1.2 水工建筑物和水利枢纽.ppt

河北工程大学水电学院水利系.,高等学校水利水电工程专业,1.2水工建筑物和水利枢纽,一、水工建筑物,水工建筑物：受到水的静力动力作用并与水发生相互影响的建筑物称之为水工建筑物。它是水利工程中各类建筑物的总称。,一、水工建筑物,（一）水工建筑物的类别（按功用分）：1、挡水建筑物作用：拦截或约束水流，承受一定的水头，是水利枢纽中最重要的建筑物，失事对国民经济影响大，只能成功，不能失败。型式：各种坝、闸、堤防、海塘、施工围堰。,一、水工建筑物,（一）水工建筑物的类别（按功用分）：2、泄水建筑物作用：a、排泄水库、湖泊、河渠、多余水量；b、预泄，腾空水库；c、放空检修；型式：a、溢流坝(坝身溢流道)；b、河岸溢洪道；c、泄洪隧洞；d、坝身泄水孔；e、泄水闸,一、水工建筑物,（一）水工建筑物的类别（按功用分）：3、输水建筑物作用：发电、灌溉、给水等；型式：压力钢管、隧洞、涵管、渠道等。,一、水工建筑物,（一）水工建筑物的类别（按功用分）：4、取水建筑物作用：顺畅引水，减少水头损失；型式：渠首、进水闸、抽水站等。,一、水工建筑物,（一）水工建筑物的类别（按功用分）：5、渠系建筑物作用：当输水渠道遇到特殊地形或障碍如河流、沟谷、山丘道路时修建的连接建筑物；型式：渡槽、倒虹吸、桥梁、涵管、跌水、陡坡等。,一、水工建筑物,（一）水工建筑物的类别（按功用分）：6、河道整治建筑物作用：调整河道、改善水流条件、保护河床岸坡型式：丁坝、顺坝、导流堤、护坡等。,一、水工建筑物,（一）水工建筑物的类别（按功用分）：6、河道整治建筑物,导流堤,一、水工建筑物,（一）水工建筑物的类别（按功用分）：7、专门建筑物作用：用以发电、通航、过木过鱼单一目的；型式：水电站、船闸、升船机、鱼道等。,一、水工建筑物,（一）水工建筑物的类别（按功用分）：7、专门建筑物,一、水工建筑物,（二）水工建筑物的类别（按时间长短分）：按建筑物使用期限来分：永久性建筑物；临时性建筑物。永久性建筑物是指工程运行期间长期使用的建筑物。按其重要性分为：主要建筑物-失事后会造成灾害或严重影响工程效益；次要建筑物-失事后不会造成灾害，影响不大、易恢复。临时性建筑物是指工程施工期间使用的建筑物。如施工围堰、栈桥等。,二、水利枢纽,水利枢纽把某几个(不是全部)不同类型与功能的水工建筑物集中兴建在一起，组成一个既各自发挥作用又彼此协调的有机综合体，称这个综合体为水利枢纽。按其作用，水利枢纽可分为蓄水枢纽、取水枢纽、提水枢纽等。,二、水利枢纽,水利枢纽把某几个(不是全部)不同类型与功能的水工建筑物集中兴建在一起，组成一个既各自发挥作用又彼此协调的有机综合体，称这个综合体为水利枢纽。按其作用，水利枢纽可分为蓄水枢纽、取水枢纽、提水枢纽等。,二、水利枢纽,取水枢纽,二、水利枢纽,提水枢纽,三、水利工程及其建筑物的特点,水利工程是指对自然界的地表水和地下水进行控制和调配，以达到除害兴利的目的而修建的工程。在时间上重新分配水资源，做到防洪补枯，以防止洪涝灾害和发展灌溉、发电、供水、航运等事业。,三、水利工程及其建筑物的特点,水工建筑物的特点：、工作条件的复杂性(1)水的影响产生各种力；(2)水头差作用产生渗流；(3)高速水流；(4)水作用使建筑材料的物理力学参数改变。2、施工条件的复杂性(1)施工导流困难(2)工期紧，降雨对工程的施工有影响。,三、水利工程及其建筑物的特点,雨季对土石坝的施工影响大,三、水利工程及其建筑物的特点,水工建筑物的特点：3、结构型式的特殊性4、对国民经济的影响大水利工程建成后，对国民经济产生的效益非常显著，但失事给国家和人民带来的灾害也十分巨大。