现代土木工程 第8章 水利工程.ppt

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1、8.1 8.1 水利工程简介水利工程简介 水利工程是用于水利工程是用于控制和调配控制和调配自然界的地表水和地下水，自然界的地表水和地下水，达到达到除害兴利除害兴利目的而修建的工程。水是人类生产和生活必不可目的而修建的工程。水是人类生产和生活必不可少的宝贵资源，是人类生活和生产活动中必不可少的物质，但少的宝贵资源，是人类生活和生产活动中必不可少的物质，但其自然存在的状态并不完全符合人类的需要，在人类社会的生其自然存在的状态并不完全符合人类的需要，在人类社会的生存和发展中，需要不断地适应、利用、改造和保护水环境。存和发展中，需要不断地适应、利用、改造和保护水环境。8.18.1.1.1 概述概述修建

2、水利工程能控制水流，防止洪涝灾害，并进行水量修建水利工程能控制水流，防止洪涝灾害，并进行水量的调节和分配，以满足人民生活和生产对水资源的需要。的调节和分配，以满足人民生活和生产对水资源的需要。水利活动起源很早，文字记载可以追溯到水利活动起源很早，文字记载可以追溯到六七千六七千年前年前，水利在中国有着重要地位和悠久历史，历代有，水利在中国有着重要地位和悠久历史，历代有为的统治者，都把兴修水利作为治国安邦的大计。如为的统治者，都把兴修水利作为治国安邦的大计。如四川的都江堰四川的都江堰、关中的郑国渠关中的郑国渠、沟通长江与珠江水系、沟通长江与珠江水系的的灵渠灵渠及及京杭大运河京杭大运河等都是我国古代

3、水利工程的代表。等都是我国古代水利工程的代表。都江堰与京杭运河淮安船闸都江堰与京杭运河淮安船闸 8.1.2 8.1.2 水利工程的特点水利工程的特点 水利工程不同于其他土木工程，具有下列特点：水利工程不同于其他土木工程，具有下列特点：很强的系统性和综合性。很强的系统性和综合性。单项水利工程是同一流域，单项水利工程是同一流域，同一地区内各项水利工程的有机组成部分，这些工程既相辅同一地区内各项水利工程的有机组成部分，这些工程既相辅相成，又相互制约。单项水利工程自身往往是综合性的，各相成，又相互制约。单项水利工程自身往往是综合性的，各服务目标之间既紧密联系，又相互矛盾。水利工程和国民经服务目标之间既

4、紧密联系，又相互矛盾。水利工程和国民经济的其他部门也是紧密相关的。济的其他部门也是紧密相关的。规划设计水利工程必须从全局出发，系统地、综合地进规划设计水利工程必须从全局出发，系统地、综合地进行分析研究，才能得到最为经济合理的优化方案。行分析研究，才能得到最为经济合理的优化方案。灵渠水系灵渠水系总揽图总揽图 京杭大运河流京杭大运河流经区域经区域 对环境有很大影响。对环境有很大影响。水利工程不仅通过其建设任务对水利工程不仅通过其建设任务对所在地区的经济和社会发生影响，而且对江河、湖泊以及附所在地区的经济和社会发生影响，而且对江河、湖泊以及附近地区的自然面貌、生态环境、自然景观，甚至对区域气候，近地

5、区的自然面貌、生态环境、自然景观，甚至对区域气候，都将产生不同程度的影响。都将产生不同程度的影响。工作条件复杂。工作条件复杂。水利工程中各种水工建筑物都是在难水利工程中各种水工建筑物都是在难以确切把握的气象、水文、地质等自然条件下进行施工和运以确切把握的气象、水文、地质等自然条件下进行施工和运行的，承受水的推力、浮力、渗透力、冲刷力等多种荷载的行的，承受水的推力、浮力、渗透力、冲刷力等多种荷载的作用，工作条件较其他建筑物更为复杂。作用，工作条件较其他建筑物更为复杂。水利工程决堤事故水利工程决堤事故 水利工程的效益具有不确定性水利工程的效益具有不确定性，根据每年水文状况不同，根据每年水文状况不同

6、而效益不同，农田水利工程还与气象条件的变化有密切联系。而效益不同，农田水利工程还与气象条件的变化有密切联系。水利工程一般规模大，技术复杂，工期较长，投资多。水利工程一般规模大，技术复杂，工期较长，投资多。如长江三峡水利枢纽静态总投资如长江三峡水利枢纽静态总投资需要需要900.9900.9亿元亿元，总工期，总工期1818年。年。一期一期5 5年（年（19921992一一19971997年），主年），主要工程除准备工程外，主要进行一期要工程除准备工程外，主要进行一期围堰填筑，导流明渠开挖围堰填筑，导流明渠开挖。修筑混凝。修筑混凝土纵向围堰，以及修建左岸临时船闸，土纵向围堰，以及修建左岸临时船闸，并

7、开始修建左岸永久船闸、升爬机及并开始修建左岸永久船闸、升爬机及左岸部分石坝段的施工。左岸部分石坝段的施工。二期工程二期工程6 6年（年（1998-20031998-2003年），年），工程主要任务是工程主要任务是修筑二期围堰，左岸修筑二期围堰，左岸大坝的电站设施建设及机组安装大坝的电站设施建设及机组安装，同，同时继续进行并完成永久特级船闸，升时继续进行并完成永久特级船闸，升船机的施工。船机的施工。三期工程三期工程6 6年（年（20032003一一20092009年），年），本期进行的本期进行的右岸大坝和电站的施工右岸大坝和电站的施工，并继续完成全部机组安装。并继续完成全部机组安装。8.1.3

