《水工建筑物绪论》课件

1、水工建筑物专业：港口海岸及治河工程任课老师：李典庆 李长城武汉大学水利水电学院1水工建筑物专业：港口海岸及治河工程1.个人简介 李典庆 1975年 湖北竹溪 dianqing 2008,12 至今 武 汉 大 学教授博导 2005,07-2008,11武 汉 大 学副教授 2007,11-2008,01香港科技大学访问学者 2004,01-2005,06香港科技大学博 士 后 2001,03-2003,12上海交通大学博 士 1998,09-2001,02河 海 大 学硕 士 1994,09-1998,07河 海 大 学本 科例题及考题网址 基本要求/expert/dianqing国家重点实验

2、室 专家主页 水工建筑物安全、 健康诊断及寿命预测2.个人简介 李典庆 1975年 湖北竹溪 dian 水工建筑物 水工建筑物课程的重要性 课程定位港口海岸及治河工程专业重最要的专业课之一 必修课课程内容主要讲授水工建筑物设计的基本理论和方法 以及水工建筑物规划、施工和管理等方面的基本知识课程意义通过本课程的学习，使学生具备进行水工建筑物设计的 基本技能，并能运用所学知识来解决工程实际问题，为毕业后在水利、水电等部门从事相关的规划、设计、施工和管理等工作打下一定的基础 后果3 水工建筑物 水工建筑物课国内： 75.8 事故1975年8月河南省中部一场特大暴雨造成板桥、石漫滩两座大型水库及58座

3、中小型水库溃坝。国外：美国提堂土 石坝溃坝1976年，美国爱达河州蛇河支流提堂河上水库溃坝事故 29个县12000km2 土地受淹 1700万亩耕地 1100万人受灾 2.6万人死亡 直接经济损失约百亿元 工程开发费4000万美元 780km2地区受淹、 14人死亡 2.5万人无家可归 52km铁路遭破坏 40万亩农田受淹4建筑精选课件国内： 75.8 事故国外：美国提堂土水库溃坝事故 29个县青海省沟后坝溃坝1993年1993 年8 月27日大坝溃决失事,当时库水位3277m ,冲毁部分为坝体的50 %。混凝土面板砾石坝沟后坝溃决后下游拍摄全景5建筑精选课件青海省沟后坝溃坝1993年1993

4、 年8 月27日大坝溃决失水工建筑物俄罗斯最大的水电站萨彦-舒申斯克水电站2009年8月17日发生事故，死亡75人6建筑精选课件水工建筑物俄罗斯最大的水电站萨彦-舒申斯克水电站2009年8 水工建筑物 绪 论1第一章 重力坝1第二章 拱 坝 20第三章 土石坝37 水工建筑物 绪 论1第绪 论第一节 水资源与水利水电工程建设一、世界水资源概况地球上的水总量很大，约为15亿km3，但绝大部分是海洋中的咸水；人类可以利用的淡水总量约为0.38亿km3 ，仅占全球总水量的2.5%，这其中有80%左右的淡水储藏在极地和冰山、冰川，还有一部分藏于地下；对人类起着特别重要作用的地表水，全球约为47万亿m3

5、，人均约9000m3 。8建筑精选课件绪 论第一节 水资源与水利水电工程建设一、世界水资源概况8淡水总量：2.8万亿m3地下水：1000亿m3 地表水：2.7万亿m3河川径流地下水二、我国水资源状况9建筑精选课件淡水总量：2.8万亿m3地下水：地表水：河川径流地下水二、 建设节水型社会是必然的选择人均占有量010002000300040005000600070008000缺水警戒线734222001760世界目前人均我国目前人均m3/P我国2030年人均1700特点一：总量并不丰富，人均占有量更低 10建筑精选课件 建设节水型社会是必然的选择人均占有量01000200030降雨主要集中在汛期；

6、常有连续丰水或干旱年。大多数省份年降水量集中在23个月（68月）的时间内，即所谓的梅雨季节。汛期 70%30% 非汛期 特点二：年内年际分配不均，旱涝灾害频繁 须建水库增强调控能力。11建筑精选课件降雨主要集中在汛期；汛期 70%30% 非汛期 特点二：年内降雨量时间分布不匀的后果是梅雨季节多余的降水形成洪水，并且造成洪涝灾害、水土流失，而其余多数月份降水不能满足用水需要；2006广西梧州12建筑精选课件2006广西梧州12建筑精选课件13建筑精选课件13建筑精选课件长江及以南 长江以北 水土地020406080100%81%19%38%62%水土资源分布年降雨量400 mm400 mm800

