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1、水利工程基础知识1 1知识分析知识分析主要内容F一、一、水文水资源知识、水库水文水资源知识、水库F二、二、水利工程的作用及特点水利工程的作用及特点F三、三、水工建筑物的分类水工建筑物的分类F四、四、常见的水工建筑物常见的水工建筑物F五、五、水利枢纽的分等与水工建筑物的分级水利枢纽的分等与水工建筑物的分级结结结结 束束束束2 2知识分析知识分析知识分析知识分析我国的水资源n n水资源水资源n n水量：水的数量。全球水量为淡水资源中的动态储水量：水的数量。全球水量为淡水资源中的动态储备，也就是水循环的总量。备，也就是水循环的总量。n n水质：水的质量。水质：水的质量。n n水能：水所蕴含的机械能。
2、水能：水所蕴含的机械能。3 3知识分析知识分析知识分析知识分析我国的水资源n n我国的水资源分布我国的水资源分布n n总量多，人均少。总量多，人均少。n n时空分布不均。时空分布不均。4 4知识分析知识分析知识分析知识分析降水n n雨量雨量 一定时段内降雨在没有流失、渗润和蒸发的情况一定时段内降雨在没有流失、渗润和蒸发的情况下，累积的厚度，以毫米为单位。按规定，一般下，累积的厚度，以毫米为单位。按规定，一般降雨，以上午降雨，以上午8 8点作为日分界，以本日点作为日分界，以本日8 8点到次日点到次日8 8点的点的2424小时内所有降水量为本日降水量；如遇暴小时内所有降水量为本日降水量；如遇暴雨、
3、大暴雨，一般按雨、大暴雨，一般按2 2小时或小时或3 3小时加测；如降冰小时加测；如降冰雹，应在冰雹停止时测报。雹，应在冰雹停止时测报。 5 5知识分析知识分析知识分析知识分析降水n n降雨等级划分降雨等级划分 小雨：小雨：2424小时雨量在小时雨量在1010毫米以下的降水。毫米以下的降水。 中雨：中雨：2424小时雨量在小时雨量在10102525毫米的降水。毫米的降水。 大雨：大雨：2424小时雨量在小时雨量在25255050毫米的降水。毫米的降水。 暴雨：暴雨：2424小时雨量在小时雨量在5050100100毫米的降水。毫米的降水。 大暴雨：大暴雨：2424小时雨量在小时雨量在100100
4、250250毫米的降水。毫米的降水。 特大暴雨：特大暴雨：2424小时雨量在小时雨量在250250毫米以上的降水。毫米以上的降水。 6 6知识分析知识分析知识分析知识分析河川径流的产生n n流域 河流所汇集雨水的区域。河流所汇集雨水的区域。 相邻两流域的界线称为分水线。相邻两流域的界线称为分水线。 常以地面分水线索控制的面积为流域面积（集水常以地面分水线索控制的面积为流域面积（集水面积）。面积）。 集水面积越大，汇集的水量越多。集水面积越大，汇集的水量越多。7 7知识分析知识分析知识分析知识分析河川径流的产生8 8知识分析知识分析知识分析知识分析河川径流的水文要素n n水位 水体的自由水面相对
5、于某一固定基准面的高程。水体的自由水面相对于某一固定基准面的高程。 基准面采用基准面采用19851985国家高程基准（黄海零点）国家高程基准（黄海零点） 水位观测设备为水尺或自己水位计。水位变化不水位观测设备为水尺或自己水位计。水位变化不大时早晚大时早晚8 8点观测两次；汛期加测。点观测两次；汛期加测。9 9知识分析知识分析知识分析知识分析河川径流的水文要素n n流量Q 单位时间通过某断面的水量。单位时间通过某断面的水量。 流量流量Q Q为断面面积与平均流速乘积。为断面面积与平均流速乘积。1010知识分析知识分析知识分析知识分析洪水n n洪水过程线 一次洪水的流量随时间的变化曲线。一次洪水的流