8、8.1.3 水利工程的类型及分类水利工程的类型及分类 蓄水工程蓄水工程指水库和塘坝，不包括专为引水、提水工程修建指水库和塘坝，不包括专为引水、提水工程修建的调节水库。的调节水库。引水工程引水工程指从河道、湖泊等地表水体自流引水的工程，不指从河道、湖泊等地表水体自流引水的工程，不包括从蓄水、提水工程中引水的工程；包括从蓄水、提水工程中引水的工程；提水工程提水工程指利用扬水泵站从河道、湖泊等地表水体提水的指利用扬水泵站从河道、湖泊等地表水体提水的工程，不包括从蓄水、引水工程中提水的工程；工程，不包括从蓄水、引水工程中提水的工程；调水工程调水工程指水资源一级区或独立流域之间的跨流域调水工指水资源一级

9、区或独立流域之间的跨流域调水工 程，蓄、引、提工程中均不包括调水工程的配套工程。程，蓄、引、提工程中均不包括调水工程的配套工程。地下水源工程地下水源工程指利用地下水的水井工程，分为浅层地下水指利用地下水的水井工程，分为浅层地下水和深层承压水。和深层承压水。南水北调南水北调西线方案西线方案南水北调南水北调中线方案中线方案南水北调南水北调东线方案东线方案水利工程类型水利工程类型作作 用用防洪工程防洪工程起防止洪水灾害的作用起防止洪水灾害的作用灌溉和排水工程灌溉和排水工程 起防止旱、涝、渍灾为农业生产服务的作用起防止旱、涝、渍灾为农业生产服务的作用水力发电工程水力发电工程起将水能转化为电能的作用起将

10、水能转化为电能的作用港口工程港口工程起改善和创建航运条件的作用起改善和创建航运条件的作用水土保持工程水土保持工程起防止水土流失的作用起防止水土流失的作用环境水利工程环境水利工程水质污染和维护生态平衡的作用水质污染和维护生态平衡的作用水利枢纽工程水利枢纽工程同时为防洪、灌溉、发电、航运等多种目标服务同时为防洪、灌溉、发电、航运等多种目标服务水利工程按其使用目的和服务对象分类水利工程按其使用目的和服务对象分类 水利枢纽工程水利枢纽工程是修建在同一河段或地点，共同完成以防治是修建在同一河段或地点，共同完成以防治水灾、开发利用水资源为目标的不同类型水工建筑物的综合体，水灾、开发利用水资源为目标的不同类

11、型水工建筑物的综合体，它是水利工程体系中最重要的组成部分，一般由它是水利工程体系中最重要的组成部分，一般由挡水建筑物挡水建筑物、泄水建筑物泄水建筑物、进水建筑物进水建筑物以及必要的水电站厂房、通航、过鱼、以及必要的水电站厂房、通航、过鱼、过木等专门性的水工建筑物组成。过木等专门性的水工建筑物组成。向家坝水利枢纽三维模型向家坝水利枢纽三维模型 按按承担任务承担任务的不同，可分为的不同，可分为防洪枢纽防洪枢纽、灌溉灌溉(或供水或供水)枢纽枢纽、水力发电枢纽水力发电枢纽和和航运枢纽航运枢纽等。多数水利枢纽承担多项任务，称等。多数水利枢纽承担多项任务，称为综合性水利枢纽。为综合性水利枢纽。葛洲坝水利枢

12、纽葛洲坝水利枢纽 桂平航运枢纽桂平航运枢纽工程工程等别等别工程工程规模规模分分 等等 指指 标标水库水库总库容总库容(亿立方米亿立方米)防防 洪洪灌溉面积灌溉面积(万亩万亩)水电站装水电站装机容量机容量(万千瓦万千瓦)保护城镇及保护城镇及工矿区工矿区保护农田面积保护农田面积(万亩万亩)一一大大(1)型型10特别重要城市、特别重要城市、工矿区工矿区50015075二二大大(2)型型101重要城市、重要城市、工矿区工矿区500100150507525三三中型中型10.1中等城市、中等城市、工矿区工矿区10030505252.5四四小小(1)型型0.10.01一般城镇、一般城镇、工矿区工矿区3050

13、.52.50.05五五小小(2)型型0.010.001-0.50.05中国水利枢纽工程分等指标中国水利枢纽工程分等指标 8.1.4 8.1.4 水利工程发展趋势水利工程发展趋势 水利工程的水工建筑物向水利工程的水工建筑物向高水头高水头、大容量大容量、新材料新材料、新结新结构构等方面发展。随着施工技术不断提高和大型、高效施工机械等方面发展。随着施工技术不断提高和大型、高效施工机械及高速、大容量电子计算机的采用，高拱坝、高土石坝、碾压及高速、大容量电子计算机的采用，高拱坝、高土石坝、碾压混凝土坝、深埋隧洞及大型地下建筑物等的设计和研究将会有混凝土坝、深埋隧洞及大型地下建筑物等的设计和研究将会有较快

