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1、2017 中央电大水工建筑物期末考试完整版小抄(可排版)第一章 水利事业与水工建筑物1.我国水能资源 理论蕴 藏量：6.76 亿 kW；技术可开 发量：4.93 亿 kW；经济可开发量：3.78 亿 kW。我国水能资源居世界首位，但水资源人均则仅约相当于全球平均数的 1/4。2. 我国水资源的特点时间 上：年内、年 际分布不均。空间上：南丰北欠。长江以南人口 54%，水资源 82%；长江以北人口 43.2%，水资源 14.4%；3.防洪利用修建水库拦蓄洪水、挖河筑堤宣泄洪水等办法，来防止洪水灾害，保障人民生活及工 农业生产的正常进行。防洪工程的基本措施：上拦：治本，蓄洪筑堤；下排：治标，疏通河
2、道，提高行洪能力。两岸分、滞：设蓄滞洪区分洪减流。着重关注水土保持。建立洪水预报、 预警系统和洪水保险制度。4.校核洪水位以下的全部库容称总库容。设计蓄水位与死水位间的库容即兴利库容(调节库容、有效库容)。正常运用情况下允许水库消落到最低的水位称为死水位，该水位以下的库容即死库容。5.水力发电的基本原理 在天然河流上修建水工建筑物，集中水 头，然后将水流输送到水轮机中，使：水能水轮机的旋转机械能 驱动发电机将机械能转化为电能输电线路用户。优点：能源再生性；运行管理人 员较 少，主要是 远程调控；运行灵活；节约煤炭、石油、天然气及人力 资源；可兼顾防洪、航运及灌溉等综合效益。 污染小。缺点： 所
3、处地理位置给建设及输电带来困难；工程量大，工期长； 造成水库淹没，对自然生态环境有不利影响。库区：淹没、滑坡坍岸、水库淤积、生态变化、水温变化、水质变化、气象变化、诱发地震、 卫生条件恶化。水库下游：水清引起河道冲刷、原河道水量变化、河道水温、水 质变化。6.我国水利工程建设概况一、我国水利事业的发展 世界之最高的面板堆石 坝：水布垭，高 233m。最高碾压混凝土坝：龙滩，高216.5m。在建的最高双曲拱 坝：锦屏一级，高 305m。世界上在建的最大的水 电站：三峡水电站。二、我国古代防洪、水利、水能开发利用(1) 春秋时期：黄河大堤，长 1600km。(2)公元前 485 年1293年：纵贯
4、我国南北的京杭大运河，长 1794km，为世界最长。(3)公元前 256前 251 年：四川都江堰水利工程，利用鱼嘴分洪、飞沙堰泄洪排沙、宝瓶口引水，是世界上现存最长的无坝引水工程，至今仍在使用。三、我国水电事业的发展趋势 已规划的最大水电站：雅鲁藏布江上的墨脱县的墨脱水电站，若采用 40km 的引水隧洞，装机容量可达 4000 万 kW。我国大陆地区第一座水电站是昆明的石龙坝水电站，装机 480KW，1910 年 7 月开工，1912 年 4 月发电。经过不断扩建，至 1949 年，全厂 总装机容量为 2920 kW。 7.河川水力资源的开发方式即讨论在水利枢纽中如何集中水头落差。基本开发方
5、式有：坝式开发（适用于河道坡降较缓，流量较大，有筑坝建库条件的河段）、引水式开发（适用于地形地质等条件不允许筑坝，河段坡降较陡、流量小，建造 较短的引水道既能 获得所期望水头的山区性河段）、混合式开发（适用于上游有良好坝址，而紧邻水库下游河道突然变陡或河流有较大转弯的情况）、抽水蓄能式开发（一般建有上水库和下水库的有压引水建筑物。装设具有抽水及发电两种功能的机组。 ）、潮汐式开 发、梯级开发、潮汐电站是利用涨潮和退潮时所形成的水头发电的电站，分为单库单向（退潮时发电）、单库双向和双库连续（一高一低两个水库，单向发电）三种潮汐水电站。 梯级开发如在一条河流下游建一个高坝大库，库区淹没损失太大或经