7、 mm1600 mm800 mm特点三：地区分布不均，水土资源不相匹配 须建调水工程，提高水资源配置能力。 广西、海南的多年平均降雨量超过1800mm 宁夏、甘肃的多年平均降水量小于300mm。14建筑精选课件长江及以南 长江以北 水土地020406080100%81%我国除东北地区、内陆部分高寒山区及沿海个别地区之外，绝大多数地区的多年平均蒸发量大于多年平均降雨量 气温高或气候干燥。山西省多年平均降水量400630mm，与西欧一些高原地区接近，不算太小。但是山西多年平均蒸发量高达16002000mm，几乎是降雨量4倍。 甘肃、宁夏一些地方的多年平均蒸发量甚至是多年平均降雨量的1020多倍。特

8、点四：我国自然水分蒸发强烈 所以，水资源是否短缺不仅要看降水量，还要看蒸发量。15建筑精选课件我国除东北地区、内陆部分高寒山区及沿海个别地区之外，绝大多数法国大巴黎地区属于温带平原和浅丘陵地区，多年平均降雨量只有619mm，可是该地区主要农作物基本不需灌溉 降雨年内分布均匀，一年之内12个月的降雨量十分接近。正因为经常降雨，空气湿度大，加上气候温和，所以蒸发量很小。西欧地区很少发生洪水和干旱。以上三个方面因素 我国水资源短缺的主要自然因素人为因素（水体污染用水需求急剧增加）正在加剧水资源危机。16建筑精选课件法国大巴黎地区属于温带平原和浅丘陵地区，多年平均降雨量只有6三、我国水能源状况我国的人

9、均水资源并不丰富。我国可用于发电的水能资源十分丰富 从青藏高原到海平面之间的巨大落差。总量6.76 亿kW可开发量 3.78 亿kW年发电量 9200 亿kWh人均约700度/年计算机375W 杨房沟17建筑精选课件三、我国水能源状况我国的人均水资源并不丰富。我国可用于发电的 特点一：总量丰富，开发不足 可开发总量世界第一，占世界 总量16.7 到2004年，开发量仅占可开 发量1/4，远低于发达国家 60的平均水平 美国82；日本84 欧洲是72%以上 瑞士达到100%以上 大有可为！2008年：火电约占76%,水电约占22%,核电只接近2%,其余为风力等其他电力18建筑精选课件 特点一：总

10、量丰富，开发不足 可开发总量世界第一，占世界 .三、我国水能源状况 目前，发达国家大部分技术及经济可行的水电资源都得到了开发，发展中国家水电开发率还很低，尤其非洲，开发率还不到8%。中国水电劳务输出（就业机会） 作为首位在国际大坝委员会担任主席的中国科学家，贾金生在接受科学时报采访时说：从全世界的发展看，建设水库大坝是应对气候变化、促进人水和谐的关键。但大坝建设有一个认识及技术问题，还有一个利益协调问题，而把认识统一到科学发展观又是困难之最19建筑精选课件.三、我国水能源状况 目前，发达国家大部分技术及经济可行的水.攀枝花宜宾乐山二滩电站金沙江金沙江岷江大渡河长江雅砻江YibingPanzhi

11、huaLeshang成都 昆明宜宾大理乐山攀枝花丽江澜沧江金沙江雅砻江大渡河岷 江白鹤滩小湾糯扎渡溪洛渡向家坝锦屏一级乌东德金沙江干流：规划20个梯级雅砻江干流：规划21个梯级大渡河干流：规划22个梯级 库坝稳定与安全 水电开发与保护 工程移民与安置 高效运行与管理挑战性问题三、我国水能源状况20建筑精选课件.攀枝花宜宾乐山二滩电站金沙江金岷大长江雅YibingPan二滩水电站（中国已建最高拱坝）（坝高240m，装机330万千瓦）溪洛渡水电站(装机泄洪仅次于三峡)（坝高272m，装机1260万千瓦）.三、我国水能源状况21建筑精选课件二滩水电站（中国已建最高拱坝）溪洛渡水电站(装机泄洪仅次于三

