大坝管理基本概念

1、大坝管理基本概念江西省大坝安全管理中心2015年9月一、水文1、降水降水，指从大气中降落到地面的雨、雪、雹等以及由水汽凝结成的露、霜等。其主要特性包括降水量、降水历时和降水强度。（1）降水量，指一定时段内降落在某一面积上的降水深度，以mm为单位。通常，水文常用的是日降水量，指一日（24h）内的降水深度。（2）降水历时，指一次降水所经历的时间，以分钟、小时、日为单位。（3）降水强度，指单位时段内的降水量，以mm/分或mm/时计。 等级小雨中雨大雨暴雨大暴雨特大暴雨降水量（mm）101024.92549.950100100200大于200一、水文2、流域面积（控制）流域面积又称受水面积或集水面积，

2、指流域地面分水线和出口断面所包围的面积，单位是km2。流 域 分 水 线支 流干流支流支流一、水文3、水系水系是地表径流对地表土的漫长侵蚀以后，逐渐从面蚀到沟蚀、槽蚀以至发展到由若干条大小支流和干流所构成的河流系统。水系通常以干流的河名命名，江西省赣江、抚河、信江、饶河、修水均可单独为水系，同时五条河汇入鄱阳湖，又称为鄱阳湖水系。所在河流指主坝坝址坐落的水系。应至少往上溯源3级。例如：一、水文4、重现期重现期，指不小于（不大于）一定量级的水文要素值出现一次的平均间隔年数。通常我们说的100年一遇的大洪水、50年一遇的暴雨就是表达洪水、暴雨的重现期，即100年才出现一次的洪水、50年才出现一次的

3、暴雨。需要说明的是，重现期表示的是某种水文变量大于或等于某一指定值，每出现一次平均所需的时间间隔数，并不是说正好100年就会出现一次大洪水或者50年就会出现一次暴雨。一、水文5、汛期 汛期:指江河中由于流域内季节性或周期性降雨、融冰、化雪而引起的水位流量上涨时期。 江西省实施中华人民共和国防洪法办法规定：汛期为每年4月1日至8月31日，特殊情况下，省人民政府防汛指挥机构可宣布提前进入或者延长防汛期。一、水文6、防洪标准 防洪标准:又叫洪水标准，指水工建筑物所能防御洪水的能力，用重现期来表示。GB50201-2014防洪标准小型水库一、水文7、特征水位 （1）正常蓄水位，也称正常高水位，指水库在

4、正常运用情况下，允许为兴利蓄到的上限水位。它是水库最重要的特征水位，决定着水库的规模与效益，也在很大程度上决定着水工建筑物的尺寸。注意：正常蓄水位一旦确定，不允许随意或擅自修改，如要修改，必须经原审批单位论证后批复修改。一、水文7、特征水位情况一：溢洪道无闸门控制，溢洪道的底高程（或堰顶高程）就是正常蓄水位。一、水文7、特征水位情况二：溢洪道上设有闸门，水库的正常蓄水位一般是闸门关闭时的门顶高程（或稍低一些）。一、水文7、特征水位（2）设计洪水位，指大坝遭遇设计洪水时，水库（坝前）达到的最高洪水位。它是水库在正常运用情况下允许达到的最高洪水位。（3）校核洪水位，指大坝遭遇校核洪水时，水库（坝前

5、）达到的最高洪水位。它是水库在非常运用情况下，允许临时达到的最高洪水位，是确定坝顶高程及进行大坝安全校核的主要依据。一、水文7、特征水位（4）死水位，指水库在正常运用情况下，允许消落到的最低水位。死水位关系到水库的兴利调节，所以死水位的确定至关重要。多数情况，以最低的坝下涵管的进口底高程作为死水位。（5）防洪限制水位，也称做汛前限制水位，简称汛限水位，指水库在汛期允许兴利蓄水的上限水位，通常根据流域洪水特性及防洪要求分期拟定。一、水文8、特征库容（1）总库容，指校核洪水位以下的水库容积。（2）兴利库容，指正常蓄水位至死水位之间的水库容积。（3）调洪库容，指校核洪水位至防洪限制水位之间的水库容积

6、。（4）防洪库容，指防洪高水位至防洪限制水位之间的水库容积。（5）死库容，指死水位以下的水库容积。下游水位防洪库容兴利库容校核洪水位设计洪水位防洪高水位正常蓄水位防洪限制水位死水位总库容调洪库容死库容库容曲线：反映水库蓄水能力的图表。水位库容二、大坝1、坝型坝的类型很多，主要按筑坝材料来划分，也有少数按结构性质、施工方法、防渗体形式进行划分。u按建筑材料分类： 可分为土坝、混凝土坝、砌石坝、橡胶坝、钢坝、木坝和土石混合坝等类型。u按结构性质分类：面板堆石坝u按施工方法分类：碾压混凝土坝、抛填式堆石坝u按防渗体形式分类：粘土心墙坝、混凝土心墙坝注意:大坝坝型不应局部的变化而进行改变。例如均值土坝

