水利水电工程概论复习资料

1、袇膇芃薀袃 第一章 绪论1. 狭义、 广义水资源2.水资源的特性（循环性和有限性、时空分布不均匀性 、用途多样性、利害两重性）3.我国水资源现状（ 1水资源短缺； 2水污染严重； 3水土流失严重； 4水价偏低，水资源浪费严重）4.水利事业的效益主要有：防洪、农田水利、水力发电、供水、排水、航运、水产等。5.了解我国水利建设的发展第三章 水利枢纽1.基本概念：水工建筑物、水利枢纽水工建筑物：任何水利工程，在水的静力或动力作用下工作，并与水发生相互影响的各种建筑物，这就是水工建筑物。 水利枢纽：对于开发河川水资源来说，常须在河流适当地段集中修建几种不同类型与功能的水工建筑物，以控制水流并便于协调运

2、行和管理，这一多种水工建筑物组成的综合体就称为水利枢纽。 2.水利枢纽特性水利枢纽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。 水利枢纽建成后，必然对周围的环境、自然状况以及社会生活发生重大影响。对上游、下游、社会经济的影响3.水工建筑物特点（受自然条件约束、受水的影响大、施工复杂、失事后果严重）4.水工建筑物分类（作用、时间）作用分（一）挡水建筑物拦截或约束水流，并可承受一定水头作用的建筑物。如蓄水或壅水的各种拦河坝，修筑于江河两岸以抗洪的堤防，施工围堰等。 (二)泄水建筑物排泄水库、湖泊、河渠等多余水量，以保证挡水建筑物和其它建筑物安全，

3、或为必要时降低库水位乃至放空水库而设置的建筑物。如设于河床的溢流坝、泄水闸、泄水孔，设于河岸的溢洪道、泄水隧洞等。(三)输水建筑物为灌溉、发电、城市或工业给水等需要，将水自水源或某处送至另一处或用户的建筑物。其中直接自水源输水的也称引水建筑物。如引水隧洞、引水涵管、渠道、渡槽、倒虹吸管、输水涵洞等。(四)取水建筑物引水建筑物的上游首部建筑物。如取水口、进水闸、扬水站等。五)整治建筑物改善河道水流条件，调整河势，稳定河槽，维护航道和保护河岸的各种建筑物。如丁坝、顺坝、潜堤、导流堤、防波堤、护岸等。水工建筑物按时间分类 (一)永久性建筑物，主要建筑物:指一旦失事后,会给下游带来巨大的损害或严重影响

4、工程效益的建筑物. 如:大坝、泻水建筑物、电网中的主要电站、主干渠次要建筑物:失事后,不会带来严重灾害和效益损失,或易于恢复的建筑物. 如:下游导流墙,以防洪、灌溉为主的水电站厂房,灌溉支渠 (二)临时性建筑物枢纽工程在建设过程中使用的建筑物,通常工程结束后会拆除. 如:导流隧洞、围堰5水工建筑物等级划分 6水利枢纽布置原则研究枢纽中各水工建筑物之间的相互位置(1)技术上要安全可靠；(2)不同水工建筑物在布置上有矛盾时,应就重避轻,趋利避害；(3)在满足建筑物稳定和强度的前提下,使工程总造价和年运转费最省； 力求建筑物布置紧凑，一个建筑物能发挥多种作用，减少工程量和工程占地,以减小投资。(4)

5、考虑建筑材料、施工导流、施工方法、施工工期等因素的影响；(5)尽可能使建筑物提前发挥效益。第四章 挡水建筑物和泄水建筑物第一节 重力坝1. 重力坝的工作原理和工作特点是什么？利用自重在坝基面产生的摩擦力以及坝与地基间的凝聚力来抵抗水平水压力而维持稳定；利用自重引起的压应力来抵消由水压力产生的拉应力。优点：1）、安全可靠。剖面尺寸较大，抵抗水的渗漏，洪水漫顶，地震或战争破坏的能力都比较强，因而失事率较低。2）、对地形、地质条件适应性强，坝体作用于地基面上的压应力不高，所以对地质条件的要求也较低，低坝甚至可修建在土基上。 3）、枢纽泄洪容易解决，便于枢纽布置。4）、适用于各种气候,施工方便，便于机

6、械化施工。5）、结构作用明确，应力计算和稳定计 算比较简单。缺点： 1、剖面尺寸大，水泥石料等用量多。 2、坝体应力较低，材料强度不能充分发挥。 3、扬压力大，对稳定不利。 4、砼体积大，温控要求较高2.重力坝的分类（作用，建材，内部结构）？按作用分 非溢流重力坝、溢流重力坝按建筑材料分 混凝土重力坝、碾压混凝土重力坝、浆砌石重力坝按内部结构分 实体重力坝宽缝重力坝空腹重力坝、预应力重力坝3.重力坝的材料（砼的形成及重力坝对砼的性能要求）？重力坝的建筑材料主要是混凝土。而混凝土主要是水泥、水、砂子和石子按一定比例配合,搅拌均匀,硬化构成。砂子和石子是骨料,水泥是润滑剂和胶结剂水工砼的特性指标

7、:(一)强度 (二)抗渗性 砼的抗渗性是指砼抵抗压力水渗透作用的能力。 三)抗冻性抗冻性是指砼在水饱和状态下能经受多次冻融循环作用而不破坏,同时也不严重降低强度的能力。 四)抗磨性抗磨性是指砼抵抗高速水流或挟沙水流的冲刷和磨损的性能。(五)抗侵蚀性大坝砼可能遭受环境水中某些物质的化学作用，引起侵蚀破坏。如有抗侵蚀性要求时，应选择恰当的水泥品种，并尽量提高砼的密实性 4. 作用在重力坝上的荷载有那些？为什么要进行荷载组合？设计重力坝时需要考虑几种荷载组合？一、自重 坝体自重由坝体体积和材料的容重算出二、静水压力 作用在坝面上的静水压力可按静水力学原理计算，分为水平及垂直力分别进行计算三、扬压力(