12、特点二：地区分布不均，与经济发展不匹配 78水能资源集中于西部，东部仅6；51用电量在东部。雅鲁藏布江 西电东送22建筑精选课件特点二：地区分布不均，与经济发展不匹配 78水能资源集中于年内降雨集中在汛期；年际间江河来水量变化大。 汛期70%30% 非汛期 须建设（年调节、多年 调节）大型水库。特点三：江河来水量时间分布不均23建筑精选课件年内降雨集中在汛期；汛期70%30% 非汛期 须建设（年调 今后1520年是水利水电建设的 良好机遇期四、机遇？ 防汛抗旱、粮食安全、城乡供水、生态 保护等需求； 西部大开发战略的机遇 东部：水能资源占6，开发率大于50； 西部：水能资源占78%，开发率仅8

13、。 24建筑精选课件 今后1520年是水利水电建设的四、机遇？ 防汛抗旱、粮食水资源方面： 我国目前面临着水多（洪涝灾害）水少（干旱）水脏（水污染）等一系列严峻问题；水能源方面：开发率低、地区分布极不不均匀； HOW？ 必须修建各项工程设施，对天然来水进行合理的调配和利用，这些工程措施统称为水利水电工程。按照工程开发目标可分为治河防洪工程、农业水利工程、水力发电工程、航道与港口工程、给排水工程和综合利用水利工程。25建筑精选课件水资源方面： 我国目前面临着水多（洪涝灾害）水少（干旱）1949年以来，水库大坝86000多座；江河堤防长度170000km；灌溉面积面积10000亩以上的灌区2500

14、多处 ；水电装机容量。NO. 1三峡工程基本建成南水北调工程已经开工（中线工程干线已基本贯通，3月底将具备通水）；东线工程每年调水150亿m326建筑精选课件1949年以来，水库大坝86000多座；NO. 1三峡工程基三峡水利枢纽 27建筑精选课件三峡水利枢纽 27建筑精选课件都江堰水利枢纽 28建筑精选课件都江堰水利枢纽 28建筑精选课件都江堰宝瓶口29建筑精选课件都江堰宝瓶口29建筑精选课件都江堰飞沙堰 30建筑精选课件都江堰飞沙堰 30建筑精选课件31建筑精选课件31建筑精选课件32建筑精选课件32建筑精选课件一、基本概念水工建筑物: 水利水电工程中采用的各种建筑物； 第二节 水利枢纽和

15、水工建筑物水利枢纽:在水域的适当地点，为了一种或多种目的 而集中布置若干个不同类型的水工建筑物，各自发 挥不同作用并协调工作，构成一有机综合体，称为 水利枢纽。水利枢纽的作用不同蓄水枢纽引水枢纽泵站枢纽33建筑精选课件一、基本概念 第二节 水利枢纽和水工建筑物水利枢纽:在水域的蓄水枢纽蓄水枢纽是在挡水建筑物（挡水坝）上游形成较大库容的水利枢纽，也叫水库枢纽。作用：抬高上游水位对河道天然流量进行年调节或 多年调节（调洪作用）。适用条件：当天然来水量在各年之间或一年内有较大变化，但径流总量可满足要求的情况下，一般需修建较高的坝，以形成水库、抬高上游水位，并用水库的库容调节来水流量。建筑物组成：挡水

16、建筑物（大坝）泄水建筑物取水建筑物，俗称“水库三大件”。根据水库的开发目的不同，如水电站和通航船闸。34建筑精选课件蓄水枢纽适用条件：当天然来水量在各年之间或一年内有较大变化，葛洲坝水利枢纽平面布置图 35建筑精选课件葛洲坝水利枢纽平面布置图 35建筑精选课件丹江口水利枢纽平面图 36建筑精选课件丹江口水利枢纽平面图 36建筑精选课件引水枢纽以引水为主要目标的低水头水利枢纽。作用：雍高上游水位，控制引水流量，满足用水需要。适用条件：河道天然流量充沛，但水位较低，水流不能进入渠道或管道。引水枢纽无需对河道天然流量进行调节，挡水建筑物高度不大，库容也不大。建筑物组成：进水闸、雍水坝（或拦河闸）、冲

17、沙闸等建筑物组成。如果是综合利用的引水枢纽，还需建专门建筑物，如水电站和通航船闸。37建筑精选课件引水枢纽适用条件：河道天然流量充沛，但水位较低，水流不能进入以泵站为主体的水工建筑物综合体。作用：把低处的水抽送到高处，达到灌溉、排涝、 发电（抽水蓄能电站）、航运等目的。建筑物组成：最常见的配套建筑物通常有引水闸（灌溉泵站）、排水闸（排涝泵站）、通航船闸（兼有排洪、航运功能的河道）。 泵站枢纽不属于本课程教学内容， 在泵及泵站课程中讲授 泵站枢纽38建筑精选课件以泵站为主体的水工建筑物综合体。 泵站枢纽38建筑精选课件“南水北调”的东线工程，即从江都引水，通过13级抽水台阶和黄河河底隧道，将长江