6、量随时间的变化曲线。 流量最大值为洪峰流量。流量最大值为洪峰流量。 发生时间为洪水历时。发生时间为洪水历时。 洪水总量为洪量。洪水总量为洪量。1111知识分析知识分析知识分析知识分析洪水1212知识分析知识分析知识分析知识分析洪水n n洪水的频率、重现期 例：例：5050年一遇的洪水，其频率为年一遇的洪水，其频率为2%2%，重现期为，重现期为5050年；年； 2020年一遇的洪水，其频率为年一遇的洪水，其频率为5%5%，重现期为，重现期为2020年；年； 5050年一遇的洪水规模大于年一遇的洪水规模大于2020年一遇的洪水。年一遇的洪水。 频率、重现期为统计定义，不确定。频率、重现期为统计定义
7、，不确定。1313知识分析知识分析知识分析知识分析水利工程为了控制、利用水资源，达到除害兴利的目的，必须采取各种工程措施和非工程措施，采取的工程措施就是水利工程，工程中的建筑物称为水利工程建筑物，简称水工建筑物。几种不同类型的水工建筑物集合在一起，形成几种不同类型的水工建筑物集合在一起，形成一个综合体，用来支配、控制水流，此综合体称为一个综合体，用来支配、控制水流，此综合体称为水利枢纽，水利枢纽，其中其中蓄水枢纽称为水库。蓄水枢纽称为水库。1414知识分析知识分析知识分析知识分析水库n n水位水位 水库的水面高程。水库的水面高程。n n库容库容 水位以下的蓄水容积。水位以下的蓄水容积。n n水
8、位库容关系曲线水位库容关系曲线1515知识分析知识分析知识分析知识分析水库n n特征水位与库容 死水位：正常运用允许的最低水位。以下的库容死水位：正常运用允许的最低水位。以下的库容为死库容。为死库容。 正常蓄水位：最高的兴利水位。与死水位之间的正常蓄水位：最高的兴利水位。与死水位之间的库容为兴利库容。库容为兴利库容。1616知识分析知识分析知识分析知识分析水库n n特征水位与库容 汛期限制水位：汛期允许蓄水的上限水位。汛期限制水位：汛期允许蓄水的上限水位。 设计、校核洪水位：水库遇设计标准或校核标准设计、校核洪水位：水库遇设计标准或校核标准的洪水时水库最高水位。的洪水时水库最高水位。 汛期限制
9、水位与设计、校核洪水位之间的库容称汛期限制水位与设计、校核洪水位之间的库容称防洪库容。防洪库容。1717知识分析知识分析知识分析知识分析水库n n特征水位与库容 校核洪水位以下的库容为总库容。校核洪水位以下的库容为总库容。 正常蓄水位与汛期限制水位之间的库容为重复库正常蓄水位与汛期限制水位之间的库容为重复库容。容。1818知识分析知识分析知识分析知识分析典型工程：三峡水利枢纽工程典型工程：三峡水利枢纽工程典型工程：三峡水利枢纽工程典型工程：三峡水利枢纽工程水利工程的作用n n一、河道整治与防洪（防洪效益）一、河道整治与防洪（防洪效益）n n采用采用“上拦下排，两岸分滞上拦下排，两岸分滞”的工程
10、体系的工程体系n n上拦：在上游进行水土保持，修建水库拦蓄洪水。上拦：在上游进行水土保持，修建水库拦蓄洪水。n n下排：疏浚河道，修堤筑防，提高河道泄洪能力。下排：疏浚河道，修堤筑防，提高河道泄洪能力。n n两岸分滞：设置分洪区。两岸分滞：设置分洪区。1919知识分析知识分析知识分析知识分析典型工程：二龙山水库典型工程：二龙山水库典型工程：二龙山水库典型工程：二龙山水库水利工程的作用n n二、农田水利（灌溉效益）二、农田水利（灌溉效益）n n取水工程取水工程n n输水配水工程输水配水工程n n排水工程排水工程2020知识分析知识分析知识分析知识分析典型工程：丰满水电站典型工程：丰满水电站典型工
