港口海岸及治河工程水工建筑物培训讲义

水工建筑物专业：港口海岸及治河工程武汉大学水利水电学院.个人简介李典庆1975年湖北竹溪2008,12－至今武汉大学教授博导

2005,07-2008,11武汉大学副教授

2007,11-2008,01香港科技大学访问学者

2004,01-2005,06香港科技大学博士后

2001,03-2003,12上海交通大学博士1998,09-2001,02河海大学硕士1994,09-1998,07河海大学本科例题及考题网址基本要求/expert/dianqing国家重点实验室专家主页水工建筑物安全、健康诊断及寿命预测水工建筑物水工建筑物课程的重要性

课程定位港口海岸及治河工程专业重最要的专业课之一必修课课程内容主要讲授水工建筑物设计的基本理论和方法以及水工建筑物规划、施工和管理等方面的基本知识课程意义通过本课程的学习，使学生具备进行水工建筑物设计的基本技能，并能运用所学知识来解决工程实际问题，为毕业后在水利、水电等部门从事相关的规划、设计、施工和管理等工作打下一定的基础后果国内：75.8事故1975年8月河南省中部一场特大暴雨造成板桥、石漫滩两座大型水库及58座中小型水库溃坝。国外：美国提堂土石坝溃坝1976年，美国爱达河州蛇河支流提堂河上水库溃坝事故29个县12000km2土地受淹1700万亩耕地1100万人受灾

2.6万人死亡直接经济损失约百亿元工程开发费4000万美元780km2地区受淹、

14人死亡2.5万人无家可归52km铁路遭破坏40万亩农田受淹青海省沟后坝溃坝1993年1993年8月27日大坝溃决失事,当时库水位3277m,冲毁部分为坝体的50%。混凝土面板砾石坝沟后坝溃决后下游拍摄全景水工建筑物俄罗斯最大的水电站萨彦-舒申斯克水电站2009年8月17日发生事故，死亡75人水工建筑物绪论1第一章重力坝1第二章拱坝20第三章土石坝3绪论第一节水资源与水利水电工程建设一、世界水资源概况地球上的水总量很大，约为15亿km3，但绝大部分是海洋中的咸水；人类可以利用的淡水总量约为0.38亿km3，仅占全球总水量的2.5%，这其中有80%左右的淡水储藏在极地和冰山、冰川，还有一部分藏于地下；对人类起着特别重要作用的地表水，全球约为47万亿m3，人均约9000m3。淡水总量：

2.8万亿m3地下水：1000亿m3

地表水：2.7万亿m3河川径流地下水二、我国水资源状况建设节水型社会是必然的选择人均占有量010002000300040005000600070008000缺水警戒线734222001760世界目前人均我国目前人均m3/P我国2030年人均1700特点一：总量并不丰富，人均占有量更低

降雨主要集中在汛期；常有连续丰水或干旱年。大多数省份年降水量集中在2～3个月（6－8月）的时间内，即所谓的梅雨季节。汛期

70%30%

非汛期

特点二：年内年际分配不均，旱涝灾害频繁

须建水库增强调控能力。降雨量时间分布不匀的后果是梅雨季节多余的降水形成洪水，并且造成洪涝灾害、水土流失，而其余多数月份降水不能满足用水需要；2006广西梧州长江及以南

长江以北水土地020406080100%81%19%38%62%水土资源分布年降雨量400mm400mm800mm1600mm800mm特点三：地区分布不均，水土资源不相匹配

须建调水工程，提高水资源配置能力。

广西、海南的多年平均降雨量超过1800mm宁夏、甘肃的多年平均降水量小于300mm。我国除东北地区、内陆部分高寒山区及沿海个别地区之外，绝大多数地区的多年平均蒸发量大于多年平均降雨量

气温高或气候干燥。山西省多年平均降水量400～630mm，与西欧一些高原地区接近，不算太小。但是山西多年平均蒸发量高达1600～2000mm，几乎是降雨量4倍。甘肃、宁夏一些地方的多年平均蒸发量甚至是多年平均降雨量的10－20多倍。特点四：我国自然水分蒸发强烈所以，水资源是否短缺不仅要看降水量，还要看蒸发量。法国大巴黎地区属于温带平原和浅丘陵地区，多年平均降雨量只有619mm，可是该地区主要农作物基本不需灌溉降雨年内分布均匀，一年之内12个月的降雨量十分接近。正因为经常降雨，空气湿度大，加上气候温和，所以蒸发量很小。西欧地区很少发生洪水和干旱。以上三个方面因素我国水资源短缺的主要自然因素＋人为因素（水体污染＋用水需求急剧增加）正在加剧水资源危机。三、我国水能源状况我国的人均水资源并不丰富。我国可用于发电的水能资源十分丰富从青藏高原到海平面之间的巨大落差。总量

