水利水电工程技术学课件

1、水利水电工程技术一、 水利水电（枢纽）工程的等级划分：根据划分标准及洪水标准，由其规模、效益及重要性分、等五等，适用防洪、灌溉、发电、供水和治涝等水电工程。对于综合利用的水电工程，其工程等级划分应按最高的等级划分。即哪一个最高即按最高的这一个等级来划分。二、 水工建筑物的级别划分：主要反映水工建筑物的技术要求和安全要求，根据水电工程的等级及其作用与重要性来确定。分永久性（工程运行期间长期使用的建筑物，根据重要性又分主要和次要建筑物，如大坝和拦污栅）和临时性（施工期间暂用的建筑物，工程完工后要拆除，目的是为永久性建筑物的施工创造条件，如施工导流明渠、围堰等）两种水工建筑物。永久性水工建筑物根据工

2、程的等级及其重要性分五级即1、2、3、4、5级。枢纽工程等别主要建筑物次要建筑物1323344555注：主要建筑物的级别同工程等别相对应，但次要建筑物则降档，、对应3级对应4级、对应5级。注：堤防级别按防洪标准确定。（穿堤建筑物按堤防与建筑物级别两者中最高者确定）堤防工程级别防洪标准（重现期即几年一遇标准）1100250，100330，50420，30510，20水利水电工程施工期使用的临时性挡水和泄水建筑物的级别，应根据保护对象的重要性、失事后果、使用年限和临时性建筑物规模确定。注：一般地，大型的对应3级、中型的对应4级、小一型的对应5级。其同次要建筑物一样，只有3、4、5三个等级。三、 水

3、工建筑物的分类及作用：1、 按作用分：挡水建筑物，拦截水流抬高水位用。如各种坝和水闸以及沿江河海岸修建的堤防、海塘等。 泄水建筑物，渲泄水库多余水量。如各种溢流坝、坝身泄水孔、岸边溢洪道等。 输水建筑物，发电灌溉供水用的输水渠道。如引水隧洞、引水涵管、渠道、渡槽、倒虹吸等。 取(进)水建筑物，输水建筑物的首部，即进水口。如引水隧洞的进水口、灌溉渠首和供水用的扬水站等。 整治建筑物，用以改善河流的水流条件、调整河势、稳定河槽、维护航道以及为防护河流、水库、湖泊中的波浪和水流对岸坡冲刷的建筑物，如顺坝、丁坝、导流堤、护底和护岸等。 专门建筑物，是为灌溉、发电、过坝等需要兴建的建筑物。如专为发电用的

4、引水管道（压力钢管即连接输水渠道的末端与水轮机蜗壳的进口端）、压力前池、调压室、电站厂房；专为灌溉用的沉砂池、冲砂闸；专为过坝用的升船机、船闸、鱼道、过木道等。(指这些如不是为了灌溉发电及过坝等就可以不用建造的)。2、 按用途分：一般性水工建筑物，具有通用性。 专门性水工建筑物，只实现其特定的用途。如水电站建筑物、水运建筑物、农田水利建筑物、给水排水建筑物、过鱼建筑物等。3、 按时间分：永久性和临时性两种。四、 水库与堤防的特征水位：水库水位库容大小决定着水库调节径流的能力和它所能提供的效益。(1)死水位和死库容 水库正常运用情况下允许水库消落到最低的水位称为死水位，该水位以下的库容即死库容。

5、除特殊情况外，死库容不参与径流调节，即不能动用这部分水库的水量，动了也没用，除非是放空清圩用。它在取水口之上并保证取水口有一定的淹没深度。 (2)正常蓄水位(正常高水位、设计蓄水位、兴利水位)和兴利库容 水库正常运用情况下，为满足设计的兴利要求（如发电、养殖、水上旅游等），在设计枯水年(或枯水段即非汛期)开始供水时应蓄到的水位，称为正常蓄水位，又称设计兴利水位。该水位与死水位间的库容即兴利库容。正常蓄水位到死水位间的水库深度称为消落深度或工作深度。 (3)防洪限制水位即汛限水位 水库在汛期允许兴利蓄水的上限水位称为防洪限制水位。也是水库汛期防洪运用时的起调水位，即水库在汛期间的允许最高水位。可

6、根据洪水特性和防洪要求，对汛期不同时期分段拟定。 (4)防洪高水位和防洪库容 当遇下游有防护对象的设计洪水位时，水库为控制下泄流量而拦蓄洪水，这时在坝前达到的最高水位称为防洪高水位,即为保护下游相关保护对象的安全而限制下泄流量，当进出时的水库最高允许水位；如水位不断上涨，可能超过防洪高水位时，则应通知下游的保护对象进行撤离，并开闸泄洪。该水位与防洪限制水位间的库容称为防洪库容。当防洪限制水位低于正常蓄水位时，防洪库容与兴利库容的部分库容是重叠的，可减小专用防洪库容，重叠部分称共用库容或重叠库容，在汛期是防洪库容的一部分，而在汛后则为兴利库容的一部分。 (5)设计洪水位和拦洪库容 水库遇设计洪水

