【正文】 電大《水工建筑物》期末重點(diǎn)考試小抄 (最新打印版 ) 第一章 水利事業(yè)與水工建筑物 理論蘊(yùn)藏量： 億 kW；技術(shù)可開(kāi)發(fā)量： 億 kW；經(jīng)濟(jì)可開(kāi)發(fā)量： 億 kW。我國(guó)水能資源居世界首位，但水資源人均則僅約相當(dāng)于全球平均數(shù)的 1/4。 2. 我國(guó)水資源的特點(diǎn) ①時(shí)間上：年內(nèi)、年際分布不均。②空間上：南豐北欠。 長(zhǎng)江以南人口 54%，水資源 82%；長(zhǎng)江以北人口 %，水資源 %； 利用修建水庫(kù)攔蓄洪水、挖河筑堤宣泄洪水等辦法，來(lái)防止洪水災(zāi)害，保障人民生活及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的 正常進(jìn)行。 防洪工程的 基本措施 ：上攔：治本，蓄洪筑堤；下排：治標(biāo)，疏通河道，提高行洪能力。兩岸分、滯：設(shè)蓄滯洪區(qū)分洪減流。著重關(guān)注水土保持。建立洪水預(yù)報(bào)、預(yù)警系統(tǒng)和洪水保險(xiǎn)制度。 總庫(kù)容 。 設(shè)計(jì)蓄水位與死水位間的庫(kù)容即 興利庫(kù)容 (調(diào)節(jié)庫(kù)容、有效庫(kù)容 )。 正常運(yùn)用情況下允許水庫(kù)消落到最低的水位稱(chēng)為死水位，該水位以下的庫(kù)容即 死庫(kù)容 。 在天然河流上修建水工建筑物，集中水頭，然后將水流輸送到水輪機(jī)中，使： 水能→水輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)機(jī)械能→ 驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能→輸 電線路→用戶(hù)。 優(yōu)點(diǎn) ：①能源再生性；②運(yùn)行管理人員較少，主要是遠(yuǎn)程調(diào)控；③運(yùn)行靈活；④節(jié)約煤炭、石油、天然氣及人力資源；⑤可兼顧防洪、航運(yùn)及灌溉等綜合效益。⑥污染小。 缺點(diǎn) ：①所處地理位置給建設(shè)及輸電帶來(lái)困難；②工程量大，工期長(zhǎng)；③造成水庫(kù)淹沒(méi)，對(duì)自然生態(tài)環(huán)境有不利影響。 庫(kù)區(qū)：淹沒(méi)、滑坡坍岸、水庫(kù)淤積、生態(tài)變化、水溫變化、水質(zhì)變化、氣象變化、誘發(fā)地震、衛(wèi)生條件惡化。 水庫(kù)下游：水清引起河道沖刷、原河道水量變化、河道水溫、水質(zhì)變化。 一、我國(guó)水利事業(yè)的發(fā)展 世界之最高的面板堆石壩：水布 埡，高 233m。最高碾壓混凝土壩：龍灘，高 。在建的最高雙曲拱壩：錦屏一級(jí)，高 305m。世界上在建的最大的水電站：三峽水電站。 二、我國(guó)古代防洪、水利、水能開(kāi)發(fā)利用 (1)春秋時(shí)期：黃河大堤，長(zhǎng) 1600km。 (2)公元前 485 年－ 1293 年：縱貫我國(guó)南北的京杭大運(yùn)河，長(zhǎng) 1794km，為世界最長(zhǎng)。 (3)公元前 256－前 251 年：四川都江堰水利工程，利用魚(yú)嘴分洪、飛沙堰泄洪排沙、寶瓶口引水，是世界上現(xiàn)存最長(zhǎng)的無(wú)壩引水工程，至今仍在使用。 三、我國(guó)水電事業(yè)的發(fā)展趨勢(shì) 已規(guī)劃的最大水電站：雅魯藏布江上的墨 脫縣的墨脫水電站，若采用 40km 的引水隧洞，裝機(jī)容量可達(dá) 4000 萬(wàn) kW。 