水工建筑物介紹第一頁，共二十五頁，2022年，8月28日第1章緒論第2章水工建筑物設計綜述第3章巖基上的重力壩第4章拱壩第5章土石壩第6章水閘第7章岸邊溢洪道第8章水工隧洞第9章閘門第10章過壩建筑物、渠首及渠系建筑物和河道整治建筑物第11章水利工程設計第12章水工建筑物管理第二頁，共二十五頁，2022年，8月28日1.1水與水利工程1.1.2水利工程水資源受氣候影響，在時間空間上分布不均。為了控制和利用水，就需要修建水利工程。對自然界的地表水或地下水進行控制和調配，以達到興水利（灌溉、供水、發(fā)電、航運、養(yǎng)殖、旅游、維護生態(tài)環(huán)境等）、除水害（防洪、排澇）目的而修建的各類工程，稱為水利工程。

第1章緒論第三頁，共二十五頁，2022年，8月28日水利工程按承擔的任務分類：防洪工程、農(nóng)田水利工程、水力發(fā)電工程、城市供水及排水工程、航道及港口工程、環(huán)境水利工程等。一項工程常常兼有幾種任務，稱為綜合利用水利工程。水利工程按對水的作用分類：蓄水工程、排水工程、取水工程、輸水工程、提水工程、水質凈化和污水處理工程等。第四頁，共二十五頁，2022年，8月28日1.2水利樞紐與水工建筑物1.2.1水利樞紐水工建筑物：為了提供或滿足防洪、灌溉、發(fā)電、供水、航運等方面的效益，需要在河流的適宜地段修建不同類型的建筑物，用來控制和分配水流，這些建筑物稱為水工建筑物。（水工建筑物可以稱為水利工程的“硬件”）如圖1-1所示的水利工程中，有多種水工建筑物。第五頁，共二十五頁，2022年，8月28日水利樞紐：不同類型水工建筑物組成的綜合體，稱為水利樞紐。

第六頁，共二十五頁，2022年，8月28日水利樞紐類型：按功能分類：單一功能水利樞紐；綜合利用水利樞紐。按所在區(qū)域分類：平原地區(qū)水利樞紐；山區(qū)水利樞紐。按水頭大小分為：高水頭水利樞紐；中水頭水利樞紐；低水頭水利樞紐。第七頁，共二十五頁，2022年，8月28日水利樞紐規(guī)劃與布置原則：統(tǒng)籌安排，合理開發(fā)利用，充分發(fā)揮效益。第八頁，共二十五頁，2022年，8月28日1.2.2水工建筑物的類別（1）擋水建筑物（壅水建筑物）：閘、壩、堤防、海塘（塘：堤岸、堤防之意）等。（2）泄水建筑物：溢流壩、壩身泄水孔、岸邊溢洪道、泄水隧洞等。（3）輸水建筑物：引水隧洞、引水涵管、渠道、渡槽等。（4）?。ㄟM）水建筑物：引水隧洞的進口段、灌溉渠首、進水閘、揚水站等。（5）整治建筑物：丁壩、順壩、導流堤、護底、護坡等。（6）專門建筑物。水電站壓力前池、調壓室、電站廠房；灌渠沉沙池、沖沙閘；過壩用船閘、升船機、魚道、過木道等。第九頁，共二十五頁，2022年，8月28日

本課程將學習重力壩、拱壩、土石壩、水閘、岸邊溢洪道、水工隧洞、過壩建筑物、渠首及渠系建筑物、河道整治建筑物等10種左右的建筑物。（這些是主要和常見的水工建筑物。）本課程學習這些建筑物的特點和設計方法。水電站建筑物在“水電站”課程中學習，不作為“水工建筑物”課程的內容。

第十頁，共二十五頁，2022年，8月28日1.2.3水利工程的特點與一般土建工程相比，除了工程量大、投資多、工期長外，還經(jīng)常有下面幾個特點：1.工作條件復雜（復雜的地基條件；水壓力作用；滲流問題；水流沖刷問題；高速水流問題；泥沙淤積問題；地震作用等。）2.受自然條件制約，施工難度大（存在施工導流；大體積混凝土溫度控制；復雜地基處理；地下水下施工；交通運輸比較困難等問題。）第十一頁，共二十五頁，2022年，8月28日3.效益大，對環(huán)境影響也大（水利工程的效益常常是比較大的，尤其是大型綜合水利樞紐工程；對環(huán)境影響也是很大的，產(chǎn)生庫區(qū)淹沒，人口遷移，地下水位上升，庫區(qū)周圍氣候改變，誘發(fā)地震等。4.失事后果嚴重（水庫、堤防垮壩決口，可能造成嚴重生命財產(chǎn)損失。）第十二頁，共二十五頁，2022年，8月28日1.3水利建設與可持續(xù)發(fā)展1.3.1我國水利建設的主要成就人類修建水利工程，從久遠的古代就開始了。我國古代建設的著名水利工程：（1）黃河堤防；（2）京杭大運河；（3）都江堰。有資料介紹，公元前2900年前后，古埃及在尼羅河上修建了水壩，距今有4900年的歷史。（有興趣的同學可以查閱中外水利工程發(fā)展歷史一類的文獻資料）現(xiàn)代仍然要進行水利工程建設。水利工程的作用和效益、建設規(guī)模、設計方法和施工手段等，在不斷發(fā)展進步。第十三頁，共二十五頁，2022年，8月28日