7、（根据几年一遇洪水设计），在坝前达到的最高水位称为设计洪水位。该水位与防洪限制水位间的库容称为拦洪库容。 (6)校核洪水位和调洪库容 水库遇校核洪水（根据几年一遇洪水校核），在坝前达到的最高水位称为校校洪水位。该水位也是设计考虑最不利水文条件下水库允许的最高库水位，是确定坝高的依据。该水位与防洪限制水位间的库容称为调洪库容。 (7)总库容和有效库容 校核洪水位以下的全部库容称总库容。校核洪水位与死水位之间的库容称有效库容。堤防水位1 设防(防汛)水位。开始组织人员防汛值班的水位。 2警戒水位。当水位达到设防水位后继续上升到某一水位时，防洪堤随时可能出险，防汛人员必须迅速开赴防汛前线，准备抢险，

8、这一水位称警戒水位。 3保证水位。即堤防的设计洪水位，河流遇堤防的设计洪水时在堤前达到的允许的最高水位。五、 土石坝及堤防的构造与作用：土石坝就是利用当地土、石料修筑的挡水建筑物，又称“当地材料坝”。其原理同重力坝相似。 坝身材料以土料为主的称为土坝; 坝身材料以石料为主的称为堆石坝。土石坝之所以普遍被采用，主要有以下原因：一是其筑坝材料极易就地取得；二是施工技术简单；三是对地基要求低，可以建在非岩基上。土石坝的缺点：（土石坝是松散颗粒的集合体）1、坝顶不能溢流；2、施工导流不方便（导流洞可当以后的放空洞）；3、坝体工程量大；4、施工受气候影响大。土石坝分类：1、按坝高分：高、中、低坝。（高度

9、在30米以下的为低坝、30-70米之间的为中坝、70米以上的为高坝）；2、按施工方法分：碾压式土石坝、水力冲填坝、水中填土坝、定向爆破堆石坝。其中碾压式土石坝又分：均质坝-坝体断面不分防渗体和坝壳，基本上由均一的黏性土料筑成。土质防渗体分区坝-（土质心墙坝、土质斜墙坝、多种土质坝）。非土料防渗体坝即人工材料防渗体坝-（心墙坝、面板坝）。如砼面板堆石坝。罗贡枢纽主要建筑物有坝、电厂和泄洪隧洞等。斜心墙土石坝高335m，坝顶长660 m，坝顶宽20 m，坝底宽l500m，坝体积7550万立方米。电厂的总装机容量360万kw。坝址基岩为下白至纪砂岩、粉砂岩，岩石坚硬。坝区地震烈度为9度。各种坝型最高

10、的水库土石坝统计表上图中a为均质坝，b、c为粘土心墙坝，d为粘土斜墙坝，e为非土料防渗心墙坝，f为非土料防渗面板坝。均质坝粘土心墙坝粘土斜墙坝非土料防渗面板坝非土料防渗心墙坝砼面板堆石坝土石坝构造：土石坝的基本剖面是梯形，由坝顶、防渗体、上下游坝坡、坝体排水、地基处理等组成。坝顶宽度：根据施工、运行及抗震等因素确定，如无特殊要求则高坝选用10-15米，中低坝选用5-10米。坝顶护面：可采用碎石、单层砌石、沥青或混凝土护面，IVV级的土石坝也可用草皮护面。当坝顶有交通要求时，坝顶护面应满足公路路面的有关规。为排除降雨积水，坝顶护面可向下游侧放坡，坡度在2%3%之间，并做好向下游的排水系统。坝顶上

11、游侧宜布置防浪墙，墙顶应高于坝顶1.001.20m，墙底必须与防渗体紧密结合，连成一体。防浪墙应做成坚固不透水的结构，以防高水位时漏水。尺寸应根据稳定和强度条件确定，并设置变形伸缩缝和做好止水措施。坝顶及防浪墙构造图对于高坝或兼顾旅游功能的土石坝，下游侧应设置栏杆等安全防护措施、照明设施，建筑艺术处理应美观大方，并与周围环境相互协调。防渗体：有心墙、斜墙、铺盖、截水墙等，作用是减少通过坝体和坝基的渗流量；降低浸润线，增加下游坝坡的稳定；降低渗透坡降，防止渗透变形。均质坝整体就是个大的防渗体，由透水性较小的黏土筑成。粘性土心墙和斜墙的顶部水平厚度不小于3米，以便机械化施工。防渗体顶与坝顶之间应设

