水利与港口工程学习讲义PPT（配图丰富）

项目目八八水水利利与与港港口口工工程程熟悉悉我我国国古古代代水水利利工工程程；；了解解我我国国古古代代治治水水技技术术；；了解解西西半半球球的的运运河河；；熟悉悉现现代代水水利利水水电电工工程程；；熟悉悉港港口口工工程程；；熟悉悉我我国国港港口口工工程程建建设设；；任务务一一中中国国古古代代水水利利工工程程一、、中中国国主主要要水水系系的的形形势势及及影影响响中国国水水患患历历史史悠悠久久。。据据历历史史记记载载，，由由公公元元前前200年年至至公公元元1949年年之之间间，，中中国国各各地地共共发发生生了了大水水灾灾1194次次。中中国国水水灾灾频频繁繁的的基本本原原因因在于于中中国国的的自然然地地理理布布局局及及气气候候条条件件。。中国国的的地地形形是是个个“三三台台阶阶””的布布局局，，见见图图8一一1。。由由西西向向东东，，第第一一个个台台阶阶是是地地势势较较高高的的青藏藏高高原原，海海拔拔平平均均四四五五千千米米，，大大江江大大河河多多发发源源于于此此。。第第二二个个台台阶阶是是海海拔拔一一两两千千米米的的云贵贵高高原原、、黄黄土土高高原原。第第三三个个台台阶阶是是平原原地地区区。。任务务一一中中国国古古代代水水利利工工程程任务务一一中中国国古古代代水水利利工工程程二、、中中国国古古代代水水利利灌灌溉溉的的典典范范——都都江江堰堰工工程程任务务一一中中国国古古代代水水利利工工程程二、、中中国国古古代代水水利利灌灌溉溉的的典典范范——都都江江堰堰工工程程宝瓶瓶口口飞沙沙堰堰鱼嘴嘴任务务一一中中国国古古代代水水利利工工程程三、、漕漕运运制制度度与与运运河河的的开开凿凿汉代代时时期期，我我国国历历史史上上出出现现了了一一项项重重要要的的政政治治经经济济制制度度——槽运运。隋场场帝帝杨杨广广不恤恤民民情情、、为为政政暴暴虐虐，，很很快快就就断断送送了了隋隋朝朝。。但但是是他他主主张张修修建建的的大运运河却留留给给后后代代一一份份丰丰厚厚的遗遗产产，，对对国国家家统统一一、、经济济发发展展、、促促进进沿沿河河城城镇的的发发展展、、便便利利交交通通运运输、、繁繁荣荣社社会会文文化化都都起起到重重大大作作用用。。任务务一一中中国国古古代代水水利利工工程程四、、运运河河维维修修管管理理的的痛痛楚楚与与衰衰败败运河河之之水水来来自自其其穿穿越越的的各各条条自自然然河河流流，，河河水水中中的的泥泥沙沙也也被被带带入入运运河河，，尤尤其其是是历历次次黄河河泛泛滥滥和和改改道道，更更易易使使运运河河浅梗梗。上上述述的的许许多多古古代代沟沟渠渠，，诸诸如如鸿鸿沟沟等等，，即即因因年年久久失失修修导导致致河河床床淤淤积积而而逐逐渐渐废废止止。。当当黄黄河河河床床抬抬高高、、形形成成对对运运河河的的倒倒灌灌之之势势后，，不不得得不不在在运运河河河河口口修筑筑土土坝坝，槽槽船船到到此此卸卸运运空空载载，，空空船船用用绞绞盘盘拖拖过过土土坝坝后后再再重重新新上上载载。。清咸咸丰丰五五年年，黄黄河河在在河河南南铜瓦瓦厢厢决决口口，从从此此结束束了其其长长达达700年年的的““夺夺淮淮入入海海””的的历历史史，，在在今今山山东东阳阳谷谷县县张张秋秋镇镇将将运运河河拦拦腰腰截截断断，，从从而而也也截截断断了了张张秋秋以以北北到到临临清清河河的的水水源源，，槽槽运运受受阻阻。。