新中國水利建設成就概要（可概括為7個方面）：1.新建、整修了堤防、水庫、水閘、分洪區(qū)、灌區(qū)等大量的水利工程，用于防洪、灌溉、供水等。2.有效治理了黃河、淮河、海河的洪澇災害，解決了幾千年來都沒有解決的問題。3.修建了若干大型水利工程和高壩。如長江三峽水利樞紐是世界上最大的水利工程，一些高壩在世界上名列前茅或居于首位。第十四頁，共二十五頁，2022年，8月28日4.水電開發(fā)得到很大發(fā)展。2006年水電裝機總容量1.28億kW。水電設備制造、安裝取得很大進步。5.建設了若干大規(guī)模調水工程?？缌饔虻哪纤闭{工程已開工。6.制定和完善了水利水電建設的法律、法規(guī)、規(guī)程、規(guī)范和建設計劃。7.培養(yǎng)和建成了一支素質可靠的水利水電建設事業(yè)的隊伍，包括勘測、設計、施工、管理、科研、教學等各個分支。第十五頁，共二十五頁，2022年，8月28日1.3.2當今世界水利建設發(fā)展概況(11個較突出的方面)1.世界大型水庫庫容在1000億m3以上的大水庫有7座。2.已建和在建的各類型最高壩詳見表1-1。最高的混凝土重力壩285m（瑞士）；最高的土石壩300m（塔吉克斯坦）；最高混凝土拱壩305m、最高的碾壓混凝土重力壩216.5m、最高的碾壓混凝土拱壩132m、最高的混凝土面板堆石壩233m（均在中國）。第十六頁，共二十五頁，2022年，8月28日第十七頁，共二十五頁，2022年，8月28日3.碾壓混凝土壩和混凝土面板堆石壩，發(fā)展很快，是有發(fā)展?jié)摿Φ膬煞N壩型。4.水電站規(guī)模。巴西巴拉圭合建的伊泰普水電站設計裝機容量達1260萬kW，我國三峽水電站設計裝機容量達1820萬kW。5.泄洪建筑物的總泄流量與單寬泄流量。葛洲壩水利樞紐總泄洪流量達到110000m3/s。單寬泄流量已經(jīng)超過300m3/s。6.在峽谷河段、高地應力區(qū)、強地震區(qū)建設高水頭、長引水隧洞、大型地下廠房的水電站樞紐。第十八頁，共二十五頁，2022年，8月28日7.出現(xiàn)了高度機械化的隧洞掘進機（TunnelBoringMachine，TBM），為大型地下工程和長隧道開挖提供了有力的施工手段。8.地基防滲處理方面。最深的地基混凝土防滲墻達131m（加拿大馬尼克3級壩）;最深的灌漿防滲帷幕達110m。9.處理軟弱夾層和加固大壩、邊坡，廣泛采用了預應力錨索加固技術。第十九頁，共二十五頁，2022年，8月28日10.大壩抗震分析與設計。采用計算機和有限元法，已經(jīng)從擬靜力法分析進入動力分析階段，并能考慮結構、地基、庫水之間的相互作用。模型試驗和原型觀測也有相應的發(fā)展。11.計算機在水利水電工程建設中得到廣泛應用。第二十頁，共二十五頁，2022年，8月28日1.3.3我國水利水電建設應走可持續(xù)發(fā)展之路（我國水利水電建設的原則）自行閱讀、僅供參考和思考。1.全面規(guī)劃，統(tǒng)籌兼顧，標本兼治，綜合治理2.節(jié)流優(yōu)先，治污為本，開源節(jié)流并重，開發(fā)保護并舉，建設節(jié)水型社會3.建設水資源“南水北調”和“西電東送”工程4.加強生態(tài)環(huán)境建設，合理安排生態(tài)環(huán)境用水5.加強水資源統(tǒng)一管理，形成水資源合理配置的格局第二十一頁，共二十五頁，2022年，8月28日1.4本課程的特點和解決水工問題的方法1.4.1本課程的特點

涉及知識范圍廣、綜合性強涉及多門基礎課和專業(yè)基礎課土力學、水力學、材料力學、結構力學、彈性力學、鋼筋混凝土、建筑材料、土工試驗、工程地質、水文學、地震工程、結構可靠度理論、結構設計優(yōu)化理論等等。

第二十二頁，共二十五頁，2022年，8月28日如水壓力、泄流量、消能防沖計算用到水力學理論；壩體應力計算采用材料力學、結構力學、彈性力學理論；土壓力、地基承載力、邊坡壩坡穩(wěn)定性采用土力學公式；大體積混凝土結構溫度場和溫度應力采用彈性力學理論；抗震分析用到結構動力學理論；重力壩極限狀態(tài)設計法來自概率論和工程結構可靠度理論。第二十三頁，共二十五頁，2022年，8月28日經(jīng)驗性強。水工建筑物設計，既依據(jù)理論又要依靠經(jīng)驗。水工建筑物的很多尺寸、構造、工序等是根據(jù)經(jīng)驗確定的。[EdwardL.Wilson(美.土木工程教授)在《結構靜力與動力分析》一書扉頁中寫道：結構工程是這樣的一種藝術：使用的材料，這些材料屬性只能估算；建立真實的結構，這些真實結構