14、的进展。较快的进展。排名国名电站名称所在河流装机容量(万kw)年发电量(亿kwh)开始发电年份1中国三峡长江182084720032巴西、巴拉圭伊泰普巴拉那河126071019843美国大古力哥伦比亚河108320319424委内瑞拉古里卡罗尼河103051019685巴西图库鲁伊托坎廷斯河80032419846加拿大拉格兰德二级拉格兰德河73335819797俄罗斯萨扬舒申斯克叶尼塞河64023719788俄罗斯克拉斯诺雅尔斯克叶尼塞河60020419689加拿大丘吉尔瀑布丘吉尔河5233451971全球大型水电站排行表全球大型水电站排行表 当前世界多数国家出现人口增长过快，可利用水资源不足

15、，当前世界多数国家出现人口增长过快，可利用水资源不足，城镇供水紧张，能源短缺，生态环境恶化等重大问题，都与水城镇供水紧张，能源短缺，生态环境恶化等重大问题，都与水有密切联系。有密切联系。水灾防治水灾防治、水资源的充分开发利用水资源的充分开发利用成为当代社会成为当代社会经济发展的重大课题。水利工程的发展趋势主要是：经济发展的重大课题。水利工程的发展趋势主要是：防治水灾的工程措施与非工程措施进一步结合防治水灾的工程措施与非工程措施进一步结合，非工程，非工程措施越来越占重要地位措施越来越占重要地位;水资源的开发利用进一步向水资源的开发利用进一步向综合性、多目标综合性、多目标发展；发展；水利工程的作用

16、，不仅要满足日益增长的水利工程的作用，不仅要满足日益增长的人民生活和工人民生活和工农业生产农业生产发展的需要，而且要更多地为发展的需要，而且要更多地为保护和改善环境保护和改善环境服务；服务；大区域、大范围的水资源调配工程大区域、大范围的水资源调配工程，如跨流域引水工程，如跨流域引水工程，将进一步发展；将进一步发展；由于由于新的勘探技术、新的分析计算和监测试验手段新的勘探技术、新的分析计算和监测试验手段以及以及新材料、新工艺新材料、新工艺的发展，复杂地基和高水头水工建筑物将随之的发展，复杂地基和高水头水工建筑物将随之得到发展，当地材料将得到更广泛的应用，水工建筑物的造价得到发展，当地材料将得到更

17、广泛的应用，水工建筑物的造价将会进一步降低；将会进一步降低；水资源和水利工程的水资源和水利工程的统一管理、统一调度统一管理、统一调度将逐步加强。将逐步加强。溪洛渡水电站溪洛渡水电站有有高拱坝高拱坝、高水头高水头、高地震带高地震带和和大型洞室群大型洞室群的的开挖等特点，技术上非常有挑战性，既是国家实施西部大开发战开挖等特点，技术上非常有挑战性，既是国家实施西部大开发战略的重大举措，同时又缓解我国经济高速发展中日益突出的略的重大举措，同时又缓解我国经济高速发展中日益突出的电力电力紧张问题紧张问题，对有效改善国家电网结构，促进东、中、西部优势互，对有效改善国家电网结构，促进东、中、西部优势互补、协调

18、发展等方面具有十分重大的意义。补、协调发展等方面具有十分重大的意义。正在建设的正在建设的溪洛渡水电站溪洛渡水电站溪洛渡水电站溪洛渡水电站是我国仅次于三峡工程的世界级巨型水是我国仅次于三峡工程的世界级巨型水电站，大坝采用混凝土电站，大坝采用混凝土双曲拱坝双曲拱坝双曲拱坝双曲拱坝，坝高，坝高276276米，系世界最高大坝之米，系世界最高大坝之一，建成后期装机容量和年平均发电量的规模将排世界第三。一，建成后期装机容量和年平均发电量的规模将排世界第三。8.2 8.2 主要水工建筑物主要水工建筑物 水利工程的基本组成是各种水工建筑物，包水利工程的基本组成是各种水工建筑物，包括括挡水建筑物挡水建筑物、泄水

19、建筑物泄水建筑物、进水建筑物进水建筑物、输水建筑输水建筑物物、河道整治建筑物河道整治建筑物、水电站建筑物水电站建筑物、渠系建筑物渠系建筑物、过坝设施过坝设施等。等。水工建筑物设计内容很多，其具体内容及流程如图下。为使水工建筑物的安全度与其重要性和工程造价相协调，为使水工建筑物的安全度与其重要性和工程造价相协调，即在保证一定安全度的前提下，做到经济合理，需要对枢纽中即在保证一定安全度的前提下，做到经济合理，需要对枢纽中的各个建筑物按其作用和重要性进行分级。的各个建筑物按其作用和重要性进行分级。对不同级别的建筑物，在抗御洪水能力、强度和稳定安全对不同级别的建筑物，在抗御洪水能力、强度和稳定安全系数

20、、建筑材料和运行可靠性等方面应有不同的要求。级别高，系数、建筑材料和运行可靠性等方面应有不同的要求。级别高，要求也高；级别低，则可适当降低要求，我国水工建筑物分为要求也高；级别低，则可适当降低要求，我国水工建筑物分为五级，具体级别划分见表五级，具体级别划分见表.工程等别永久性建筑物级别临时性建筑物级别主要建筑物次要建筑物一134二234三345四455五55-中国水工建筑物级别的划分中国水工建筑物级别的划分 按照功能水工建筑物大体分为三类：挡水建筑物、泄水建筑物和按照功能水工建筑物大体分为三类：挡水建筑物、泄水建筑物和专门水工建筑物。此外，还有专门为某一目的服务的水工建筑物，专门水工建筑物。此