我國(guó)大陸地區(qū)第一座水電站是昆明的石龍壩水電站，裝機(jī) 480KW， 1910 年 7 月開(kāi)工， 1912 年 4 月發(fā)電。經(jīng)過(guò)不斷擴(kuò)建，至 1949 年，全廠總裝機(jī)容量為 2920 kW。 即討論在水利樞紐中如何集中水頭落差。基本開(kāi)發(fā)方式有：壩式開(kāi)發(fā)（適用于河道坡降較緩，流量較大，有筑壩建庫(kù)條件的河段）、引水式開(kāi)發(fā)（適用于地形地質(zhì)等條件不允許筑壩，河段坡降較陡、流量小，建造較短的引水道既能獲得所期望水頭的山區(qū)性河段）、混合式開(kāi)發(fā)（適 用于上游有良好壩址，而緊鄰水庫(kù)下游河道突然變陡或河流有較大轉(zhuǎn)彎的情況 }）、抽水蓄能式開(kāi)發(fā)（一般建有上水庫(kù)和下水庫(kù)的有壓引水建筑物。裝設(shè)具有抽水及發(fā)電兩種功能的機(jī)組。）、潮汐式開(kāi)發(fā)、梯級(jí)開(kāi)發(fā)、 潮汐電站是利用漲潮和退潮時(shí)所形成的水頭發(fā)電的電站，分為單庫(kù)單向（退潮時(shí)發(fā)電）、單庫(kù)雙向和雙庫(kù)連續(xù)（一高一低兩個(gè)水庫(kù)，單向發(fā)電）三種潮汐水電站。 梯級(jí)開(kāi)發(fā)如在一條河流下游建一個(gè)高壩大庫(kù)，庫(kù)區(qū)淹沒(méi)損失太大或經(jīng)濟(jì)技術(shù)水平有限，故可修多個(gè)較低的壩形成一系列的較小的水庫(kù)。 分等分級(jí)原 因 ：使工程的安全可靠性與其造價(jià)的經(jīng)濟(jì)合理性適當(dāng)統(tǒng)一起來(lái)。 方法：按規(guī)范規(guī)定，先按工程的規(guī)模、效益及在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要性，將水利樞紐分等，而后再對(duì)各組成建筑物按其所屬樞紐等別、建筑物作用及重要性進(jìn)行分級(jí)。 我國(guó)水利樞紐的分等分級(jí)，按原水利電力部頒發(fā)的《水利水電樞紐工程等級(jí)劃分及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定進(jìn)行，如書(shū)表 1表 1表 14 所示。 不同級(jí)別水工建筑物設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期 (即保質(zhì)期 )不同。如Ⅰ級(jí)擋水建筑物 100 年；其它永久建筑物 50 年等。 具體設(shè)計(jì)方法上的區(qū)別 體現(xiàn)在： (1)抗御洪水能力：如建筑 物的設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)、壩（閘）頂安全超高等。 (2)穩(wěn)定性及控制強(qiáng)度：如建筑物的抗滑穩(wěn)定、強(qiáng)度安全系數(shù)，砼材料的變形及裂縫的控制要求等。 (3)建筑材料的選用：如不同級(jí)別的水工建筑物中選用材料的品種、質(zhì)量、標(biāo)號(hào)及耐久性等。 水工建筑物的分類(lèi) (一 )按用途 一般水工建筑物 當(dāng)一種型式水工建筑物在不同場(chǎng)合或在同一場(chǎng)合，可以服務(wù)于幾個(gè)水利事業(yè)部門(mén)時(shí)，這種水工建筑物稱(chēng)為一般水工建筑物。即通用型的，包括： (1)擋水建筑物：攔截水流，形成水庫(kù)或者壅高水位 。如壩、堤防及施工圍堰等。 (2)泄水 建筑物：用以宣泄水庫(kù)或渠道中多余的水量 。如設(shè)于河床的溢流壩、泄水閘、泄水孔，設(shè)于河岸的溢洪道、泄水隧洞等。 (3)輸水建筑物：從水庫(kù)或河道向下輸送灌溉、發(fā)電或工業(yè)用水 。如引水隧洞、引水涵管、渠道、渡槽、倒虹吸管、輸水涵洞等。 (4)取水建筑物：系輸水建筑物的首部建筑，用來(lái)從水庫(kù)或河道去睡，滿(mǎn)足灌溉、發(fā)電，給水的用水要求。 如深式進(jìn)水口、進(jìn)水塔和各種進(jìn)水閘等。 (5)整治建筑物：用以調(diào)整和改善河道的水流條件，防止水流和波浪對(duì)河床、岸坡的沖刷。 如丁順壩、潛壩、導(dǎo)流堤、防波堤、護(hù)岸等。 專(zhuān)門(mén)水工 建筑物 專(zhuān)門(mén)為某一水利事業(yè)服務(wù)的建筑物。 (1)水力發(fā)電建筑物：如水電站廠房、前池、調(diào)壓井等。 引水建筑物：進(jìn)水口、沉沙池、壓力前池、調(diào)壓室、壓力管道、尾水道等。 發(fā)電廠房及附屬建筑物：廠房、變電站、開(kāi)關(guān)站等。 (2)水運(yùn)建筑物：如船閘、升船機(jī)、過(guò)木道等。 (3)農(nóng)田水利建筑物：如專(zhuān)為農(nóng)田灌溉用的量水設(shè)備、沉沙池、渠系建筑物等。 (4)給水、排水建筑物：如專(zhuān)門(mén)的進(jìn)水閘、抽水站、濾水設(shè)備等。 (5)過(guò)魚(yú)建筑物：如魚(yú)道、舉魚(yú)機(jī)等。 農(nóng)田水利建筑物：如專(zhuān)為農(nóng)田灌溉用沉沙池、沖沙閘等。 水運(yùn)建筑物：如船閘、升船機(jī)、魚(yú)道、過(guò)木道等。 (二 )按使用期 永久性水工建筑物：工程運(yùn)用期間長(zhǎng)期使用的建筑物。 主要建筑物：失事后將造成下游災(zāi)害或嚴(yán)重影響工程效益。 次要建筑物：失事后不致造成下游災(zāi)害或?qū)こ绦б嬗绊懖淮蟛⒁子谛迯?fù)的建筑物。 臨時(shí)性水工建筑物 工程施工期間使用的建筑物。根據(jù)用途，竣工后臨時(shí)建筑物可轉(zhuǎn)化為永久建筑物。 第二章 巖基上的重力壩 ：代表壩平面位置的一根橫斷河谷的線，拱壩及重力壩一般用壩頂上游面在水平面上的投影線，土壩一般用壩頂中心線。 壩高：壩基（一般不包括局部深槽）的最低面至壩頂?shù)母叨取? 壩長(zhǎng)：壩頂兩端之間沿壩軸線的長(zhǎng)度（對(duì)拱壩而言，有弧長(zhǎng)及弦長(zhǎng)兩種說(shuō)法） ：按壩體的 高度 ：高壩： H70m；中壩： 30m≤ H≤ 70m；低壩： H30m。 按壩體的 結(jié)構(gòu)形式 ：可分為實(shí)體重力壩，寬縫重力壩，空腹重力壩和預(yù)應(yīng)力重力壩、裝配式重力壩等。按 壩頂是否泄水 ：分為溢流重力壩和非溢流重力壩段。按 筑壩材料 ：分為砼和漿砌石重力壩。按 施工方法 ：分為澆筑混凝土重力壩和碾壓混凝土重力壩 工作原理： ①利用自重在壩基面產(chǎn)生的摩擦力來(lái)抵抗水平水壓力而滿(mǎn)足穩(wěn)定 要求。 ②利用壩體自重在水平截面上引起的壓應(yīng)力來(lái)抵消由水壓力產(chǎn)生的拉應(yīng)力以滿(mǎn)足強(qiáng)度的要求。 特點(diǎn) ： 優(yōu)點(diǎn) ①安全可靠。②對(duì)地形、地質(zhì)條件適應(yīng)性強(qiáng)。③樞紐泄洪容易解決，便于樞紐布置。④結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工方便，便于機(jī)械化施工⑤結(jié)構(gòu)及受力明確，應(yīng)力及穩(wěn)定計(jì)算比較簡(jiǎn)單。 