的消能方式。
8.底流消能的布置：当尾水深度不能满足规定期，可采用：a减少护坦高程b在护坦末端设消力坎c既减少护坦高程又建消力坎等措施形成消力池，促使水流在池内产生一定淹没度的水跃，有时还可在护坦上设消力墩等辅助消能工。
9.海漫：护坦后设立，以使水流均匀扩散，并将流速分布逐渐调整到接近天然河道的水流形态。对海漫的规定：a表面有一定的粗糙度，以利于进一步消除余能b具有一定的透水性，以便使渗水自由排出，减少扬压力c具有一定的柔性，以适应下游河床也许的冲刷变形。（干砌石海漫，浆砌石海漫，混凝土板海漫，钢筋混凝土板海漫，其他型式海漫）
10．闸室的稳定性：是指闸室在各种荷载作用下，满足：①平均基底压力不大于地基的允许承载力②不发生明显的倾斜，基底压力的最大值与最小值之比不大于规定的允许值③不致沿地基面或深层滑动
11.当闸室沿基底面的抗滑稳定安全系数小于允许值时，可采用以下措施：①增长铺盖长度或帷幕灌浆深度，或在不影响抗渗稳定的前提下，可将排水设施伸向水闸底板下游段底部，以减小作用在地板上的渗流压力②运用上游钢筋混凝土铺盖作为阻滑板，但闸室自身的抗滑稳定安全系数仍应大于1.0③将闸门位置略向下游一侧移动，或将水闸底板向上游一侧加长，以便多运用一部分水重④增长闸室底板的齿墙深度⑤增设钢筋混凝土抗滑桩或预应力锚固结构
12.沉降校核：为了减小不均匀沉降，可采用的措施：a。尽量使相邻结构的重量不要相差太大b，重量大的结构先施工，使地基先行预压c，尽量使地基反力分布趋于均匀，其最大值与最小值之比不超过规定的允许值等。
地基沉降的影响因素：与时间的关系比较复杂，与土层的厚度·压缩性·渗透性·排水条件·附加应力以及土层的相对位置和建筑物的施工进度等因素有关
13地基解决：1）预压加固：（软土地基）2）换土垫层（软弱黏性土，淤泥质土。当软土层位于基面附近，且较薄时，可所有挖除，当软土层较厚，不宜所有挖除时，将基础下得表层软土挖除，换以砂性土，水闸建在新换得土基上。）
砂垫层的重要作用：1通过垫层的应力扩散作用，减小软土层所受的附加应力提高地基的稳定性，2较小地基沉降量，3铺设在软黏土上的砂层，具有良好的排水作用，有助于软土地基的加速固结 3）桩基础 （合用于a在松软地基上，有排放大块漂浮物或冰棱的规定，必须采用较大的闸孔跨度，运用桩基承受上部的重要荷载，以改善底板的受力条件b水头高，水平推力大，一般地基解决方法难以满足抗滑稳定规定c根据运用规定，需要严格控制地基变形等情况。4）沉井基础
14.底板设计中按弹性地基梁计算地基反力和底板内力的计算环节：a用偏心受压公式计算闸底纵向地基反力b计算板条及墩条上的不平衡剪力c拟定不平衡剪力在闸墩和底板上的分派d计算基础梁上的荷载e考虑边荷载的影响f计算地基反力及梁的内力
倒置梁法，也是假定地基反力沿闸室纵向呈直线分布，横向为均匀分布，把闸墩当做底板的支座，在地基反力和扬压力·底板自重及作用在闸室底板上的水重等荷载作用下按连续梁计算底板内力。 缺陷：1 没有考虑底板与地基间的变形相容条件2 假设底板在横向德地基反力为均匀分布，与实际情况不符3 闸墩处的支座反力与作用在该处实际的铅直荷载也不相等。但倒置梁法计算简便，多用于小型水闸。
15.水闸与两岸的链接建筑的作用：a挡住两侧填土，维持土石坝及两岸的稳定b当水闸泄水或引水时，上游翼墙重要用于引导水流平顺进闸，下游翼墙使出闸水流均匀扩散，减少冲刷c保护两岸或土石坝边坡不受过闸水流的冲刷d控制通过闸身两侧的渗流，防止与其相连的岸坡或土石坝产生渗流变形e在软弱地基上设有独立岸墙时，可以减小地基沉降对闸身应力的影响
16.翼墙：最重要作用时将上游来水平顺地导入闸室，另一方面是配合铺盖起防渗作用，有几种型式：曲线式，扭曲面式，斜降式
第七章 岸边溢洪道
1.正槽溢洪道：通常由引水渠·控制段（涉及溢流堰及两侧的链接建筑）·泄槽·出口消能段及尾水渠等部分组成。溢流轴线与泄槽轴线接近正交，过堰水流流向与泄槽轴线方向一致。控制段，泄槽和出口消能段是主体。