6、济技术水平有限，故可修多个较低的坝形成一系列的较小的水库。8.水利枢纽和水工建筑物的等级划分1、分等分级原因：使工程的安全可靠性与其造价的经济合理性适当统一起来。 2、方法：按规范规定，先按工程的规模、效益及在国民经济中的重要性，将水利枢纽分等，而后再对各组成建筑物按其所属枢纽等别、建筑物作用及重要性进行分级。我国水利枢纽的分等分级，按原水利电力部颁发的水利水电枢纽工程等级划分及设计标准规定进行，如书表 1-2、表 1-3、表 1-4 所示。3、不同级别水工建筑物 设计基准期(即保质期)不同。如级挡水建筑物 100 年；其它永久建筑物 50年等。 具体设计方法上的区别体现在：(1)抗御洪水能力
7、：如建筑物的设计洪水标准、坝（闸）顶安全超高等。(2)稳定性及控制 强度：如建筑物的抗滑稳定、强度安全系数，砼材料的变形及裂缝的控制要求等。(3)建筑材料的选用：如不同级别的水工建筑物中选用材料的品种、质量、标号及耐久性等。9、水工建筑物的分类(一)按用途1、一般水工建筑物 当一种型式水工建筑物在不同 场合或在同一场合，可以服 务于几个水利事业部门时，这种水工建筑物称为一般水工建筑物。即通用型的，包括：(1)挡水建筑物：拦截水流，形成水库或者壅高水位。如坝、堤防及施工围堰等。 (2)泄水建筑物：用以宣泄水库或渠道中多余的水量。如设于河床的溢流坝、泄水闸、泄水孔， 设于河岸的溢洪道、泄水隧洞等。
8、 (3)输水建筑物：从水 库或河道向下输送灌溉、发电或工业用水。如引水隧洞、引水涵管、渠道、渡槽、倒虹吸管、输水涵洞等。(4)取水建筑物：系输水建筑物的首部建筑，用来从水库或河道去睡，满足灌溉、发电， 给水的用水要求。如深式进水口、进水塔和各种进水闸等。 (5)整治建筑物：用以调整和改善河道的水流条件，防止水流和波浪对河床、岸坡的冲刷。 如丁顺坝、潜坝、导流堤、防波堤、 护岸等。2、专门水工建筑物 专门为某一水利事业服务的建筑物。(1)水力发电建筑物：如水电站厂房、前池、调压 井等。引水建筑物：进水口、沉沙池、压力前池、 调压室、 压力管道、尾水道等。发电厂房及附属建筑物：厂房、变电站、开关站
9、等。(2)水运建筑物：如船闸、升船机、过木道等。(3)农田水利建筑物：如专为农田灌溉用的量水设备、沉沙池、渠系建筑物等。(4)给水、排水建筑物：如专门的进水闸、抽水站、滤水设备等。(5)过鱼建筑物：如鱼道、举鱼机等。农田水利建筑物：如专为农田灌溉用沉沙池、冲沙闸等。 水运建筑物：如船闸、升船机、鱼道、过木道等。(二)按使用期1、永久性水工建筑物：工程运用期间长期使用的建筑物。主要建筑物：失事后将造成下游灾害或严重影响工程效益。 次要建筑物：失事后不致造成下游灾害或对工程效益影响不大并易于修复的建筑物。2、临时性水工建筑物工程施工期间使用的建筑物。根据用途，竣工后 临时建筑物可转化为永久建筑物。
10、第二章 岩基上的重力坝1.坝轴线定义：代表坝平面位置的一根横断河谷的线，拱坝及重力坝一般用坝顶上游面在水平面上的投影线，土坝一般用坝顶中心线。坝高：坝基（一般不包括局部深槽）的最低面至坝顶的高度。坝长：坝顶两端之间沿坝轴线的长度（对拱坝而言，有弧长及弦长两种说法）2.重力坝的类型：按坝体的高度：高坝：H70m；中坝：30mH70m；低坝：H4.5，可修重力坝或拱形重力坝。说明：L/H 河谷深窄水平拱圈跨度较短，受力大部分传给两岸坝体较薄。目前建设的拱坝中，上述比例界限已被突破。如：奥地利的希勒格 尔斯双曲拱坝， 坝高130m，L/H=5.5，T/H=0.25；我国四川丰都县联合薄拱 坝， L/
11、H 达 14.25，T/H=0.25。优良的地形条件应该是河谷断面是 V 形，L/H 较小，两岸对称无突变。拱坝封拱温度及封拱时机的选择一、拱坝运行期温度荷载运行期坝体温度封拱温度。二、封拱温度 ：即拱坝灌浆封拱时的温度。封拱温度一般为年平均气温或略低。(1)温升：外界温度高于封拱温度。对坝肩稳定不利，对应力有利；(2)温降：外界温度低于封拱温度。对坝肩稳定有利，对应力不利。拱坝接缝灌浆时机的选择：拱坝分块浇筑并充分冷却后，待坝体温度冷却至恒温或低于稳定温度 2-3后，满足封拱温度条件， 缝张开度 0.5mm，缝两侧砼龄期4 个月，在水库蓄水之前进行。拱坝的泄水方式1、坝顶溢流(1)自由跌落式
