第六章水利工程概述

1、 水利工程概述第六章第六章第六章 水利工程概述水利工程概述6 6.1 .1 农田水利工程农田水利工程6 6.2 .2 防洪工程防洪工程6 6. .3 3 水利发电工程水利发电工程6 6. .4 4 给水排水工程给水排水工程 水利工程概述第六章本章提要本章提要重点重点了解水利工程的分类了解水利工程的分类 了解农田水利工程、防洪工程了解农田水利工程、防洪工程 的基本内容的基本内容 掌握给水排水工程的分类及其掌握给水排水工程的分类及其 组成内容组成内容 水利工程概述第六章 所谓水利，就是人类社会为了生存和发展的需要，采取各种措施，对自然界的水和水域进行控制和调配，以防治水旱灾害，开发利用和保护水资源

2、。研究这类活动及其对象的技术理论和方法的知识体系称为水利科学。用于控制和调配自然界的地表水和地下水，以达到除害兴利目的而修建的工程称为水利工程。 水利工程概述第六章治理水害和开发水利都需要通过水工建筑物来实现。水工建筑物的类型： 挡水建筑物：阻挡或拦束水流，调解上游水位。 以水坝（横跨河道）和河堤（沿水流方向位于河道两侧）为代表。 水利工程概述第六章 泄水建筑物：保证从水库中安全可靠地放泄多余或需要的水量，设置在坝体上或附近河岸。以溢洪道、水闸为代表。 专门水工建筑物以水力发电站、各种输水渠道为代表。 水利工程概述第六章水利工程具有下列特点：工作条件复杂，施工难度大；受各地的自然条件影响大；大

3、型水利工程投资大，工期长，对社会、经济和环境有很大影响。 水利工程概述第六章水利工程按照其服务对象的不同：防洪工程、农田水利工程、灌溉和排水工程、水力发电工程、航道与港口工程、水土保持、城镇供水与排水工程等。按照其对水的调配作用的不同：蓄水工程、排水工程、取水工程、输水工程、提水工程、水质净化工程、污水处理工程。 水利工程概述第六章农田水利工程主要包括灌溉工程和排水工程。即通过兴建和运用各种水利工程措施，解决农田的灌溉和排涝，改善农田水分状况和地区水利条件，以及土壤改良工作等。第一节第一节 农田水利工程农田水利工程 水利工程概述第六章喷灌喷灌 微喷微喷 1、灌溉方法：地面灌溉、喷灌、微喷等几种

4、形式。 水利工程概述第六章2、灌溉水源：天然河水，水库、湖泊、池塘、洼地蓄水，经净化处理过后的排放污水，高山融雪和地下水。3、农田排水：排除地面面积水和降低地下水位，有明沟排水系统、暗管排水系统和竖井排水系统。 水利工程概述第六章 6.1.1 灌溉工程灌溉工程 用人工设施将水输送到农业土地上，补充土壤水分、改善作物生长发育条件称为灌溉。灌溉系统一般由灌溉渠首工程和输水建筑物组成。 水利工程概述第六章一、取水工程取水工程的作用是将河水引入渠道，以满足农田灌溉、水力发电、工业及生活供水等需要。因取水工程位于渠道的首部，所以也称渠首工程。 水利工程概述第六章取水方式：1、无坝取水：河流的流量、水位均

5、满足灌溉要求时2、有坝（低坝）取水：满足灌区的用水要求，但水位太低时 3、抽水取水：河流的水量比较丰富，但 灌区位置较高时 4、水库取水：河流的流量、水位均不能满足灌溉要求时 水利工程概述第六章灌溉取水方式示意图灌溉取水方式示意图 水利工程概述第六章二、输水建筑物 输水建筑物-为实现将灌溉水引入灌区或者将多余的水排出灌区的水利工程设施。 输水建筑物则由渠道以及（水闸、渡槽、隧道等）渠系建筑物组成。 水利工程概述第六章渠道断面示意图渠道断面示意图矩形矩形复复式式断断面面梯形梯形有挡土墙有挡土墙矩形断面矩形断面盘盘山山断断面面半半填填半半挖挖断断面面1 1、渠道、渠道 水利工程概述第六章2 2、渠

