第六章--水利工程概论.优秀PPT.ppt

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1、第六章第六章 水利工程概述水利工程概述6.1水利概述水利概述n优点：水资源丰富，可开发利用的水能资源居世优点：水资源丰富，可开发利用的水能资源居世界首位。水资源理论隐藏量为界首位。水资源理论隐藏量为6.76亿千瓦，其中亿千瓦，其中可开发量可开发量3.78亿千瓦（占全世界可开发水能资源亿千瓦（占全世界可开发水能资源总量的总量的16.7），年发电量，年发电量19200亿千瓦时。亿千瓦时。n缺点：水资源在时间和地域上的分布常常与对它缺点：水资源在时间和地域上的分布常常与对它的须要不一样。（南多北少，春夏多秋冬少）的须要不一样。（南多北少，春夏多秋冬少）我国水资源现状我国水资源现状中国七大江河中国七大

2、江河 项目项目长江长江黄河黄河松花江松花江珠江珠江辽河辽河海河海河淮河淮河流域面积（万流域面积（万km2）180.96.256.744.422.926.426.9河长（河长（km）6300546423082214139010901000年均降水深（年均降水深（mm）10704755271469473559889年均径流量（亿年均径流量（亿m3）9513658623338148228622注入注入东海渤海黑龙江南海渤海长江渤海第五章第五章第五章第五章 水利工程概论水利工程概论水利工程概论水利工程概论6.1.2水利工程的定义水利工程的定义 水利工程就是对自然界的地表水和地下水进行限制和调配，以除害

3、兴利为目的而修建的工程。水工建筑物：限制和调配水流的各种建筑物。水利枢纽：各种水工建筑物相互协作，构成一个有机的综合体。主要建筑物有：（1）用以截断水流挡水泄水的重力坝；（2）用以保证工程平安，宣泄多余洪水的泄洪坝段；（3）用于发电的水电站厂房；（4）用于保证交通的船闸以及升船机。水工建筑物因水工建筑物因受水的影响受水的影响而有别于其他建筑而有别于其他建筑物或构筑物，其特点如下：物或构筑物，其特点如下：n水利水电工作条件困难，施工技术难度大（受水水利水电工作条件困难，施工技术难度大（受水文、气象、地址、地形等困难条件的影响）文、气象、地址、地形等困难条件的影响）n大型水工结构不仅对社会、经济有

4、很大影响，对大型水工结构不仅对社会、经济有很大影响，对自然环境、生态环境也会产生很大的影响自然环境、生态环境也会产生很大的影响6.1.36.1.3水工建筑物的特点水工建筑物的特点6.1.4水利水电工程分类水利水电工程分类n（1）水力发电工程n（2）农田水利工程n（3）防洪工程n（4）供水排水工程n（5）港口及航道工程n（6）环境水利工程按其对水的作用分类按其对水的作用分类n（1）蓄水工程n（2）排水工程n（3）取水工程n（4）输水工程n（5）提水工程n（6）水质净化工程n（7）污水处理工程按其担当的任务分类按其担当的任务分类 目的：水利工程能为社会带来巨大的经济效益和社会效益，但是同时水利工程

5、一旦失事，将会给社会带来巨大的财产损失和认为的灾难。为了高度重视工程平安，将工程技术和经济合理性统一考虑，有关规范将水利水电工程按重要分等，并进一步将枢纽中的水工建筑物分级。6.1.56.1.5水利枢纽和水工建筑物分等水利枢纽和水工建筑物分等枢纽分等枢纽分等建筑物分等建筑物分等第五章第五章第五章第五章 水利工程概论水利工程概论水利工程概论水利工程概论6.2农田水利工程农田水利工程分类：浇灌工程排涝工程 农田水利是为农农田水利是为农业生产服务的水利工业生产服务的水利工程。其主要任务是浇程。其主要任务是浇灌、排涝、改良土壤。灌、排涝、改良土壤。鱼嘴是修建在江心的分水堤坝把汹涌的岷江分隔成外江和内江

