《水工建筑物》课程教学大纲

《水工建筑物》课程教学大纲（TheCourseOutlineofHydraulicStructures）总学时：72学时总学分：4.5分开课学期：第七学期课程类型：专业基础课教学对象：水利水电工程建筑专业一、课程性质、目的和任务《水工建筑物》课程是水利水电工程建筑专业的主干专业基础课程。开课时间为第七学期，总学时为72学时（64学时课堂教学+8学时学生试验）。学习《水工建筑物》主要目的和任务是：使学生了解本专业发展新动向，掌握水利枢纽中各种常见水工建筑物的形式及设计基本理论和方法，在各种水利枢纽中的相互关系与布置原则，以及运行管理技术。通过课堂教学、课程作业、试验、课程设计、实习等教学环节，培养学生运用所学知识解决实际工程问题的能力，配合其它有关课程学习，为今后从事水利水电工程设计、施工、管理及科学研究等工作打下基础。二、课程基本要求1．对水利枢纽中典型建筑物（重力坝、土石坝、拱坝、水闸、河岸式溢洪道及隧洞等）的工作原理及工作条件有较深入的了解；熟悉其它水工建筑物的基本型式和工作原理。2．能从安全、经济、实用、美观及方便施工的原则出发，按照水利枢纽中各种水工建筑物在枢纽布置中的任务和要求，根据当地的地形、地质、水文、施工、建材、环保等条件，初步掌握进行水利枢纽布置及水工建筑物的选型、体型设计及拟定基本尺寸的方法与步骤。3．能运用所学的基本理论，选择合理的设计条件和计算方法，对水工建筑物进行水力计算、渗流分析、稳定验算及强度校核等。4．能根据水工建筑物的工作原理及具体条件确定地基处理及主要细部构造方案。5．了解我国大中型水利枢纽及水工建筑物当前实施的设计阶段、程序所需的原始资料及内容。6．对水工建筑物的运行、管理和观测有所了解。7．具有绘制水工建筑物的设计图纸、编制设计文件的技能。三、与其它课程的联系和分工1．水力计算、渗流计算的基础理论在《水力学》课程中讲授。2．土坡稳定的圆弧法及折线法、地基承载力、地基深层滑动稳定计算的基本理论在《土力学》课程中讲授。3．钢闸门的结构设计原理与计算方法在《钢结构》课程中讲授。4．有压隧洞、压力管道、深式进水口及隧洞经济断面计算等均在《水电站建筑物》课程中讲授。5．碾压砼坝、面板堆石坝、定向爆破筑坝的施工工艺和大体积砼施工温度控制措施等问题在《水利工程施工》课程中讲授。6．涉及钢筋混凝土结构配筋的原理等在《混凝土结构原理》课程中讲授，但涉及构造等在本课程中讲授。四、基本内容（课堂教学共64学时）第一章绪论（3学时）了解水利水电工程基本内容、水利枢纽组成与水工建筑物类型；学习并讨论水利建设与可持续发展的关系、水电建设对环境的影响；了解本课程特点及解决水工问题的方法。第二章水工建筑物设计综述（3学时）本章是工科学生建立设计理念、系统思想，了解研究思路，掌握设计方法的重要章节。了解水利工程设计任务方法；重点掌握水工建筑物设计步骤、水工建筑物安全性定义的不同概念、水工建筑物工作特点、水利工程分等、建筑物分级；熟悉水工建筑物可靠度分析、抗震分析的基本方法；了解水工建筑物设计的规范体系和施工过程分析。第三章重力坝（18学时,包含2学时学生试验）本章是学习水工建筑物设计和计算分析的入门章节，掌握设计工作中几个基本方面：荷载计算、剖面拟定、稳定和强度计算分析、过坝水流处理和控制、地基处理、构造设计等。了解重力坝建设历史；掌握重力坝工作特点；学习各种荷载及其组合计算；掌握重力坝抗滑稳定分析计算，注意不同计算方法的区别；掌握重力坝应力分析材料力学方法，了解数值计算方法；掌握温度和温度应力在施工期和运行期的分布形式、影响因素和变化规律，制定温控措施；掌握重力坝构造设计；掌握坝体分缝分块和材料分区；掌握固结灌浆、帷幕灌浆、排水、断层和软弱夹层等基础地质缺陷的处理方法；熟悉掌握碾压混凝土特点和优越性，了解施工方法；掌握泄水坝段水力设计、布置与构造；熟悉泄水坝段下游消能措施；了解其它形式重力坝。第四章拱坝（11学时，包含2学时学生试验）掌握拱坝工作原理和特点；熟悉拱坝对地形、地质的要求和拱坝的布置；掌握体形设计方法；掌握拱坝荷载计算、温度荷载重要性及荷载组合；掌握拱坝应力分析各种方法；了解数值计算方法；了解拱坝断面优化基本内容；掌握拱坝坝肩稳定分析的内容和各种方法；熟悉拱坝分缝与细部构造；掌握拱座开挖、固结灌浆、帷幕灌浆、排水、断层和软弱夹层等地基处理的内容和要求。第五章土石坝（14学时，包含2学时学生试验）了解当地材料坝工作条件及一般要求；熟悉土石坝类型、筑坝材料和断面设计方法；掌握土石坝材料分区方法、筑坝材料选择、土料设计和要求；掌握渗流分析与控制措施；掌握稳定分析各类方法；熟练掌握毕肖普法或简化毕肖普法；掌握土石坝沉降分析方法；掌握裂缝成因、处理措施和防治措施；学会土石坝地基处理和细部构造设计。第六章水闸（5学时）了解土基上水闸工作特点；学会闸室布置、闸孔型式选择、泄流能力计算和孔口尺寸确定；掌握地下轮廓设计和闸基防渗设计；掌握闸室稳定计算和结构计算；熟悉闸下消能及防护设计。