11、程：丰满水电站典型工程：丰满水电站水利工程的作用n n三、水力发电（发电效益）三、水力发电（发电效益）n n坝式坝式n n引水引水n n混合混合2121知识分析知识分析知识分析知识分析典型工程：石头口门水库典型工程：石头口门水库典型工程：石头口门水库典型工程：石头口门水库水利工程的作用n n四、给排水（供水效益）四、给排水（供水效益）n n城市供水城市供水n n污水处理污水处理2222知识分析知识分析知识分析知识分析典型工程：葛洲坝水利枢纽工程典型工程：葛洲坝水利枢纽工程典型工程：葛洲坝水利枢纽工程典型工程：葛洲坝水利枢纽工程水利工程的作用n n五、航运（航运效益）五、航运（航运效益）n n调
12、整天然河道水流条件和水深，改善通航条件。调整天然河道水流条件和水深，改善通航条件。n n修建通航建筑物。修建通航建筑物。n n开挖运河。开挖运河。2323知识分析知识分析知识分析知识分析水工建筑物的工作特点n n工作条件复杂。n n受自然条件制约，施工难度大。n n效益大，对环境影响大。n n失事后果严重。2424知识分析知识分析知识分析知识分析水工建筑物的分类n n按作用1.挡水建筑物：拦截江河，形成水库。挡水建筑物：拦截江河，形成水库。n n重力坝、土石坝、拱坝、水闸等重力坝、土石坝、拱坝、水闸等2.泄水建筑物：宣泄洪水，保证水库安全。泄水建筑物：宣泄洪水，保证水库安全。n n溢流坝、泄水
13、孔、溢洪道、泄水隧洞等溢流坝、泄水孔、溢洪道、泄水隧洞等3.输水建筑物：从上游向下游输送水流。输水建筑物：从上游向下游输送水流。n n引水隧洞、渠道、引水涵管等引水隧洞、渠道、引水涵管等2525知识分析知识分析知识分析知识分析水工建筑物的分类n n按作用按作用4.取水建筑物：输水建筑物的首部建筑。取水建筑物：输水建筑物的首部建筑。n n进水建筑物、进水闸、扬水站、渠首建筑物等进水建筑物、进水闸、扬水站、渠首建筑物等5.整治建筑物：改善水流条件，保护河床。整治建筑物：改善水流条件，保护河床。n n丁坝、顺坝、导流堤、护岸、护底等丁坝、顺坝、导流堤、护岸、护底等6.专门建筑物：完成某一专门任务的建
14、筑。专门建筑物：完成某一专门任务的建筑。n n电站厂房、冲沙闸、船闸、升船机等电站厂房、冲沙闸、船闸、升船机等2626知识分析知识分析知识分析知识分析水工建筑物的分类n n按使用期限按使用期限1. 1.永久性建筑物：在工程运用中长期使用的建筑物，永久性建筑物：在工程运用中长期使用的建筑物，如大坝、溢洪道等。按其在枢纽中的重要性又可如大坝、溢洪道等。按其在枢纽中的重要性又可分为：分为：n n主要建筑物主要建筑物n n次要建筑物次要建筑物2. 2.临时性建筑物：仅在施工中使用的建筑物，如围临时性建筑物：仅在施工中使用的建筑物，如围堰、导流建筑物等。堰、导流建筑物等。2727知识分析知识分析知识分析
15、知识分析常见的水工建筑物n n重力坝重力坝n n拱坝拱坝n n土石坝土石坝n n渠系建筑物渠系建筑物n n水闸水闸n n溢洪道溢洪道n n隧洞与涵管隧洞与涵管2828知识分析知识分析知识分析知识分析分等分级的必要性n n为使工程的安全性和经济性合理的统一起来，将水利为使工程的安全性和经济性合理的统一起来，将水利工程及其所属建筑物按工程规模、效益大小及其在国工程及其所属建筑物按工程规模、效益大小及其在国民经济中的重要性划分为不同的等级，并采取不同的民经济中的重要性划分为不同的等级，并采取不同的设计标准。设计标准。n n我国我国水利水电枢纽工程等级划分及设计标准水利水电枢纽工程等级划分及设计标准规
