《水利水电工程概论ppt课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《水利水电工程概论ppt课件.ppt（193页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、单击此处编辑母版标题样 式 单击此处编辑母版副标题样式 1 1 水利水电工程概论 李宗坤 教授 目录 我国的水资源和水利电力建设概况 水利枢纽和水工建筑物 挡水建筑物 泄水建筑物 水利枢纽的施工导流 渠系及渠系建筑物 水力发电 水利工程的建设与管理 水工隧洞 水工建筑物管理 第一章 我国的水资源和水利电力建设概况 水与水资源 水资源面临的问题 节水与调水 我国的水利建设 1 1 水与水资源 水是人类生活和生产劳动所必须的 能够水是人类生活和生产劳动所必须的 能够 补给的自然资源 它具有循环性和有限性 时补给的自然资源 它具有循环性和有限性 时 空分布不均匀性 有利性和有害性 空分布不均匀性 有
2、利性和有害性 全球总量约15亿km3 可利用的淡水总量约 0 38亿km3 仅占全球总量的2 5 其中约有 0 3亿km3的淡水储藏在极地和冰山冰川之中 另外相当大的部分埋藏于地下 对人类起着重要作用的江河湖泊地表水资源 其水量的总和约为47万亿m3 一 水资源储量一 水资源储量 中国水资源储量 河流年平均径流量28000亿m3 居世界的 六位 位于巴西 俄罗斯 加拿大 美国和印 尼之后 中国水能资源 河川水能资源蕴藏量6 67亿kw 可开发利 用的约3 78亿kw 居世界各国之首 但分布不 均 西南地区占70 西北占12 中南占 9 5 华北 华南 东北仅占8 1 水资源的自然属性 二 水资
3、源的特点 流动性 可再生性 是指水资源在水量上的损失 如蒸发 流失 取用等 后 和 或 水体被污染后 通过大气降水和水体自净 或其 他途径 可以得到恢复和更新的一种自我调节能力 有限性 我国水资源总量丰富 约28124亿m3 居世界第6位 人均占有量少 约2200 m3 相当于世界人均占有量 的1 4 被联合国列为13个贫水国之一 时空分布不均匀 世界 时空分布不均匀 我国 降雨量 东南沿海地区 1500mm以上 华东 华北 400 800mm 西北 400mm以下 地面径流 长江多年平均径流量10000亿m3 黄河多年平均径流量560亿m3 黄河经常断流 92年断流70d 95年断流122d
4、 2000年断流180d 时间分布不均 集中在汛期 6 9月份 占全年降雨量 南方 50 60 北方 70 80 通过水利工程来兴利除害 不可替代性 n有的自然资源 是可以替代的或者说可以部分替 代 例如 石油 煤炭缺乏的国家 可以多发展 核电 以替代石化能源 木材缺乏 可以用塑料 钢铁替代 但是 水对于人类生活 对于工农 业生产 是一种须臾不可缺少的自然资源 是无 法替代的 n水是生命的摇篮 是一切生物的命脉 水在维持 人类生存和生态环境方面是不可代替的 是比石 油 天然气 煤更加宝贵的自然资源 因此 保 护水资源 节约用水是一项事关子孙后的极端重 要的事情 2 水资源的社会属性 社会共享性
5、 利与害的两重性 多用途性 商品性 一 洪涝灾害 水多 1 2 水资源面临的问题 1 原因 u水资源时空分布不均 u全球气候变化与人类活动影响加剧 u城市化发展迅速 u江河防洪标准偏低 2 形式 河流洪水 突发洪水 城市洪涝灾害等 二 干旱缺水 水少 08年底 09年初 缺水类型产生原因 资源型缺水降水分布不均 自然地理差异 工程型缺水供水工程缺乏或老化失修严重 增长型缺水人口和经济发展快速增长 水质型缺水污水未达标排放 我国水资源短缺主要表现在 农业缺水 城市缺水和 生态缺水 1 农业缺水 我国全部耕地中只有40 能够确保灌溉 全国正常 年份农业缺水量达300亿立方米 全国总缺水量为近 40