21、外，还有专门为某一目的服务的水工建筑物，水工建筑物以多种形式组合成不同类型的水利工程。水工建筑物以多种形式组合成不同类型的水利工程。8.2.1 8.2.1 挡水建筑物挡水建筑物 挡水建筑物是具有阻挡或拦束水流、拥高或调节上游水位挡水建筑物是具有阻挡或拦束水流、拥高或调节上游水位的建筑物，的建筑物，一般横跨河道者称为坝一般横跨河道者称为坝，沿水流方向在河道两侧修沿水流方向在河道两侧修筑者称为堤筑者称为堤，坝是形成水库的关键性工程。坝的类型根据坝址，坝是形成水库的关键性工程。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、造价等综合的自然条件、建筑材料、施工场地、导流、工期、造价等综合

22、比较选定。比较选定。挡水建筑物现场照片挡水建筑物现场照片 坝是主要的挡水建筑物之一，它的主要荷载有坝是主要的挡水建筑物之一，它的主要荷载有坝面水压力坝面水压力、坝体自重坝体自重、泥沙压力泥沙压力、冰压力冰压力、温度荷载温度荷载以及以及地震荷载地震荷载等。坝等。坝的设计中要解决的主要问题是坝体抵抗滑动或倾覆的稳定性、的设计中要解决的主要问题是坝体抵抗滑动或倾覆的稳定性、防止坝体自身的破裂和渗漏。防止坝体自身的破裂和渗漏。(1)(1)土石坝土石坝 土石坝包括土石坝包括土坝、堆石坝、土石混土坝、堆石坝、土石混合坝合坝等，又统称为当地材料坝。等，又统称为当地材料坝。土石坝的优点有：筑坝材料可以就土石坝

23、的优点有：筑坝材料可以就地取材，可节省大量钢材和水泥，节省地取材，可节省大量钢材和水泥，节省进场公路；能适应地基变形，对地基的进场公路；能适应地基变形，对地基的要求比混凝土坝要低；结构简单，工作要求比混凝土坝要低；结构简单，工作可靠，便于维修和加高、扩建；施工技可靠，便于维修和加高、扩建；施工技术简单，工序少，便于组织机械化施工。术简单，工序少，便于组织机械化施工。不足之处是坝顶不能过流，必须另不足之处是坝顶不能过流，必须另开溢洪道，施工导流不如混凝土坝便利，开溢洪道，施工导流不如混凝土坝便利，对防渗要求高；加之剖面大，填筑量大对防渗要求高；加之剖面大，填筑量大而且施工容易受季节影响。而且施工

24、容易受季节影响。土石坝类型土石坝类型坝体材料及特点坝体材料及特点均质土坝均质土坝坝体剖面的全部或绝大部分由一种土料填筑。坝体剖面的全部或绝大部分由一种土料填筑。优点：材料单一，施工简单；优点：材料单一，施工简单；缺点：当坝身材料粘性较大时，雨季或冬季施工较困难。缺点：当坝身材料粘性较大时，雨季或冬季施工较困难。塑性心墙坝塑性心墙坝用透水性较好的砂或砂砾石做坝壳，以防渗性较好的粘性土作为防渗体设在用透水性较好的砂或砂砾石做坝壳，以防渗性较好的粘性土作为防渗体设在坝的剖面中心位置，心墙材料可用粘土也可用沥青混凝土和钢筋混凝土；坝的剖面中心位置，心墙材料可用粘土也可用沥青混凝土和钢筋混凝土；优点：坡

25、陡，坝剖面较小，工程量少，心墙占总方量比重不大，因此施工受优点：坡陡，坝剖面较小，工程量少，心墙占总方量比重不大，因此施工受季节影响相对较小；季节影响相对较小；缺点：要求心墙与坝壳大体同时填筑，干扰大，缺点：要求心墙与坝壳大体同时填筑，干扰大，一旦建成，难修补。一旦建成，难修补。塑性斜墙坝塑性斜墙坝防渗体置于坝剖面的一侧。防渗体置于坝剖面的一侧。优点：斜墙与坝壳之间的施工干扰相对较小，在调配劳动力和缩短工期方面优点：斜墙与坝壳之间的施工干扰相对较小，在调配劳动力和缩短工期方面比心墙坝有利；比心墙坝有利；缺点：上游坡较缓，粘土量及总工程量较心墙坝大，抗震性及对不均匀沉降缺点：上游坡较缓，粘土量及

26、总工程量较心墙坝大，抗震性及对不均匀沉降的适应性不如塑性心墙坝。的适应性不如塑性心墙坝。多种土质坝多种土质坝坝址附近有多种土料用来填筑的坝。坝址附近有多种土料用来填筑的坝。土石混合坝土石混合坝如坝址附近砂、砂砾不足，而石料较多，上述的多种土质坝的一些部位可用如坝址附近砂、砂砾不足，而石料较多，上述的多种土质坝的一些部位可用石料代替砂料。石料代替砂料。土石坝的类型及特点土石坝的类型及特点 粘土心墙堆石坝粘土心墙堆石坝 沥青混凝土心墙堆石坝沥青混凝土心墙堆石坝 粘土斜心墙堆石坝粘土斜心墙堆石坝 粘土斜墙堆石粘土斜墙堆石钢筋混凝土面板堆石坝钢筋混凝土面板堆石坝 重力墙式堆石坝重力墙式堆石坝 (2)(