后后京京津津、、京京浦浦铁铁路路的的兴兴修修，，从从根根本本上上动动摇摇了了大大运运河河作作为为中中国国南南北北交交通通大大动动脉脉的的地地位位。。至光光绪绪二二十十七七年年清政政府府下下令令停止止了历历时时千千年年的的大运运河河槽槽运运。任务务二二中中国国古古代代治治水水技技术术一、、重重疏疏导导、、轻轻填填堵堵的的治治水水思思想想堤堰堰自自动动调调节节水水量量的的思思想想是是中中国国古古代代治治水水技技术术的的一一大大创创造造。。都江江堰堰和灵渠渠皆采采用用之之。。都江江堰堰治治水水““三三字字经经””中中还还有有““深淘淘滩滩，，低低作作堰堰”六字诀诀。“深深淘滩””指为防防河床奎奎塞而定定期掏挖挖河床;“低作作堰”乃乃用以减减低水之之阻力，，因势利利导，以以杀水势势，所用用“竹笼石”法就地地取材，，经济简简易，便便被后人人普遍采采用。淘淘滩又有有铁板为为准则，，据传古古为石马马，今为为明万历历年间所所埋卧铁铁，见““铁”则则深浅适适度。这这些都是是治水千千年经验验所积成成，至今今沿用，，所谓““循之则治治，失之之则乱”。任务二中中国国古代治治水技术术二、明、、清两朝朝的治理理黄河之之策针对黄河河入海口口呈现出出河口淤淤积的现现象，明嘉靖、、万历年年间总理河道道的潘季驯提出采用用“束水攻沙沙”的措施施，即黄黄河下游游两岸修修筑系统统大堤，，提高河河水流速速，并引引其他河河流的清清水入黄黄河。他他认为这这不仅能能刷深河河道，而而且可冲冲开河口口示。康熙十六六年(1677年)，靳辅出任河道道总督，，他在继继承潘氏氏“束水水攻沙””方略的的同时又又有所发发展，提提出了疏浚河口口的主张。。他认为为，束水水攻沙虽虽然是治治河良策策，但河河身淤土土有新老老之分，，三年以以内新淤淤之土，，筑堤刷刷沙之策策可以奏奏效，久久淤之土土则必须须辅以人人力疏浚浚。因而而主张在在淤积河河床内顺顺流开浚浚三道小小河，谓谓之川字字河，以以所起之之土修筑筑两岸大大堤。任务二中中国国古代治治水技术术三、古人人的测量量技术高程测量量是治水的的基础。因为必必须以河河渠各点点的高程程控制水水的流向向，古代代中国从从治理水水患、发发展水利利起，就就已经使使用原始始的测量量工具。。早在文文字记载载之前，，城市建建筑中即即采用了了水准测量量。考古发发现在河北莫城城商代中期期建筑遗遗址的基基槽壁上上有用云母粉画画出的水水平线，这可能能是用作作基础整整平的标标志线。。可以推推测当时时使用了了类似水水准仪的的工具。。由《四库全全书》收录的、、唐代李李签《太白阴阴经》中记载的的古代水水平仪，，是目前前所能见见到的中中国最早早的水平平仪图形形。它主主要由三三部分组组成:水平、照照板和度度竿。任务二中中国国古代治治水技术术任务二中中国国古代治治水技术术四、筑堤堤堵水的的材料与与方法竹笼是战国时时成都平平原已经经开始使使用的筑筑堤堵水水材料，，就是使使用竹编编的笼子子装盛河河道中的的卵石，，其刚柔柔相济、、用途广广泛，除除了鱼嘴嘴、堤堰堰外，堵堵口、施施工截流流等都能能用上。。杩搓是由三根根木桩绑绑扎而成成的三脚脚。若干干个杩搓搓相互交交叉紧靠靠，加上上土木石石料等辅辅助材料料就形成成了临时时性的挡挡水工程程。杩搓搓的挡水水功能与与竹笼类类似。