12、保护层，其厚度不小于当地冰冻或干燥深度且不小于1米。土质防渗体与坝壳的上、下游接触面，如不能满足反滤要求，均须设置反滤层。非土质材料防渗体有沥青混凝土、钢筋混凝土心墙或斜墙、面板（木板或钢板）和复合土工膜等。较常用的是前两种。土质防渗体：顶部最小厚度宜取3.0m。 心(斜)墙顶部、上游墙面应设保护层，其厚度不得小于1.0m。土质防渗体与坝壳的上、下游接触面，如不能满足反滤要求，均须设置反滤层。 非土质材料防渗体：沥青混凝土防渗体具有: 塑性和柔性好，防渗性能较好。渗透系数约10-710-10cm/s；厚度通常取40125cm。对于中低坝，其底部厚度可采用坝高的1/401/60，顶部但不应小于3

13、0cm。沥青混凝土斜墙做成双层式，即在两层沥青混凝土防渗层之间夹一层由贫沥青混凝土铺成的排水层，如图（ a），其作用是排除渗过首层防渗层的渗水，但效果并不明显。近年来许多工程都倾向于采用简单的单层式沥青混凝土斜墙，如图（b）所示。沥青混凝土面板构造（单位：m）1-沥青砂胶；2-沥青砂浆；3-沥青混凝土（分3层浇筑）；4-排水层；5-沥青混凝土（分2层浇筑）；6-整平层；7-沥青砂浆；8-碎石垫层；9-混凝土截水墙；10-沥青砂浆；11-滑动层钢筋混凝土防渗体：在堆石坝中应用，少量土坝有采用。防渗体的型式，以面板或心墙防渗体的。复合土工膜：利用土工膜作坝体防渗体材料：可以降低工程造价，

14、而且施工方便快速，不受气候影响。多用于2级以下的低坝，可采用土工膜代替粘土、混凝土等，作为坝体的防渗体材料。粘土心墙坝及斜墙坝护坡：设置护坡的目的是为了保护上游坝坡免受波浪淘刷；顺坝雨水水流冲刷、冻胀干裂；冰层和漂浮物等的危害作用；还有防止无粘性土料被大风吹散，蛇、鼠和土栖白蚁等动物在坝坡中营洞造穴等危害。因此，坝坡表面为土、砂砾石等土石料填筑时应设置专门的护坡。护坡的形式有：草皮、抛石、干砌石、浆砌石、混泥土或钢筋砼、沥青砼、水泥土等。上游护坡：上游坝面要有足够抗冲能力。已建造的土石坝，多采用堆石、干砌石和浆砌石护坡和混凝土护坡。干砌石护坡：根据波浪大小可做成单层或双层，单层厚度约为0.30

15、.5m，如下图（a）所示；双层干砌石护坡厚度约0.40.6m，图（b）。当护坡与坝体土料之间不满足反滤要求时，护坡底面需设碎石或砾石垫层，防止库水位降落和波浪对坝坡的淘刷。垫层厚度一般为0.150.25m，并满足反滤要求和不冻要求。浆砌石护坡：浆砌石是在块石之间充填砂浆或细石混凝土。适用于波浪高、压力大、容易被冲坏的情况。浆砌石护坡稳定性较好，其厚度可比干砌石护 坡酌情减小。混凝土护坡：混凝土护坡有现浇和预制两种形式，采用方形5m×5m20m×20m厚度为1520cm的现浇板块、六角形（50-60cm）预制块。混凝土板护坡矩形板六角形板1-矩形混凝土板；2-六角形混凝土板；

16、3-碎石或砾石；4-木板柱；5-结合缝。 下游护坡：下游坝坡工作条件相对上游坝坡好些，一般宜简化设置。下游护坡型式一般有草皮护坡、单层干砌石护坡、卵石或碎石护坡和混凝土框格填石护坡等。草皮护坡：是均质坝常见的护坡形式，国内应用较普遍，如果坝面排水布置合理，护坡效果良好，而且可以美化环境。草皮护坡的草苗宜采用爬地草或矮草，以减少日常维护工作。若坝坡为无粘性土时，则可在草皮下铺一层2030 cm厚的腐植土，以利于草的生长。 干砌石护坡：国内使用较多，一般采用单层干砌形式、厚度0.20.3m，通常在石料丰富且砌石费用便宜的地区可以考虑采用。卵石或碎石护坡：适用于由砂或砾石填筑的下游坝坡，卵石或碎石的