缺點(diǎn) ①剖面尺寸大，水泥石料等用量多。②壩體應(yīng)力較低，材料強(qiáng)度不能充分發(fā)揮。③揚(yáng)壓力大，對(duì)穩(wěn)定不利。④砼體積大，水化熱較高，溫控要求較高，否易出現(xiàn)裂縫。 重力壩設(shè)計(jì)步驟： 重力壩實(shí)用剖面設(shè)計(jì) (二 )壩頂寬度 滿(mǎn)足設(shè)備布置、運(yùn)行、交通及施工的要求，非溢流壩的壩頂寬度一般可取壩高的 8–10%，并不小于 3m。 若作交通要道或有移動(dòng)式啟閉機(jī)設(shè)施時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要確定。當(dāng)有較大的冰壓力或漂浮物撞擊力時(shí)，還應(yīng)滿(mǎn)足強(qiáng)度的要求。 (三 )壩頂高程 防當(dāng)墻頂高程由下二式中的較大值確定。 正常蓄水位 +Δ h 設(shè) 校核洪水位 +Δ h 校 Δ h＝ 2hl+h0+hc 其中Δ h 由波浪爬高及安全超高等組成，為壩頂或壩頂上游防浪墻頂應(yīng)超出水 庫(kù)靜水位的高度。 （四）壩坡設(shè)計(jì)： 下游坡比一般為 m=；上游坡比一般為 n=；且壩底寬約為壩高的 倍。 ： 滲透壓力和浮托力之和。揚(yáng)壓力形成原因：①上下游水位差；②砼、巖石都是透水材料。降低揚(yáng)壓力：帷幕灌漿（在地基設(shè)置排水道）寬縫重力壩、空腹重力壩。 盡量使下泄水流的動(dòng)能消耗于水流內(nèi)部的紊動(dòng)中，以及與空氣的摩擦上使下泄水流對(duì)河床的沖刷不致危機(jī)壩體安全。 消能途徑 ：水與空氣、固體邊界、水與水 常見(jiàn)的消能工形式有： 挑流消能 、 底流消能 、面流消能和戽流消能等 。 挑流消能 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工維修方便，耗資省。但沖刷嚴(yán)重，尾水波動(dòng)大、霧化大。 適用 ：基巖比較堅(jiān)固的中、高水頭壩。 底流消能 流態(tài)穩(wěn)定、消能效果好，但要在下游修砼護(hù)坦，并形成消力池，造價(jià)高。適用：水頭較小的中、低壩或基巖軟弱的河道。 壩身泄水孔的布置 (一 )壩身泄水孔的作用及類(lèi)型 泄水重力壩 ：重力壩中的溢流重力壩和帶有壩身泄水孔的重力壩。 作用①預(yù)泄水庫(kù)，增大水庫(kù)調(diào)蓄能力；②放空水庫(kù)以檢修；③排放泥沙，減少水庫(kù)淤積；④隨時(shí)向下游放水，滿(mǎn)足航運(yùn)或灌溉要求；⑤施工導(dǎo)流。 類(lèi)型 (1)按流態(tài)：分為有壓泄水孔和無(wú)壓泄 水孔。 (2)按作用：泄洪孔、發(fā)電孔、沖沙孔、灌溉孔、導(dǎo)流孔等，盡量一孔多用。 (3)按高程：中孔、底孔。 有壓泄水孔 工作閘門(mén)布置在下游出口處，進(jìn)口處設(shè)置事故檢修閘門(mén)?？咨沓Ｐ桎摪逡r砌。 (二 )泄水孔的結(jié)構(gòu)布置 其組成包括以下幾部分： 進(jìn)口曲線：工程上常采用橢圓曲線或圓弧曲線的三面收縮矩形進(jìn)水口。 閘門(mén)和閘門(mén)槽深孔常用的閘門(mén)也是平面和弧形閘門(mén)。為減免門(mén)槽空蝕，矩形收縮型門(mén)槽較好。 孔身：有壓泄水孔多采用矩形斷面；無(wú)壓泄水孔通常采用矩形斷面。 出口消能段：挑流和底流消能 漸變段 重力壩的材料和構(gòu)造 一、混凝土重力壩的材料 (一 )水工混凝土的特性指標(biāo) 水工混凝土除要求有足夠的強(qiáng)度以外，還應(yīng)有一定的抗?jié)B性、抗侵蝕性、抗凍性、抗裂性、抗磨性和低熱性等。 