《水利工程概论论文》由会员分享，可在线阅读，更多相关《水利工程概论论文（16页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2摘 要水是生命之源。水是世界上所有生物的生命的源泉。考古研究表明，人类自古就是逐水而徙， 择水而居，因水而兴。人类法杖史与水是密不可分的。水是农业之本。水是世间各种植物生长不可或缺的物质。在农业生产中，水更是至关重要的，正如俗话所说：“有收无收在于水，多收少收在于肥。 ”水是工业的血液。从电力、煤炭、石油、钢铁 生产，到造纸、纺织、酿造、食品等行 业，各种工业产 品均需要大量的水。在某些工业生产中，水是不可替代的物质。据 2000 年统计，世界各国工业需水量约占总需水量的 0.25。水是自然生态的美容师。地球上由于水的存在、运动和变化而形成了许多赏心悦目的自然景观。如变化莫测的彩虹、 雾凇、
2、海市蜃楼；因雨水冲淤而成的奇沟险壑、九曲黄河；水在地下的运 动作用塑造了千姿百态的喀斯特地貌，从而有了云南石林、桂林山水等美景。另外，水的流动与自然地貌相结合形成了潺潺细流的小溪、波涛汹涌的江河、美丽 无比的湖泊、奔流直下的瀑布等， 这些自然景观，丰富了人 类的精神文明生活。关键词：水资源 大坝 水电站 水泵站 水土保持 水闸 工程施工3引言：春秋时期齐国大政治家管仲(?前 645)对于治国必先治理自然灾害有一段精辟的论述。他说：“善为国者，必先除其五害。”何谓五害?“水一害也，旱一害也，风雾雹霜一害也，厉(疾病)一害也，虫一害也。五害之属，水最为大”。可见水旱灾害自古以来就是对人们生产和生活
3、威胁最大的灾种。怎样减轻水旱灾害呢?古代有许多应对办法，例如储备。由于灾害的发生难以逆料，“天有四殃，水旱饥荒。其至无时，非务积聚，何以备之?”一般备荒要有三年的储备粮，所以说：“国无三年之食者，国非其国也。此之谓国备。”又例如，使农作物品种多样化。汉代人认为，“种谷必杂五种，以备灾害”。这是由于不同品种作物生长季节不同，耐水旱能力也不同，而水旱多为季节性灾害。杂种五谷可以做到这种作物不收，收其他作物；这季不收，收下季，以减轻灾害对社会的损害。当然，抗御水旱灾害的积极办法首先是兴修水利。所以管子说：“除五害之说，以水为始。请为置水官，令习水者为吏”也就是说，要在中央政府内设置专管水利的官员，令
4、熟悉治水业务的人来担当，并且要配备一些技术人员(“都匠水工”)具体组织和指导施工等等。可见，在古代，由于农业是最主要的经济部门，在中国的气候条件下，发展水利成为社会稳定和经济发展的必要条件。水利建设对社会的政治和经济的相互作用是显著的。一方面，水利作为生产力的一个组成部分直接作用于社会，促进社会的变革；另一方面，社会制度的变革又反过来影响水利事业的发展。在中国，有文字记载以4来的第一件重大历史事件是大禹治水。那时社会已进入原始公社末期主要经济形式由狩猎、畜牧向农耕过渡，农业已进入锄耕阶段，因此，人们的生产和生活必然由丘陵向平原转移。而在黄河等下游平原生产和生活首先遇到的是洪水的威胁在一次范围广
5、大的洪水之后，发生了可歌可泣的史诗一一大禹治水。大禹治水是社会发展的需要。同时，由于治水是各部族大规模的集体行动，禹由于指挥成功，使他具有极高的威望和权力，在当时生产力发展和阶级分化的基础上，禅让制遂转变为世袭制，禹的儿子启建立了我国第一个奴隶制王朝。治水活动在这次社会变革中，起着某种催化剂的作用。51 水资源情况一般来讲，当前可供利用或可能被利用，且有一定数量和可用质量，并在一地区能够长期满足某种用途的并可循环再生的水源称为水资源。水资源的特征主要有以下这些：（1）再生性：在太阳能的作用下，水在自然界形成周而复始的循环。即太阳辐射到海洋、湖泊水面，将部分水汽蒸发到空中。水汽随风漂流上升，遇冷