6、，在洪枯季节可自动调整水量。冬、春枯水季节，岷江水位较低，河流主流线多靠近河谷凹岸流去，分水堤将约特别之六的江水流入内江，特别之四的江水流入外江，简称“四六分水”；夏、秋洪水季节，岷江水位相对上升，河流主流线相对变直，大部分江水流向凸岸，故分水堤又将特别之六的江水排入外江，特别之四的江水注入内江。问题：飞沙堰、宝瓶口各有什么特点？Company LogoCompany Logo鱼嘴鱼嘴飞沙堰飞沙堰宝瓶口宝瓶口6.2.1浇灌工程浇灌工程n浇灌水源：我国浇灌水源的分类及其各自浇灌水源：我国浇灌水源的分类及其各自所占比例如下图：所占比例如下图：第五章第五章第五章第五章 水利工程概论水利工程概论水利工

7、程概论水利工程概论n无坝取水：不在河流中修建拦河坝，干脆引水浇灌。适用无坝取水：不在河流中修建拦河坝，干脆引水浇灌。适用于不经调整，河流水位、流量就能满足灌区用水要求时。于不经调整，河流水位、流量就能满足灌区用水要求时。n有坝（低坝）取水：是接受拦河坝抬高水位后，再引水浇有坝（低坝）取水：是接受拦河坝抬高水位后，再引水浇灌。适用于水流量不足时。灌。适用于水流量不足时。n抽水取水：用各种农用排灌机械取水浇灌的工程。适用于抽水取水：用各种农用排灌机械取水浇灌的工程。适用于河流的水量足够，但灌区位置较高时（水位不足时）。河流的水量足够，但灌区位置较高时（水位不足时）。n水库取水：修建水库拦截确定水量

8、，起径流调整作用。适水库取水：修建水库拦截确定水量，起径流调整作用。适用于河流的水位、流量均不能满足浇灌要求时。用于河流的水位、流量均不能满足浇灌要求时。浇灌取水方式浇灌取水方式浇灌取水方式示意图浇灌取水方式示意图有坝取水工程细部示意图有坝取水工程细部示意图有引水渠泵站布置图有引水渠泵站布置图排涝工程排涝工程1、目的：解除地面积水和降低地下水位。、目的：解除地面积水和降低地下水位。2、分类：、分类：(1)明沟排水：一般包括干、支、斗、农、毛各级排水沟明沟排水：一般包括干、支、斗、农、毛各级排水沟通及相应排水限制建筑物，具有施工简洁、见效快等优点，通及相应排水限制建筑物，具有施工简洁、见效快等优

9、点，缺点是占地多、易淤积、修理工作量大。缺点是占地多、易淤积、修理工作量大。(2)暗管排水：优点是占地少，不影响农田耕作和交通，暗管排水：优点是占地少，不影响农田耕作和交通，排水效果稳定，缺点是须要较多管材，基建投资高。排水效果稳定，缺点是须要较多管材，基建投资高。(3)竖井排水：利用水井抽取地下水，降低和限制地下水竖井排水：利用水井抽取地下水，降低和限制地下水位。优点是调控地下水位实力强，缺点是井点分散、管理不位。优点是调控地下水位实力强，缺点是井点分散、管理不便，需较多水泵和动力。便，需较多水泵和动力。取水与排水的通道取水与排水的通道 输水建筑物输水建筑物1、渠道、渠道渠渠道道段段面面示示

10、意意图图 2、渠系建筑物为渠道正常工作和发挥其各种功能、渠系建筑物为渠道正常工作和发挥其各种功能而在渠道上兴建的水工建筑物。而在渠道上兴建的水工建筑物。（1）水闸：利用闸门限制流量和调整水位。）水闸：利用闸门限制流量和调整水位。取水与排水的通道取水与排水的通道 输水建筑物输水建筑物n（2）渡槽：渠道）渡槽：渠道跨越其他水道、凹跨越其他水道、凹地、道路和铁路等地、道路和铁路等修建的桥式交叉建修建的桥式交叉建筑物。筑物。n（3）隧道：渠）隧道：渠道跨越其他水道、道跨越其他水道、凹地、道路和铁凹地、道路和铁路等修建的地下路等修建的地下交叉建筑物。交叉建筑物。上海杨浦上海杨浦电厂取水电厂取水工程工程n