17、粒径应为510cm，厚度40cm。钢筋混凝土框格填石护坡：适用坝坡较陡、仅仅采用卵石或碎石护坡不稳定且不适宜采用草皮护坡的情况。框格尺寸一般为45m×45m，框条宽0.2m，厚0.3m，在框格中填卵石或碎石。 对干砌石、浆砌石、卵石或碎石、沥青混凝土以及钢筋混凝土护坡，护坡的下部都应设置碎石或砂、砂砾石垫层。垫层厚度约为1530cm。冰冻地区，垫层厚度还应满足坝坡不冻要求。干砌石护坡与被保护的土料之间不满足反滤要求时，垫层应按反滤要求设置。为消除护坡底面积水、降低浸润线和护坡底面扬压力，现浇混凝土、钢筋混凝土和浆砌石护坡均应预留排水孔，排水孔的间距应根据渗水多少而定。 护坡的范围：上

18、游护坡，上部自坝顶开始（如设防浪墙墙时应与防浪墙连接），下部伸至死水位以下不小于2.50m（IV、V级坝可减至1.5m），最低水位不确定时应护至坝脚。下游坝坡应由坝顶护至排水体顶部，无排水体时也应护至坝脚。坝坡排水： 除了干砌石或堆石护坡之外，下游坝坡均须设置坝面排水。为了防止雨水冲刷下游坝坡，常设纵横向连通的排水沟。排水应包括坝顶、坝坡、坝头及坝下游等部位的集水、截水和排水措施。同时，坝坡与岸坡连接处也应设排水沟以拦截山坡上的雨水。，其集水面积应包括岸坡积水面积在内。用浆砌石或混凝土板铺设成矩形或梯形。排水沟的横断面可用混凝土浇筑或浆砌石砌筑，一般断面尺寸应不小于深0.2m，宽0.3m。坝较

19、长时，则应沿坝轴线方向每隔 50 100m 左右设一横向排水沟，以便排除雨水。坝面排水系统的布置（图5-27）、排水沟的尺寸和底坡应由计算确定。（单位：m ）1-坝顶；2-马道；3-纵向排水沟；4-横向排水沟；5-岸坡排水沟；6-草皮护坡；7-浆砌石排水沟排水设施：对渗入坝体内的水量。应设置排水设施，将渗水快速，有计划地排出坝外，以达到降低坝体浸润线和孔隙压力，防止渗流逸出区域产生渗透变形，保证坝坡稳定。在排水设施与坝体、土基接合处，都应设置反滤层。坝体排水应满足如下三点要求：排水体能自动地向坝外排出全部渗水；排水体应便于观测和检修；排水体应按反滤要求设计。常用的排水设施形式：贴坡排水、棱体排

20、水、褥垫排水、管式排水、综合排水等。贴坡排水又称表面排水，它是在下游坝坡底部区域用石块或卵石加反滤层铺砌在坝坡表面的排水设施，其紧贴下游坝坡表面，由1-2层堆石或砌石筑成。排水顶部应高于坝体浸润线逸出点约1.5m2.0m。当下游有水时，排水顶面高程应高于波浪沿坡面的爬高；排水下游处应设置排水沟，并应具有足够的尺寸和深度，以便在沟内水面结冰后，下部仍有足够的排水断面。特点：这种形式的排水构造简单，省工节料，施工和检修都很方便。但不能降低坝体浸润线，且易因冰冻而失效；常用于中小型工程下游无水的均质坝或浸润线较低的中低坝。棱体排水又称滤水坝趾，它是在下游坡脚处用块石堆筑而成的排水设施。顶部高程：应超

21、出下游最高水位，高出下游水位1.0m0.5m。超出高度应大于波浪沿坡面的爬高，大于该地区的冰冻深度，并使坝体浸润线至坝坡线的距离大于冰冻深度。顶部宽度： 应根据施工和观测的要求确定，一般为1.02.0m。排水内坡：一般为1：1.01：1.5；排水外坡：一般为1：1.51：2.0。为使逸出段的渗透比降分布均匀，在非岩性坝基上的棱体排水，应避免在棱体上游坝脚处出现锐角，宜做成下图所示的形式。特点：安全可靠；可以降低坝体浸润线；可以增加坝坡的稳定性。缺点：需石料较多，造价也相对较高，且与坝体施工有干扰，检修有一定的困难。坝内排水：坝内排水包括水平排水、竖式排水、网状排水带、排水管等。 水平排水有褥垫