第七章岸边溢洪道（5学时）了解河岸溢洪道作用、类型及工作条件；熟悉正槽式溢洪道组成与布置；熟悉引水渠设计、控制堰设计、泄槽设计、出口消能段设计；掌握侧槽溢洪道中侧槽水流特性、水面曲线计算、侧槽设计步骤；了解其它形式溢洪道；了解非常泄洪设施。第八章水工隧洞（8学时，包含2学时学生试验）了解水工隧洞工作特点和类型；掌握水工隧洞总体布置与选线；掌握隧洞水力计算、组成；学会首部建筑物、洞身段出口段结构体型设计；熟悉泄水隧洞出口消能设施设计；了解围岩稳定基本概念；基本掌握地下洞室围岩应力弹性理论分析；一般了解地下洞室围岩应力弹塑性理论分析；掌握衬砌计算方法与细部构造；一般了解衬砌边值问题数值解法；了解锚喷技术。第九章水工闸门（1学时）了解水工闸门基本分类、应用环境和闸门构造。第十章过坝建筑物、渠首及渠系建筑物和河道整治建筑物（2学时）了解过坝建筑物（单级船闸、筏道与鱼梯）与渠首、系建筑物类型、布置及构成。第十一章水利工程设计（1学时）掌握设计阶段基本划分；了解设计需要的基本资料；了解水利枢纽设计的主要内容；了解水利枢纽组成、类型、布置的原则、方法、步骤。第十二章水工建筑物管理（1学时）了解大坝安全、大坝寿命、大坝老化等基本概念；掌握大坝施工和运行期安全检测的基本内容；了解典型建筑物监测布置；了解大坝安全评价的基本内容和要求；了解水工建筑物养护和维修的内容。五、课程习题与作业主要章节安排计算习题，一般章节为思考题，综合练习为专题报告。六、课程教材及主要参考文献[1]天津大学林继镛主编.水工建筑物.5版.北京：中国水利水电出版社，2009.[2]天津大学林继镛主编.水工建筑物.4版.北京：中国水利水电出版社，2006.[3]吴媚玲编著.水工建筑物.北京：清华大学出版社，1991.[4]张光斗，王光纶.水工建筑物.上册.北京：水利电力出版社，1992.[5]张光斗，王光纶.水工建筑物.下册.北京：水利电力出版社，1994.[6]潘家铮主编.水工建筑物设计丛书·拱坝.北京：水利电力出版社，1982.[7]潘家铮主编.水工建筑物设计丛书·土石坝.北京：水利电力出版社，1992.[8]潘家铮.重力坝设计.北京：水利电力出版社，1987.[9]茅以升主编.现代工程师手册.北京：北京出版社，1987.[10][苏]M.M.格里申.水工建筑物.北京：水利电力出版社，1986.[11][苏]P.C.加尔彼凌，等.水工建筑物的空蚀.赵秀文译.北京：水利出版社，1981.[12]SherardJL，WoodwardRJ，GizienskiSFandClevengerWA.Earth-RockDams.JohnWileyandSons，1963.[13]P.Novak，A.I.B.Moffat.HydraulicStructures.4thedition.SponPress，2007.[14]许四复.土石坝施工.北京：水利电力出版社，1986.[15]周建平，钮新强，贾金生.重力坝设计二十年.北京：中国水利水电出版社，2008.[16]麦家煊.水工建筑物.北京：清华大学出版社，2005.[17]陈德亮.水工建筑物.北京：中国水利水电出版社，2008.[18]李珍照.中国水利百科全书-水工建筑物分册.北京：中国水利水电出版社，2004.[19]潘家铮主编.水工建筑物设计丛书·水工隧洞和调压室衬砌.北京：科学出版社，1984.[20]潘家铮主编.水工建筑物设计丛书·重力坝设计.北京：水利电力出版社，1983.[21]郭诚谦，陈慧远.土石坝.北京：水利电力出版社，1992.[22]潘家铮主编.水工建筑物设计丛书·水工建筑物的温度控制.北京：水利电力出版社，1990.[23]潘家铮，何璟主编.中国大坝50年.北京：中国水利水电出版社，2000.[24]汪树玉主编.优化方法及其在水工中的应用.北京：水利电力出版社，1992.[25]天津大学祁庆和主编.水工建筑物.3版.北京：中国水利水电出版社，1997.[26]天津大学祁庆和主编.水工建筑物.2版.北京：水利电力出版社，1986.[27]天津大学主编.水工建筑物.北京：水利出版社，1981.[28]陈祖煜著.土质边坡稳定分析——原理·方法·程序.北京：中国水利水电出版社，2003.[29]赵国藩主编.工程结构可靠度.北京：水利电力出版社，1984.[30]王诘昭，等译.美国陆军工程兵团水力设计准则.北京：水利电力出版社，1982.[31]美国垦务局著.拱坝设计.拱坝设计翻译组译.北京：水利电力出版社，1984.[32][苏]C.M.斯里斯基.高水头水工建筑物的水力计算.毛世民，杨立信译.北京：水利电力出版社，1984.[33][美]J.W.鲍尔.高速水流中表面不平整引起的空穴.见：高速水流译文集.陈纯志，王优强译.北京：水利出版社，1979.[34]黄强.江河流域水资源统一管理理论与实践.北京：中国水利水电出版社，2008.