11、（4）跌水：）跌水：连接两段高程不同的渠道的阶梯阶梯式跌落建筑物。式跌落建筑物。n（5）陡坡：）陡坡：连接两段高程不同的渠道的坡度坡度大而近乎垂直的坡。大而近乎垂直的坡。(a)(a)跌水跌水 (b)(b)陡坡陡坡6.3水利发电工程水利发电工程 定义：利用水力发电。通过水工建筑物和动力设备将水能（流量的大小、水头的凹凸）转变为机械能，再由机械能转变为电能。云南石龙坝水电站云南石龙坝水电站我国第一座水电站，始建于我国第一座水电站，始建于1912年，规模较小。年，规模较小。葛洲坝水电站葛洲坝水电站19711971年年5 5月开工兴建，月开工兴建，19721972年年1212月停工，月停工，19741

12、974年年1010月复工，月复工，19881988年年1212月全部峻工。月全部峻工。最大坝高最大坝高4747米，总库容米，总库容16.816.8亿立方米。总装机容亿立方米。总装机容量量271.5271.5万千瓦万千瓦三峡水电站三峡水电站于于20092009年全部完工，世界上规模最年全部完工，世界上规模最大的水电站，坝高大的水电站，坝高185185米，蓄水高程米，蓄水高程175175米，水库长米，水库长600600余公里，共安装余公里，共安装3232台台7070万千瓦水轮发电机组，万千瓦水轮发电机组，总装机容量总装机容量22502250万千瓦。万千瓦。锦屏水电站锦屏水电站20052005年年1

13、111月月1212日开工，还未完工。日开工，还未完工。接受的形式为混凝土双曲拱坝，建成后坝高将为接受的形式为混凝土双曲拱坝，建成后坝高将为305m305m。将为世界第一高拱坝。总库容。将为世界第一高拱坝。总库容77.677.6亿亿m3m3，调，调整库容整库容49.149.1亿亿m3m3，具有年调整性能，具有年调整性能,装机容量装机容量360360万千瓦。万千瓦。6.3.1水电站建筑物水电站建筑物n主要特征：水头低，因此引用流量大。水电站产房既用来发电同时也用来挡水。1.1.坝式电站坝式电站河床式水电站河床式水电站河床式电站葛州坝水电站葛洲坝电站葛洲坝电站n当水头较大时，厂房本身反抗不了水的推力

14、，将厂房移到坝后，由大坝挡水。n特点：水头高，库容较大。产房不用来挡水。2.2.坝式电站坝式电站坝后式水电站坝后式水电站坝后式电站坝后式电站坝后式电站坝后式电站三峡水电站三峡水电站三峡水电站三峡水电站万家寨坝后式水电站n用引水道来集中水头用引水道来集中水头的电站。n特点：流量小，水头高，适合河道坡降较陡，流量较小的山区性河段。3.3.引水式水电站引水式水电站引水式水电站引水式水电站4.抽水蓄能电站抽水蓄能电站n抽水蓄能电站是一种特殊作用的水电站，是在时间上把能量重新安排。n因能量转换有损耗，一般用4度电抽水可发出3度电。广广州州抽抽水水蓄蓄能能电电站站n利用潮水涨、落产生的水位差所具有的势能来

