[工学]水利工程概论第二章.ppt

第三节 挡水建筑物 DateDate 1 1 拦河坝 土石坝混凝土坝浆砌石坝 土 坝 堆 石 坝 拱 坝 支墩坝 重 力 坝 拱 坝 重 力 坝 大 头 坝 平 板 坝 连 拱 坝 DateDate 2 2 土坝 土坝是历史最悠久的一种坝型，远在纪元 前，在我国、印度、埃及和其他国家中， 就已经修建了不少的土坝 DateDate 3 3 土坝按施工方法可分为以下几种类型： （1）碾压式土坝 （2）水力冲填坝 （3）水中填土坝 （4）水坠坝 （5）定向爆破坝 土坝按坝体构造可分下列几种类型 （1）均质土坝 （2）心墙土坝 （3）斜墙土坝 （4）多种土质坝 土坝类型 DateDate 4 4 均质土坝 坝体基本上由一种透水性较弱的粘性土料（如壤 土、砂壤土等）填筑而成，整个坝体起防渗作用 DateDate 5 5 心墙土坝 在坝体中采用弱透水性的土料或其它材料（如混 凝土或沥青混凝土）做成防渗心墙，两侧坝体采 用透水性较大的材料 DateDate 6 6 斜墙土坝 在坝体迎水部分采用弱透水性的土料或其它材 料做成防渗斜墙，坝主体采用透水性较大的土 料 DateDate 7 7 多种土质坝 中间防渗体的型式，其 防渗体在中央，各种土料 透水性自中央向两边逐渐 增大； 上游防渗体的型式，各 种土料透水性自上游向下 游逐渐增大。 坝体由几种不同性质的土料筑成。按防渗 体位置的不同又可分为： DateDate 8 8 济南市历城区狼猫山水库大坝为均质土坝，坝 总长585米，其中主坝长530米，最大坝高32.5 米，坝顶高程192.5米，副坝长55米，坝顶高程 190.5米，坝顶宽7.5米 DateDate 9 9 巴家咀水库于1958年9月开工兴建，初建最大坝高 58m，为黄土均质坝。1965年、1973年分别从坝体 背、迎水坡各加高8m，大坝设计最大坝高74m。坝 顶高程1124.7m，坝顶长度539m，上游坡比为1:2.5 1:3，下游坡比分别为1:1.9、1:2、1:2.5和1:3 DateDate1010 堆石坝 一、特点 1、和土坝一样具有就地取材的优点； 2、但不象土坝那样受气候条件的限制（塑性防渗体除外） ，所以可以全年施工； 3、对坝基地质条件要求较混凝土坝为低，但比土坝的要求 为高。 4、堆石坝在施工方面如岩石爆破、运输、填筑都不如土料 施工方便。 DateDate1111 二、堆石坝类型 堆石坝主要由堆石主体和防渗设备两部分组成，两 者之间为反滤层。大体可分为： （1）斜墙堆石坝 用粘性上修建的斜墙称为塑性斜 墙，用钢筋混凝土、混凝土等材料做成的称为刚 性斜墙；此外，还有沥青或油碴混凝土做成的斜 墙。 （2）心墙堆石坝 亦可分为塑性心墙和刚性心墙。 有时用干砌条石（方整的石料）来代替堆石体， 干砌石对石料形状及施工的要求都比堆石严格， 其边坡较陡。 （3）面板堆石坝 钢筋混凝土或沥青混凝土面板。 DateDate1212 堆石坝类型 a）刚性或沥青混凝土斜培，b）塑性斜 墙,c）刚性心墙,（d）塑性心墙，e）刚 性斜馆及干砌石，f）混凝土防水墙，g ）刚性斜墙及全部干砌石 DateDate1313 黄河小浪底大坝 DateDate1414 北京 东平湖 滨州 河口 三门峡三门峡小浪底 DateDate1515 大坝典型剖面图 小浪底大坝位于70余m的覆盖层上，坝高160m， 坝顶长度1667m，防渗线总长2900m，总填筑量 5080万m3。