27、2)混凝土坝混凝土坝 混凝土坝可分为混凝土坝可分为重力坝、拱重力坝、拱坝和支墩坝坝和支墩坝三种类型，重力坝依三种类型，重力坝依靠坝体自重与基础间产生的摩擦靠坝体自重与基础间产生的摩擦力来承受水的推力而维持稳定。力来承受水的推力而维持稳定。其优点是结构简单，施工其优点是结构简单，施工较容易，耐久性好，适宜较容易，耐久性好，适宜于在岩基上进行高坝建筑，于在岩基上进行高坝建筑，便于设置泄水建筑物。便于设置泄水建筑物。当河谷狭窄时，可采用当河谷狭窄时，可采用平面平面上呈弧线上呈弧线的拱坝。拱坝为一空间的拱坝。拱坝为一空间壳体结构，壳体结构，平面上呈拱形，凸向平面上呈拱形，凸向上游，利用拱的作用将所承受

28、的上游，利用拱的作用将所承受的水平载荷水平载荷变为变为轴向压力轴向压力传至两岸传至两岸基岩，两岸拱座支撑坝体，保持基岩，两岸拱座支撑坝体，保持坝体稳定坝体稳定。拱坝具有较高的超载能拱坝具有较高的超载能力，拱坝对地基和两岸力，拱坝对地基和两岸岩石要求较高，施工上岩石要求较高，施工上亦较重力坝难度大。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。在两岸岩基坚硬完整的狭窄河谷坝址，特别适于建造拱坝。一般按坝底厚度与最大坝高的一般按坝底厚度与最大坝高的比值比值将拱坝分为将拱坝分为薄拱坝薄拱坝、拱坝拱坝、重力拱坝重力拱坝；若坝底厚度与最大坝高的比值很大时，拱的作用已；若坝底厚度与

29、最大坝高的比值很大时，拱的作用已很小，即近于重力坝。如图所示的是建设中的小湾水电站的拦很小，即近于重力坝。如图所示的是建设中的小湾水电站的拦河大坝，采用混凝土双曲拱坝，是目前建设规模仅次于三峡的河大坝，采用混凝土双曲拱坝，是目前建设规模仅次于三峡的中国第二大水电站，中国第二大水电站，坝高坝高292292米米，是世界上已建和拟建中的最，是世界上已建和拟建中的最高拱坝。高拱坝。建设中的小湾水电站的拦河大坝建设中的小湾水电站的拦河大坝 在缺乏足够筑坝材料时，可在缺乏足够筑坝材料时，可采用钢筋混凝土的轻型坝采用钢筋混凝土的轻型坝(俗称支俗称支墩坝墩坝)，由一系列，由一系列倾斜的面板倾斜的面板和和支支承

30、面板的支墩承面板的支墩(扶壁扶壁)组成的坝，组成的坝，面板直接承受上游水压力和泥沙面板直接承受上游水压力和泥沙压力等荷载，通过支墩将荷载传压力等荷载，通过支墩将荷载传给地基给地基。面板和支墩连成整体。面板和支墩连成整体。根据面板的形式，支墩根据面板的形式，支墩坝可分为三种类型：坝可分为三种类型：平平板坝板坝、连拱坝连拱坝和和大头坝。大头坝。支墩坝支墩坝抵抗地震作用的抵抗地震作用的能力和耐久性都较差。能力和耐久性都较差。平板坝平板坝 连拱坝连拱坝 大头坝大头坝 连拱坝的出现一方面由于平板坝的面板受力条件不好，连拱坝的出现一方面由于平板坝的面板受力条件不好，需将面板的形式加以改进，混凝土抗压性能好

31、，所以将平面面需将面板的形式加以改进，混凝土抗压性能好，所以将平面面板改为圆弧面板板改为圆弧面板(拱拱)，即，即连拱坝连拱坝；当在河谷较宽时，若采用一；当在河谷较宽时，若采用一般拱坝，拱作用得不到充分发挥，且混凝土方量多般拱坝，拱作用得不到充分发挥，且混凝土方量多(中心角越中心角越大，弧长越长大，弧长越长)，故将，故将面板做成连续拱型面板做成连续拱型，其受力条件较好能，其受力条件较好能较好地利用材料强度。较好地利用材料强度。梅山连拱坝梅山连拱坝 加拿大丹尼尔约翰逊连拱坝加拿大丹尼尔约翰逊连拱坝 随着世界筑坝技术的提高，坝的高度逐渐提高，坝的规随着世界筑坝技术的提高，坝的高度逐渐提高，坝的规模亦

32、随之加大。目前模亦随之加大。目前世界最高的坝世界最高的坝是俄罗斯是俄罗斯335m335m高的高的罗贡土石罗贡土石坝坝，最高的混凝土坝最高的混凝土坝是瑞士的是瑞士的大迪克桑斯坝大迪克桑斯坝，坝高为坝高为285m285m。体。体积最大的土石坝是巴基斯坦塔贝拉水电站的土石坝，体积达积最大的土石坝是巴基斯坦塔贝拉水电站的土石坝，体积达1.21.2亿立方米亿立方米；体积最大的体积最大的混凝土坝是俄罗斯的混凝土坝是俄罗斯的萨扬舒申斯克萨扬舒申斯克重力拱坝重力拱坝，体积为，体积为850850万立方米万立方米；若计入尾矿坝则为美国新科；若计入尾矿坝则为美国新科尼利亚尾矿坝，体积为尼利亚尾矿坝，体积为2.12.