[35]肖世泽，等译.高速水流论文译丛.第一辑.第二册.明渠高速水流论丛.北京：科学出版社，1958.[36]世界水坝委员会报告.水坝与发展：决策的新框架.北京：中国环境科学出版社，2005.[37]NashD.AComparativeReviewofLimitEquilibriumMethodsofStabilityAnalysis.In：AndersonMGandRichardsKS.SlopeStability.JohnWileyandSons，1987.[38]HarderLF.PerformanceofEarthDamsDuringtheLomaPrietaEarthquake.In：PrakashSPsoc.SecondInternationalConferenceonRecentAdvancesinGeotechnicalEarthquakeEngineeringandSailDynamics.Rolla：universityofMissouri-Rolla，1991.[39]林秉南，等译.高速水流论文译丛.北京：科学出版社，1958.[40]潘家铮.建筑物的抗滑稳定和滑坡分析.北京：水利出版社，1980.[41]练继建，杨敏.高坝泄流工程。北京：中国水利水电出版社，2008.[42]练继建，王海军，秦亮.水电站厂房结构研究.北京：中国水利水电出版社，2007.[43]陈厚群编.高拱坝抗震安全.北京：中国电力出版社，2012.[44]钟登华.高混凝土坝施工仿真与实时控制.北京：中国水利水电出版社，2008.[45]钟登华，李明超著.水利水电工程地质三维建模分析理论及实践.北京：中国水利水电出版社，2006.[46]钟登华.可视化仿真技术及其应用.北京：中国水利水电出版社，2002.[47]钟登华，刘东海著.大型地下洞室群施工系统仿真理论方法与应用.北京：中国水利水电出版社，2003.[48]中华人民共和国建设部.工程建设标准强制性条文（水利工程部分）.北京：中国水利水电出版社，2004.[49]中华人民共和国水利部.水利技术标准体系表.北京：中国水利水电出版社，2001.[50]中华人民共和国水利部能源部.SL26-92水利水电工程技术术语标准.北京：水利电力出版社，1992.[51]中华人民共和国国家经济贸易委员会.DL5180-2003水电枢纽工程等级划分及设计安全标准.北京：中国电力出版社，2003.[52]中华人民共和国能源部、水利部.GB50199-94水利水电工程结构可靠度设计统一标准.北京：水利电力出版社，1994.[53]中华人民共和国水利部.SL282-2003混凝土拱坝设计规范.北京：中国水利水电出版社，2003.[54]中华人民共和国水利部.SL274-2001碾压式土石坝设计规范.北京：中国水利水电出版社，2001.[55]中华人民共和国水利部.SL228-98混凝土面板堆石坝设计规范.北京：中国水利水电出版社，1999.[56]中华人民共和国水利部.SL265-2001水闸设计规范.北京：中国水利水电出版社，2001.[57]中华人民共和国水利部.SL253-2000溢洪道设计规范.北京：中国水利水电出版社，2000.[58]中华人民共和国水利部.SL279-2002水工隧洞设计规范.北京：中国水利水电出版社，2002.[59]中华人民共和国电力工业部.DL/T5039-95水利水电工程钢闸门设计规范.北京：中国电力出版社，1995.[60]中华人民共和国水利部.SL74-95水利水电工程钢闸门设计规范.北京：中国水利水电出版社，1995.[61]中华人民共和国水利部.SL266-2001水电站厂房设计规范.北京：中国水利水电出版社，2001.[62]中华人民共和国水利部.SL285-2003水利水电工程进水口设计规范.北京：中国水利水电出版社，2003.[63]中华人民共和国水利部.SL269-2001水利水电工程沉沙池设计规范.北京：中国水利水电出版社，2001.[64]中华人民共和国交通部.JTJ261~266-87船闸设计规范（试行）.北京：人民交通出版社，1987.[65]中华人民共和国国家经济贸易委员会.DL/T5178-2003混凝土坝安全监测技术规范.北京：中国电力出版社，2003.[66]中华人民共和国水利部.SL285-2000水库大坝安全评价导则.北京：中国水利水电出版社，2000.[67]中华人民共和国水利部.SL319-2005混凝土重力坝设计规范.北京：电子工业出版社，2005.[68]中华人民共和国国家经济贸