22、式排水和水平排水层，如图5-31（b）、（c）所示。褥垫式排水是沿坝基表面由块石铺成的水平排水层。其伸入坝体内的深度一般不宜超过坝底宽的1/41/3；特点：能有效地降低坝体浸润线；增加坝基的渗透稳定，造价也较低；缺点：是不易检修，施工时容易堵塞。水平排水层：其目的是在库水位降落时，改变上游坝壳渗流方向，降低孔隙压力，以增加上游坝坡在库水位降落时的稳定性。下游坝壳的水平排水层有助于孔隙压力的消散和降低浸润线，对均质坝或坝壳采用透水性弱土料填筑的下游坝坡的稳定性有利。其设置位置、层数、厚度和伸入坝体内长度应根据渗水量大小确定，排水层厚度不宜小于0.30m，并满足反滤层最小厚度要求。竖式排水图5-3

23、1（d）包括直立式排水、上昂式排水和下昂式排水等。设置竖式排水的目的：是使渗入坝体的渗水通过竖式排水自由顺畅地排向下游，保持坝体干燥，有效降低坝体浸润线，防止渗透水流从坝坡逸出。即使是相对均质的土料，因水平碾压致使水平向渗透系数大于垂直向渗透系数，由此而使实际浸润线比计算情况偏高。一般的竖式排水顶部通至坝顶附近，底部与坝底的褥垫式排水层连接，通过褥垫式排水排向下游。这是近年来开始采用控制渗流的有效排水方式，对于均质坝和下游坝壳采用强透水性材料。综合型排水：为充分发挥各种型式排水的优点，在实际工程中，常根据具体情况将23种不同型式的排水组合应用，称为综合型排水，如图5-32所示。例如：当下游高水

24、位持续时间较长时，为节省石料，可考虑在下游正常水位以上用贴坡排水，以下用棱体排水；当浸润线较高采用棱体排水难以满足设计要求且下游有水时，可采用褥垫式排水与棱体排水组合或采用贴坡、棱体和褥垫式组合型排水型式。 图5-32反滤层：为避免因渗透系数和材料级配的突变而引起渗透变形，在防渗体与坝壳、坝壳与排水体之间都要设置 2 3 层粒径不同的砂石料作为反滤层。材料粒径沿渗流方向由小到大排列。（反滤层是由2-4层颗粒大小不同的砂、碎石或卵石等材料做成的，顺着水流的方向颗粒逐渐增大，任一层的颗粒都不允许穿过相邻较粗一层的孔隙。同一层的颗粒也不能产生相对移动。设置反滤层后渗透水流出时就带不走堤坝体或地基中的

25、土壤，从而可防止管涌和流土的发生即保土、排水，防止渗透变形。反滤层常设于土石等材料修筑的堤坝或透水地基上，也常用于防汛中处理管涌、流土等险情。）堤防构造与作用：土质堤防的构造与作用和土石坝类似，包括坝顶、防渗体、护坡、坝坡排水及坝体排水、地基处理等构造。堤高超过 6m 的背水坡应设俄台，宽度不宜小于 1 . 5m ；风浪大的海堤、湖堤临水侧宜设置消浪平台，其宽度可为波高的 1 2 倍，但不宜小于 3m 。城市、工矿区等修建土堤受限制的地段，宜采用浆砌石、混凝土或钢筋混凝土结构的防洪墙，它们与重力坝的构造相似。六、 水闸的组成与作用：水闸是一种既能挡水又能泄水的低水头水工建筑物，通过闸门启闭来控

26、制水位和流量，以满足防洪、灌溉、排涝等的需要。水闸的类型： 按水闸所承担的任务可分为进水闸、节制闸、泄水闸、排水闸、挡潮闸等。 按闸室结构形式可分为开敞式水闸和涵洞式水闸。开敞式水闸：闸室上面是露天的，上面没有填土，如图 2F311013 1 所示。当引（泄）水流量较大、渠堤不高时，常采用开敞式水闸。 涵洞式水闸：主要建在渠堤较高、引水流量较小的渠堤之下，闸室后有洞身段，洞身上面填土。根据水力条件的不同，涵洞式可分为有压和无压两种。水闸的组成部分及其作用：水闸由闸室和上、下游连接段三部分组成，如图所示。1上游防冲槽2上游护底3铺盖4底板5护坦（消力池）6海漫7下游防冲槽8闸墩9闸门10胸墙11

27、交通桥12工作桥13启闭机14上游护坡15上游翼墙16边墩17下游翼墙18下游护坡闸室：水闸的主体，起挡水和调节水流的作用。它包括底板、闸墩、闸门、胸墙、工作桥和交通桥等。 底板：按结构形式，可分为平底板、低堰底板和反拱底板；工程中用得最多的是平底板。根据底板与闸墩的连接方式不同，平底板可分为整体式和分离式两种。 整体式底板：底板与闸墩连成整体。作用是将上部结构重量及荷载传给地基，并有防冲及防渗作用。底板厚度必须满足强度和刚度要求，可取为 1 / 5 一 1 / 7 倍闸孔净宽，但不宜小于 0 . 5 一 0 . 7m 。整体式平底板抗震性能较好。中等密实以下的地基或地震区适宜采用整体式底板。