6、空气后，则以雨、雪、霜等形式降落到地表。降水形成径流，在重力作用下又流回到海洋、湖泊，年复一年的循环。因此，一般认为水循环是每年一次。 （2）时间和空间的分布的不均匀性：在地球表面，受经度、气候、地表高程等因素的影响，降水在空间分布上极为不均，如热带雨林和干旱沙漠、赤道两侧与南北两极、海洋和内地差距很大。在年内和年际之间，水资源分布也存在很大的差异。度冬季和夏季，降雨量变化很大。另外，往往丰水年形成洪水泛滥而枯水年则干旱成灾。 （3）水资源的稀缺性：地球上淡水资源是有限的，但世界人口急剧增加，工农业进一步发展，城市不断的膨胀，对淡水资源的需求量也在快速增加。再加之水体污染和水资源的浪费现象，使
7、某些地区的水资源日趋紧张。 （4）水的利、害双面性：自古以来，水用于灌溉、航运、动力、发电等，为人类造福，为生活、生产做出了很大的贡献。但是，暴雨及洪水也可能冲毁农田、淹没家园、夺人生命，如果对水的利用、管理不当，还会造成土地的盐碱化、污染水体、破坏自然环境等，也会给人类造成灾难。正所谓水能载舟，亦能覆舟。我国江河众多，流域面积在 100km2 以上的河流有 5 万多条，1000km2 以上的约有 1500多条。但受气候和地形的影响，河流分布很不均匀，绝大部分河流分布在我国东部湿润、多雨的季风区，西北内陆气候干燥、少雨，河流很少。我国有 1km2 以上的湖泊 2300 多个，总面积 7187k
8、m2，约占国土面积的 0.8%；湖水总储量约为 7088 亿 m3，其中淡水量占 32%。我国还有丰富的冰川资源，共有冰川 43000 余条，集中分布在西部地区。总面积 58700km2，占亚洲冰川总量的一半以上，总贮量约 52000 亿m3。我国平均年降水量为 61889 亿 m3，平均降水深 648.4mm，年均河川径流量 27115 亿m3，合径流深 284.1mm。河川径流主要靠降水补给，由冰川补给的只有 500 亿 m3 左右。我国年平均地下水资源为 8287.6 亿 m3。根据分析计算，我国地表水和地下水的量分别为 27115 和 8288 亿 m3，扣除二者间的重复量 7279
9、亿 m3 后，则我国多年平均水资源总量 28124 亿 m3。2 水工建筑物大坝2.1、 大 坝 概 念挡 水 建 筑 物 的 代 表 形 式 就 叫 坝 。 可 分 为 土 坝 、 重 力 坝 、 混 凝 土 面 板 堆 石 坝 、 拱坝 。6堤 坝 式 水 电 站 中 的 主 要 壅 水 建 筑 物 ， 又 称 拦 河 坝 。 其 作 用 是 抬 高 河 流 水 位 ， 形 成上 游 调 节 水 库 。 坝 的 高 度 取 决 于 枢 纽 地 形 、 地 质 条 件 ， 淹 没 范 围 ， 人 口 迁 移 ， 上 、 下 游梯 级 水 电 站 的 关 系 以 及 动 能 指 标 等 。 截
10、 至 1989 年 ， 中 国 大 陆 水 电 站 最 高 的 大 坝 的 高度 为 178 米 ,世 界 上 最 高 的 大 坝 的 高 度 为 325 米 （ 土 石 坝 ） 。 大 坝 的 安 全 极 其 重 要 ，所 以 应 加 强 对 大 坝 安 全 的 监 测 。 建 坝 过 程 中 及 建 坝 后 ， 对 周 围 环 境 的 影 响 也 应 充 分 考 虑 。大 坝 可 分 为 混 凝 土 坝 和 土 石 坝 两 大 类 。 大 坝 的 类 型 根 据 坝 址 的 自 然 条 件 、 建 筑 材 料 、 施工 场 地 、 导 流 、 工 期 、 造 价 等 综 合 比 较 选 定
11、 。2.2、 大 坝 的 分 类混 泥 土 坝 分 为 重 力 坝 、 拱 坝 和 支 墩 坝 3 种 类 型 。 重 力 坝 ： 依 靠 坝 体 自 重 与 基 础 间 产 生 的 摩 擦 力 来 承 受 水 的 推 力 维 持 稳 定 。 重 力 坝 的 优 点 是 结 构 简 单 ， 施 工 较 容 易 ， 耐 久 性 好 ， 适 宜 于 在 岩 基 上 进 行 高 坝 建 筑 ， 便于 设 置 泄 水 建 筑 物 。 但 重 力 坝 体 积 大 ， 水 泥 用 量 多 ， 材 料 强 度 未 能 利 用 。 拱 坝 ： 为 一 空 间 壳 体 结 构 ， 平 面 上 呈 拱 形 ， 凸