33、1亿立方米亿立方米。俄罗斯罗贡坝俄罗斯罗贡坝 瑞士的大迪克桑斯坝瑞士的大迪克桑斯坝 (3)(3)其他类型的坝其他类型的坝 其他材料建成的坝如橡胶坝、钢坝、木坝及草土坝其他材料建成的坝如橡胶坝、钢坝、木坝及草土坝(堰堰)等使用较少，一般只适用于低水头。等使用较少，一般只适用于低水头。橡胶坝橡胶坝坝高一般在坝高一般在7m7m以下，以下，最大达最大达15m15m，建于河道及渠道上便于调节水位。，建于河道及渠道上便于调节水位。钢坝钢坝常为钢板常为钢板桩格体坝，最大坝高约桩格体坝，最大坝高约30m30m，常用于海港码头以及施工期的纵，常用于海港码头以及施工期的纵向围堰中。向围堰中。木坝及草土坝木坝及草土

34、坝是传统水工建筑物，近代常用于临时是传统水工建筑物，近代常用于临时建筑物中。建筑物中。橡胶坝橡胶坝 堤是沿河、渠、湖、海岸边或行洪区、分洪区、围垦区边缘堤是沿河、渠、湖、海岸边或行洪区、分洪区、围垦区边缘修筑的挡水建筑物修筑的挡水建筑物。其作用为：防御洪水泛滥，保护居民、农田。其作用为：防御洪水泛滥，保护居民、农田及其各种设施；限制分洪区及其各种设施；限制分洪区(蓄洪区蓄洪区)、行洪区的淹没范围；围垦、行洪区的淹没范围；围垦洪泛区或海滩，增加土地开发利用的面积；抵挡风浪或抗御海潮；洪泛区或海滩，增加土地开发利用的面积；抵挡风浪或抗御海潮；约束河道水流，控制流势，加大流速，利于泄洪排沙。约束河道

35、水流，控制流势，加大流速，利于泄洪排沙。规划、规划、设计步骤设计步骤规划设计及其影响因素规划设计及其影响因素堤线选择堤线选择 调查研究地区经济、社会状况、土壤地质条件、水文及泥沙特性、河床演变调查研究地区经济、社会状况、土壤地质条件、水文及泥沙特性、河床演变规律等。规律等。堤线走势应尽可能平顺，避免急弯和局部突出，以适应洪水河势流向。堤线走势应尽可能平顺，避免急弯和局部突出，以适应洪水河势流向。尽可能避开村庄，少占耕地。尽可能避开村庄，少占耕地。尽量选在地势较高、土质较好之处，以减少筑堤的工程量。尽量选在地势较高、土质较好之处，以减少筑堤的工程量。堤线离中常水域的距离，应考虑营造防浪林和修堤取

36、土的要求。堤线离中常水域的距离，应考虑营造防浪林和修堤取土的要求。堤距和堤堤距和堤高的确定高的确定 河道通过相同的设计流量时，堤距窄，水位高，则堤顶高；堤距宽则堤顶低。河道通过相同的设计流量时，堤距窄，水位高，则堤顶高；堤距宽则堤顶低。考虑洪水河床要有足够的宽度以通过设计洪峰流量，同时又不使当地水位过考虑洪水河床要有足够的宽度以通过设计洪峰流量，同时又不使当地水位过分地升高并兼顾上下游的水位情况。分地升高并兼顾上下游的水位情况。确定防洪标准，再根据水文分析与计算，确定设计洪水，并根据河道水力、确定防洪标准，再根据水文分析与计算，确定设计洪水，并根据河道水力、泥沙特性，推算沿程设计水位。泥沙特性

37、，推算沿程设计水位。根据风浪要素、沉陷和工程等级，确定堤顶超高，然后建立设计流量下堤距根据风浪要素、沉陷和工程等级，确定堤顶超高，然后建立设计流量下堤距与堤高的关系。与堤高的关系。再根据社会经济能力和技术水平，经过多方案的技术经济比较，选定最佳的再根据社会经济能力和技术水平，经过多方案的技术经济比较，选定最佳的堤距与堤高。必要时还可以用河工模型试验，对上述结果加以验证。堤距与堤高。必要时还可以用河工模型试验，对上述结果加以验证。堤身横断堤身横断面设计面设计 根据挡水水头大小、堤基地质情况、堤身材料，来确定堤身横断面的结构。根据挡水水头大小、堤基地质情况、堤身材料，来确定堤身横断面的结构。堤顶宽

38、度应考虑满足料物堆存、防汛抢险、交通运输的要求。堤顶宽度应考虑满足料物堆存、防汛抢险、交通运输的要求。堤的边坡应综合考虑雨水的坡蚀作用、植物生长、机械维修等因素对其稳定堤的边坡应综合考虑雨水的坡蚀作用、植物生长、机械维修等因素对其稳定性的影响。性的影响。石堤及防洪墙的断面设计，根据设计荷载，由建筑的稳定和结构计算确定。石堤及防洪墙的断面设计，根据设计荷载，由建筑的稳定和结构计算确定。堤的规划设计及其影响因素堤的规划设计及其影响因素 堤身加固方式堤身加固方式a 抽槽换土抽槽换土 b 粘土斜墙和铺盖粘土斜墙和铺盖 c 构筑防渗墙构筑防渗墙 d 砂石反滤砂石反滤 e 减压井减压井 f 修筑前戗修筑前