2.溢流堰的型式：1）宽顶堰（特点是结构简朴，施工方便，但流量系数较低。堰矮，荷载小，对承载力较差的土基适应能力强）2）实用堰（优点是流量系数比宽顶堰大，工程量相对较小，但施工较复杂）3）驼峰堰（堰体低，流量系数较大设计与施工简便，对地基规定低，合用于软弱地基）4）折线形堰（结构简朴，工作可靠，节省工程量）
3.掺气装置涉及：a借助于低挑坎·跌坎或掺气槽，在射流下面成一个掺气空间b通气系统，为射流下面的掺气空间补给空气
4.泄槽的衬砌：作用：为了保护槽底不受冲刷和岩石不受风化，防止高速水流钻入岩石裂缝，将岩石掀起 规定：a衬砌材料能抵抗水流冲刷b在各种荷载作用下可以保持稳定c表面光滑平整，不至引起不利的负压和空蚀d做好底板下排水，以减小作用在底板上的扬压力e做好接缝止水，隔绝高速水流侵入底板底面，避免因脉动压力引起的破坏f要考虑温度变化对衬砌的影响g在寒冷地区对衬砌材料还应有一定的抗冻规定
5其他型式的溢洪道：1）侧槽溢洪道（优点：a可以减少开挖方量b能再开挖方量增长不多的情况下，适当加大溢流堰的长度，从而提高堰顶高程，增长行李库容c使堰顶水头减小，较少淹没损失，非溢流坝的高度也可适当减少）2）井式溢洪道3）虹吸溢洪道（优点：a运用大气压强所产生的虹吸作用，能在较小的堰顶水头下得到较大的泄流量b管理方便，可自动泄水和停止泄水，能比较灵敏地自动调节上游水位。缺陷：a结构较复杂b管内不便检修c进口易被污物或冰块堵塞d真空度较大时，易引起混凝土空蚀e超泄能力较小。
第八章 水工隧洞
1.水工隧洞：为满足水利水电工程各项任务的需要，在地面以下开凿的各种隧洞，成为水工隧洞
2.功用：1）配合溢洪道宣泄洪水，有时也可作为重要泄洪建筑物之用。2）引水发电，或为灌溉·供水·航运和生态输水3）排放水库泥沙，延长水库使用年限，有助于水电站等的正常运营4）放空水库泥沙，延长水库使用年限，有助于水电站等的正常运营5）在水利枢纽施工期用来导流
3.分类：可分为泄洪隧洞·引水发电和尾水隧洞·灌溉和供水隧洞·放空和排沙隧洞·施工导流隧洞等。按隧洞内的水流流态，可分为有压隧洞和无压隧洞
4.水工隧洞的工作特点：1）水力特点：除少数表孔进口外，大多数是深式进口。2）结构特点：隧洞为地下结构，开挖后破坏了本来岩体内的应力平衡，引起应力重分布，导致围岩产生变形甚至崩塌，为此，常需设立临时支护和永久性衬砌，以承受围岩压力。3）施工特点：隧洞一般是断面小，洞线长，从开挖·衬砌到灌浆工序多，干扰大，施工条件较差，工期一般较长。
5.水工隧洞的组成：1）进口段（位于隧洞进口部位，用以控制水流，涉及拦污栅·进水喇叭口·闸门室及渐变段等）2）洞身段（用以泄放和输送水流，一般都需进行衬砌）3）出口段（用以链接消能设施）
6.水工隧洞的总体布置：a根据枢纽的任务·泄水建筑物总体规划·建筑物的特性和互相关系·泄洪流量·地形·地质·施工·运营等条件综合研究并经技术经济比较拟定布置b在合理的断定洞线方案基础上，根据地形·地质·及水流条件，选定进口位置及进口结构型式，拟定闸门在隧洞中的布置c拟定洞身纵坡及洞身断面形状和尺寸d根据地形·地质·尾水等条件及其他建筑物之间的互相关系，选定出口位置，高程及消能方式e布置水工隧洞时还应考虑临时占地·永久占地·植被破坏和恢复·施工污染·运营期地下水位变化等对环境的影响和水土保持的规定。
7.洞线的选择：a隧洞的线路应尽量避开不利的地质构造1围岩也许不稳定及地下水位高·渗水量丰富的地段，以减小作用于衬砌上的围岩压力和外水压力b洞线在平面上赚钱求短直，这样既可减小工程费用，方便施工，且有良好的水流条件c隧洞应有一定的埋藏深度，涉及洞顶覆盖厚度和傍山隧洞靠边坡一侧的岩体厚度（统称为围岩厚度）d隧洞的纵坡，应根据运用规定·上下游衔接·施工和检修等因素综合分析比较后拟定。e对于长隧洞，选择洞线时还应注意运用地形·地质条件，布置一些施工支洞·斜井·竖井，以便增长工作面，有助于改善施工条件，加快施工进度。