8、含坝基下游水深引起的浮托力；由水头差引起的渗透压力和坝体内扬压力 ) 四、动水压力 包括脉动压力、地震激荡力、动水离心压力等。五、冰压力1、静冰压力2、动冰压力六、泥沙压力七、浪压力 空气流动，带动水体，形成波浪。波浪三要素:波高, 波长, 波浪中心线距静水面的距离.八、地震荷载 地震惯性力 地震动水压力(激荡力) 地震动土压力B除自重外，作用在重力坝上的荷载有如下特点： 时大时小、时有时无、此出彼没。荷载组合：将可能作用在建筑物上的所有荷载按出现的时间(机率)是否相同进行分组，然后将各组荷载分别作用在所设计的建筑物上，研究建筑物的稳定和强度，并给以不同的安全系数。这种分组的方法即为荷载组合。

9、基本组合：可能同时出现永久作用和可变作用的组合。分为： （1）长期组合: 持久发生(持久状态)如正常挡水位 （2）短期组合: 短暂发生(短暂状态)如设计洪水位偶然组合：基本组合与一种偶然作用同时出现的组合 。5. 重力坝为什么要分缝？缝有哪几种类型？止水如何布置？纵缝有哪几种布置？为适应施工期和运行期的温度变化、地基不均匀沉降、施工时混凝土的浇筑能力及散热要求，常常需要在水工建筑物中设置接缝构造。接缝构造的类型按其作用可分为温度缝（又称伸缩缝）、沉陷缝和施工缝。按其使用期限可分为永久缝和临时缝。横缝主要用于减少坝体的纵向约束，以适应运用期地基的不均匀沉降及温度变化。横缝一般为永久性缝纵缝平行于

10、坝轴线方向设的缝。目的：适应混凝土的浇筑能力和减小施工期的顺河向的温度应力。纵缝是临时缝，待坝体降到稳定温度后要进行接缝灌浆。纵缝布置形式：铅直、错缝、斜缝。水平施工缝水平施工缝是指上、下层浇筑块之间的新老混凝土的结合面（止水的布置：横缝靠近上有附近的地方可以制止水库的水渗入横缝）6. 重力坝的坝身和坝基排水的目的是什么？坝体排水的作用是减少渗水对坝体的危害坝基排水的目的是进一步降低坝底渗透压力 。坝基排水是通过在灌浆廊道下游侧沿坝轴线方向钻设排水孔，形成一排排水幕 。第二节 拱坝一拱坝的工作特点1、拱与梁的共同作用；2、稳定性主要依靠两岸拱端的反力作用，因而对坝基的要求很高；3、拱是承受轴向

11、压力，有利于发挥砼及浆砌石材料的抗压强度；在坝高、坝址条件相同的情况下，拱坝的体积可为重力坝的1/1.51/5；4、拱坝坝身可以泄水；5、不设永久性伸缩缝；6、抗震性能好；7、几何形状复杂，施工难度大。二拱坝的地形地质条件1地形条件：河谷的宽高比，河谷宽高比为L/H 当L/H2 -可建薄拱坝，当L/H=23- 可建中厚拱坝，当L/H 3- 可建重力拱坝 ；河谷的对称性 ，在对称河谷上兴建拱坝，可避免产生附加扭转矩 。当河谷不对称时，可人为改变河谷的对称性。如在较缓的一侧建造重力墩、 设置垫座及周边缝或采用二心拱或对数螺旋线拱圈。河谷平面形状 ，理想河谷形状为地形等高线向下游呈漏斗状,使得拱端推

12、力方向与等高线交角较大,有利于拱端的稳定。 不理想河谷形状为地形等高线向下游呈发散状， 拱端推力方向与等高线交角较小,不利于拱端的稳定。2地质条件：拱坝对地质条件的要求是基岩完整均一，强度高 ，地质构造简单，抗渗性能好。上述条件不能满足时，需进行固结灌浆以增加地基的整体性和牢固程度。3、发展趋势：对地形地质条件的限制有所放宽，坝更高，坝体薄，坝型多样化，双曲居多，坝顶泄流的单宽流量加大，最优化设计处于实用阶段。 三拱坝的主要参数及拱坝的形式（不同的标准）（一）控制拱坝形式的主要参数有:拱弧的半径、中心角、圆弧中心沿高程的迹线和拱厚。（二）按不同的标准可对拱坝做分类：按拱圈厚度：1. 根据拱坝在

13、最大高度处的坝底厚度和坝高的比值，即厚高比TB/H，拱坝可分为：薄拱坝 ，TB/H 0.35。2. 按水平拱的厚度变化，拱坝又可分为：等厚度拱，水平截面为厚度不变的水平拱。变厚度拱，水平截面为变厚度的水平拱（变厚拱坝的应力条件较好，但设计和施工较为复杂，一般用于高、中拱坝）按拱圈轴线形式：1.圆弧拱：轴线为圆弧拱轴线的圆拱坝，水平截面是单心的圆弧水平拱，设计和施工较简单，但拱圈中压力线偏离中心线较大，拱端推力方向与岸坡边线的夹角往往较小，不利于坝肩岩体的抗滑稳定。圆拱一般适用于中、低拱坝。2. 变曲率拱坝：包括抛物线、椭圆形或对数螺旋形的水平拱圈，拱圈中间段曲率较大，可改善拱中部应力，近两岸曲

14、率较小，有利于坝肩岩体的抗滑稳定。变曲率拱坝适用于不同河谷形式，设计和施工较为复杂，多用于高、中拱坝。3. 多心拱：包括二心拱、三心拱、四心拱，五心拱等,多心拱可以适应河谷形状，减少或加大拱端的曲率半径，用以改善坝身应力或增加坝肩稳定。 按拱圈间的几何关系：（1）定圆心 、定外（内）半径拱坝 在U形河谷中，采用定圆心,定外（内）半径拱坝较为适宜。（2）变圆心，变半径拱坝 按拱坝的体形：（1）单曲率拱坝特点：结构简单，设计、施工方便。下部拱圈的中心角较小，拱的作用不明显。（2）双曲率拱坝 特点：拱冠梁在（1/51/3）坝高处，向上游鼓出，利用壳体结构的力学特点，使材料的强度能充分发挥悬臂梁的倒悬