28、对多孔水闸，为适应地基不均匀沉降和减小底板内的温度应力，需要沿水流方向设变形缝（温度沉降缝）将闸室分成若干段，每个闸段一般不超过 20m 。 分离式底板：闸孔中间的底板与闸墩下的底板之间用沉降缝分开，称为分离式底板。分离式闸墩底板基底压力较大，一般宜建在中等密实以上的地基上。 闸墩：闸墩的作用主要是分隔闸孔，支承闸门、胸墙、工作桥及交通桥等上部结构。闸墩多用 C15 一 C30 的混凝土浇筑，小型水闸可用浆砌块石砌筑，但门槽部位需用混凝土浇筑。 工作桥：工作桥的作用是安装启闭机和供管理人员操作启闭机之用，为钢筋混凝土简支梁或整体板梁结构。桥的高度必须满足闸门能提出门槽检修的要求。 胸墙：作用是

29、挡水，以减小闸门的高度。跨度在 5m 以下的胸墙可用板式结构，超过 5m 跨度的胸墙用板梁式结构；胸墙与闸墩的连接方式有简支和固结两种。上游连接段：上游连接段由铺盖、护底、护坡及上游翼墙组成。 铺盖：作用主要是延长渗径长度以达到防渗目的，应具有不透水性，同时兼有防冲功能。常用材料有黏土、混凝土、钢筋混凝土等，以混凝土铺盖最为常见。混凝土铺盖常用 C15 混凝土浇筑，厚度0.2 一0.4m ，铺盖与底板接触的一端应适当加厚，并用沉降缝分开，缝内设止水，如图 2F311013 一 2 所示。护底与护坡：它的作用是防止高速水流对渠（河）底及边坡的冲刷，长度一般为 3 一 5 倍堰顶水头。材料有干砌石

30、、浆砌石或混凝土等。 上游翼墙：它的作用是改善水流条件、挡土、防冲、防渗等。其平面布置形式有圆弧形翼墙、扭曲面翼墙、八字形翼墙和隔墙式翼墙等；结构形式有重力式、悬臂式、扶壁式和空箱式等。 重力式翼墙：如图 2F311013 一 3 所示，依靠自身的重量维持稳定性，材料有浆砌石或混凝土，适用于地基承载力较高、高度在 5 一 6m 以下的情况，在中小型水闸中应用很广。 悬臂式翼墙：挡土墙是固结在底板上的悬臂结构，由钢筋混凝土筑成。适用于高度在 6 一 9m 左右、地质条件较好的情况。扶壁式翼墙：扶壁式翼墙是由直墙、底板和扶壁组成的钢筋混凝土结构。适用于高度在 8 一9m 以上、地质条件较好的情况。

31、空箱式翼墙：空箱式翼墙是扶壁式翼墙的特殊形式。由顶板、底板、前墙、后墙、隔墙与扶壁组成。适用于高度较高、地质条件较差的情况。下游连接段：通常包括护坦、海漫、下游防冲槽（齿墙）以及下游翼墙与护坡等。 护坦：承受高速水流的冲刷、水流脉动压力和底部扬压力的作用，因此要求护坦应具有足够的重量、强度和抗冲耐磨能力，通常用混凝土筑成，也可采用浆砌块石。为了防止不均匀沉降而产生裂缝，护坦与两侧翼墙底板及闸室底板之间，均应设置沉陷缝。缝的位置如在闸基防渗范围内，缝中应设止水。海漫与防冲槽：在消力池后面应设置海漫与防冲槽，如图 2F311013 一 4 所示。其作用是继续消除水流余能，调整流速分布，确保下游河床

32、免受有害冲刷。海漫构造要求：表面粗糙，能够沿程消除余能；透水性好，以利渗流顺利排出；具有一定的柔性，能够适应河床变形。海漫材料一般采用浆砌或干砌块石。在海漫末端与土质河床交接处可能会遭受冲刷，因此在海漫末端设置防冲槽与下游河床相连，以保护海漫末端不受冲刷破坏。 下游翼墙与护坡：同上游翼墙与护坡基本相同，护坡要做到防冲槽尾部。下游八字形翼墙的总扩散角在 150一 240之间。 七、 砼坝的构造与作用：砼的主要类型有重力坝、拱坝、支墩坝三种。重力坝主要依靠自身重量产生的搞滑力维持其稳定性。用砼或浆砌石筑成，坝轴线一般为直线，并有垂直于坝轴线的横缝将坝体分成若干段，横剖面基本成三角形。重力坝按筑坝材