39、戗 g 修筑后戗修筑后戗 h 堤背放淤堤背放淤 由于河床淤积抬高，堤防相对降低，堤身受各种影响和内部存由于河床淤积抬高，堤防相对降低，堤身受各种影响和内部存在隐患，危及安全，因此需要对堤防加高加固，以维持和巩固其效在隐患，危及安全，因此需要对堤防加高加固，以维持和巩固其效能。堤的加高应根据新的设计指标，采用的材料和结构，连同原有能。堤的加高应根据新的设计指标，采用的材料和结构，连同原有堤防进行分析计算，以确定新的堤身横断面。堤防进行分析计算，以确定新的堤身横断面。堤的加固堤的加固通常采用通常采用加加大横断面尺寸大横断面尺寸或或改变堤身结构改变堤身结构的办法，主要的措施有：的办法，主要的措施有：

40、8.2.2 8.2.2 泄水建筑物泄水建筑物 泄水建筑物是用以排放多余水量、泥沙和冰凌等的水工建泄水建筑物是用以排放多余水量、泥沙和冰凌等的水工建筑物。泄水建筑物具有筑物。泄水建筑物具有安全排洪安全排洪，放空水库放空水库的功能。对于水库、的功能。对于水库、江河、渠道或前池等的运行起太平门的作用，也可用于施工导江河、渠道或前池等的运行起太平门的作用，也可用于施工导流。泄水孔、泄水隧洞、溢洪道、溢流坝等是泄水建筑物的主流。泄水孔、泄水隧洞、溢洪道、溢流坝等是泄水建筑物的主要形式。此外，要形式。此外，与坝结合与坝结合在一起的称在一起的称坝体泄水建筑物坝体泄水建筑物；设在坝设在坝身以外身以外的常统称为

41、的常统称为岸边泄水建筑物岸边泄水建筑物。泄水建筑物示意图泄水建筑物示意图 泄水建筑物泄水建筑物是水利枢纽的重要组成部分，其造价常占工程是水利枢纽的重要组成部分，其造价常占工程总造价的很大部分，合理选择形式，确定其尺寸十分重要。泄总造价的很大部分，合理选择形式，确定其尺寸十分重要。泄水建筑物按其进口高程可布置成水建筑物按其进口高程可布置成表孔表孔、中孔中孔、深孔深孔或或底孔底孔。表。表孔泄流与进口淹没在水下的孔口泄流，在同样水头时，前者具孔泄流与进口淹没在水下的孔口泄流，在同样水头时，前者具有较大的泄流能力，是有较大的泄流能力，是溢洪道溢洪道及及溢流坝溢流坝的主要形式。的主要形式。葛洲坝水利枢纽

42、二江泄水闸葛洲坝水利枢纽二江泄水闸 (1)(1)溢洪道溢洪道 溢洪道溢洪道是用于宣泄规划库容所不能容纳的洪水，保证坝体是用于宣泄规划库容所不能容纳的洪水，保证坝体安全的开敞式或带有胸墙进水口的溢流泄水建筑物。溢洪道一安全的开敞式或带有胸墙进水口的溢流泄水建筑物。溢洪道一般不经常工作，但却是水库枢纽中的重要建筑物。般不经常工作，但却是水库枢纽中的重要建筑物。溢洪道的分类溢洪道的分类标准标准溢洪道的类型溢洪道的类型目的与作用目的与作用泄洪标准及泄洪标准及运用情况运用情况正常溢洪道正常溢洪道用以宣泄设计洪水。用以宣泄设计洪水。非常溢洪道非常溢洪道用以宣泄非常洪水。用以宣泄非常洪水。所在位置所在位置河

43、床式溢洪道河床式溢洪道经由坝身用以宣泄洪水。经由坝身用以宣泄洪水。岸边岸边溢洪溢洪道道正槽溢洪道正槽溢洪道泄槽与溢流堰正交，过堰水流与泄槽轴线方向一致。泄槽与溢流堰正交，过堰水流与泄槽轴线方向一致。侧槽溢洪道侧槽溢洪道溢流堰设在泄槽一侧，溢流堰轴线与泄槽大致平行。溢流堰设在泄槽一侧，溢流堰轴线与泄槽大致平行。井式溢洪道井式溢洪道进水口在平面为一环形溢流堰，水流过堰后，经竖进水口在平面为一环形溢流堰，水流过堰后，经竖井和隧洞流向下游。井和隧洞流向下游。虹吸溢洪道虹吸溢洪道利用虹吸作用泄水，水流出虹吸管后，经泄槽流向利用虹吸作用泄水，水流出虹吸管后，经泄槽流向下游，可建在岸边，也可建在坝内。下游，

44、可建在岸边，也可建在坝内。溢洪道的类型溢洪道的类型 岸边溢洪道岸边溢洪道通常由通常由进水渠进水渠、控制段控制段、泄水段泄水段、消能段消能段组成。组成。进水渠起进水与调整水流的作用。控制段常用实用堰或宽顶堰，进水渠起进水与调整水流的作用。控制段常用实用堰或宽顶堰，堰顶可设或不设闸门。泄水段有堰顶可设或不设闸门。泄水段有泄槽泄槽和和隧洞隧洞两种形式。为保护两种形式。为保护泄槽免遭冲刷和岩石不被风化，一般都用混凝土衬砌，并采用泄槽免遭冲刷和岩石不被风化，一般都用混凝土衬砌，并采用挑流消能或水跃消能。当下泄水流不能直接归入原河道时，还挑流消能或水跃消能。当下泄水流不能直接归入原河道时，还需另设尾水渠，