,三、水利工程及其建筑物的特点,板桥水库失事75.8大洪水10多万人死亡失事原因启示：水利建设与自然和谐共处资源水利。,三、水利工程及其建筑物的特点,意大利瓦依昂拱坝-上游岸坡浸没滑坡,三、水利工程及其建筑物的特点,意大利的瓦依昂（Vajont）拱坝，1963年10月9日上游大滑坡，造成150m高涌浪翻越坝顶，冲毁下游村镇，死亡2000人。坝高262m，当时世界最高；滑坡体长1.8Km，宽1.6Km，体积达2.7亿m3水库在3045s内几乎被滑冲材料填没整个失事过程历时仅7min。,四、水利枢纽分等和水工建筑物分级,1、为什么要分等分级？为使工程的安全可靠性与其造价的经济合理性恰当地统一起来,所以要对水利枢纽及其组成的建筑物进行分等分级。2、分等分级依据?首先按水利枢纽工程的规模、效益及其在国民经济中的作用进行分等，然后再对各组成建筑物按其所属枢纽的等别、建筑物在枢纽中所起的作用和重要性进行分级。,四、水利枢纽分等和水工建筑物分级,3、枢纽等别及建筑物级别划分原则：根据工程承担的任务、工程规模大小、建成后产生的效益以及失事后的危害性大小，将水利枢纽划分成不同的等级和级别。(见教材p.6-7)等级级别在工程中的具体体现a、勘测工作的深度和广度；b、工程的设计洪水标准(见教材p.8)c、结构设计中采用的强度、安全系数、超高等不同(见教材p.10),四、水利枢纽分等和水工建筑物分级,根据水利水电枢纽工程等级划分及设计标准（山区、丘陵区部分）水利枢纽分等：按规模、效益、国民经济中作用分五等；水工建筑物分级：按所属工程等别、在工程中作用及重要性分五级；不同级别的水工建筑物有不同设计要求：抗泄洪的能力；强度和稳定性；建筑材料；运行可靠性。,水利水电枢纽工程分等指标（山区、丘陵部分）,注：1总库容系指校核洪水位以下的水库库容；2分等指标中有关防洪、灌溉两项系指防洪工程系统中的重要骨干工程；3灌溉面积系指设计灌溉面积。,back,四、水利枢纽分等和水工建筑物分级,例:某水利水电枢纽,其功用是灌溉、防洪和发电。库容2亿方，保护农田面积20万亩，设计灌溉面积40万亩，水电站装机容量15104KW，该枢纽的水工建筑物包括土坝（50m）、溢洪道、泄洪隧洞。试确定该枢纽等别和各水工建筑物级别？,五、水利水电工程的设计阶段和基本设计方法,（一）水利水电工程的设计阶段1、河流（地区）规划阶段2、可行性研究阶段3、初步设计阶段4、技施设计阶段,五、水利水电工程的设计阶段和基本设计方法,（二）水工建筑物的基本设计方法1、理论分析与计算：对实际问题通过已知的理论进行分析计算，目前可采用计算机仿真计算。2、试验研究：通过水工水力学模型、水工结构模型等物理模型试验来解决理论计算尚不能解决的问题。3、原型观测：对已建或在建的水工建筑物进行水流、结构或地基的各种观测，分析观测成果，找出一般规律，用以验证理论分析和模型试验成果，并可作为提高理论分析和模型试验水平的依据。4、工程类比：通过调查研究，了解本工程类似的已建并运行良好工程的参数、尺寸，归纳总结经验，参照进行本工程的设计。,六、本课程研究内容和学习方法,（一）本课程研究内容本课程是水利水电类专业的一门主要专业课。其内容主要讲述“三大件”即挡水建筑物、泄水建筑物、取水建筑物的基本的、通用的规律，以及各种水工建筑物的功用、性能、特点、工作条件、形式、构造、材料、地基处理和设计计算的理论和方法，培养学生从水文、地质、地形、建材以及社会发展状况等实际情况出发，分析和解决水工建筑物的总体布置、设计计算和工程管理的能力。,六、本课程研究内容和学习方法,（二）学习方法综合性强涉及的知识面宽需有实践性教学环节水工建筑物种类繁多型式千变万化选择典型建筑掌握一般规律举一反三水工结构问题复杂，边界条件