6、0亿立方米 有关资料显示 每年农业因缺水造 成的损失超过1500亿元 原因 水资源分布与耕地分布不匹配 2 城市缺水 全国600多个城市中 有400多个城市存在供水不足 其中比较严重的缺水城市达110个 全国城市缺水 总量为60亿立方米 在32个百万人口以上的特大城 市中 有30个城市长期受缺水困扰 原因 人口增加 城镇化和经济社会发展加快 3 生态缺水 原因 经济用水挤占生态用水 生态补水工程 扎龙湿地补水 白洋淀补水等 三 水环境污染 水脏 原因 人类活动排放的污水 废水量日益增加 危害 1 危害人体健康和生产用水 2 加剧水资源短缺危机 西南诸河区 西北诸河区 长江区 珠江区和东 南诸河
7、区水质较好 符合和优于 类水的河长占 95 64 海河区 黄河区 淮河区 辽河区和松花江区水 质较差 符合和优于 类水的河长占35 47 四 水土流失严重 水土流失原因 森林覆盖率低 只有12 居世界120位 水土流失面积 约367万km2 占国土面积38 水土流失总量 50亿t 年 仅黄土高原每年因水土流失带走 的氮 磷 钾就有4000万t 相当于我国全年生产化肥的总 量 水土流失带来的后果 生态环境恶化 河床抬高 黄河开封段 水库淤积 三门峡 小浪底 1 3 节水和调水 一 节水 我国农业用水占全国用水量的80 每年约需水量4000 亿m3 但利用率仅有30 40 必须采取节水灌溉措施 如
8、 渠道硬化 管道输水 喷灌 滴灌新技术 提高工业用水重复率 北京 天津已达到70 高用 水量行业定量 超出部分提高水价 二 调水 从根本上解决北方地区的缺水问题 必须跨流域调水 南水北调工程经过40年的酝酿论证已经成熟 西线 拟在长江上游通天河和大渡河上游筑坝建库 将水引入黄河 每年调水145 195亿m3 中线 从长江中游 汉江支流丹江口水库引水 自流进 入北京 天津 干线长达1200km 东线 从长江下游扬州附近抽水 利用扩建的京杭大 运河 700年前建成 逐级提水北送 拟建13 个提及泵站 水位差40m 干线长1150km 三条线每年可调水500 600亿m3 1 4 我国的水利建设 一
9、 水利工程建设 几千年前 人们已经认识到水利工程的重要性 4000年前的大禹治水 至今仍在使用的长达 1800km的黄河大堤 700年前 公元前485 1292年 全线通航 纵贯 祖国南北 长达1794km的京杭大运河 公元前250年 四川灌县修建的都江堰防洪灌溉工 程 解放后 水利建设迅速发展 初步控制了一般性的洪涝灾害 如 黄河从1911 1946年的36年间 花园口 发生1万m3 s以上的洪水8次 有7次决口泛滥成灾 而在建国后50年间发生1万m3 s以上的洪水15次 却没有一次决口 建小浪底后 黄河下游泥沙 淤积变化 初步建立一个综合性的防洪体系 如 修建水库近9万座 修筑土堤1000
10、亿m3 折 合成1m3土堤 可绕地球2500圈 农田灌溉和城市供水得到较大的发展 汪恕成部长提出 水利信息化管理时代 1 水力发电优点 利用循环资源 不污染资源 成本低 2 水电开发情况 水电装机总容量约占电力的1 4 1 5 水资源的开发利用率8 以每年500万kw的速度递增 二 我国的水电建设二 我国的水电建设 如三峡工程 装机1820万kw 年发电量846 8 亿kw h 相当于10座装机200万kw的大型火电站 和一座年产5000万t原煤的特大型煤矿 节能源 少污染 三 水电开发前景广阔三 水电开发前景广阔 第二章 水利枢纽和水工建筑物 水库 水利枢纽和水工建筑物 1 正常蓄水位 正常
11、运用情况下允许经常保持的 最高水位 2 设计洪水位和校核洪水位 发生设计频率洪水时 水库达到的最高水位称 设计洪水位 发生校核频率洪水时 水库达到的最高水位称 校核洪水位 二 水库的特征水位和库容二 水库的特征水位和库容 3 汛前限制水位 防洪限制水位 在汛期到来之前 预先把水库放空一部分 以便腾出库容 在洪水到来时多蓄洪水 从而削 减更大的洪峰 这个削落下来的水位称汛前限制 水位 4 死水位 正常运用情况下允许削落的最低水位 库容 死库容 不能起水量的调节作用 可淤积泥沙 兴利库容 发挥效益 发电 供水 灌溉 调洪库容 调节来水和泄水的比例 以削减洪峰 共用库容 兴利和调洪共用的库容 总库容