15、造成的预压应力，可平衡水压力产生的拉应力，施工难度较大。 其它形式的拱坝 ：周边缝拱坝 ，空腹拱坝 四.拱坝的荷载拱坝上的荷载可分为：水平荷载 水压力、泥砂压力、浪压力；铅直荷载 自重、扬压力、水重；温度荷载和地震荷载。一般荷载的计算方法与重力坝基本相同，这里只强调作用在拱坝上荷载的某些特点。1， 自重荷载，对薄拱坝而言，自重的影响很小，几乎可忽略不计，对中等厚度拱坝和重力拱坝来说，应考虑自重的作用，自重荷载由梁承担。2，温度荷载，在水压力和温度荷载共同引起的径向变位中，温度荷载约占据1/3至1/2，对坝顶部分的影响更大。通常假定温度荷载由拱圈承担。 产生温度荷载的两个原因是：（1）混凝土施工

16、过程中水化热的散发；（2）外界气温的变化。3，扬压力，由于拱坝坝底厚度很小，作用于坝底的扬压力较小，除厚拱坝和中厚拱坝需考虑扬压力的作用外，对薄拱坝扬压力可忽略不计。五温度的升降坝体应力的变化1，温升：拱坝的轴线伸长，向上游变位，由此产生的剪力、弯矩的方向与水压力产生的剪力、弯矩的方向相反，轴力的方向与水压力产生的方向相同。对坝肩稳定不利；2，温降：拱坝的轴线缩短，向下游变位，由此产生的剪力、弯矩的方向与水压力产生的剪力、弯矩的方向相同；轴力的方向与水压力产生的方向相反。对坝体应力不利。 六拱座岩体可能发生的滑动条件 ，改善拱座稳定性的措施1条件：在坝的上游面基础内存在水平拉应力区，有产生铅直

17、裂缝的可能，因此滑动体的上游边界一般假定从拱座上游面开始(图a)；若坝肩附近有顺河向断层破碎带，则有可能在断层破碎带与拱座间的岩体处发生破裂，然后沿断层破碎带向下游滑移。滑动岩体下游具有滑动位移的空间，这可能是河流转弯突然扩大或冲沟形成的临空面，也可能是下游有断层破碎带或较宽的风化软弱岩脉受力压缩变形后形成的滑移空间。滑动岩体底部有缓倾角节理裂隙或软弱夹层面。 2.改善拱座稳定性的措施 加强地基处理，对不利的节理等进行有效的冲洗和固结灌浆，以提高其抗剪强度。加强坝肩岩体的灌浆和排水措施，减小岩体的渗透压力。将拱端向岸壁深挖嵌进，以扩大下游的抗滑岩体，也可避开不利的滑裂面。这种做法对增加拱座的稳

18、定性较有效。改进拱圈设计，如采用三心拱、抛物线拱等形式，使拱端推力尽可能趋向正交于岸坡。如拱端基岩承载能力较差，可局部扩大拱端或设置推力墩。七拱坝的泄水消能方式（自由跌落、鼻坎挑流 、滑雪道、孔口泄洪）及其特点1. 自由跌落式 自由跌落式的结构型式有平顶式及曲线顶式。特点：适于基岩良好，泄流量不大的情况。结构简单，施工方便。2.鼻坎挑流式 鼻坎挑流式的结构型式有低落差式和高落差式。特点: 曲线坝顶下接一反弧鼻坎，有利于减少溢流水流的振动；可以避免低水头时的贴坡流；有利于挑流。低落差式结构紧奏，适于较薄拱坝。高落差式挑流距离远，要求坝体有足够的厚度。 3.滑雪道式 滑雪道式的溢流坝由堰顶曲线、泄

19、水槽、挑流鼻坎组成。 特点:适合落差大、泄流量大，较薄的拱坝；泄水挑距远，可达60100m；结构复杂，工程量大。4.孔口泄洪 在拱坝的中部、底部开设孔口过流泄洪，是拱坝泄水布置中较为广泛应用的方式。在坝身开设孔口，应尽量避开坝体应力状态不利之处，或考虑适当的加固措施。特点:采用中孔或底孔的结构型式,有利于水库的提前预泄洪水；并可用于施工导流、放空水库、排砂等方面；中孔或底孔的结构布置复杂，深水闸门操作困难，不能排漂。第三节 支墩坝一 支墩坝的组成、传力方式、工作原理 组成 支墩坝由一系列独立的支墩和挡水面板组成，支墩顺坝轴线排列，上游面设挡水面板，遮断河谷，形成挡水面。传力方式库水压力由面板支

20、墩地基工作原理 利用水重和自重在坝基面产生的摩擦力来抵抗水平水压力维持稳定。二 支墩坝的特点1、 稳定性特点：抗滑稳定 a、因支墩间有空隙渗水易排，扬压力减小；b、上游边坡加缓(0.40.9)，可利用水重，节省砼；侧向稳定 支墩因本身单薄，又相互分立，侧向刚度比纵向(上下游方向)刚度低，地震时顺坝轴线方向抗震能力明显低于重力坝。弹性稳定 因支墩坝是一块单薄的受压板，当作用力超过临界值时，尽管应力分析所求得的支墩内应力未超过材料的破坏强度，但支墩却因丧失纵向弯曲稳定而失稳。所以对支墩坝还应进行弹性稳定计算。 2、 应力特点 支墩可以随受力情况调整厚度，以充分利用砼的容许抗压强度，连拱坝把盖板做成