16、定，规定，水利水电枢纽工程划分为五等，所属建筑物划分为水利水电枢纽工程划分为五等，所属建筑物划分为5 5级。级。2929知识分析知识分析知识分析知识分析水利枢纽的分等分分分分 等等等等 方方方方 法法法法n n水利水电枢纽工程划分为五等水利水电枢纽工程划分为五等n n拦河闸工程按过闸流量分等。拦河闸工程按过闸流量分等。n n灌溉、排水泵站按装机流量、功率分别分等，并选取高等别。灌溉、排水泵站按装机流量、功率分别分等，并选取高等别。3030知识分析知识分析知识分析知识分析水工建筑物的分级n n永久性水工建筑物根据其所属工程等别及其在工程中的作用和永久性水工建筑物根据其所属工程等别及其在工程中的作
17、用和重要性分重要性分5 5级，临时性水工建筑物根据保护对象的重要性、失事级，临时性水工建筑物根据保护对象的重要性、失事后果、使用年限和规模分后果、使用年限和规模分3 3级。级。工程等别工程等别永久性建筑物级别永久性建筑物级别主要建筑物主要建筑物次要建筑物次要建筑物一一1 13 3二二2 23 3三三3 34 4四四4 45 5五五5 55 53131知识分析知识分析知识分析知识分析水工建筑物的提级n n水库的大坝，高度超过规定者，可提高一级，但洪水标准不提。水库的大坝，高度超过规定者，可提高一级，但洪水标准不提。n n地质条件特别复杂或实践较少的新型结构，可提一级，洪水标准地质条件特别复杂或实
18、践较少的新型结构，可提一级，洪水标准不提。不提。n n综合利用的水利枢纽工程，如按不同的分等指标，其中两项接近综合利用的水利枢纽工程，如按不同的分等指标，其中两项接近同一级别上限，其共用建筑物提高一级。同一级别上限，其共用建筑物提高一级。坝的原级别坝的原级别2 23 34 45 5坝高坝高（MM）土坝、堆石坝、干砌石坝土坝、堆石坝、干砌石坝9090707050503030混凝土坝、浆砌石坝混凝土坝、浆砌石坝130130100100707040403232知识分析知识分析知识分析知识分析对不同级别建筑物的不同要求n n抗御洪水的能力抗御洪水的能力n n如：洪水标准、坝顶超高。如：洪水标准、坝顶超
19、高。n n安全性安全性n n如：强度、稳定安全度。如：强度、稳定安全度。n n建筑材料建筑材料n n如：材料的品种、质量、耐久性。如：材料的品种、质量、耐久性。n n运行可靠性运行可靠性n n如：建筑物的供水、供电、通航的保证率，闸门如：建筑物的供水、供电、通航的保证率，闸门等设备的可用性。等设备的可用性。3333知识分析知识分析知识分析知识分析洪水标准的确定n n正常运用（设计洪水）正常运用（设计洪水）n n非常运用（校核洪水）非常运用（校核洪水）建筑物级别建筑物级别1 12 23 34 45 5洪水重现期（年）洪水重现期（年）2000200050050050050010010010010050505050303030302020不同坝型的枢纽工程不同坝型的枢纽工程建筑物级别建筑物级别1 12 23 34 45 5洪水重现期（年）洪水重现期（年）土坝、堆石坝、干砌石坝土坝、堆石坝、干砌石坝10000100002000200010001000500500300300混凝土坝、浆砌石坝混凝土坝、浆砌石坝50005000100010005005003003002002003434知识分析知识分析知识分析知识分析