6、道的渗透损失及防渗措施、渠道的渗透损失及防渗措施渠道的水量损失，主要是渗透，其次是蒸发。一般防止渗透的方法有：提高渠床土壤的不透水性；或是衬砌渠床。 水利工程概述第六章 渠道的渗透损失及防渗措施渠道的渗透损失及防渗措施 提高渠床土壤的不透水性提高渠床土壤的不透水性 淤填法淤填法 机械压实法机械压实法 衬砌渠床衬砌渠床 草皮护面草皮护面 粘土衬砌粘土衬砌 石料衬砌石料衬砌 混凝土及钢筋混凝土衬砌混凝土及钢筋混凝土衬砌 水利工程概述第六章3 3、渠系建筑物、渠系建筑物 交叉建筑物：用以穿越河渠、洼谷道路等障碍物，如渡槽、涵洞、隧洞等。 水利工程概述第六章 属于渠系建筑物的一种，实际上就是一种过水桥

7、梁，用来输送渠道水流跨越河渠、溪谷、洼地或道路等。渡槽常用砌石、混凝土或钢筋混凝土建造。 渡槽主要由进出口段、槽身、支承结构和基础等构成。槽身横断面型式以矩形和U形断面居多。支承结构的型式有梁式、拱式、斜拉式等。 渡槽渡槽 水利工程概述第六章 水闸水闸 水闸是一种低水头水工建筑物，既可用来挡水，又可用来泄水，并可通过闸门控制泄水流量和调节水位。 水利工程概述第六章第二节第二节 防洪工程防洪工程防洪工程是指控制、防御洪水以减免洪灾损失所修建的工程。主要有挡水结构工程、河道整治工程、分洪工程和水库等。按功能和兴建目的分为：挡、泄（排）和蓄（滞）。根据挡水方向的不同，挡水结构可以分为大坝和防洪堤两类

8、。 水利工程概述第六章1 1、挡、挡主要是运用工程措施挡住洪水对保护对象的侵袭。如用河堤、湖堤防御河、湖的洪水泛滥；用围堤保护低洼地区不受洪水侵袭等。利用具有挡水功能的防洪工程，是最古老和最常用的措施。 水利工程概述第六章2 2、泄、泄 3 3、蓄（滞）、蓄（滞）主要作用是拦蓄（滞）调节洪水，削减洪峰，减轻下游防洪负担。如利用水库、分洪区（含改造利用湖、洼、淀等）工程等。 水库除可起防洪作用外，还能蓄水调节径流，利用水资源，发挥综合效益，成为近代河流开发中普遍采取的措施。主要是增加泄洪能力。常用的措施有修筑河堤、整治河道等，是平原地区河道较为广泛采用的措施。 水利工程概述第六章 坝是水库枢纽工

9、程中的主体建筑。坝按筑坝材料可分为土石坝、混凝土坝和橡胶坝等；而按结构特点又可分为重力坝、拱坝和支墩坝等。4 4、坝、坝 水利工程概述第六章重力坝重力坝 重力坝主要是依靠坝体自重来抵抗水压力及其他外荷载、维持自身的稳定。重力坝的断面基本呈三角形，筑坝材料为混凝土或浆砌石。目前世界上最高的混凝土重力坝是瑞士的大狄克桑斯坝，坝高285m。 重力坝常修筑在岩石地基上，相对安全可靠，耐久性好，抵抗渗漏、洪水漫溢、自然灾害能力强；设计、施工技术较为简单，易于进行机械化施工。 其主要缺点是体积大，材料强度不能充分发挥，对稳定控制要求高等。 水利工程概述第六章水 平 推 力上 游 水 面抗 滑 力坝 下 游

10、 面坝体自重 图图-3.3.3 重力坝示意图重力坝示意图 水利工程概述第六章拱坝拱坝 拱坝在平面上呈凸向上游的拱形，拱的两端支承于两岸的山体上。拱坝一般是利用两端拱座的反力，同时还依靠自重来维持坝体稳定。 拱坝比重力坝更能充分地利用坝体的强度，其体积较重力坝为小，其超载能力比其他坝型为高。主要缺点是对坝址河谷形状及地基要求较高。 拱坝按筑坝材料可分为混凝土拱坝和浆砌石拱坝。 水利工程概述第六章土石坝土石坝 土石坝是利用当地土料、石料或土石混合料堆筑而成的坝型。 土石坝的优点是筑坝材料取自当地，节省材料；对坝基要求较低；抗震性能好。缺点是需另行修建泄水建筑物，抵御超标准洪水能力差。 土石坝一般由