21、压力结构。3、 施工特点 地基开挖 支墩坝的基础一般不需全部开挖，只需开挖支墩部分，特别是在新鲜岩面埋藏较深的情况下，可节省大量的开挖工作量。散热条件及模板用量 因与外界接触面增加，施工散热相对容易，故温度收缩应力较小，温控措施简单，可加快坝块上升速度，但模板用量大且复杂(尤以连拱坝为甚)砼标号较重力坝高，单方造价也高。施工导流 大头坝、平板坝可利用支墩间隔布置导流底孔或采用梳齿法施工，但遇到意外洪水而未完建之坝体被迫过水时，存在坝体震动，基础冲刷，支墩侧向稳定等方面的问题。4、 溢流特点 大头坝接近于宽缝重力坝，单宽流量可以较大，随基岩条件而定 。5、 钢筋用量 平板坝、连拱坝钢筋用量较多，

22、达3040kg/m3砼；大头坝不用钢筋，仅在大头局部和洞周边布置23kg/m3砼的钢筋 ，与宽缝重力坝相近。6、 砼方量节省 与实体重力坝相比，大头坝可节省2040，连拱坝可节省3060。三 支墩坝的形式（平板坝 、连拱坝、大头坝 ）及各形式坝的工作特点1. 大头坝 大头坝介于宽缝重力坝和轻型支墩坝(平板坝和连拱坝)之间，属于大体积砼结构，它具有宽缝重力坝和轻型支墩坝两者的优点，表现在：钢筋用量少: (23kg/m3)，平、连拱坝3040kg/m3；砼体积小: 砼体积随坝高变化，H V砼H=40m， 节省30，H=100m，节省40坝顶可以溢流1平头式 施工方便，但应力条件不好，挡水面常有拉应

23、力，现在较少采用；2圆头式 水压力环向辐射，应力情况好，但模板复杂；3折线式(或叫钻石式) 兼有以上两者优点，应力情况接近圆头式，施工也较方便，我国己建的大头坝都采用这种型式.开敞式单支墩 优点：结构简单，施工方便，便于观察检修；缺点：侧向刚度较低，寒冷地区保温条件差；封闭式单支墩 这种型式是将支墩下游面扩大后互相紧贴而成，较为多用。特点：侧向刚度较高，墩间空腔封闭保温条件好，适用于地震地区和寒冷地区，溢流布置方便， 采用最广泛。开敞式双支墩 优点：侧向刚度高，可改变头部应力状态，导流底孔、坝身引水管可以布置在两墩之间的空腔。缺点：施工复杂。封闭式双支墩 侧向刚度最高；施工最复杂，目前采用不多

24、。2平板坝 平板坝由支墩和面板组成，平(面)板支承于支墩。优点:平板的迎水面上不产生拉应力；对温度变化的敏感性差；地基变形对坝身应力分布影响不大，对地基要求不十分严格。平板坝适用条件：地基不均匀变化较大时；适用于坝高40m以下的坝；这是由于面板受力条件的限制(跨中弯矩大)3.连拱坝 与其他形式的支墩坝比较，连拱坝有下列特点： 拱形面板为受压构件，承载能力强，可以做得较薄。支墩间距可以增大。混凝土用量最少，但钢筋用量较多。混凝土平均含钢筋量可达3040kg/m3 施工模板也较复杂。混凝土单位体积的造价高。面板与支墩整体连接，对地基变形和温度变化的反应比较灵敏，要求修建在气候温和地区，且地基比较坚

25、固。上游拱形面板与溢流面板的连接比较复杂，因此很少用做溢流坝。 第四节土石坝1 土石坝的特点1）可以就地、就近取材，节省大量的水泥、木材和钢材，减少运输费用； 2）能适合各种不同的地形、地质和气候条件；3）大容量、高效率的施工机械的发展，降低了建坝的造价，提高了土石坝的施工质量； 4）工作可靠，寿命较长；5）高边坡、地下工程结构、高速水流消能防冲等工程设计和施工技术的综合发展，促进了土石坝，尤其是高土石坝的建设和推广。2、土力学基本知识（土料的物理指标以及土的渗透性，渗透变形 土的压缩性抗剪性）土料的物理性质指标1) 土粒相对密度土粒相对密度的定义是土粒质量与同体积的水 (在4摄氏度时)的质量

26、之比(2)土的湿容重 土在自然含水状态下单位体积的重量。(3)土的干容重 土在完全失水状态下的容量。(4)土的饱和容重 土体中的孔隙完全被充填状态下的容重。(5)土的浮容重 土体完全淹没在水下的容重。(6)土的含水量 土体中水分的重量与土粒重量之比。(7)塑性指数(固、塑、液态)(8)孔隙率 反映土的紧密程度。(9)孔隙比 反映土的紧密程度土的渗透性和渗透变形在 水压作用下水通过土体孔隙的能力称为渗透性.压缩性土在压力作用下体积缩小的特性称为土的压缩性。土的压缩通常有三部分：固体土颗粒被压缩土中水及封闭气体被压缩；水和气体从孔隙中挤出。抗剪性土体的破坏，其本质是剪切破坏。3、土石坝的组成以及分

27、类1)按施工方式分类 碾压式土石坝，碾压式土石坝是用机械将土料分层碾压密实，是应用最广泛的施工方法。 水力冲填坝，湿法填筑施工坝，用水力机械开采运输和填筑土料，而形成坝体。 水中倒土坝，是在坝址处修筑围埂形成水池，在静水中填土，使其自行崩解压密，逐步填筑升高坝体。后两种方法常在国内有的中小型土坝工程施工时采用2)按坝体材料的组合和防渗体的相对位置分类 均质坝， 坝体基本由透水性小的土料填筑而成，不需设置专门的防渗设备。一般采用透水性较小的砂质粘土或壤土，也可以采用几种土料配置的混合料。 分区坝， 由土质防渗体和若干种透水性不同的土石料分区填筑而成。在坝体中央采用弱透水性士料，自中央向上下游侧的