6.76亿kW可开发量

3.78亿kW年发电量

9200亿kWh人均约700度/年计算机375W杨房沟特点一：总量丰富，开发不足

可开发总量世界第一，占世界总量16.7％到2004年，开发量仅占可开发量1/4，远低于发达国家

60％的平均水平

美国82％；日本84％

欧洲是72%以上

瑞士达到100%以上

大有可为！2008年：火电约占76%,水电约占22%,核电只接近2%,其余为风力等其他电力.三、我国水能源状况

目前，发达国家大部分技术及经济可行的水电资源都得到了开发，发展中国家水电开发率还很低，尤其非洲，开发率还不到8%。中国水电劳务输出（就业机会）

作为首位在国际大坝委员会担任主席的中国科学家，贾金生在接受《科学时报》采访时说：从全世界的发展看，建设水库大坝是应对气候变化、促进人水和谐的关键。但大坝建设有一个认识及技术问题，还有一个利益协调问题，而把认识统一到科学发展观又是困难之最.攀枝花宜宾乐山二滩电站金沙江金沙江岷江大渡河长江雅砻江YibingPanzhihuaLeshang成都

昆明宜宾大理乐山攀枝花丽江澜沧江金沙江雅砻江大渡河岷

江白鹤滩小湾糯扎渡溪洛渡向家坝锦屏一级乌东德金沙江干流：规划20个梯级雅砻江干流：规划21个梯级大渡河干流：规划22个梯级库坝稳定与安全水电开发与保护工程移民与安置高效运行与管理挑战性问题三、我国水能源状况二滩水电站（中国已建最高拱坝）（坝高240m，装机330万千瓦）溪洛渡水电站(装机泄洪仅次于三峡)（坝高272m，装机1260万千瓦）.三、三我国三水能三源状三况特点三二：三地区三分布三不均三，与三经济三发展三不匹三配78三％水三能资三源集中三于西三部，东部三仅6三％；51三％用三电量三在东三部。雅鲁藏布江西电三东送年内三降雨三集中三在汛三期；年际三间江三河来三水量三变化三大。汛期70%30%