特特点是可可以随时时回收，，所以在在临时性性应急需需求时往往往选用用杩搓。。任务二中中国国古代治治水技术术任务二中中国国古代治治水技术术四、筑堤堤堵水的的材料与与方法羊圈是用于急急流处的的阻水构构筑物。。其做法法是用木木桩构成成的框架架，内填填大粒径径的卵石石，可以以做基础础丁程，，也可以以修筑堤堤防和溢溢流堰，，比竹笼笼工程更更稳固、、耐久。。我国古古代重要要河工和和引水工工程中皆皆采用之之。任务二中中国国古代治治水技术术任务三西西半半球的运运河一、从陆陆地通向向海洋古美索不不达米亚亚人和古罗马人人都曾经建建造运河。中世纪之之后欧洲各国国纷纷重重启运河河建造。。16世纪至18世纪是欧洲运运河大发发展的时时期。法国于1642年建成了布里亚尔尔运河，把卢瓦瓦尔河与与塞纳河河连接在在一起。。这条运运河沿线线建有40座船闸。。1681年完成的的朗格多多克运河河长250千米，把把比斯开开湾和地地中海连连接在一一起。在美洲，美国于1825年完成581千米长的的伊利运河河，沿河建建造了82座船闸，，从而促促进了中中西部大大草原地地区的开开发。1829年，加拿大兴建了韦兰运河河，其长44千米，建建成后使使南方的的伊利湖湖和北方方的安大大略湖之之间能通通航大船船。任务三西西半半球的运运河美国伊利利运河是第一条条提供美国东海岸与与西部内陆的快速运运输工具具，这比比当时最最常用的的以动物物拉动的的拖车还还快许多多。任务三西西半半球的运运河二、从海海洋通向向海洋苏伊士运运河是世界上上三大海海运河中中的第一一条，位位于埃及及境内，，连接亚、非两两洲的苏伊士士地峡上上，如果果它能够够沟通地中海和和红海，就可大大大缩短短从欧洲洲和北美美洲通往往印度洋洋沿岸各各国的航航程。基尔运河河是世界上上三大海海运河中中建成的的第二条条。该河河又名北海一波波罗的海海运河(Nord一OStSPP一一Ka-nal)，其其位于德德国北部部，西起起北海畔畔易北河河口，向向东到达达波罗的的海的基基尔湾，，全长98.7千米米，一般般通过运运河只需需7-9小时，，是一条条极重要要的水道道，参见见图8一一14左左图。其其建成后后，北海海到波罗罗的海的的航程缩缩短了756千千米之多多。任务三西西半半球的运运河苏伊士运运河基尔运河河任务四现现代代水利水水电工程程一、现代代水利工工程的功功能与组组成1878年，世界界第一座水水电站建成于法法国，从从此以后后，在现现代水利利工程中中，除了了以堤、、坝、引引水渠等等工程构构筑物完完成防洪洪、航运运、灌溉溉等功能能外，水水利发电电也成为为重要组组成部分分。为达达到此口口的，需需要借助助上述工工程构筑筑物于山山谷、河河道或低低洼地区区提升水水位，形形成人工工水域，，称之为为水库。水库的作作用是:积蓄上游游水量，，利用水水库的防防洪库容容调蓄洪洪水、拦拦蓄洪峰峰或错峰峰，以减减免下游游洪灾损损失，并并利用库库容保证证水库附附近地区区枯水期期的灌溉溉用水;水库的水水位提升升后与河河流下游游之间产产生很大大的水落落差，蕴蕴含了巨巨大的水水势能，，电能就就是从这这势能转转化而来来。水电站阻阻断河道道，为保保证航运运，需与与船闸等等配合，，这样可可形成水利枢纽纽。任务四现现代代水利水水电工程程二、水坝坝的分类类坝是建筑在在河谷或或河流中中拦截水水流的挡挡水结构构，用以以抬高水水位，积积蓄水量量，在上上游形成成水库以以满足防洪、灌灌溉、航航运、发发电、给给水等需要。。