土木水利工程

《土木水利工程概论》结课大作业姓名：杨赠琦班级：土1201学号：201151061土木水利概论结课大作业关键词：水资源大坝水电站水土保持水闸引言：中国是一个干旱缺水的国家。淡水资源总量为28000亿立方米，占全球水资源的6%，仅次于巴西、俄罗斯和加拿大，居世界第四位，但人均只有2200立方米，仅为世界平均水平的四分之一，美国的五分之一，在世界上名列121位，是全球13个人均水资源最贫乏的国家之一。扣除难以利用的洪水泾流和散布在偏远山区的水资源后，中国现今可利用的淡水资源量更少仅为11000亿立方米，人均可利用的水资源为900立方米，并且分布极不平衡。到20世纪末期，我国600座城市中，已有400多座城市存在供水不足的问题，其中比较严重的缺水城市达110座，全国城市缺水总量为60亿立方米。我国的河流湖泊众多，但已有三分之一的河流受到污染，一半的城市面临供水短缺的问题。现今的工业污染还在整体恶化，过剩的经济活动和生活活动使地下水不断下降，水资源得不到有效的补给，农村存在6300万人口饮用水超标等问题。因此，做好水的工作，关系到亿万人民的幸福。1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7187km2,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。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。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；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水土保持工程3.1主要措施工程措施、生物措施和蓄水保土耕作措施是水土保持的主要措施。工程措施指防治水土流失危害，保护和合理利用水土资源而修筑的各项工程设施，包括治坡工程（各类梯田、台地、水平沟、鱼鳞坑等）、治沟工程（如淤地坝、拦沙坝、谷坊、沟头防护等）和小型水利工程（如水池、水窖、排水系统和灌溉系统等）。生物措施指为防治水土流失，保护与合理利用水土资源，采取造林种草及管护的办法，增加植被覆盖率，维护和提高土地生产力的一种水土保持措施。主要包括造林、种草和封山育林、育草。蓄水保土耕作措施以改变坡面微小地形，增加植被覆盖或增强土壤有机质抗蚀力等方法，保土蓄水，改良土壤，以提高农业生产的技术措施。如等高耕作、等高带状间作、沟垄耕作少耕、免耕等。开展水土保持，就是要以小流域为单元，根据自然规律，在全面规划的基础上，因地制宜、因害设防，合理安排工程、生物、蓄水保土三大水土保持措施，实施山、水、林、田、路综合治理，最大限度地控制水土流失，从而达到保护和合理利用水土资源，实现经济社会的可持续

发展。因此，水土保持是一项适应自然、改造自然的战略性措施，也是合理利用水土资源的必要途径；水土保持工作不仅是人类对自然界水土流失原因和规律认识的概括和总结，也是人类改造自然和利用自然能力的体现。3.2水土保持特点水土保持是一项综合性很强的系统工程，水土保持工作主要有 4个特点.八、、：一是其科学性，涉及多学科，如土壤、地质、林业、农业、水利、法律等。二是其地域性，由于各地自然条件的差异和当地经济水平、土地利用、社会状况及水土流失现状的不同，需要采取不同的手段。三是其综合性，涉及财政、计划、环保、农业、林业、水利、国土资源、交通、建设、经贸、司法、公安等诸多部门，需要通过大量的协调工作，争取各部门的支持，才能搞好水土保持工作。四是其群众性，必须依靠广大群众，动员千家万户治理千沟万壑。4水闸4.1水闸类型水闸，按其所承担的主要任务，可分为：节制闸、进水闸、冲沙闸、分洪闸、挡潮闸、排水闸等。按闸室的结构形式，可分为：开敞式、胸墙式和涵洞式（图1）。开敞式水闸当闸门全开时过闸水流通畅，适用于有泄洪、排冰、过木或排漂浮物等任务要求的水闸，节制闸、分洪闸常用这种形式。胸墙式水闸和涵洞式水闸，适用于闸上水位变幅较大或挡水位高于闸孔设计水位，即闸的孔径按低水位通过设计流量进行设计的情况。胸墙式的闸室结构与开敞式基本相同，为了减少闸门和工作桥的高度或为控制下泄单宽流量而设胸墙代替部分闸门挡水，挡潮闸、进水闸、泄水闸常用这种形式。如中国葛洲坝泄水闸采用12mX12m活动平板门胸墙，其下为12mX12m弧形工作门，以适应必要时宣泄大流量的需要。涵洞式水闸多用于穿堤引（排）水，闸室结构为封闭的涵洞，在进口或出口设闸门，洞顶填土与闸两侧堤顶平接即可作为路基而不需另设交通桥，排水闸多用这种形式。4.2水闸组成水闸由闸室、上游连接段和下游连接段组成。闸室是水闸的主体 ，设有