28、土石料透水性逐渐增大，称为心墙坝；上游侧坝体采用弱透水性土料做成防渗斜墙，坝主体采用较透水的土料，其透水性可由上游向下游侧逐渐增大，称为斜墙坝。3)按坝体材料分类 土坝，主要由土料填筑而成。 堆石坝，坝体材料中砂砾料含量在60%-70%以上，起骨架作用。4、坝坡滑动面的形式以及坝上的作用力坝坡的滑动面形式主要与坝体结构型式、筑坝材料和地基情况、坝的工作条件等因素有关。1、曲线滑动面：滑动面通过粘性土部位；2、折线滑动面：滑动面通过非粘性土部位；3、复式滑动面：滑动面通过粘性土和非粘性土构成的多种土质坝。作用力1、自重：水上湿容重，水下浮容重2、渗透力：与渗透坡降有关3、孔隙水压力4、地震力：地

29、震区应考虑地震惯性力。5、反滤层的布置形式作用：排水滤土 组成：由13层级配均匀、耐风化的砂、砾、软石或碎石构成，每层粒径随渗流方向而增大。设计的原则： 被保护土层不发生管涌等有害的渗透变形。 透水性大于被保护土层，能通畅地排除渗透水流，同时不致被细颗粒淤塞而失效。 6、土石坝的地基处理（砂砾石 细沙和淤泥层 淤泥地基处理方法）砂砾石地基处理 砂砾石地基的特点：具有较高的抗剪能力和承载能力，压缩变形小，抗渗性能差，因此对这类地基的处理以渗流控制为主。常用的防渗排水措施有：(1)垂直防渗：粘土截水槽、砼防渗墙，灌浆帷幕；(2)水平防渗：铺盖；水平防渗设施一般是用粘性土料修筑水平铺盖与坝身防渗体相

30、连接，并向上游延伸至要求的长度。(3)下游设排水减压设施。当坝基下有透水层且埋藏较浅时，可以在下游坝趾设置排水沟。当坝基下透水层埋藏较深，地基为成层结构时，可以在下游坝趾设置减压井，有效地排除渗水，降低坝基扬压力。 细砂和淤泥层地基打板桩封闭或压重，目的是增加土体的约束力。采用振冲、强夯、爆破、挤密、震动碾压等加密方法加固，提高土体的密实度和颗粒骨架的稳定性。排水和减压，创造排水条件以使振动孔隙水压力很快消散。淤泥地基处理 淤泥地基的主要问题是天然含水量高，抗剪强度低，承载能力差，处理方法有：挖除；设置砂井加速排水；坝脚压重，以保持地基的稳定性。 7、堆石坝的组成 堆石体、面板、底座（趾板）第

31、五节 水闸1.水闸概念水闸：是调节水位、控制流量的低水头水工建筑物，主要依靠闸门控制水流，具有挡水和泄（引）水的双重功能2.水闸与溢流坝的异同点共同点是起挡水和泄水的作用。 不同点是： （1）溢流坝建在山区河流上，堰体高，上游水位高，形成水库；水闸建在平原河床上，堰体低，上游水位低，不能形成水库。 （2）溢流坝多在泄洪时开启，下游消能情况简单；水闸闸门经常开启，泄流量多变，下游消能情况复杂。 （3）溢流坝一般建在山区的岩基上，水闸一般建在平原河床的软基上。3.水闸的功能、结构形式分类水闸的作用分类 （1）进水闸(渠首闸) （2）节制闸（拦河闸、泄洪闸）（3）排水闸（4）分洪闸（5）冲砂闸（排砂

32、闸）（6）挡潮闸水闸的结构形式分类 (1)开敞式水闸(2)开敞式带胸墙水闸(3)涵洞式水闸4.水闸组成及构造（1）上游连接段 上游连接段主要作用是引导水流从河道平稳地进入闸室，同时有防冲、防渗作用，一般包括上游翼墙、铺盖、护底和两岸护坡等。 （2）闸室 闸室段是控制过闸流量及上下游水位，并联接两岸和上、下段的主体。闸室段有闸门、闸墩、底板、工作桥、交通桥、胸墙、启闭机等。（3）下游连接段 下游联接段的主要作用是消除下泄水流的动能，顺利与下游河床水流连接，避免发生不利冲刷现象，一般有护坦(包括消力池)、海漫、下游防冲槽（防淘墙）、下游翼墙、护底和两岸护坡等。5.闸孔尺寸的确定闸孔尺寸确定的步骤：

33、选择水闸的类型选择闸底板堰型及高程(m)确定设计上下游水位及流量计算水闸闸室的总净宽（ ）选择闸孔的孔数及单孔尺寸校核过水流量 6.闸室上的计算荷载自重；静水压力；扬压力=浮托力+渗透压力；浪压力；泥砂压力；地震荷载7.闸室安全问题（沿闸底板平面的抗滑稳定、地基承载力和不均匀沉陷）及提高闸室稳定性的措施 1）适当将闸门向闸室下游一端移动布置，或将底板向上游端适当加长，充分利用闸室水重。 （2）改变闸室结构尺寸，增加自身重量。 （3）加深底板上下游端的齿墙深度。更多地利用底板以下的地基土的重量。 （4）改变闸下防渗排水措施，降低闸底板的扬压力。 （5）设置钢筋混凝土拉锚铺盖作为阻滑板。利用铺盖的

34、自重和铺盖上下游水位压差来增加铺盖的阻滑力。（6）增设钢筋混凝土抗滑桩或预应力锚固结构。8.闸室软土地基处理方法1.换土垫层 换土垫层就是将水闸基础下的软土层挖除一定的深度，回填中粗砂或重壤土。作用：（1）水闸基底荷载通过垫层传递、扩散，减少软土层所受的附加应力。（2）改善下面软土层的排水条件。（3）垫层材料的 值较大，可以提高K。2.强夯法一般情况下夯锤重1020t,将重锤提高到1015m高度后,使其自由落下,产生巨大冲击力,使土体瞬时液化-沉降-压实. 强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与黏性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基. 要在表层设置透水垫层,并设置排水砂井,以便排水固