11、坝身、防渗设施、排水设施和护坡等部分组成。 水利工程概述第六章 根据土料在坝体内的分布情况和防渗体位置不同，碾压式土石坝可按下列分类。 (1)均质坝。坝体由一种透水性较弱的土料填筑而成。 (2)多种土质坝。坝体由几种不同土料所构成，防渗料位于坝体上游或中间。 (3)心墙坝。防渗料位于坝体中间，用透水性较好和抗剪强度较高的砂石料作坝壳。 (4)斜墙坝。坝体由透水性较好和抗剪强度较高的砂石料筑成，防渗体位于坝体上游面。 水利工程概述第六章心墙上游水位上游水位坝顶下 游 护 坡上游护坡下 游 护 坡上游护坡下游水位浸 润 线坝体浸 润 线排水体排水体坝体（a) 均质土坝（b) 心墙坝图图-3.3.7

12、 土坝的组成土坝的组成 水利工程概述第六章5 5、堤、堤 沿河、渠、湖、海岸边或行洪区、分洪区（蓄洪区）、围垦区边缘修筑的挡水建筑物。常见形式有：土堤、石堤、土石混合堤、混凝土防洪墙及较先进的橡胶坝。 水利工程概述第六章 水利工程概述第六章 水库是用坝、堤、水闸、堰等工程，于山谷、河道或低洼地区形成的人工水域。 水库的作用有防洪、水力发电、灌溉、航运、城镇供水、养殖、旅游、改善环境等。同时要防止水库的淤积、渗漏、塌岸、浸没。水质变化和对当地气候的影响。6 6、水库、水库 水利工程概述第六章磨子潭水库磨子潭水库 水利工程概述第六章第三节第三节 水利发电工程水利发电工程我国水能资源理论蕴藏量为6.

13、76亿千瓦，其中可开发量3.78亿千瓦，年发电量19 200亿千瓦时，占全世界可开发水能资源总量的16.7，居世界第一位。我国水能资源多在西南，但我国煤炭储藏量主要在华北，煤炭和水能资源分布很不均匀，但从能源来讲，两者可相互补充。 水利工程概述第六章一、水电站开发方式和主要类型一、水电站开发方式和主要类型根据集中落差的方式不同，可将水电站分为以下两种方式： 堤坝式开发 引水式开发 水利工程概述第六章1 1、堤坝式水电站、堤坝式水电站富春江河床式水电站富春江河床式水电站坝后式水电站坝后式水电站 在河床上游修建拦河坝，将水积蓄起来，抬高上游水位，形成发电水头的电站称为堤坝式水电站。 水利工程概述第

14、六章2 2、引水式水电站、引水式水电站 引水式开发主要或全部用引水道来集中水头。引水式电站的流量较小但是水头很高。青海仙米水电站青海仙米水电站 水利工程概述第六章3 3、抽水蓄能电站、抽水蓄能电站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分配。因能量转换有损耗，大体上用4度电抽水可发出3度电。 水利工程概述第六章4 4、潮汐电站、潮汐电站潮汐发电是利用潮水涨、落产生的水位差所具有的势能来发电。据计算，世界海洋潮汐能蕴藏量约为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。法国朗斯潮汐电站法国朗斯潮汐电站 水利工程概述第六章第四节第四节 给水排水工程给水排水工程给排水工

15、程是土木工程的一个分支，是城市基础设施的一个组成部分。城市的人均耗水量和排水处理比例，往往反映出一个城市的发展水平。 水利工程概述第六章给水工程包括城市给水和建筑给水两部分。城市给水解决城市区域供水问题；建筑给水解决一栋具体的建筑物的供水问题。 6.4.1 给水工程给水工程 水利工程概述第六章一、城市给水城市给水系统的组成 一般由取水工程、输水工程、水处理工程和配水管网工程四者组成。设计准则：（1）保证供应城市的需要水量；（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、提供规定的服务水压和满足城市的消防要求。 水利工程概述第六章城市给水系统的分类根据水源性质分类：地面水给水系