7、增设了混凝土心墙，其坝型仍然是均质土坝，不能变为混凝土心墙坝。二、大坝2、土石坝（1）均质坝：坝体的绝大部分由均一的透水性较弱的粘性土填筑而成；整个坝体起防渗作用。（2）心墙坝：土质防渗体设在坝体中部或稍向上游倾斜，心墙上下游为坝壳。（3）斜墙坝：土质防渗体设在坝体上游面或接近上游面，斜墙下游为坝壳。二、大坝2、土石坝（4）护坡：上游护坡的型式有：堆石护坡、砌石护坡、混凝土或钢筋混凝土护坡、沥青混凝土护坡；下游护坡的型式有：砌石、堆石、碎石和草皮护坡等。护坡覆盖的范围，上游由坝顶护至水库最低水位以下一定距离，一般在最低水位以下2.5m。下游面则由坝顶护至排水棱体，无排水棱体时则护至坝脚。护坡损

8、坏要及时修复。草皮护坡长太高了要修剪。下游坝坡上不能种树。二、大坝2、土石坝（5）排水设施：排水设备是土石坝的一个重要组成部分。主要目的是：防止渗流逸出处的渗透变形；降低坝体浸润线及孔隙压力，改变渗流方向，增加坝体稳定；保护坝坡，防止冻胀破坏。 坝体排水设备须保证充分的排水能力，不能堵塞，能自由地向下游排出全部渗水，同时应按排水反滤原则，保证坝体及地基土不发生渗透破坏。一般有棱体排水、贴坡排水、褥垫排水和综合式排水等注意：排水设施不是指排水沟。二、大坝3、混凝土坝（1）重力坝：以自身重量承受上游水、冰、淤泥压力 和坝基扬压力保持稳定的挡水坝。三种基本结构型式：重力坝、支墩坝和拱坝。图 2-1

9、重 力 坝 剖 面 简 图扬 压 力大 坝 自 重水 荷 载抗 滑 阻 力非溢流坝溢流坝帷幕廊道二、大坝3、混凝土坝（2）支墩坝：由支墩承受上游来的推力的坝，藉其本身的重量及水重维持稳定。三种基本结构型式：重力坝、支墩坝和拱坝。支 墩支 墩支 墩大 头挡 水 面 板拱二、大坝3、混凝土坝（3）拱坝：通过拱作用将荷载传给峡谷两壁（坝肩）而保持其稳定的挡水坝。拱坝在平面上向上游弯曲，呈曲线形。体型较小，是一种经济性和安全性都很好的坝型。三种基本结构型式：重力坝、支墩坝和拱坝。按最大高度处的坝底厚度和坝高的比值可分为薄拱坝、中厚拱坝和重力拱坝；按体形可分为单曲拱坝和双曲拱坝。二、大坝4、特性指标（1

10、）最大坝高：坝的最低建基面到坝顶面的最大高差。二、大坝4、特性指标（2）坝长：沿着坝轴线从坝顶的一端到另一端的长度。坝轴线是直线，坝长就是直线的长度；坝轴线是折线，坝长就是各段折线长度的和；坝轴线是曲线，坝长就是曲线的长度，不能简单量取曲线两端端点间的直线距离。二、大坝4、特性指标（3）坡比：坡的垂直高度与水平宽度的比值。p上游坡和下游坡的坡比应分开计算。p坡分成了N段，每一段都要分别计算坡比。面板（厚3050cm）垫层（水平宽300cm）过渡层（水平宽400cm）竖向主堆石副堆石排水棱体排水区1:1.41:1.31:1.31:1.3220.00145.00195.00165.00二、大坝4、

11、特性指标坝面坡度取决于坝高、筑坝材料性质、运用情况、地基条件、施工方法及坝型等因素。一般中、低高度的土石坝坡比在1：2.01:4.0，平均坡比约为1：3 ，上游坡比下游坡要缓；重力坝下游坡的坡比在1：0.51：1.0，平均坡比为1：0.7。三、溢洪道用来宣泄超过水库调蓄能力洪水及泥沙等的水工建筑物。按位置分有河床式和河岸式两种。河床式溢洪道多用于混凝土坝，与溢流坝相结合，在溢流坝顶建泄洪闸门（也有不建闸门的），通过坝顶泄洪。河岸式溢洪道一般在河道一侧马鞍形的山凹部（垭口处），有正槽式、侧槽式、井式和虹吸式等四种形式。一般进口位于水流顺畅处，且与土石坝保持一定距离，避免横流对坝的冲刷。1、溢流堰

12、宽顶堰实用堰驼峰堰折线形堰三、溢洪道2、溢流净宽三、溢洪道溢流净宽：一般指溢洪道控制断面的实际过水宽度。最大下泄流量：指校核洪水位时溢洪道能够下泄洪水的最大流量，可通过泄流曲线获得。泄流曲线：又叫水位流量关系曲线，是反映溢洪道过水能力的图表。无闸控制有闸控制3、最大下泄流量三、溢洪道4、消能三、溢洪道为什么要消能？为什么要消能？* * 建坝后的水头增加,下泄水流的流速增大，即流速高流速高；* * 建坝时，为节省工程造价，使泄水建筑物的泄水宽度比原河床 宽度小，使泄水时的单宽流量加大，即水流集中水流集中。* * 所以，泄水时形成的高速集中水流，破坏性大，对下游河床具 有较大的破坏力。消能原理消能