15、发电。n据计算，世界海洋潮汐能隐藏量约为27亿千瓦，若全部转换成电能，每年发电量大约为1.2万亿度。浙浙江江江江厦厦潮潮汐汐电电站站5.5.潮汐电站潮汐电站法国朗斯潮汐电站6.4防洪工程防洪工程n防洪工程是预防、限制洪水成灾所修建的工程。防洪工程是预防、限制洪水成灾所修建的工程。n主要包括：挡水结构工程、河道整治工程、分主要包括：挡水结构工程、河道整治工程、分洪工程等洪工程等n它的作用可分为：阻挡洪水侵袭、增加泄洪实它的作用可分为：阻挡洪水侵袭、增加泄洪实力。力。挡水结构工程挡水结构工程1、堤：、堤：沿河、渠、湖、海岸边缘修建的挡水结构，沿河、渠、湖、海岸边缘修建的挡水结构，主要是防卫洪水对爱

16、护对象的侵袭。主要是防卫洪水对爱护对象的侵袭。袁州新区堤防工程袁州新区堤防工程2、坝、坝 坝是建在河流中建在河流中截断水流、抬高水文、形成水库的挡水结构，也具有泄洪、发电等功效。按材料分为：土石坝土石坝、混凝土坝、橡胶坝等；按结构特点和力学性能分为：重力坝重力坝、拱坝拱坝、支墩坝等。6.4.16.4.1挡水结构工程挡水结构工程橡胶坝橡胶坝（1）重力坝重力坝n原理：由坝体自重原理：由坝体自重来维持坝身稳定。来维持坝身稳定。n优点：平安牢靠、优点：平安牢靠、对地形地质适应性对地形地质适应性强、枢纽泄洪问题强、枢纽泄洪问题易解决、便于施工易解决、便于施工导流、施工便利。导流、施工便利。n缺点：材料用

17、量多、缺点：材料用量多、浇筑混凝土时须要浇筑混凝土时须要严格的温度限制。严格的温度限制。排水孔排水管灌浆帷幕帷幕灌浆孔非溢流坝段上游水位重力坝重力坝重力坝重力坝三峡水电站三峡水电站三峡水电站三峡水电站（2）拱坝拱坝n原理：原理：依靠两岸拱端的反力作用来维持稳定。n优点：优点：坝体轻韧（省材料）、若岩基稳定则抗震性能比较好。n缺点：缺点：对地形地质条件要求较高。拱坝拱坝四川二滩双曲拱坝最大坝高240m，拱冠顶部厚度11m，拱冠梁底部厚度56.74m，拱端最大厚度58.51m，拱圈最大中心角91.5。，拱顶弧长774.69m，为中国已建成的最高坝。锦屏水电站2005年11月12日开工，还未完工。接

18、受的形式为混凝土双曲拱坝，建成后坝高将为305m。将为世界第一高拱坝。总库容77.6亿m3，调整库容49.1亿m3，具有年调整性能,装机容量360万千瓦。意大利瓦依昂坝意大利瓦依昂坝(高高262m)1963年年10月月9日，库日，库岸岸3亿立方米的岩体高速下滑，冲入水库，将亿立方米的岩体高速下滑，冲入水库，将5000万立方米的水体挤出，毁灭了一座城市和万立方米的水体挤出，毁灭了一座城市和几个村镇，死亡约几个村镇，死亡约3000人，成为世界上最大的人，成为世界上最大的滑坡事务之一。滑坡事务之一。工程触发地质灾难，灾难致使工程失效工程触发地质灾难，灾难致使工程失效缘由分析：河谷左岸倾向河床的岩层层

19、面与卸荷裂隙、断层及古滑坡面共同形成了一个大范围的不稳定岩体；石灰岩地区岩溶发育，与断层、裂隙相连形成地下水补给区，增大滑动区扬压力和下滑力，降低抗滑区的阻滑力；水库水位上升至710m水平，又骤降700m，造成内水外渗，加上连续降雨，滑坡体完全饱和，触发了滑坡的发生。意大利意大利Vajont坝坝第五章第五章第五章第五章 水利工程概论水利工程概论水利工程概论水利工程概论（3）土石坝土石坝 土石坝是一种古老的坝型，目前仍是数量最多的坝型，它由土和石等当地材料建成的坝。优点：可以就地取材、结构简洁、便于修理、对地形地质条件要求较低、施工简洁。缺点：不行坝顶溢流、要另设溢洪道。昌马水库土石坝黄河小浪底