垂直混凝土防渗墙最大深度84m，是 中国第一壤土心墙堆石大坝。 DateDate1616 黄河小浪底水利枢纽 DateDate1717 小浪底水利枢纽P84 l小浪底水利枢纽是治理开发黄河的关键性工程， 属国家“八五”重点项目, 工程于己于1991年9月1 日正式开工，1997年10月28日截流成功。2000 年初第一台机组发电, 2001年底工程竣工。 l 工程位置: 小浪底工程位于河南洛阳市与济源 市交界处的黄河中游最后一个峡谷的出口，上距 三门峡水库130km，下距花园口128km，回水至 三门峡坝下，下游是黄淮海平原。坝址控制流域 面积约69.42万km2，占黄河流域总面积的92.2 ，坝址控制径流量和输沙量分别占全河总量的 91.2和近100，处在承上启下控制黄河水沙 的关键部位，是治理黄河总体规划中的骨干工程 。 DateDate1818 l小浪底工程的开发目标是“以防洪(包括防凌)、减 淤为主，兼顾供水、灌溉和发电，蓄清排浑，综 合利用，除害兴利”。 l工程建成后，可长期保持有效库容51亿m3，与 三门峡等水库联合运用后，可使黄河下游的防洪 标准由目前的六十年一遇洪水，提高到千年一遇 洪水，基本解除下游凌汛的威胁；水库建成后， 可拦蓄泥沙，其减淤作用相当于在20年内下游河 床不淤积抬升；水库的防洪库容，汛期防洪，非 汛期调节径流，平均每年可增加调节水量，保证 沿黄城市的生活和工业用水，提高下游引黄灌区 的灌溉用水保证率，增加灌溉面积，使灌区获得 较高的灌溉效益；小浪底水电站装机1800MW， 可有效地改善河南电网的电源结构，是系统中理 想的调峰电站，并可担负调频、调相及紧急事故 备用任务。 DateDate1919 混凝土重力坝 l重力坝的特点主要是依靠自重作用来维持坝体的 稳定。在运用时承受的主要荷载是迎水面的水平 推力（水压力和泥沙压力等）、坝底面上的扬压 力和坝体自重等。 DateDate2020 新安江水电站是中国第一座自行设计和 自制设备的大型水电站，宽缝重力坝， 坝高105米，水库总库容220亿立方米， 总装机容量66.25万kw。工程于1957年4 月开工，1960年4月首台机组发电， 1965年建成 DateDate2121 三门峡水利枢纽，位于黄河中游河南省境 内，是黄河上的第一座水利水电工程，大 坝为重力坝，坝高为106m，总装机容量 25万kw，具有防洪、灌溉等经济效益 DateDate2222 水口水电站位于福建省闽江干流上，是中国华 东地区最大的水电站。该工程装机容量为140万 kw，多年平均发电量49.5亿kwh，最大坝高为 101m。工程于1987年开工，1996年建成 DateDate2323 古田溪一级大坝 DateDate2424 拱坝 l拱坝是在平面上向上游呈现拱形的混凝土和浆砌 石坝。拱的两端支承于两岸山坡岩体上，作用于 迎水面的荷载，大部分依靠拱的作用传递到两岸 岩体上，只有少部分通过梁（坝横断面相当于悬 臂梁的作用）的作用传至坝基。 拱作用力示意图 DateDate2525 拱的传力特点 l拱的传力特点主要是依靠轴力，传向两岸 ，能够较好地利用混凝土或浆砌块石等材 料的抗压强度，所以坝体厚度较薄，可节 省建筑材料，与同样高度的重力坝相比， 拱坝可较重力坝节省工程量12l3。 l由于拱坝利用了本身材料的强度抵抗外荷 载的作用，因此超载能力较大 。 