底板、闸门、启闭机、闸墩、胸墙、工作桥、交通桥等。底板是闸室的基础，将闸室上部结构的重量及荷载向地基传递，兼有防渗和防冲的作用。闸室分别与上下游连接段和两岸或其他建筑物连接。Si>*445■^Fil.■iix-pT I-q¥T■ea*■■.i・.*i—■■j：p：mzvip口iB■■HJ.■『•力*HiV IF4FI«IlHF■水闸在河床设置的防冲槽、护底及铺盖，用以引导水流平顺地进入闸室，保护两岸及河床免遭水流冲刷，并与闸室共同组成足够长度的渗径，确保渗透水流沿两岸和闸基的抗渗稳定性。下游连接段，由护坦、海漫、防冲槽、两岸翼墙、护坡等组成，用以引导出闸水流向下游均匀扩散，减缓流速，消除过闸水流剩余动能，防止水流对河床及两岸的冲刷。4.3水闸工作特点和设计要求水闸关门挡水时，闸室将承受上下游水位差所产生的水平推力，使闸室有可能向下游滑动。闸室的设计，须保证有足够的抗滑稳定性。同时在上下游水位差的作用下，水将从上游沿闸基和绕过两岸连接建筑物向下游渗透，产生渗透压力，对闸基和两岸连接建筑物的稳定不利，尤其是对建于土基上的水闸，由于土的抗渗稳定性差，有可能产生渗透变形，危及工程安全，故需综合考虑闸址地质条件、上下游水位差、闸室和两岸连接建筑物布置等因素，分别在闸室上下游设置完整的防渗和 排水系统，确保闸基和两岸的抗渗稳定性。开门泄水时，闸室的总净宽度须保证能通过设计流量。闸的孔径，需按使用要求、闸门形式及考虑工程投资等因素选定。由于过闸水流形态复杂，流速较大，两岸及河床易遭水流冲刷，需采取有效的消能防冲措施。对两岸连接建筑物的布置需使水流进出闸孔有良好的收缩与扩散条件。建于平原地区的水闸地基多为较松软的土基，承载力小，压缩性大，在水闸自重与外荷载作用下将会产生沉陷或不均匀沉陷，导致闸室或翼墙等下沉、倾斜，甚至引起结构断裂而不能正常工作。为此，对闸室和翼墙等的结构形式、布置和基础尺寸的设计，需与地基条件相适应，尽量使地基受力均匀，并控制地基承载力在允许范围以内，必要时应对地基进行妥善处理。对结构的强度和刚度需考虑地基不均匀沉陷的影响，并尽量减少相邻建筑物的不均匀沉陷。此外，对水闸的设计还要求做到结构简单、经济合理、造形美观、管理，以及有利于环境绿化等。5.水利工程施工展望

第二次世界大战以来，水利工程不断发展，工程规模越来越大，加以一些条件优越的地点已经开发，将来许多高坝大库只能修建在人烟稀少的高山峡谷地区，面临地质条件复杂和交通不便等情况。由此带来一系列施工技术问题需要解决。如复杂地基处理、抗高速水流冲刷磨蚀、高坝快速施工、大跨度地下工速掘进等。为工质量，缩短工程造价，水利发展趋势是:①效率并且配套广泛采用新技激光、声波等高分子合成材程和长隧洞的快了保证工程的施建设周期，降低工程施工技术的采用大容量、高的施工机械；②术（如液压、电子、技术大跨度地下工速掘进等。为工质量，缩短工程造价，水利发展趋势是:①效率并且配套广泛采用新技激光、声波等高分子合成材水，是万物之源。她孕育了生命，使地球上的一切都生机勃勃；她滋润了万物，使世界中的一切生机盎然；她哺育了世界，使眼前的一切都充满了欢乐。不过，当人类尝着自己不爱护水资源所造成的苦果时，人类早已泣不成声，那是世界最后一滴