水利水电工程概论.ppt

1、水利水电工程概论,第四章 挡水建筑物和泄水建筑物,1、挡水建筑物的主要作用是拦截和阻挡水流，抬高上游水位，形成水库。能够形成水库的挡水建筑物主要有拦河坝、拦河闸等。,拦 河 坝,重力坝 拱坝 支墩坝和土石坝等,2、泄水建筑物的主要作用是渲泄多余的洪水，确保大坝安全；完成枢纽运行而设置的其他任务，如预泄、漂不、防空等。,3、泄水建筑物可以布置在河床中央，成为河床式。河床式泄水建筑物与挡水建筑物合为一体，通过坝身泄水，同时兼有挡水建筑物的作用，适用于混泥土坝、砌石坝等坝型，如重力坝、拱坝。,4.1 第一节 重力坝,一、重力坝的特点和类型 1、重力坝是主要靠自身重量在地基上产生的摩擦力和坝与地基之间

2、的凝集力抵抗坝前巨大的水推力，来维持自身稳定的一种坝型。重力坝沿坝轴线呈直线布置，每隔一定距离设置一道横缝，将大坝分割成若干的坝段。 2、重力坝一般建在岩基上，采用混泥土和浆砌石材料。,1、重力坝的优点：,安全可靠。 容易解决泄水问题。 对地质、地形条件适应性强。 便于施工。 适用于各种气和条件。,2、重力坝的缺点：,水泥用量大，材料强度没有充分发挥。重力坝需要自身有足够的重量来维持坝体稳定，坝身体积大，坝内许多混泥土材料的强度不能充分发挥。 坝体扬压力大。地基和坝体材料在某种程度上是可以透水的。 施工期温度应力和收缩应力大。,3、重力坝常用的形式：,实体重力坝。实体重力坝的坝体完全被混泥土充

3、实，是最常见的的一种重力坝形式。 宽缝重力坝。讲实体重力坝的坝段间横缝扩宽为空腔，成为宽缝重力坝。 空腹重力坝。在坝内设置大型纵向空腔的重力坝。,自重：建筑物和附属设备的重量 水压力 ：静水压力、动水压力、浪压力、扬压力 冰压力：静冰压力，动冰压力 土压力 地震力：地震惯性力，地震动水压力 温度荷载,二、重力坝的荷载,1、基本剖面：三角形（因水压呈三角形分布） 2、实用剖面：满足运用和交通要求 A：坝顶有一定宽度，（810）H B：坝顶有一定超高：,三、重力坝的剖面,波浪在坝坡上的爬高（m） 风浪引起在坝前水位雍高（m） 安全加高，m,1、材料 1）砼： A:强度：C10,C15,C20,C2

4、5,C30,C40,C50,C60随着 龄期的增长而增强，设计龄期一般为90d或180d，早期强度28d不低于7.5MPa B:耐久性：抗渗、抗冻、抗磨、抗侵蚀等。 抗冻经冻融循环而不破坏。 2）砌石,四、重力坝的材料及构造,1）分缝 为满足温度、地基不均匀沉陷、施工等要求，将坝体适当分缝。分为：横缝（永久缝）和纵缝（临时缝）两种。 2）止水 挡水坝必须从地基到坝顶组成一个完整的防渗阻水系统，以起到挡水作用。因此，横缝内须要设止水。 3）廊道系统 为满足施工和运用要求，如灌浆、排水、观测、检查和交通等需要，相互联通，构成廊道系统。,2、坝体构造,坝体各部分的工作条件不同，对砼强度、抗渗、抗冻、

5、抗冲刷、抗裂等性能的要求也不同。为了节约与合理使用水泥，通常将坝体按不同部位和不同工作条件分区，采用不同标号的砼。,3、坝体砼分区,防渗帷幕 开挖与清理 固结灌浆 坝基排水,五、地基处理,第二节、 泄水建筑物,泄水建筑物的作用和分类 溢洪道 泄水孔 水闸,4.2泄水建筑物的作用和分类,一、作用 1、宣泄水库容纳不下的洪水，以保证大坝的安全。 2、放空水库，便于检修。 3、冲淤排沙 4、施工期导流,1、泄洪建筑物 ：如溢洪道、泄洪隧洞等。 2、泄水孔：放空水库，冲沙，泄洪。 3、施工导流孔（或洞） 。,二、分类（按功能分）,4.3 溢洪道,一、作用 宣泄水库不能容纳的多余洪水，以保大坝安全。 二

6、、分类 河床式溢流坝 岸坡式布置在河岸上,特点既挡水又泄水；既要满足稳定和强度 要求，又要满足泄水要求。,三、河床式溢洪道,1、溢流坝堰顶高程与前缘长度L： 1）堰顶高程： A:堰顶不设闸门堰顶高正常水位 优点：结构简单，管理方便 缺点：淹没损失大，非溢流坝增高 B:堰顶设闸门闸门顶高程正常水位超高 坝顶高程可降低。 优点：可调节库水位和下泄流量，减少淹没损失 缺点：运行管理费用高，用于大型工程。,2）前缘长度L： 洪水设计标准 下游防洪要求 上游水位雍高限制,消能设施形式： A：挑流消能 B：底流消能 C：面流消能 D：消力戽消能,2、溢流坝的下游联接,多用于土石坝 1、型式 正槽式过堰水流

7、与泄槽轴线大致平行 侧槽式 竖井式 虹吸式,四、河岸式溢洪道,引水渠 控制段（溢流堰和两侧连接建筑物） 泄槽 出口消能段 尾水渠,2、组成,1、作用： 水文资料不足，宣泄超过设计洪水标准的洪水。 2、形式: 漫顶自溃式 引冲自溃式 爆破引溃式,五、非常溢洪道,4.4 泄水孔,一般由砼坝身开孔形成。深孔，高水头。 一、作用: 1、放空水库 2、冲淤排沙 3、辅助泄洪 4、兼作前期导流,二、形式(按水流条件分) 1、有压 2、无压 三、组成 1、进口段 2、洞身段 3、出口消能段,4.5水闸,建在土基上的一种低水头挡水、泄水建筑物 一、水闸类型(按功能分) 节制闸(拦河闸)建于河道干流上，拦截河流。 进水闸（又称渠首）建于河道、水库或湖泊的岸边，常至于发电、灌溉的取水渠道的首部。 分洪闸当河道水位超过防汛限制水位，有可能引起决堤时，开闸分洪，以消减洪峰流量。 排水闸排除江河两岸低洼地区渍水 挡潮闸防止海水倒灌。,各种闸门示意图,上游连接段 用以引导水流平顺地进入闸室 闸室段 用来挡水和控制过闸流量。 下游连接段 消除过闸水流的剩余能量，防止过闸水流对下游 的冲刷。,二、水闸的组成部分及其作用,水闸组成部分示意图,1、沉降量大，易引起不均匀沉降 2、抗冲能力低 3、易引起闸基渗透变形（管涌，流土）,三、水闸的工作特点（建在