12、 2 2 水利枢纽和水工建筑物 一 定义 水工建筑物 为满足防洪 发电 灌溉 供水 等要求 需要修建的各种不同类型的建筑物 用 来控制和支配水流 这些建筑物统称为水工建筑 物 水利枢纽 各种不同类型的水工建筑物组成的 综合体 按其在枢纽中所起的作用分 1 挡水建筑物 2 泄水建筑物 3 输水建筑物 4 取水建筑物 5 整治建筑物 6 专门建筑物 二 水工建筑物的类别二 水工建筑物的类别 1 工作条件复杂 A 水工建筑物的作用 静 动水压力 扬压力 高速水流引起空蚀 掺气 振动 对下游河道的冲刷 泥沙问题 B 地形 地质条件复杂 个别性 三 水工建筑物的特点三 水工建筑物的特点 2 施工难度大
13、施工导流 截流 渡汛 施工技术复杂 大体积砼 温控难 地基处理复杂 地下 水下工程多 开挖 定模 排水 交通 通讯 用电不便 3 效益大 对附近地区影响大 效益 三峡仅发电一项每年的直接经济效益170亿元 另有防洪 通航等效益 影响 地下水位抬高 库区淹没 生态平衡破坏 诱发地震 4 失事后果严重 1 目的 将工程造价和工程安全合理地统一起来 2 分等分级原则 A 分等 水利枢纽按规模 效益及其在国民经 济中的重要性 分为五等 B 分级 按建筑物在枢纽中的作用和重要性 可分五级 四 水利枢纽分等和水工建筑物分级四 水利枢纽分等和水工建筑物分级 永久性建筑物 指工程运行期间使用的建筑 物 如大坝
14、 电站等 临时性建筑物 指工程施工期间使用的建筑 物 如施工围堰 导流建筑物 主要建筑物 指失事后将造成下游灾害或严 重影响工程效益的建筑物 如大坝 水闸 电 站厂房等 次要建筑物 指失事后不致造成下游灾害或 对工程效益影响不大 且易于修复 如挡土墙 导流墙 护岸等 3 3 名词解释 名词解释 第三章 挡水建造物 重力坝 拱坝 土石坝 碾压砼坝 砼面板堆石坝 拦 河 坝 砼坝 重力坝 砼拱坝 土石坝 土坝 堆石坝 土石混合坝 浆砌坝 重力坝 拱坝 3 1 重力坝 一 重力坝的特点 1 在水压力作用下 主要依靠自重的作用来维护坝 体稳定 2 坝顶可以溢流 坝身可以开孔 因此 泄洪和导 流易解决
15、3 剖面大 水泥用量大 坝基扬压力大 4 材料不能充分发挥其作用 5 结构简单 安全可靠 6 机械化施工方便 大体积砼 自重 建筑物和附属设备的重量 水压力 静水压力 动水压力 浪压力 扬压力 冰压力 静冰压力 动冰压力 土压力 地震力 地震惯性力 地震动水压力 温度荷载 二 重力坝的荷载二 重力坝的荷载 1 基本剖面 三角形 因水压呈三角形分布 2 实用剖面 满足运用和交通要求 A 坝顶有一定宽度 8 10 H B 坝顶有一定超高 三 重力坝的剖面三 重力坝的剖面 波浪在坝坡上的爬高 m 风浪引起在坝前水位雍高 m 安全加高 m 1 材料 1 砼 A 强度 C10 C15 C20 C25 C
16、30 C40 C50 C60随着 龄期的增长而增强 设计龄期一般为90d或180d 早期强度28d不低于7 5MPa B 耐久性 抗渗 抗冻 抗磨 抗侵蚀等 抗冻 经冻融循环而不破坏 2 砌石 四 重力坝的材料及构造四 重力坝的材料及构造 1 分缝 为满足温度 地基不均匀沉陷 施工等要求 将坝 体适当分缝 分为 横缝和纵缝两种 2 止水 挡水坝必须从地基到坝顶组成一个完整的防渗阻水 系统 以起到挡水作用 因此 横缝内须要设止水 3 廊道系统 为满足施工和运用要求 如灌浆 排水 观测 检 查和交通等需要 相互联通 构成廊道系统 2 2 坝体构造 坝体构造 坝体各部分的工作条件不同 对砼强度 抗渗 抗冻 抗冲刷 抗裂等性能的要求也不同 为 了节约与合理使用水泥 通常将坝体按不同部位 和不同工作条件分区 采用不同标号的砼 3 3 坝体砼分区 坝体砼分区 防渗帷幕 开挖与清理 固结灌浆 坝基排水 五 地基处理五 地基处理 六 碾压砼重力坝 1 1 建设状况 建设状况 20世纪20年代末 碾压砼经常用于高速公路 路基和机场路面 当时被称为贫砼 干贫砼 1941年首次建议将碾压砼用于大坝施工 19