33、料的不同分为:混凝土重力坝（用于重要的重力坝及高坝）和浆砌石重力坝（主用于中低坝）。 重力坝按其结构形式分为:实体重力坝;宽缝重力坝；空腹重力坝。 重力坝按泄水条件可分为非溢流坝和溢流坝两种剖面。 重力坝按高度分为高坝（大于70米）、中坝和低坝（小于30米）。重力坝按施工方法分浇筑砼重力坝、碾压砼重力坝。 重力坝构造包括：坝顶结构、坝体分缝、止水、排水、廊道布置等内容。坝顶结构-墙顶一般用实体结构，顶面按路面设计，在坝顶上布置排水系统和栏杆或防浪墙等以及照明设备，如图a所示。也可采用轻型结构,如图b所示.非溢流坝段的坝顶上游应设置防浪墙，以降低坝体高度，墙身与坝体连成整体的钢筋砼结构，并有足够

34、的厚度以抵挡波浪及漂浮物的冲击，墙高为1.2米。浇筑砼坝顶最小宽度为3米，碾压砼坝顶最小宽度为5米。溢流坝段一般应有闸墩、工作桥、闸门、启闭设备、胸墙及交通桥等。坝顶结构布置坝体分缝-为适应施工期砼的浇筑能力和温度控制以及防止地基可能产生不均匀沉陷而引起坝体裂缝，因而要分缝。常设垂直于坝轴线的横缝和平行于坝轴线的纵缝、横缝是永久缝，纵缝则属于临时缝；有时砼分层浇筑的层面也是一种临时性水平施工缝，见图。 重力坝分缝示意图1、横缝：横缝将坝体沿坝轴线分成若干坝段，其缝面常为平面，横逢间距一般为15-20米。有永久性和临时性两种。永久性横缝兼作沉降缝和温度缝，当不均匀沉降较大时，需留缝宽1-2厘米，

35、缝间用沥青油毡隔开，缝内设置专门的止水。临时性横缝则设置键槽，埋设灌浆系统。2、纵缝：纵缝一般是平行于坝轴线方向的缝，是为适应砼的浇筑能力和减小施工期温度应力而设置的临时缝。纵缝间距一般为15-30米，缝面应设置三角形键槽。为保证坝段的稳定性，沿缝面应设灌浆系统，在坝体温度冷却到稳定温度，缝宽达0.5毫米以上时进行灌浆，进浆管压力为0.35-0.45pa，回浆管压力为0.2-0.25pa。纵缝的布置型式有三种：垂直纵缝、斜缝和错缝见图2.30图2.30 纵缝型式示意图纵缝键槽形式见图2.31图2.31 纵缝键槽3、水平施工缝：是新老砼的水平结合面。每层浇筑块的厚度约1.5-4米，基岩表面约0.

36、75-1米，以利散热。同一坝段相邻浇筑块水平施工缝的高程应错开，上下浇筑块之间间歇3-7d，砼浇筑前，必须清除老砼面浮碴，并凿毛，用压力水冲洗，再铺一层2-3厘米的水泥沙浆，然后浇筑。坝体防渗及排水-为了防渗常在坝体上游面和下游面水位以下部分，多采用一层具有防渗、抗冻和抗侵蚀的砼作为坝体的防渗设施，防渗层的厚度为1/20-1/10的水头且不小于2米。为减小渗水对坝体和坝基的有害影响，降低坝体和坝基的渗透压力，在靠近上游面处设置排水管，将渗水通过排水管排入廊道，汇集于集水井内，用水泵或自流排向下游。排水管与上游坝面的距离为作用水头的1/15-1/25的且不小于2米，排水管间距为2-3米。排水管施

37、工时必须防止水泥浆漏入，防止堵塞。坝体排水管坝内廊道：为满足帷幕灌浆、排水、观测及检修坝体的需要，应在坝内设置各种廊道和竖井，构成廊道系统，廊道内应设置通风和照明设备。1、基础灌浆廊道：设置在上漩坝踵处，廊道上游侧距上游坝面0.05-0.1倍水头且不小于4-5米，廊道底面距基岩面不小于1.5倍廊道宽度，断面采用城门洞形，宽度为2.5-3米，高度为3-3.5米。当廊道低于下游水位时应设集水井及抽排设施。、坝体检修和排水廊道：为便于检查坝体及排除坝体渗水，在靠近坝体上游面沿高度每隔15-30米，设一检查兼作排水用的廊道，断面采用城门洞形，宽度最小1.2米，高度2.2米。各层廊道左右两岸至少各有一个