DateDate2626 二滩拱坝二滩拱坝 DateDate2727 二滩水电站位于四川省攀枝花市米易县 和盐边县境内雅砻江下游河段上，距攀枝花 市46公里。水电站是以发电为主的综合利用 水利枢纽。水库正常水位高程1200米，总库 容58亿立方米。电站安装6台单机55万千瓦的 水轮发电机组，总装机容量330万千瓦，多年 平均发电量170亿千瓦小时。 坝：高240m，坝顶弧长775m的溢流式 双曲拱坝，该坝高在同类坝型中居亚洲第一 ，世界第三； DateDate2828 l二滩水电站于1987年9月开始施工前期准 备，1991年9月14日主体工程开工。1993 年11月26日二滩水电工程实现大江截流； 1997年11月4日导流洞下闸，由大坝临时 导流底孔进行二期导流；1998年5月1日水 库开始蓄水；同年8月18日第一台机组并网 发电；11月第二台机组投产，其余4台机组 相继在1999年3月、6月、9月和12月投入 运行，1999年12月二滩水电站全部建成投 产。 DateDate2929 二滩拱坝二滩拱坝 DateDate3030 二滩拱坝上游立视图二滩拱坝上游立视图 DateDate3131 二滩拱坝二滩拱坝 DateDate3232 陈村拱坝 位置： 安徽省 泾县， 综合效益：发电为主，兼有防洪、灌溉、 航运、养鱼等。 坝型： 混凝土重力拱坝、 坝高： 76.3m DateDate3333 浙江省开化碧家河水库大坝于开化县长虹乡， 拦河大坝为砼双面拱坝、坝高55米，坝顶弧长 186.76米，顶宽3米，拱冠处坝底宽12米，浇 筑砼3.85万立方米。1996年通过验收 DateDate3434 隔河岩 l清江隔河岩水利 枢纽、坝长674米 ,坝高151米,总库 容34亿立方米, 总装机容量 120 万千瓦。1994年 建成。 l总库容34.0亿m3 ，其中防洪库容 为 5.0亿m3 DateDate3535 隔河岩水利枢纽布置图隔河岩水利枢纽布置图 DateDate3636 隔河岩拱坝下游立视（隔河岩拱坝下游立视（9898水利）水利） DateDate3737 隔河岩拱坝隔河岩拱坝 DateDate3838 隔河岩拱坝泄洪隔河岩拱坝泄洪 DateDate3939 普定水电站位于贵州省普定县境内。大坝是中国第一座全断面碾压混凝土拱普定水电站位于贵州省普定县境内。大坝是中国第一座全断面碾压混凝土拱 坝，也是目前世界上最高的碾压混凝土拱坝，最大坝高坝，也是目前世界上最高的碾压混凝土拱坝，最大坝高75m75m，总装机容量总装机容量7.77.7 万万kwkw，年发电量年发电量3.43.4亿亿kwhkwh。该电站是碾压混凝土筑坝技术上的重大突破，在该电站是碾压混凝土筑坝技术上的重大突破，在 国内尚属首次，达到国际先进水平，荣获国家科技进步一等奖国内尚属首次，达到国际先进水平，荣获国家科技进步一等奖 DateDate4040 支墩坝 支墩坝是由向上游倾斜的盖面和支墩 组成。水压力由挡水盖面传给支墩，再由 支墩传给地基。按照盖面型式的不同，支 墩坝可分为： （1）平板坝 盖面为平板形式。 （2）连拱坝 盖面为连拱形式。 （3）大头坝 盖面由支墩迎水面加厚形成 。 DateDate4141 平板坝（岩基） DateDate4242 平板坝（土基） DateDate4343 连拱坝 DateDate4444 佛子岭水库建设地点在安徽霍山,淮河支流淠河东源 ， 始建于 1952年1月，1954年11月竣工，是新中国乃至当时亚洲第一座 钢筋混凝土连拱坝，最大坝高74.4米,坝顶长度510米。