12、 向 上 游 ， 利 用 拱 的 作 用 将 所 承 受 的水 平 载 荷 变 为 轴 向 压 力 传 至 两 岸 基 岩 ， 两 岸 拱 座 支 撑 坝 体 ， 保 持 坝 体 稳 定 。 拱 坝 具 有 较高 的 超 载 能 力 。 拱 坝 对 地 基 和 两 岸 岩 石 要 求 较 高 ， 施 工 上 亦 较 重 力 坝 难 度 大 。 在 两 岸 岩基 坚 硬 完 整 的 狭 窄 河 谷 坝 址 ,特 别 适 于 建 造 拱 坝 。 一 般 把 坝 底 厚 度 T 与 最 大 坝 高 H 的比 值 (T/H)小 于 0.1 的 称 为 薄 拱 坝 ;在 0.1 0.3 间 的 称 为
13、拱 坝 ； 在 0.4 0.6 间 的 称为 重 力 拱 坝 。 若 T/H 值 更 大 时 ， 拱 的 作 用 已 很 小 ， 即 近 于 重 力 坝 。 支 墩 坝 ： 由 倾 斜 的 盖 面 和 支 墩 组 成 。 支 墩 支 撑 着 盖 面 ， 水 压 力 由 盖 面 传 给 支 墩 ，再 由 支 墩 传 给 地 基 。 支 墩 坝 是 最 经 济 可 靠 的 坝 型 之 一 ， 与 重 力 坝 相 比 具 有 体 积 小 、 造 价低 、 适 应 地 基 的 能 力 较 强 等 优 点 。 按 盖 面 形 式 ， 支 墩 坝 主 要 可 分 为 3 种 :盖 面 为 平 板状 的 称
14、 为 平 板 坝 ； 盖 面 为 拱 形 的 称 为 连 拱 坝 ； 盖 面 由 支 墩 上 游 端 加 厚 形 成 的 称 为 大 头 坝 。支 墩 坝 一 般 为 混 凝 土 或 钢 筋 混 凝 土 结 构 。 和 重 力 坝 比 较 ， 支 墩 坝 具 有 如 下 特 点 ： 上 游盖 面 常 做 成 倾 斜 状 ， 盖 面 上 水 重 可 帮 助 稳 定 坝 体 ； 支 墩 坝 构 件 单 薄 ， 内 部 应 力 均 匀 ， 能充 分 发 挥 材 料 的 强 度 ； 支 墩 的 侧 向 刚 度 较 小 ， 设 计 时 应 对 侧 向 地 震 时 支 墩 的 工 作 条 件 进行 验 算
15、 ； 支 墩 坝 对 地 基 条 件 的 要 求 较 重 力 坝 高 。 土 石 坝 包 括 土 坝 、 堆 石 坝 、 土 石 混 合 坝 等 ， 又 统 称 为 当 地 材 料 坝 。 它 具 有 就 地 取 材 、节 约 水 泥 、 对 坝 址 地 基 条 件 要 求 较 低 等 优 点 。 一 般 当 地 材 料 坝 由 坝 体 、 防 渗 体 、 排 水 体 、护 坡 等 4 部 分 组 成 。 坝 体 ： 坝 的 主 要 组 成 部 分 。 坝 体 在 水 压 力 与 自 重 下 主 要 靠 坝 体 自 重 维 持 稳 定 。 防 渗 体 ： 主 要 作 用 是 减 少 自 上 游
16、 向 下 游 的 渗 透 水 量 ， 一 般 有 心 墙 、 斜 墙 、 铺 盖 。 排 水 体 ： 主 要 作 用 是 引 走 由 上 游 渗 向 下 游 的 渗 透 水 ， 增 强 下 游 护 坡 的 稳 定 性 。 护 坡 ： 防 止 波 浪 、 冰 层 、 温 度 变 化 和 雨 水 径 流 等 对 坝 体 的 破 坏 。3 水 电 站 与 水 泵 站73.1、 水 电 站3.1.1 水电站的类型根据集中水头方式的不同，水电站分为：坝式水电站，引水式水电站和混合式水电站 水力发电原理：水能水轮机机械能发电机电能输变线路用户水轮机概念：水流能量转换成旋转机械能的动力机械。3.1.2 水轮机的基本工作参数工作水头1）定义 ：水轮机进口断面和出口断面之间单位重量水流能量的差值。设计水头r、最大水头 max、最小水头 min2）公式：水能由位置水头、压力水头、速度水头组成。图 1-1 立式水轮机的水头示意图