8.水工隧洞的进口型式：1）竖井式（优点：结构简朴，不受风浪和冰的影响，抗震和稳定性好，本地形和地质条件适宜时，工程量较小，造价较低。缺陷：竖井开挖比较困难，竖井前的隧洞段不便检修。使用于地质条件较好，岩体比较完整的情况）2）塔式（优点：进水口可用于岸坡岩石较差，覆盖层较厚，不宜采用靠岸进水口的情况。缺陷：受风·浪·冰·地震的影响大，稳定性相对较差，需要较长的工作桥与库岸或坝顶相连接）3）岸塔式（进水口的稳定性较塔式为好，甚至可对岩坡起一定的支撑作用，施工·安装工作也比较方便，无需接岸桥梁。合用于岸坡较陡，岩体比较坚固稳定的情况）4）斜坡式（斜坡式进水口是在较为完整的岩坡上进行平整开挖·护砌而成的一种进水口。闸门和拦污栅的轨道直接安装在斜坡的护砌上，这种布置的优点是：结构简朴，施工·安装方便，稳定性好，工程量小。缺陷是：如进口不抬高，则闸门面积将加大，由于闸槽倾斜，闸门不易靠自重下降。一般只合用于中·小型工程，或只用于安设检修闸门的进水口）5）组合式
9.进口段的组成部分：进水喇叭口·闸门室·通气孔（进水口或中部闸门之后设立，作用：a工作闸门在各级开度情况下承担补气任务，补气可以减少门后负压，稳定流态，避免建筑物发生震动和空蚀，减小作用在闸门上的下拖力和附加水压力b检修时，在下放检修门之后放空洞内水流过程中用以补气c进修完毕后，需要向检修闸门和工作闸门之间充水，以便平压启动检修闸门，此时，通气孔用以排气）·拦污栅·平压管和渐变段
10.洞身衬砌的功用：1）限制围岩变形，保证围岩稳定2)承受围岩压力·内水压力等荷载3)防止渗漏4)保护岩石免受水流·空气·温度·干湿变化等的冲蚀破坏作用5)减小表面糙率，提高流量系数
11．衬砌的类型：平整衬砌，单层衬砌，组合式衬砌
12.灌浆：分为回填灌浆（为了充填衬砌与围岩之间的空隙，使之结合紧密，共同受力，以发挥围岩的弹性抗力作用，并减少渗漏。）和固结灌浆（目的在于加固围岩，提高围岩的整体性，减小围岩压力，保证围岩的弹性抗力，减小渗漏）
13.消能设施：泄水隧洞常采用挑流消能另一方面是底流消能，此外有窄缝挑流消能，洞内突阔消能，洞内旋流消能等
14.减蚀措施：做好体形设计（选好容易发生空蚀如：进口·门槽·渐变段·弯道·龙昂首曲线段·岔洞及出口等部位的体形），控制过流边界的不平整度，人工掺气·通气，选用抗空蚀性能强的衬砌材料等。
15.掺气设施：掺气槽·挑坎（布置简朴，施工方便）和跌坎 掺气设施要起到减蚀作用应当做到：a有足够的通气量b在设计运营的水头范围内能形成稳定的空腔，保证供气c水流流态较平整，不影响正常运营d空腔内部出现较大的负压，一般负压不超过0.5m水柱
16.洞室围岩稳定与开挖时的应力重分布及围岩强度有关，而应力重分布状态则重要取决于初始应力的特性·洞室断面的形状和尺寸·岩体性质等因素。初始应力的大小和方向是洞室岩体变形与稳定限度决定性的因素
17.围岩稳定分析内容：1）结合地质条件及岩石的力学性质·初始应力状态·施工方法等因素，初步选择洞室轴线和断面，然后用弹性理论公式或有限元法计算围岩应力，并与围岩的极限强度进行比较2）对洞室周边有也许塌落的岩块，可按块体平衡法进行分析3）由于地址条件复杂，计算结果很难完全反映实际情况，因此，还需现场勘测，对指导施工·改善设计是有必要的。4）判断围岩稳定，还可运用岩体特性·结构面及其组合状态的各种指标等查阅相关按稳定性分类的围岩分类表以判断围岩的稳定类别及毛洞的自稳能力
18.围岩压力：又称山岩压力，是隧洞开挖后因围岩变形或塌落作用在支护上的压力。影响因素：围岩的地质条件和力学特性，洞室的断面形状·尺寸及埋置深度，洞室的开挖方法，衬护时间，衬护型式及刚度特性。重要有铅直围岩压力和侧向围岩压力