18、之水引到天津及河北地区，每年调水150亿立方米。 江都电排站 世界上最大的泵站枢纽39建筑精选课件“南水北调”的东线工程，即从江都引水，通过13级抽水台阶和黄分类标准：按作用分类： 挡水建筑物 （拦河坝、堤防，施工围堰） 泄水建筑物（溢洪道、泄水闸、泄水隧洞） 取水建筑物（取水口、进水闸、泵站 ） 输水建筑物（渡槽、输水隧洞等） 整治建筑物（丁坝、导流堤、护岸等） 专门建筑物（船闸、鱼道、筏道等）二、水工建筑物分类40建筑精选课件分类标准：二、水工建筑物分类40建筑精选课件按使用期限分类：永久性建筑物：工程运用期使用的建筑物； 按在工程发挥的作用失事后造成的影响程度 （1）主要建筑物（坝、水闸

19、、泄洪建筑物、 水电站厂房等）； （2）次要建筑物（挡土墙、导流堤、护岸等）。 临时性建筑物： 工程施工期使用的建筑物 （导流建筑物、施工围堰等）41建筑精选课件按使用期限分类： 临时性建筑物： 工程施工期使用的建筑物41三、水利水电枢纽工程分等 水工建筑物分级 修建的水利工程应保证其可靠度（安全性、适用性、耐久性）同时又要保证其经济性。然而安全度与经济性是相互矛盾的，工程的安全度越高，投资也越大。反之，则相反。目的：使工程具有足够的、但又不是过分的可靠 度，即可靠又经济 （优化问题） 为此，根据水利工程的重要性对水利枢纽分等 和对其水工建筑物分级42建筑精选课件三、水利水电枢纽工程分等 SL

20、2522000水利水电枢纽工程等级划分及洪水标准工 程 等别工程规模库容 （亿m3）防 洪 灌溉 发电 保护城镇及工矿区 保护农田 面积 （104亩）灌溉面积 （104亩） 装机容量 （104KW） 一大（1）型 10特别重要 500 150 120二大（2）型101.0重要 50010015050 12030三中型1.00.1中等 10030505 305四小（1）型0.10.01一般30550.5 51五小（2）型0.010.00150.5143建筑精选课件SL2522000水利水电枢纽工程等级划分及洪水标准几点说明：（1）如果按表中分等指标分属几个不同等别时， 整 个工程的等别应以其中最

21、高的等别为准。（2）水库总库容为水库最高水位（校核洪水位） 以下的静库容。（3）治涝和灌溉面积为设计面积（不是实际）。（4）表中防洪分等指标，对于城市和工矿企业参 考表04确定（P 5）。44建筑精选课件几点说明：44建筑精选课件 工程等别主要建筑物12345次要建筑物33455 对水工建筑物而言，是要划分级别依据： 工程等别 使用年限（永久建筑物或临时建筑物） 重要性（主要建筑物或次要建筑物） 水工建筑物可划分为5个级别永久性水工建筑物45建筑精选课件 工程等别主要建筑物12345次要建筑物33455几点说明：（1）损失后果巨大或影响十分严重的25级主要 永久性水工建筑物，级别可提高1级；（

22、2）对于高土石坝也可提高1级。（3）建筑物基础工程地质条件复杂或新型结构， 可提高1级；（4）永久性主要建筑物在特殊情况下，建筑物 级别可提高1级，但是洪水标准不提高。（5）失事后损失后果不大的可以降低1级。46建筑精选课件几点说明：46建筑精选课件 等级划分是确定以下设计标准的依据 洪水标准（洪水频率） 挡水建筑物的安全超高 结构强度和稳定性的安全系数 建筑材料的品种、标号 设计方法的选择 级别低的小型或临时建筑物采用简化计算方法； 重大建筑物采用比较精确的计算方法（FEA）， 甚至做模型试验。47建筑精选课件 等级划分是确定以下设计标准的依据47建筑精选课件第三节 水利工程的设计程序 项目建议书 项目建议书是在流域规划、区域规划的基础上编制的要求建设某项工程的建议性文件 要求政府部门将该项工程 列入中长期计划。 可行性研究 在项目建议书的基础上，对拟建工程进行技术、 经济论证。 初步设计 在可行性研究的基础上，对工程进行的基本设计。 包括进一步论证在指定地点和规定期限内进行工 程建设的可行性和合理性。48建筑精