坝体按结构特点点和所用材料分为重力坝、、拱坝、双双曲拱坝坝、重力拱坝、、支墩坝坝、连拱坝、橡橡胶坝等。重力坝按照材料料区分，，可以分为为土石坝坝、混凝土坝。。双曲拱坝坝任务四现现代代水利水水电工程程橡胶坝任务四现现代代水利水水电工程程三、特殊殊的荷载载水工结构构与一般般工程结结构显著著不同之之一是渗渗透水对对结构的的影响很很大。一一方面如如果渗透透水在坝坝基形成成渗水通通道，将将使坝基基内土石石不断通通过通道道被渗透透水冲刷刷而出，，通道越越来越大大形成所所谓管涌涌，坝基基稳定性性受到破破坏;另另一方面面渗透水水在坝基基内对坝坝基形成成所谓的的扬压力。扬压力可可以这样样来理解解:就像船船只在水水中受到到向上的的浮力，，坝体底底部也受受到地基基内渗透透水的浮浮力，而而水库内内水位增增高会使使得地基基内的渗渗透水压压提高，，而扬压压力就是是指地基基内的渗渗透水对对建筑物物的浮托力与渗透压力力之和。与与重力方方向相反反的扬压压力抵消消了部分分重力作作用。重重力坝的的稳定非非常依赖赖坝体的的重力。。在坝基基安排防防水帷幕幕可以拉拉长渗透透水抵达达坝底的的距离，，从而减减小扬压压力。任务四四现现代代水利利水电电工程程四、坝坝体所所用的的材料料坝体混混凝土土也对对坝体体安全全性有有影响响，因因为坝坝的体体积非非常大大，水水泥与与水反反应放放出的的热量量(称水化化热)大、不易易散发发，容容易在在混凝凝土中中形成成温度裂裂缝。轻者者影响响坝体体的抗抗渗透透性，，严重重的影影响坝坝体整整体性性。故故在现现代水水利工工程中中，对对坝体体混凝凝土的的配合合比有有特殊殊考虑虑，一一般掺掺入大大量粉煤灰灰等矿矿物外外掺料料替代部部分水水泥用用量，，可以以减少少水化化热。。任务四四现现代代水利利水电电工程程五、水水坝的的修筑筑技术术修筑大大坝需需要截截断河河流，，而截截断河河流期期间又又需要要保证证河水水下泄泄，故故可以以在坝坝的上下游游分期期修筑筑围堰堰阻水水，在围围堰内内分段修修筑大大坝。有的的河流流还要要在筑筑坝期期间保保证航航运，，故筑筑坝期期间设设置临临时船船闸和和升船船机以以免航航运中中断，，例如如三峡大大坝就是采采用这这种方方法施施工的的。有有的大大型桥桥梁的的桥墩墩也是是采用用这种种分段修修围堰堰的方法法施工工的。。任务四四现现代代水利利水电电工程程六、水水利水水电工工程对对环境境的影影响进入20世世纪后后10年，人们们开始始关注注到水水利工工程对对河流流生态态环境境所产产生的的一些些不利利影响响。首首先是是一些些大型型水利利工程程易引引发地质灾灾害;有的的水库库蓄水水后，，库区区沿岸岸产生生滑坡坡，有有的导导致周周边地地区地震频频发。1963年年10月9日，意大大利阿尔卑卑斯山山脉托托克山山山体体崩塌塌，山下下是瓦瓦扬特特(Vajont））水坝坝形成成的水水库;顷刻刻间，，数百百万吨吨泥土土石冲冲入水水库，，水溢溢出大大坝，，下游游数个个村庄庄被激激流横横扫，，死亡亡两千千余人人，皆皆因坝坝址错错误设设置在在山体体不稳稳处致致有此此祸，，这是是工程程引发发地质质灾害害的一一个典典型实实例。。