35、结.3.沉井法预先浇筑的钢筋混凝土井圈放在软基上,挖取井圈中软土,使其逐渐下移,直到硬土层或岩石地基上. 适用于表层为软土层或流沙层,下部为硬土层或岩石.4. 预压加固 在修建水闸之前，在建闸范围内的软土地基表面加荷（如堆土、堆石等），对地基进行预压。5. 振冲桩法是用一根带有上下喷水嘴的振动器插入需要加固的土层中,通过振动,并用下端喷出的高压水松动土层,使其下沉到设计深度.6. 桩基础在软土层厚度较大的基础上,采用桩基础是解决地基承载力不足的有效办法.能提高抗滑稳定,减少沉陷量.7. 高压旋喷灌浆法利用高压作用,使水、空气、水泥浆等介质向周围土层喷射,对土体产生冲切、搅拌 、掺和 ,改变原土

36、层结构、组成.在喷管一定范围内形成新的混合凝结体.9、水闸下游发生冲刷的原因、消能措施u 闸室束窄了原河道的过水断面，下泄流量具有较大的单宽流量，若闸下游布置不合理，回流使主流受到挤压；或闸门不对称开启，都会使下游形成折冲水流。u 设计的上下水位选择不当，不能产生淹没水跃，或产生淹没过大的水跃，使高速水流潜入水底，导致消能不足。u 过闸水流流量大，上下游水位差小，形成不完全水跃，甚至是波状水跃，消能效果差。底流消能 使闸下游产生一定淹没度的水跃,保护水跃范围内的河床免受水流的冲刷. 当闸下游尾水深度不满足要求时，可采取工程措施：（1）消力坎式消力池（2）深挖式消力池（3）综合式消力池（4）辅助

37、消能工10.闸室的结构、两岸连接建筑物（了解）u 水闸的闸室由底板、闸墩、闸门、启闭机和工作桥、公路桥、胸墙等组成. 两岸连接建筑物在水闸工程中所占比重较大，有的可达工程总造价的15%40%，闸孔愈少，所占比重相对越大。两岸连接建筑物的作用： 1) 挡土，保护两岸土体的稳定，免受水流的冲刷； 2) 导流，使水流平顺地通过水闸； 3) 防渗，阻止侧向绕渗。 11.壅水坝 、底栏栅坝、橡胶坝、自动翻版闸门、浮体闸工作特点壅水坝抬高水位,达到所需水位高程. 特点:壅水坝有壅水和泄水的双重作用. 不能控制流量,造价比水闸低,管理也方便.底栏栅坝一般都放在主河槽或枯水河槽处，切断河床部分的宽度大致与主河

38、槽一致，主河槽必须稳定，否则需在上游修建导流整治构筑物。 第六节 河岸溢洪道1.河岸溢洪道的适用条件1、河谷狭窄，洪峰流量大，采用河床布置有困难；2、坝体不宜设河床溢洪道；3、有垭口地形；4、利用施工导流洞改建 。2.溢洪道分类(结构形式、泄水形式、设计标准) (结构形式)1、正槽溢洪道2、侧槽溢洪道3、竖井式溢洪道4、虹吸溢洪道5、泄洪隧洞(泄水形式)1、开敞式溢洪道正槽溢洪道、侧槽溢洪道属于开敞式溢洪道。竖井式溢洪道在水位上升到喇叭口溢流堰顶淹没，泄流方式由堰流转变为孔流。 2、封闭式溢洪道虹吸溢洪道是一种封闭式溢洪道(设计标准)1、正常溢洪道按设计洪水标准和校核洪水标准修建的永久性泄水建

39、筑物。 2、非常溢洪道根据最大可能洪水标准，采取的非常保坝措施，有漫溢式溢洪道，自溃式溢洪道。 3.正槽溢洪道 工作特点及组成工作特点:开敞式正面进流. 泄槽与溢流堰轴线正交,过堰水流与泄槽方向一致.优点:结构简单,进流量大,泄流能力强,工作可靠,施工、管理、维修方便，因而被广泛采用。组成: 进水段（引水渠）, 控制段,泄槽(陡槽), 消能段,尾水渠.4.侧槽溢洪道特点，虹吸式溢洪道原理及优缺点侧槽溢洪道特点:水流经过溢流堰，泄入与堰大致平行的侧槽后，在槽内转向约90，经泄槽或泄水隧洞流入下游。侧向进流，纵向泄流。虹吸式溢洪道:利用虹吸管原理,借助大气压力泄洪的设备.优点:(1)虹吸作用能在较

40、小的堰顶水头下得到较大泻流量(2)管理简便,可自动停泻水缺点:(1)结构较复杂(2)管内不便检修(3)进口易被堵塞(4)真空度大,易引起空蚀(5)超泻能力小 5.非常泄洪设施: 非常溢洪道（漫顶自溢和引冲自溃）, 破副坝泄洪设施在非常溢洪道的底版上加设自溃堤,平时可以挡水,当水位超过一定高度时,又能迅速将其冲溃行洪,按溃决方式分为漫顶自溢和引冲自溃.第七节 水工隧洞1.水工隧洞分类（功能分类、洞内水流状态、布置形式）功能分类:泄水隧洞、引水和输水、排沙、导流、放空、发电尾水、通航洞内水流状态分类:隧洞可分为有压隧洞和无压隧洞。引水发电的隧洞一般为有压洞。泄洪、排放水库泥沙、施工导流等用途的隧洞

41、一般为无压洞。 泄水隧洞布置形式分类: 表孔无压孔、深孔无压孔、深孔有压洞、深孔有压无压洞2.有压洞与无压洞隧洞的布置。1）在工程布置方面 无压洞：进口要求对称、平顺，严防水流喷射封顶。有压洞：进口条件不必严格2）水流方面 无压洞：有高速水流掺气问题，因此对体型、平整度要求高，洞内要求有较大净空余幅有压洞：水流流速小，断面较无压洞小；流态稳定，一般无震动气蚀问题。（3）结构方面 无压洞：围岩条件好，可不衬砌；不要求一定的埋藏深度。 有压洞：全断面需衬砌；要求有一定的埋藏深度。 （4）闸门设置及运行方面 无压洞：工作门、检修门均在进口处，管理方便。 有压洞：检修门在进口处，工作门在出口处，管理不