坝基岩 石为变质岩,坝体工程量19.5万立米,主要泄洪方式为岸边溢洪 道。 DateDate4545 坝型:钢筋混凝土连 拱坝 坝高:88.3米，坝顶 长度545米 库容:22.75亿立米 装机容量:4万千瓦 淮河支流史河 1954年开工 1956年4月竣工 梅山水库 DateDate4646 梅山水库 DateDate4747 大头坝 DateDate4848 l控制流域面积570平方公里 l总库容3.39亿立米， l设计灌溉面积660万亩(与响洪 甸、佛子岭两水库联合运用） ， l装机容量1.6万千瓦。 l坝型：混凝土双支墩大头坝， l最大坝高82 米， l坝顶长度331米 l坝体工程量29.4万立米， l主要泄洪方式：岸边溢洪道。 磨子潭水库磨子潭水库 地点：安徽霍山地点：安徽霍山 淮河支流淠河东源淮河支流淠河东源 1956年9月开工1958年8月竣工 DateDate4949 湖南镇水电站 l位置：浙江衢县的乌 溪江, l总库容：20.6亿立米 l装机容量：17万千瓦 。 l坝型：混凝土梯形支 墩坝, l最大坝高：128米, l坝顶长度425米 l坝体工程量113万立米 l主要泄洪方式：坝顶 溢流。 DateDate5050 浆砌石坝 l浆砌石的坝型主要是重力坝和重力拱坝 l1石料 l砌筑坝体常用的石料有毛石、块石和条石等 l2胶结材料 l胶结材料的作用是将石料结成整体，防止上游库 水渗透，并能将坝体承受的荷载均匀地传到坝身 的各个部位。胶结材料通常用水泥砂浆、水泥细 石砂浆（亦称细石混凝土）、混合砂浆、非水泥 砂浆（石灰砂浆、粘土砂浆）等。 DateDate5151 l3浆砌石坝的设计和施工 l浆砌石坝的设计和消能设施基本上与混凝 土坝相似。在砌石体的迎水面（为不用模 板，在迎水面先砌一排浆砌石）作一层混 凝土防渗体（图240）。为防止发生裂缝 ，防渗体应分段浇筑，两段间有止水设施 。施工时，石料空隙间必须填满胶结材料 ，采用坐浆法（先铺浆后放石料），大空 隙间用振捣器振动胶结材料。 DateDate5252 DateDate5353 浙江省永嘉县毛竹水电站大坝拦河坝为细石砼浆 砌块石三 心拱坝，其中上、下游坝面采用水泥砂 浆砌料石，最大坝高34米，坝底厚7.45米，坝顶 厚2.8米，顶弧长128.63米。首次实现砌式坝无防 渗面板（或防渗芯墙）的设计施工。1997年竣工 DateDate5454 第四节 泄水建筑物 l任何水库都必须有泄水建筑物，借以排泄 多余的水量。 l土石坝泄洪主要依靠河岸溢洪道，其次是 泄水隧洞或涵管。 l混凝土坝和浆砌石坝多利用溢流坝段和泄 水底孔 DateDate5555 一、正槽式溢洪道 l通常由引水段、控制 段、泄水槽、消能设 备和尾水渠五个部分 组成。 DateDate5656 DateDate5757 二、侧槽式溢洪道 l主要特点是大致沿等 高线布置溢流堰的轴 线，水流经过溢流堰 后，即泄入与溢流堰 轴线大致平行的侧槽 内，从而进入泄水槽 流向下游。侧槽式溢 洪道包括溢流堰、侧 槽、泄水槽、消能设 备和尾水渠等部分组 成 DateDate5858 三、非常溢洪道 l为确保拦河坝（特别 是土石坝）的安全和 减轻下游灾害，在枢 纽中设置非常泄洪设 备，一般为非常溢洪 道。 DateDate5959 第五节 引水建