我们需需要认认识到到:虽然水水利工工程对对环境境造成成了一一些不不利影影响，，但是是，这这只是是人类类为自自身发发展而而从事事的诸诸多活活动中中的一一种，，水利利工程程的利利弊需需要客观分分析。任务四四现现代代水利利水电电工程程三峡大大坝任务五五港港口口工程程一、港港口及及其组组成港口是具有有水陆陆联运运设备备和条条件、、供船船舶安安全进进出和和停泊泊的运输枢枢纽;对于于在内内停泊泊的船船舶，，港口口要具具有保保证其其免遭自自然的的风、、浪损损坏之之能力力。亚历山山大大大帝曾曾经对对现属属于埃埃及的的亚历山山大港港进行人人工改改造，，用砌砌筑工工艺修修建了了举世世闻名名的灯灯塔，，塔高高200余余米，，伴有有供马马拉柴柴草至至塔顶顶的坡坡道。。。在公元元1世世纪中中期，罗马马皇帝帝克劳狄狄乌斯斯在罗马马的外外港奥奥斯提提(Ostia)港港北面面3千千米，，建了了一个个人工工海港港—Portus港港。码头是港口口中的的重要要组成成，是是港口口中供供船舶舶停靠靠、装装卸货货物、、上下下旅客客、补补充给给养的的水工工建筑筑物。。一般般情况况下，，防波堤堤和码头各自独独立存存在，，完成成自己己的实实用功功能，，但在在某些些情况况下二二者合合二为为一，，防波堤堤面向大大海的的外侧侧发挥防防浪作作用，面向向港内内的一一侧发挥码码头的作用用。加拿大大港口口码头港池仓库货场道路任务五五港港口口工程程任务五五港港口口工程程二、码码头的的分类类与布布置码头结结构形形式有有重力式式、高高桩式式和板板桩式式。主要根根据使使用要要求、、自然然条件件和施施工条条件综综合考考虑确确定。。重力式式码头头依靠建建筑物物自重重和结结构范范围的的填料料重量量保持持稳定定，结构整整体性性好，坚固耐耐用，损坏坏后易于修修复。高桩码码头由基桩桩和上上部结结构组组成，，桩的的下部部打入入土中中，上上部高高出水水面，，上部部结构构有梁梁板式式、无无梁大大板式式、框框架式式和承承台式式等。。高桩桩码头头属透透空结结构，，波浪浪和水水流可可在码码头平平面以以下通通过，，对波波浪不不发生生反射射，不不影响响泄洪洪，并并可减减少淤淤积，，适用于于软土土地基基。码头布布置形形式：：顺岸式式、突突堤式式和挖挖入式式三种种基本本形式式码头布置顺岸式式优点：：陆域域宽阔阔、疏疏运交交通方方便、、工程程量小小。顺岸式式－重庆庆朝天天门码码头码头布置凸堤式式优点：：一定定水域域建设设较多多的泊泊位。。缺点：：凸堤堤宽度有限限，每每泊位位的平均均库场场面积积较小，，作业业不方方便。码头布置突堤式式码头－－宁波波港挖入式式优点：：满足足现代代码头头要求求有较较大陆陆域纵纵深（（集装装箱码码头纵纵深达达350～400m）和库库场面面积。。新建建码头头纵深深有加加宽趋趋势，，天津津新港港东突突堤的的平均均宽度度达650m。码头布置挖入式式－加拿拿大港港口随着船船舶大大型化化和高高效率率装卸卸设备备的发发展，，外海海开敞敞式码码头逐逐步被被推广广。开敞式式－天津津港集集装箱箱码头头任务五五港港口口工程程干船坞坞码头头任务六六中中国国港口口工程程建设设一、古古代的的辉煌煌春秋战战国时期，，水上上运输输已十十分频频繁，，港口口应运运而生生，当当时已已有渤渤海沿沿岸的的竭石石港(今秦秦皇岛岛港)。至至秦代，秦始始皇遣遣徐福福携三三千童童男童童女出出海求求仙;船队队出发发地有有河北北秦皇