12、：适用比较薄的双曲拱坝或小型拱坝。要求基岩良好， 单宽流量较小，因水舌在 坝坝脚附近，须设防护设施，堰顶可设或不设闸门。(2)鼻坎挑流式：应用比较广泛。为了使泄水跌落远离坝脚，常在溢流堰顶曲线末端以反弧段连接成为挑流鼻坎。2、坝面溢流：适用单宽流量较大的重力拱坝。3、坝肩滑雪道式泄流：适用于泄流量大、 较薄的拱坝。4、坝身孔口泄流： 一般为压 力流，流量大，挑距远。薄拱坝孔口多用矩形断面，重力拱坝孔口多采用圆形断面。支墩坝 是由一系列支墩和挡水面板组成。挡水面板支承在支墩上，库水压力通过挡水面板和支墩传给地基，支墩依靠自重维持稳定。支墩坝的类型(1)按溢流方式：可分为非溢流和溢流两种。(2)按
13、挡水面板的结构：可分为连拱坝、平板坝和大头坝三种，如图 3-31。 第四章土石坝土石坝工作特点 1、稳定方面。抗剪强度低。(失稳形式主要是坝坡滑动或连同部分地基一起滑动。)2、渗流方面。( 渗流会使水 库： 损失水库水量；产生渗透压力，引起管涌、流土等渗透变形流土：在渗流作用下，土体从坝身或坝基表面被掀起浮动的现象称为流土。) 3、冲刷方面 4、沉降方面5、其他方面：如冰的冻胀、地震作用等。优缺点1、土石坝的优点 (1)可以就地取材， 节省大量水泥、木材和钢材，减少运输量，降低造价，比其他坝型经济。 (2)适 应不同的地形、地质、气候条件。 (3)施工技术简单，工序少，便于 组织机械化快速施工
14、。(4)结构简单，工作可靠，便于管理、维修和加高、扩建。2、土石坝的缺点(1) 需在河岸上另设溢洪道或其它泄水建筑物。(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影响较大。(4)坝体断面大，体积大，工程量也较大。管涌：在一定渗流作用下，土体中的细颗粒沿骨架颗粒所形成的孔隙管道移动或被渗流带走的现象称为管涌，发生于无粘性土中（沙砾料）。土石坝的防渗体分类 匀质土坝、心墙坝、斜 墙坝、斜心墙坝、多种土质坝。设置防渗设施的目的：减少通过坝体和坝基的渗流量。降低浸润线，增加下游坝坡的稳定性。降低渗透坡降，防止渗透变形。土坝的防渗措施：包括坝体、坝基及坝身与坝基、岸坡及其它连接建筑物连
15、接处的防渗。坝体的防渗体：主要是心墙、斜墙、 铺盖、截水 墙等。土石坝基本设计步骤土石坝排水体类型、特点土石坝坝身排水方式，各自使用条件1. 贴坡排水(表层排水) 一般适用于中小型工程且下游无水的均质坝和浸润线较低的心墙、斜墙坝。2. 堆石棱体排水但需要的块石较多，造价较高，且与坝体施上有干扰， 检修较困难。多用在较高的坝和石料比较丰富的地区。3. 坝体内排水 一般适用于下游无水、 坝体和坝 基土壤的透水性较小的情况4. 综合排水为发挥各种排水型式的优点，在实际工程中常根据具体情况采用几种排水型式组合在一起的综合排水沙砾地基主要问题地基透水性大。 地基处理目的：减少地基的渗流量并保证地基和坝体
16、的抗渗稳定。 处理方法：上防( 上游防渗)下排(下游排水减压)。土石坝与混凝土建筑物的连接插入式定义：从砼坝 与土石坝的连接部位开始， 砼坝的断面逐渐缩小，最后成为砼心墙插入土坝心墙内。特点：结构简单，也较经济，所以在高、中、低坝均采用较多。侧墙式土石 坝与溢流坝 、溢洪道，水 闸或船闸连接时，一般采用侧墙式连接型式。侧墙式包括重力墩式和翼墙式等。翼墙式连接是把连接处的混凝土边墩或边墙向上、下游延伸做成圆弧形或八字形翼墙，水闸水闸按任务类型基本分类(1)进水闸 (2)节制闸） (3)冲沙闸（4)分洪闸(5)排水 闸 (6)挡潮闸 (7)排冰闸(8)船闸（专门建筑物）。二、水闸的组成部分以开敞式水闸为例进行讲述。(一) 上游连接段1、功用：引导水流平顺、均匀地 进入闸室，同时起防冲、防渗、挡土作用。2、组成：上游防冲槽、铺盖、护底、上游两岸护坡和翼墙等组成。等。(二) 闸室段1、功用：是水闸的主体部分，