16、统、地下水给水系统根据给水方式分类：重力给水系统、压力给水系统根据服务对象分类：城镇给水系统、工业给水系统 水利工程概述第六章一座城市的历史、现状和发展规划、其地形、水源状况和用水要求等因素，使得城市给水系统千差万别，但概括起来有下列几种：1. 统一给水系统 当城市给水系统的水质，均按生活用水标准统一供应各类建筑作生活、生产、消防用水，则称此类给水系统为统一给水系统。 这类给水系统适用于中、小型城市、工业区或大型厂矿企业中用水户较集中、地形较平坦，且对水质、水压要求也比较接近的情况。 水利工程概述第六章2. 分质给水系统 当一座城市或大型厂矿企业的用水，因生产性质对水质要求不同，特别对用水大户

17、，其对水质的要求低于生活用水标准，则适宜采用分质给水系统。分质给水系统分质给水系统 水利工程概述第六章3. 分压给水系统 当城市或大型厂矿企业用水户要求水压差别很大时，可以采用并联和串联分压给水系统。分压并联给水系统分压并联给水系统 水利工程概述第六章4. 分区给水系统 将整个系统分成几个区，各区之间采取适当的联系，而每区有单独的泵站和管网。采用分区系统技术上的原因是为使管网的水压不超过水管能承受的压力。 分区给水系统分区给水系统 水利工程概述第六章二、增压、贮水设备1、水泵：是给水系统中的主要升压设备。 虹吸式水泵流量大、扬程低，在城市供水管网中应用较多；在建筑内部的给水系统中，一般采用离心

18、式水泵，它具有结构简单、体积小、效率高且流量和扬程在一定范围内可以调整等优点。水泵水泵 水利工程概述第六章2、水箱 按用途分，有高位水箱、减压水箱、冲冼水箱、断流水箱等。 制作材料，有钢板（普通、镀锌、复合和不锈钢板）、钢筋混凝土、塑料和玻璃钢等。水箱配管附件示意图水箱配管附件示意图 水利工程概述第六章3、贮水池：是贮存和调节水量的构筑物。 其有效容积应根据生活（生产）调节水量、消防贮备水量和生产事故备用水量确定。4、气压给水设备：利用密闭罐中压缩空气的压力变化，调节和压送水量，在给水系统中主要起增压和水量调节作用。 水利工程概述第六章三、建筑给水 为工业与民用建筑物内部和居住小区范围内生活设

19、施和生产设备提供符合水质标准以及水量、水压和水温要求的生活、生产和消防用水的总称。供给居住小区范围内建筑物内外部生活、生产、消防用水的给水系统，包括建筑内部给水系统与居住小区给水系统两类。 水利工程概述第六章建筑内部给水系统建筑内部给水系统 水利工程概述第六章1、给水方式指建筑内部给水系统的供水方案。 基本类型：直接给水方式、设水箱的给水方式、设水泵的给水方式、设水泵和水箱的给水方式、分区给水方式、分质给水方式等。 水利工程概述第六章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 水利工程概述第六章设水泵的给水方式设水泵的给水方式 水利工程概述第六章2、高层建筑物供水 高层建筑必须在

20、垂直方向分成几个区，采用分区供水的系统。 城市给水网的供水压力往往不能满足高层建筑的供水要求，需要另行加压。所以在高层建筑的底层或地下室要设置水泵房，用水泵将水送到建筑上部的水箱。高层建筑给水示意图高层建筑给水示意图 水利工程概述第六章分区给水方式分区给水方式分质给水方式分质给水方式 水利工程概述第六章3、中水系统 定义：将各类建筑或建筑小区使用后的排水，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。 组成：中水原水系统、处理系统及给水系统。 作用：可实现污水、废水资源化，既节省了水资源，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，设置中水系统也就具有很大的现实意义。 水利工程概述第六章一、城市排水系统 从总体看，城市排水系统由收集（管渠）、处理（污水厂）和处置三方面的设施组成。 6.4.2 排水工程排水工程 水利工程概述第六章1、城市排水体制合流制排水系统：只有一组排水管渠，接纳各种废水，将各种废水统一处理。分流制排水系统：采用独立的管渠系统收集不同污染程度或者不同污染的水，根据污