42、方便。 （5）施工及工程量方面 无压洞:钢筋、混凝土用量小，施工较容易. 有压洞：反之。 3.组成（进口段、洞身段 、出口建筑物 ）（1）进口段 位于隧洞进口部位，用以控制水流、包括拦污栅、进水喇叭口、闸室及渐变段等。有(1)进口渐变段(2) 通气孔(3) 平压管(4) 拦污栅(5) 压坡段 （2）洞身段 用于输送水流，一般需要衬砌。（3）出口建筑物 4.施工程序、平洞开挖按其开挖程序确定的不同方法施工程序为:开挖,出渣,衬砌,封拱灌浆平洞开挖按其开挖程序有全断面掘进开挖法，台阶掘进开挖法、导洞掘进开挖法第九章 水利水电工程施工机械化1.了解施工机械化的意义2.掌握水利水电工程施工机械化的优点

43、(1) 具有很大的生产能力，从而能大量节省人力，免除或减轻繁重的体力劳动。(2) 机械的生产率高，操作管理人员少，提高了生产人员的劳动生产率。 (3)机械化施工最大的优点是能达到很高的施工强度，施工速度快，能保证按期完成任务。 (4)与人力施工相比，机械化施工能提高工程质量、降低材料悄耗量和节省工程费用。 (5)对于一些人力难以完成的工程，往往能使工程顺利进行，从而扩大了施工的可能性3.我国水利施工机械化现状(大型塔机为主方案和塔带机为主方案的主要优缺点)(一)大型塔机为主方案的主要优缺点 (1)门塔机布置在栈桥上，具有可移动性，机动灵活，可相互支援。 (2)塔机起吊高度大，工作幅度R=80m

44、可起吊20t轨上最大起吊高度达90m，轨下起吊高度可达80m。 (3)塔机可以自升，安装高度较低，安装工期较短，费用较低。 (4)能适应同一仓面多种标号、不同级配的混凝土浇筑要求。 (5)仓面平仓振捣设备与门塔机节罐入仓速度容易匹配，有利于防止漏振造成架空等质量事故。(6)大型塔机难以满足碾压混凝土施工强度要求。所以，在碾压棍凝土部位一般还要辅以其他机械设备。(二)塔带机为主方案的主要优缺点(1)塔带机生产能力大。塔带机理论生产率为400m3h，可以适应高强度浇筑混凝土需要。(2)适应性强。塔带机能正常浇筑三级配常态混疑土或碾压混凝土。（3)工作效率高。塔带机输送混凝土浇筑时所需技术工人少，平

45、仓工作量小，能有效地节省人工，降低工人的劳动强度。(4)塔带机安装高度低，塔身能上升，安装手段要求较低，所需时间也短。(5)塔带机为定点布置，一旦发生事故，在其控制的作业区内全面停工。4.掌握水利工程机械的分类及水利水电工程施工机械的主要发展趋向水利工程施工机械通常按施工过程分类，即把完成某一完整施工过程的机械归为一类。一般分为八类： (1)水平运输机械(2)垂直运输机械(3)装卸机械(4)土方工程机械(5)石方工程机械 (6)基础工程机械 (7)混凝土及钢筋混凝土工程机械(8)工程船舶 发展趋向有：专用大型化、多能小型化、液压化、电子化5.掌握机械的生产率,机械生产管理指标和施工机械的需要量

46、计算生产率的表示有三种： (1)理论生产率。或称结构生产率，它是指机械在设计规定的速度和条件下，连续工作一个单位时间(1h)的生产量。 (2)技术生产率。它是指机械在特定的具体生产条件下连续工作一个单位时间(1h)的生产量。 (3)实际生产率。这是指机械在各种因素共同作用和影响下，在一个单位时间内(1h)的生产量。生产管理指标(1)机械完好率=机械技术状况完好的台(班)数/ 机械的制度台时(班)数反映机械技术经济状况的指标。 (2)时间利用率=机械实际工作台时(班)数机械的制度台时(班)数反映机械台时(班)时间的利用程度。(3)机械的生产效率=实际完成总产量报告期内总能力反映机械生产能力的发挥

47、程度，它体现了机械管理与使用水平。施工机械的需要量计算N为机械的需要台数;Q为计划时段内应完成的工程量;P1为机械在计划时段内的制度台班数;P2机械的台班生产率 (m3台班); P3机械的利用率.6.了解施工机械的选型7.掌握施工机械的折旧和机械化施工总成本基本折旧费=机械预算价格x(1残值率)机械规定使用台时数总成本=机械费+工程材料费+人工费+施工管理费+其他费用8.衡量施工机械化水平的指标(机械化程度、装备率、设备完好率、设备利用率、综合机械化程度)第五章 取输水建筑物一 取输水建筑物的概念输水建筑物(称引水建筑物)是从水源向用水地点输送水流的建筑物。如:隧洞 管道取水建筑物是输水建筑物

48、的首部。如:深式进水口 各种进水闸二 对取水建筑物的要求(1) 能取到足够流量。根据设计保证率，合理确定上游最低取水位。特别是生活用水，即使库水位或河道水位降到更低时也应能部分取水。(2)水质要符合要求。发电取水不允许泥沙、冰块等各种污物进入引水道。常设置拦污栅、冲沙闸等设施。生活用水应符合国家水质标准。(3)水头损失要小。进口水流要平顺,流速小,以减少水头损失多发电。(4)能够控制引水流量。设置闸门以满足用水量变化,以及事故检修等情况。(5)经济合理，技术可行，施工方便，维修运行管理方便。三无坝取水无坝取水应依天然河势,(一般在河岸凹岸中点偏下游),河床稳定,河岸坚固。无坝取水缺点:引水量受