19．荷载组合：1）正常运用情况：围岩压力+衬砌自重+宣泄设计洪水时的内水压力+外水压力2）施工·检修情况：围岩压力+衬砌自重+也许出现的最大外水压力3）非常运用情况：围岩压力+衬砌自重+宣泄校核洪水时的内水压力+外水压力
第九章 闸门
1.闸门分类：1）按工作性质分：工作闸门，事故闸门，检修闸门2）按闸门关闭时门叶顶与水面的相对位置可分为：露顶式闸门和潜孔式闸门3）按闸门门叶外观形状分：平面闸门·弧形闸门·人字闸门·扇形闸门·圆筒闸门·浮箱闸门和叠梁门等。4）按门叶材料分：钢闸门，钢筋混凝土闸门，钢丝网水泥闸门，木闸门，铸造闸门和组合材料闸门等5)闸门门叶启闭运动方式分：垂直升降闸门，转动闸门，横拉闸门，滚动闸门和升卧式闸门
2闸门的设计规定：运用灵活，工作可靠。设计中应注意：a能满足建筑物运用的各项规定，能根据需要及时启闭，能再各种开度下工作b闸门的水流条件好，即泄水能力大，出流平顺，避免引起门底·门槽空蚀及闸门振动。C闸门与孔口周边接触处，应有固定的与活动的止水设备，封水严密，漏水量小。D闸门的启闭力要笑，操作简便灵活e闸门各部件的设计应适应工厂的制造能力，交通运送条件，安装水平，满足运用，检修及养护等方面的规定。
3．直升式平面闸门：优点：a门叶结构简朴，便于制造·安装·运送，顺水流方向的尺寸较小b闸门可吊出孔口，便于检修和维护c互换性好，各闸门可以互换，工作闸门可以作检修闸门用。d闸门布置紧凑，所需闸墩长度或闸门井尺寸较小，闸墩条件好，配筋简便e启闭设备构造简朴，便于使用移动式启闭机f深孔平面闸门有时可运用水柱压力闭门，减少门重或配重。缺陷：a需要较厚的闸墩b埋固部分需设在门槽内，下泄水流在门槽出产生低压漩涡，影响泄流能力，促使水流空化，门槽易被空蚀，在深孔闸门中特别如此。C启闭力较弧形闸门为大，需用起重量较大的启闭机d露顶闸门泄水时，门底需高出最高水位，故工作桥排架较高，而高排架易受地震损害。
4．启闭机：卷扬式，螺杆式，液压式（动力小，启闭力大，机体小，重量轻，并能集中操纵，易于实现遥控及自动化，操作平稳·安全，并对闸门有减震效用），按是否可以移动分为固定式和移动式。
5.弧形闸门：优点：a启门省力b不设门槽，不影响孔口水流流态，不易产生空蚀破坏，局部启动条件好c与平面闸门比较，所需闸墩的高度及厚度较小d埋设件较少 缺陷：a需要较长的闸墩b闸门所占的空间位置较大c闸门承受的总水压力集中于支座处，拉应力集中，需要配置大量钢筋，对土建结构规定较高d检修维护不如平面闸门方便，也不能用作检修闸门
6.支承铰（圆柱铰，圆锥铰，双圆柱铰）涉及：支承轴，活动铰链，固定铰座
7.深孔闸门：工作特点：承受高水头压力，对止水规定严，由于启动时水流流速高，设计中需要考虑一些高速水流问题。
8平面闸门减免空蚀和振动的措施：选择适宜的门槽形式·设计适宜的闸门底缘·向门后充足通气以及避免在高水头时局部启动运用。
9．高压平面滑动阀门的优点：布置简朴·工作可靠·止水严密·漏水量少；但价格高，容易产生空蚀损害
第十章 过坝建筑物·渠首及渠系建筑物和河道整治建筑物
1.船闸：由闸室，闸首（作用是讲闸室与上下引航道隔开，使闸室内维持上游或下游水位，以便船队通过），输水系统和引航道等几个部分组成
2.船闸的类型：1)按船闸的级数分：单级船闸，多级船闸2）按线数分：单线船闸，多线船闸3）按闸室的型式分：广厢船闸，具有中间闸首的船闸，井式船闸
3．升船机组成：承船厢，垂直支架或斜坡道，闸首，机械传动机构，事故装置，电气控制系统
4.过木建筑物：筏道，漂木道，过木机
5.有坝取水枢纽：由溢流坝，进水闸，冲沙闸等组成。布置型式：沉沙槽式，人工弯道式，冲沙廊道式，底栏栅式
6.取水防沙设施：沉沙池，渠首防沙设施，螺旋流排沙漏斗
7渠系建筑物：为了满足农田灌溉，水力发电，工业及生活用水的需要，在渠道上修建的水工建筑物。 按其作用分为：a渠道（灌溉渠道，动力渠道，供水渠道，通航渠道，排水渠道）b调节及配