38、通向下游的出口，各层之间用竖井连通，如设有电梯井，则每层均应与电梯井连通。拱坝：拱坝是在平面上呈凸向上游的拱形挡水建筑物，借助拱的作用将水压力的全部或部分传给河谷两岸的基岩（图3-1）。与重力坝相比，在水压力作用下坝体的稳定不需要依靠本身的重量来维持，主要是利用拱端基岩的反作用来支承。拱圈截面上主要承受轴向反力，可充分利用筑坝材料的强度。因此，是一种经济性和安全性都很好的坝型。拱坝的轴线为弧形，能将水平水压力变成轴向压应力传向两岸，主要依靠两岸坝肩维持其稳定性。拱坝是超静定结构，有较强的超载能力，受温度的变化和坝肩位移影响较大。进入70年代，随着计算机技术的发展，有限单元法和优化设计技术的逐步

39、采用，使拱坝设计和计算周期大为缩短，设计方案更加经济合理。水工及结构模型试验技术、混凝土施工技术、大坝安全监控技术的不断提高，也为拱坝的工程技术发展和改进创造了条件。目前世界上已建成的最高拱坝是前苏联英古里(HHFYPH)双曲拱坝，高271.5m，坝底厚度86m，厚高比为0.33。其次是意大利的瓦依昂拱坝(Vaiont)，高261.6m，坝底厚22.lm，厚高比为0.084。最薄的拱坝是法国的托拉拱坝，高88m，坝底厚2m，厚高比为0.023。浙江桐坑溪双曲拱坝金沙江上的溪落渡水电站:双曲拱坝,H=282m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，因而对地基的

40、要求很高；3、拱是一种推力结构，承受轴向压力，有利于发挥砼及浆砌石材料的抗压强度；4、拱梁所承受的荷载可相互调整, 因此可以承受超载；5、拱坝坝身可以泄水；6 、不设永久性伸缩缝；7、抗震性能好；8、几何形状复杂，施工难度大。拱坝的类型： 1、定圆心等半径拱坝，圆心的平面位置和外半径都不变的一种拱坝。 2、等中心角变半径拱坝，拱坝坝面自上而下中心角不变而半径逐渐减小的拱坝。 3、变圆心变半径双曲拱坝，圆心的平面位置、外半径、中心角等均随高程变化而 变化的双曲拱坝。注：宽高比：河谷宽度L与坝高H的比值厚高比：坝厚T与坝高H的比值。L/H<1.5, T/H <0.2 为薄拱坝；L/H=

41、1.53.0, T/H =0.2 0.35 为一般拱坝；L/H=3.04.5, T/H =0.35 0.60 为重力拱坝。拱坝地质地形条件：1、地形条件河谷狭窄，左右对称，向下游收缩的“V”或“U”形地形。 2、地质条件要求基岩均匀，坚固完整，有足够的强度、透水性小而能抗风化。上述条件不能满足时，则需进行固结灌浆以增加地基的整体性和牢固程度。支墩坝：因重力坝的二个主要缺点：材料强度不能充分利用；底部扬压力大等，由宽缝重力坝在一定程度上克服了。所以我们设想：能否最大限度地利用材料强度；能否最大限度地减小扬压力；能否充分利用水重来节省砼方量；支墩坝由一系列顺水流方向，独立的支墩和挡水面板组成，支墩

42、顺坝轴线排列，上游面设挡水面板，遮断河谷，形成挡水面。库水压力由面板支墩地基。其原理是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. 支墩坝根据挡水面板的形状可将支墩坝分为如下三种型式, 支墩坝的类型1、平板坝是支墩坝的最早型式，常用的是简支式平板坝。它的面板是一个平面，平板与支墩在结构上互不相连。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；适用场合：地基不均匀变化较大时、坝高40m以下的坝。2、连拱坝是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，砼的抗压性能好，所以可以把平面的面板改为圆弧面板(拱)，即连拱

43、坝；另在河谷较宽时，若采用拱坝，拱作用得不到充分发挥，且砼方量多(中心角越大，弧长越长)；故将面板做成连拱型的，其受力条件较好能较好地利用材料强度。如世界上最高的是六十年代初期开始建造的加拿大旦尼尔约翰逊连拱坝，高214m。它的混凝土体积仅为同等高度重力坝的一半。佛子岭连拱坝连拱坝是空间超静定结构，支墩有单支墩和双支墩两种，对地基变形、温度变化较敏感，故对地基要求相对要高，适用于气候温和的地区和良好的基岩上。3、大头坝是一种较为优越的坝型，它既能充分利用材料的强度，钢筋用量又少。是通过扩大支墩的头部而起挡水作用的，其体积较平板与连拱大，由大头和支墩共同组成单独的受力单元，以地基的适应性好，受气候条件影响小，故适用较广。支墩坝的特点：稳定性抗滑稳定， 因支墩间有空隙渗水易排，扬压力减小；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 。 应力