13、原理：从加强水流的紊动出发，在建筑物下游采取一定的工程措施，控制水跃发生的位置，通过水跃产生的表面漩滚和强烈的紊动以达到消能的目的。 底流消能底流消能 挑流消能挑流消能 面流消能面流消能 （1）底流消能就是在建筑物下游采取一定的工程措施，控制水跃发生的位置，通过水跃产生的表面旋滚和强烈的紊动以达到消能的目的。 实质：实质：水跃特点：特点：主流位于底部 消能机理：消能机理：通过水跃产生的表面漩滚和强烈的紊动来消能。应用：应用：各种地质条件的泄水建筑物 （2）挑流消能利用下泄水流所挟带的巨大动能，因势利导将水流挑射至远离建筑物的下游，使下落水舌对河床的冲刷不会危及建筑物的安全。挑流水舌漩滚漩滚水垫

14、急流挑流鼻坎坝址挑流水舌漩滚漩滚水垫急流挑流鼻坎坝址（3）面流消能当下游水深较大而且比较稳定时，可采取一定的工程措施，将下泄的高速水流导向下游水流的上层，主流与河床之间由巨大的底部旋滚隔开，可避免高速主流对河床的冲刷。余能主要通过水舌扩散，流速分布调整及底部旋滚与主流的相互作用而消除。四、坝下涵管（隧洞）按建筑材料分，早期涵管有浆砌石、陶瓷、砖、素混凝土，现在涵管有钢筋混凝土、钢管、PVC管、PE管等。隧洞，一般设在大坝两岸的山体中，混凝土坝也会设在坝的下部坝体中。隧洞岩石的强度较差时，需要进行混凝土衬护。按断面型式分，可分为圆形、拱形、矩形、梯形。按构造型式分，可分为圆管涵、拱涵、箱涵、盖板

15、涵。按运行方式分，可分为有无压运行和有压运行两种方式。注意：无压运行的涵洞绝对不允许有压运行。注意：无压运行的涵洞绝对不允许有压运行。1、型式2、进口四、坝下涵管（隧洞）进口段根据地形状况进行布置，主要有分级卧管式、塔式、竖井式和斜坡式四种结构型式。分级卧管式进水口斜卧在坝前或山体的斜坡上，每隔一定的高程设置一个进水口，也称为斜涵管。分级卧管结构简单，施工方便，引取水库表层水。进水口控制设施形式多样，有混凝土塞、木塞、木板压重等。斜坡式沿库区山坡或上游坝面斜坡布置，在斜坡上设置闸门轨道，进水口在斜坡底部，启闭机安装在山坡平台上或坝顶，一般采用拍门、闸门进行控制。这种布置方式结构简单、操作方便、

16、造价小、启闭力小；缺点是闸门不易关闭、检修困难。布置在山坡上布置在坝坡上竖井式在进水口所在的山体中开凿出竖井，内设闸门，竖井口设操纵平台和启闭机。塔式在涵洞进口所在的山体外部竖立的塔状建筑物，塔底部设有闸门，以控制水流，塔顶设操纵平台和启闭机，用工作桥与岸相连。五、金属结构按闸门的工作性质分，可分为工作闸门、检修闸门和事故闸门。按门叶的外观形状分，可分为平面闸门、弧形闸门、人字闸门、拱形闸门、球形闸门和圆筒闸门等。按制造门叶的材料分，可分为钢闸门、铸铁闸门、木闸门、钢筋混凝土闸门和组合材料闸门。1、闸门五、金属结构（1 1）型式）型式按类型分，可分为液压式启闭机，卷扬式启闭机，螺杆式启闭机。按

17、操作方式分，可分为手动式、电动式、手电两用式2、启闭机液压式启闭机卷扬式启闭机螺杆式启闭机五、金属结构（2 2）型号）型号液压式启闭机QPPY卷扬式启闭机QPQ螺杆式启闭机QL（3 3）启闭机容量）启闭机容量 （在铭牌上看的到）启闭机容量，指启闭机最大能达到的启门力。单位是KN,如50KN、100KN，也常用T表示，如10T、15T。例如：QPQ-6表示单吊点卷扬式启闭机的启门力为6T QPQ-26表示双吊点卷扬式启闭机的启门力为12T2、启闭机六、安全管理大坝安全状况分为三类：一类坝实际抗御洪水标准达到GB50201-2014防洪标准规定，大坝工作状态正常，工程无重大质量问题，能按设计正常运行的大坝。二类坝实际抗御洪水标准不低于近期非常运行洪水标准，但达不到GB50201-2014防洪标准规定，大坝工作状态基本正常，在一定控制运用条件下能安全运行的大坝。三类坝实际抗御洪水标准低于近期非常运行洪水标准，或者工程存在较严重的安全