強(qiáng)度等級(jí) 齡期涵義：如某混凝土齡期為 90 天？ 是試塊做好后保存 90 天后再進(jìn)行抗拉、壓試驗(yàn)確定其強(qiáng)度。 混凝土標(biāo)號(hào)：如 C10？ 標(biāo)準(zhǔn)立方體混凝土的極限抗壓強(qiáng)度為 10MPa。 重力壩常用 C C1 C C25 等級(jí)別。 只用于應(yīng)力很小的次要部位或作回填用，而 C30 或更高強(qiáng)度等級(jí)的砼應(yīng)盡量少用。碾壓砼強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng) 低于 C5。 壩體砼抗壓設(shè)計(jì)齡期一般為 90 天，且＜ 180 天，同時(shí)規(guī)定相應(yīng) 28 天齡期的強(qiáng)度，作為早期強(qiáng)計(jì)的控制。抗拉強(qiáng)度一般采用 28 天齡期強(qiáng)度。 混凝土的耐久性：抗?jié)B性、抗凍性、抗磨性、抗侵蝕性。 (二 )壩體混凝土的分區(qū) Ⅰ區(qū) —為上、下游最高水位以上壩體外部表面混凝土。在寒冷地區(qū)多采用厚 2m3m 的抗凍混凝土，一般用 C15。 Ⅱ區(qū) —為上、下游水位變化區(qū)的壩體外部表面混凝土，多采用厚 3m5m 的抗?jié)B、抗凍并具有抗侵蝕性的混凝土，一般用 C15。 Ⅲ區(qū) —分別為上、下游最低水位以下壩體外部表 面混凝土，其抗?jié)B性要求較高，多采用厚 23m 的抗?jié)B混凝土，一般用 C20。 Ⅳ區(qū) —為壩體靠近基礎(chǔ)的底部混凝土，主要滿(mǎn)足強(qiáng)度要求，一般用 C20。 V 區(qū) —為壩體內(nèi)部混凝土，多采用低標(biāo)號(hào)低熱混凝土，一般用 C1015。 Ⅵ區(qū) —抗沖刷部位的混凝土，如溢流面、泄水孔、導(dǎo)墻和閘墩等。一般用 C2025 ，嚴(yán)寒地區(qū)應(yīng)滿(mǎn)足抗凍要求，一般用 C25 以上。選用各區(qū)砼時(shí)，應(yīng)注意： （ 1）盡量減小整個(gè)樞紐中不同砼標(biāo)號(hào)的類(lèi)別，便于施工。 （ 2）相鄰區(qū)的強(qiáng)度等級(jí)相差不宜超過(guò)兩級(jí)；同一澆筑塊中砼的標(biāo)號(hào)也不得超過(guò)兩種。 （ 3）分區(qū)厚度一般不小于 23m。 二、混凝土溫度裂縫及防裂措施 (一 )溫度裂縫的成因砼溫度發(fā)生變化，其體積也隨著脹縮，由于砼壩體不能自由伸縮，從而產(chǎn)生溫度應(yīng)力，而當(dāng)拉應(yīng)力超過(guò)砼的抗拉能力時(shí)，出現(xiàn)裂縫。 (二 )防止溫度裂縫的措施 ①加強(qiáng)溫度控制；②提高砼的抗裂強(qiáng)度；③保證砼的施工質(zhì)量和采用合理的分縫、分塊等。 加強(qiáng)溫度控制措施： 。采用預(yù)冷骨料和加冰屑拌制砼；采用低熱水泥；運(yùn)輸過(guò)程中的隔熱 保溫等。加入粉煤灰等摻和料及 減水劑等外加劑； 。采用冷卻水管；減少澆筑 層厚度；延長(zhǎng)澆筑塊之間的間歇時(shí)間；在混凝土中埋大塊石等。 。在砼澆筑后初期冬、夏各如何處理？冬季對(duì)壩塊表面加覆蓋；夏季噴水養(yǎng)護(hù)等。 重力壩各縫的意義 橫縫 定：垂直 壩軸線 的豎向縫，用于將壩分成若干個(gè)獨(dú)立壩段?？杉孀鞒两悼p、溫度縫及施工縫。間距一般 1220m，若作溫度縫為 24m，作沉降縫可達(dá) 5060m。 (1)永久性橫縫：指由壩底至壩