20、土石坝坝高154m，长1667米，总填筑量5185万立方米。总装机容量为180万千瓦。是我过迄今为止最大的土石坝，该工程可限制流域面积69.4万平方公里，占黄河流域总面积的92.3%，限制黄河输沙量的100%，为国家发展和经济建设起到了极大的促进作用。6.4.2河道整治工程、分洪工程河道整治工程、分洪工程n1、河道整治包括限制和调整河势，裁弯取直，河道展宽和疏浚。n2、分洪是当河道洪水位将超过保证水位或流量将超过平安泄量时，为保障爱护区平安，而实行的分泄超额洪水的措施。6.5给水排水工程给水排水工程 定义：给水排水工程是指用于水的供应、废水排放及水质改善的工程。给水排水工程是土木工程的一个分支

21、，但是在学科特征上与房屋、铁路、桥梁工程有所差异：（1）用水文地质学的原理解决从水源取水和排水的有关问题；（2）用水力学原理解决水的输送问题；（3）用化学和微生物学原理进行水质处理和检验。给排水分类给排水分类给水处理厂建筑物污水处理厂建筑小区（室外）给水排水工程建筑小区（室外）给水排水工程城市给水工程城市给水工程城市排水工程城市排水工程输水管网配水管网水表井室外给水管网建筑物阀门井引入管排出管建筑物外第一个污水检查井室外污水排水管道室外污水检查井碰头井城市污水排水管网城市给排水工程（市政工程）城市给排水工程（市政工程）绿色绿色 建筑给排水工程（建筑安装工程）建筑给排水工程（建筑安装工程）室内室

22、内室外室外给水范围：给水范围：红色红色排水范围：排水范围：浅蓝色浅蓝色给水范围：给水范围：排水范围：排水范围：城市给水系统城市给水系统 组成：取水工程、输水工程、水处理工程和配水管网工程。设计准则：（1）保证供应城市的须要水量；（2）保证供水水质符合国家规定的卫生标准；（3）保证不间断地供水、供应规定的服务水压和满足城市的消防要求。分类：统一给水、分质给水、分压给水、分区给水等。分质给水系统：针对不同的用水要求，分别供分质给水系统：针对不同的用水要求，分别供应不同水质标准的水。应不同水质标准的水。分质给水系统分质给水系统分压给水系统分压给水系统 分压给水系统：当城市中民用和工业用水分压给水系统

23、：当城市中民用和工业用水大户要求的水压差别很大时，可以接受分压给大户要求的水压差别很大时，可以接受分压给水系统。水系统。建筑给水系统建筑给水系统分类：分类：按所在部位分：按所在部位分：建筑内部给水系统建筑内部给水系统居住小区给水系统居住小区给水系统按用途分：按用途分：消防给水系统消防给水系统生活给水系统生活给水系统建筑室内给水系统图建筑室内给水系统图建筑给水系统分类建筑给水系统分类直接给水系统直接给水系统设水箱的给水系统设水箱的给水系统建筑给水系统分类建筑给水系统分类设水泵的给水方式设水泵的给水方式分区给水方式分区给水方式分质给水方式分质给水方式建筑给水系统分类建筑给水系统分类分类：分类：（1 1）雨污分流）雨污分流（2 2）雨污合流）雨污合流建建筑筑排排水水系系统统示示意意图图6.5.3建筑排水系统建筑排水系统城市排水系统城市排水系统 城市排水系统由收集（管渠管渠）、处理（污水污水厂厂）两方面的设施组成。城镇排水系统城镇排水系统中水系统中水系统n定义：将各类建筑或建筑小区运用后的排水，经处理达到中水水质要求后，回用于厕所便器冲洗、绿化、洗车、清扫等各杂用水用水点的一整套工程设施。n组成：中水原水系统、处理系统及给水系统。n作用：既节约了水资源，又使污水无害化。在环保，缓解水资源不足方面起到了重要作用。高层建筑用水量一般均较大，设置中水系统具有很大的现实意义。