49、河流水位和流量的限制。特别是在枯水季节，河流水位低，则引水流量减小，若水流偏离进水闸，则引水困难，甚至无法引水。两种形式:引水渠式渠首；导流堤式渠首四 取水建筑物中有压和无压进水口的特点(1)有压进水口 有压进水口的顶部高程在工作水位以下，其顶部承受水压力，水流为压力流，故称其为有压进水口。有压进水口后部多与压力钢管或压力隧洞相连。其形式可分为：洞式(竖井)、斜卧(坡)式、塔式、坝式四种。(2)无压进水口 在引水式的水电站中常采用。其特点是：水流在取水口和引水道中均有自由表面。这时挡水建筑物为低坝或闸, 上游仅有较小库容的水库，且上游水位变幅不大，其引水道多为明渠或无压隧洞。五动力渠道必须满足

50、要求渠道中,用于引水发电的输水渠道称动力渠道。动力渠道必须满足以下基本要求：(1)有足够的输水能力;(2)水头损失要小;(2) 水质符合要求;(4)运行安全可靠。六渠道上的建筑物（调节流量、控制落差、通过障碍、改善水质）为了控制流量和水位以及通过地形、地质上的障碍，还需要建立一系列的建筑物。渠道上的建筑物依据其作用可分为如下几类：(1)调节流量的建筑物：节压闸、分水闸等。(2)控制落差的建筑物：跌水和陡坡等。(3)通过障碍的建筑物：隧洞、涵洞、渡槽和倒虹吸管。(4)改善水质的建筑物：如沉沙池等。七隧洞引水优点(1)可以采用较短的路线，避开不利地形与地质地段。(2)能够适应水库水位的大幅度变化，

51、还能适应电站引用流量的变化。(3)施工和运行都不受地面气候的影响。(4)可以避免沿途对水质的污染。第六章 水电站建筑物一水电站的组成和类型水电站是把水能转变为电能的场所。水力发电需要蓄积水能，需要提供安全工作条件，还需要将电能送到用户。以发电为主的水利枢纽一般由下列建筑物组成：(1)挡水建筑物 用于截断水流，集中落差，形成水库。一般为坝、闸。 (2)泄水建筑物 用于下泄水库容纳不了的多余水量，或用于调节控制上游水位。如溢流坝、溢洪道、泄洪洞等。(3)取水建筑物 又称进水建筑物，将符合要求的水引入引水建筑物。(4)引水建筑物(输水建筑物) 输送水流到电厂发电，如动力渠道、压力隧洞、压力钢管等。

52、(5)平水建筑物 用于平稳引水建筑物中流量及压力的变化，保证输水建筑物和发电建筑物的安全运行，如调压室、压力前池等。 (6)发、变和配电建筑物 有发电厂主厂房、副厂房、高压变电站等。 (7)其他建筑物 用于与枢纽建成的相应配套建筑物，如过坝建筑物、防沙冲沙建筑物、导水建筑物等。水电站可按不同方法分类按其装机容量分:大型(250MW),中型(50250MW),小型(50MW);按厂房位置与拦河坝之间的关系可分:坝后式、河床式、引水式和混合式.二压力水管布置方式、供水方式布置方式露天式（明管）:多为无压引水式地面厂房采用坝内式(坝内埋管):压力钢管包含在坝体内部,多为坝后式及坝内式厂房采用地下式（

53、隧洞式）:多用于有压引水式隧洞供水方式单元供水:坝后式电站多采用，或单管流量大,长度较短地下埋管联合供水:一条管道供水,叉管分水.适用于水头较高、流量较小、水管较长的电站,隧洞式压力水管通常采用分组供水:几条管道,每条分别向几台机组供水.适用于压力管道较长、机组台数较多和容量较大的电站三 坝后背管优点为了克服坝内钢管在布置、结构上存在的问题，采用下游坝面管道(坝后背管)。坝后背管材料为钢衬钢筋混凝土，主要有以下优点：减少对坝体的削弱，有利于保护大坝的整体性；坝体不承受内水压力，结构受力条件明确；钢衬钢筋混凝土较露天钢管经济；避免坝体与钢管安装的施工干扰；可按照机组的安装次序分阶段制作和安装，避

54、免长期积压资金。四 压力前池作用位于引水渠道的末端,连接引水渠道和压力水管。组成：池身及渐变段；压力水管进水口；泄水建筑物（侧堰）；排污、排沙、排冰建筑物.(1)将引水渠道引来的流量按要求分配给各压力管道;(2)清除水中污物、泥沙、浮冰等;(3)宣泄多余水量;(4)适应水轮机的流量调节。五水击现象的产生在有压输水系统中，当电力负荷瞬时变化时，压力隧洞(水管)中出现压力迅速波动，并沿管道传递，这种现象称为水击现象。六调压室原理、布置、类型调压室原理: 调压室截断水击波的传播通道，利用扩大的断面和自由水面反射水击波，使压力隧洞基本避免了水击压力。由于缩短了压力水管，可以大大降低水击压力，改善机组的

55、运行条件。调压室的布置主要有四种基本方式：1 上游调压室(引水调压室) 上游调压室设在距离厂房前不远的地方,适用于厂房上游有压引水道很长的情况。这种布置方式应用最广泛。2.下游调压室(尾水调压室)在厂房下游的有压尾水隧洞较长的情况下，需要设置下游调压室。3上下游双调压室有些地下式水电站上下游都有比较长的有压引水道，为了减少水击压力，改善电站运行条件，在厂房上下游均设置调压室，形成双调压室系统。4.上游双调压室 在上游引水隧洞很长时，可以设两个调压室加快衰减水击波。调压室类型:调压室按其结构形式可分为a.圆筒式b.阻抗式 c.双室式d.溢流式 e.差动式七厂房枢纽组成（主厂房、副厂房、变压器场和高