45、以便与下游河道妥善衔接。需另设尾水渠，以便与下游河道妥善衔接。溢洪道现场照片溢洪道现场照片 (2)(2)溢流坝溢流坝 溢流坝溢流坝(又称滚水坝又称滚水坝)一般由混凝土或浆砌石筑成。按坝型一般由混凝土或浆砌石筑成。按坝型分为分为溢流重力坝、溢流拱坝、溢流支墩坝和溢流土石坝溢流重力坝、溢流拱坝、溢流支墩坝和溢流土石坝等。与等。与厂房结合在一起作为泄洪建筑物的坝内式厂房溢流坝、厂房顶厂房结合在一起作为泄洪建筑物的坝内式厂房溢流坝、厂房顶溢流和挑越厂房顶泄流的厂坝联合泄洪方式，可用在高山狭谷溢流和挑越厂房顶泄流的厂坝联合泄洪方式，可用在高山狭谷地区，当宣泄大流量时，是解决溢洪道和电站厂房布置位置不地区

46、，当宣泄大流量时，是解决溢洪道和电站厂房布置位置不足的一种途径。足的一种途径。坝顶溢流坝顶溢流 坝面溢流坝面溢流 大孔口坝面溢流大孔口坝面溢流 溢流坝设计要满足：溢流坝设计要满足：有足够的有足够的溢流前沿长度溢流前沿长度和和泄流能力泄流能力以满足防洪要求；以满足防洪要求；水流平顺，坝面水流平顺，坝面无不利的负压或振动无不利的负压或振动；下泄水流下泄水流不造成危害性冲刷不造成危害性冲刷。近期的高坝建设中，在新型。近期的高坝建设中，在新型消能技术、通气减蚀措施等许多方面都获得了较大的进展。溢消能技术、通气减蚀措施等许多方面都获得了较大的进展。溢流重力坝是溢流坝中修建较多、运行经验丰富的坝型。流重力

47、坝是溢流坝中修建较多、运行经验丰富的坝型。河北省潘家口水利枢纽重力坝河北省潘家口水利枢纽重力坝 湖南省凤滩水电站腹拱式溢流拱坝湖南省凤滩水电站腹拱式溢流拱坝 对于多目标或高水头、窄河谷、大流量的水利枢纽，一般对于多目标或高水头、窄河谷、大流量的水利枢纽，一般可选择采用表孔、中孔或深孔，坝身与坝体外泄流，坝与厂房可选择采用表孔、中孔或深孔，坝身与坝体外泄流，坝与厂房顶泄流等联合泄水方式。如图所示的我国贵州省乌江渡水电站顶泄流等联合泄水方式。如图所示的我国贵州省乌江渡水电站采用采用隧洞、坝身泄水孔、电站、岸边滑雪式溢洪道和挑越厂房隧洞、坝身泄水孔、电站、岸边滑雪式溢洪道和挑越厂房顶泄洪等顶泄洪等组

48、合形式，最大泄流能力组合形式，最大泄流能力21350m21350m3 3/s/s。贵州省乌江渡水电站贵州省乌江渡水电站8.2.3 8.2.3 专门水工建筑物专门水工建筑物 专门水工建筑物的功能多样，难以严格区分其功能作用，专门水工建筑物的功能多样，难以严格区分其功能作用，这里指的是除通用性水工建筑物这里指的是除通用性水工建筑物(挡水建筑物和泄水建筑物挡水建筑物和泄水建筑物)以外以外的专门性水工建筑物，主要有：的专门性水工建筑物，主要有：水电站建筑物水电站建筑物，如前池、调压室、压力水管、水电站厂房；，如前池、调压室、压力水管、水电站厂房；渠系建筑物，渠系建筑物，如节制闸、分水闸、渡槽、沉沙池、

49、冲沙闸；如节制闸、分水闸、渡槽、沉沙池、冲沙闸；港口水工建筑物，港口水工建筑物，如防波堤、码头、船坞、船台和滑道；如防波堤、码头、船坞、船台和滑道；过坝设施，过坝设施，如船闸、升船机、放木道、筏道及鱼道等。如船闸、升船机、放木道、筏道及鱼道等。防波堤防波堤 (1)(1)水电站建筑物水电站建筑物 水电站建筑物是将从水电站建筑物是将从水电站进水口水电站进水口起到起到水电站厂房水电站厂房、水电水电站升压开关站站升压开关站等专供水电站发电使用的建筑物，水电站建筑物等专供水电站发电使用的建筑物，水电站建筑物类型及功能作用见表。类型及功能作用见表。水水电电站建筑物站建筑物类类型型功能作用功能作用进进水口水

50、口分分为为开敞式开敞式进进水口、深式水口、深式进进水口；水口；将将发电发电用水引入引水道。用水引入引水道。引水建筑物引水建筑物包括渠道、无包括渠道、无压压引水隧洞、有引水隧洞、有压压引水隧洞引水隧洞(见见水工隧洞水工隧洞)、压压力水管等；力水管等；将已引入的将已引入的发电发电用水用水输输送送给给水水轮发电轮发电机机组组。平水建筑物平水建筑物包括前池、包括前池、调压调压室等；室等；当水当水电电站站负负荷荷变变化化时时，用于平，用于平稳稳引水道中流量及引水道中流量及压压力的力的变变化。化。尾水道尾水道分分为为尾水渠和尾水隧洞；尾水渠和尾水隧洞；将将发电发电后的尾水自机后的尾水自机组组排向下游。排向