非汛期

须建三设（三年调三节、三多年三调三节）三大型三水库三。特点三三：三江河三来水三量时三间分三布不三均今后15－20年是三水利三水电三建设三的良好三机遇三期四、三机遇三？防汛三抗旱三、粮三食安三全、三城乡三供水三、生三态三保护三等需三求；西部三大开三发战三略的三机遇东部三：水三能资三源占6％，三开发三率大三于50％；西部三：水三能资三源占78三%，开三发率三仅8％。水资三源方三面：我国三目前三面临三着水多（洪三涝灾三害）三＋水少（干三旱）三＋水脏（水三污染三）等三一系三列严三峻问三题；水能三源方三面：开发三率低三、地三区分三布极三不不三均匀三；HOW？必须修建各项工程设施，对天然来水进行合理的调配和利用，这些工程措施统称为水利水电工程。按照工程开发目标可分为治河防洪工程、农业水利工程、水力发电工程、航道与港口工程、给排水工程和综合利用水利工程。19三49年以三来，三水库三大坝86三00三0多座三；江河三堤防三长度17三00三00三km；灌溉三面积面积10三00三0亩以三上的三灌区25三00多处；水电三装机三容量三。NO三.三1三峡三工程基本三建成三＋南水三北调工程三已经三开工三（中三线工三程干三线已三基本三贯通三，3月底三将具三备通三水）三；东三线工三程每三年调三水15三0亿m3三峡三水利三枢纽都江三堰水三利枢三纽都江三堰宝三瓶口都江三堰飞三沙堰一、三基本三概念水工三建筑三物:水利三水电三工程三中采三用的三各种三建筑三物；第二三节三水利三枢纽三和水三工建三筑物水利三枢纽:在水三域的三适当三地点三，为三了一种三或多三种目三的而集三中布三置若三干个三不同三类型三的水三工建三筑物三，各三自发挥不三同作三用并三协调三工作三，构三成一三有机三综合三体，三称为水利三枢纽三。水利枢纽的作用不同蓄水枢纽引水枢纽泵站枢纽蓄水三枢纽蓄水三枢纽三是在三挡水三建筑三物（三挡水三坝）三上游三形成三较大三库容的三水利三枢纽三，也三叫水库三枢纽。作用三：抬高三上游三水位三＋对三河道三天然三流量三进行三年调三节或多年三调节三（调三洪作三用）三。适用三条件三：当天三然来三水量三在各年三之间三或一三年内三有较三大变三化，但径流三总量三可满三足要三求的情三况下三，一三般需三修建三较高三的坝三，以三形成三水库三、抬三高上三游水三位，三并用三水库三的库三容调三节来三水流三量。建筑三物组三成：挡水三建筑三物（三大坝三）＋三泄水三建筑三物＋三取水三建筑三物，三俗称“水三库三三大件三”。根三据水三库的三开发三目的三不同三，如三水电三站和三通航三船闸三。葛洲三坝水三利枢三纽平三面布三置图丹江三口水三利枢三纽平三面图引水三枢纽以引三水为三主要三目标三的低水三头水利三枢纽三。作用三：雍高三上游三水位三，控三制引三水流三量，三满足三用水三需要三。适用三条件三：河道天然三流量三充沛，但水位三较低，水三流不三能进三入渠三道或三管道三。引三水枢三纽无三需对三河道三天然三流量三进行三调节三，挡三水建三筑物三高度三不大三，库三容也三不大三。建筑三物组三成：进水三闸、三雍水三坝（三或拦三河闸三）、三冲沙三闸等三建筑三物组三成。三如果三是综三合利三用的三引水三枢纽三，还三需建三专门三建筑三物，三如水三电站三和通三航船三闸。以泵三站为三主体三的水三工建三筑物三综合三体。作用三：把低三处的三水抽三送到三高处三，达三到灌三溉、三排涝三、发电三（抽三水蓄三能电三站）三、航三运等三目的三。建筑三物组三成：最常三见的三配套三建筑三物通三常有三引水三闸（三灌溉三泵站三）、三排水三闸（三排涝三泵站三）、三通航三船闸三（兼三有排三洪、三航运三功能三的河三道）三。泵站三枢纽三不属三于本三课程三教学三内容三，在泵三及泵三站课三程中三讲授泵站三枢纽“南三水北三调”三的东三线工三程，三即从三江都三引水三，通三过1三3级三抽水三台阶三和黄三河河三底隧三道，三将长三江之三水引三到天三津及三河北三地区三，每年三调水三15三0亿三立方三米。江都三电排三站三世三界上三最大三的泵三站枢三纽分类三标准三：按作三用分三类：挡水三建筑三物三（拦三河坝三、堤三防，三施工三围堰三）泄水三建筑三物（三溢洪三道、三泄水三闸、三泄水三隧洞三）取水三建筑三物（三取水三口、三进水三闸、三泵站三）输水三建筑三物（三渡槽三、输三水隧三洞等三）整治三建筑三物（丁坝、导三流堤三、护三岸等三）专门三建筑三物（船闸、鱼道、筏道三等）二、三水工三建筑三物分三类按使三用期三限分三类：永久三性建三筑物三：工程运用三期使用三的建三筑物三；按在三工程三发挥三的作三用＋三失事三后造三成的三影响三程度（1）主三要建三筑物三（坝三、水三闸、三泄洪三建筑三物、水电三站厂三房等三）；（2）次三要建三筑物三（挡三土墙三、导三流堤三、护三岸等三）。临时三性建三筑物三：工程施工三期使用三的建三筑物（导三流建三筑物三、施三工围三堰等三）三、三水利三水电三枢纽三工程分等＋水三工建三筑物分级修建三的水三利工三程应保证三其可三靠度（安三全性三、适三用性三、耐三久性三）同三时又三要保三证其三经济三性。三然而三安全三度与三经济三性是三相互三矛盾三的，三工程三的安三全度三越高三，投三资也三越大三。反三之，三则相三反。目的：使工程具有足够的、但又不是过分的可靠度，即可靠又经济（优化问题）为此，根据水利工程的重要性对水利枢纽分等和对其水工建筑物分级SL三25三2－三20三00三《水三利水三电枢三纽工三程等三级划三分及三洪水三标准三》工程等别工程规模库容（亿m3）防洪

灌溉发电

保护城镇及工矿区保护农田面积（104亩）灌溉面积（104亩）装机容量（104KW）

一大（1）型≥10特别重要≥500≥150≥120二大（2）型10~1.0重要500~100150~50120～30三中型1.0~0.1中等100~3050~530～5四小（1）型0.1~0.01一般30~55~0.55～1五小（2）型0.01~0.001<5<0.5<1几点三说明三：（1三）如三果按三表中三分等三指标三分属三几个三不同三等别三时，整三个工三程的三等别三应以三其中最高三的等三别为三准。（三2）三水库三总库三容为三水库三最高三水位三（校核三洪水三位）以下三的静三库容三。（3三）治三涝和三灌溉三面积三为设计面积三（不三是实三际）三。（4三）表三中防三洪分三等指三标，三对于三城市三和工三矿企三业参考表三0－三4确三定（三P三5）三。工程等别ⅠⅡⅢⅣⅤ主要建筑物12345次要建筑物33455对水三工建三筑物三而言三，是三要划三分级三别依据三：工程三等别使用三年限三（永三久建三筑物三或临三时建三筑物三）重要三性（三主要三建筑三物或三次要三建筑三物）水工三建筑三物可三划分三为5个级三别永久三性水三工建三筑物几点三说明三：（1三）损三失后三果巨三大或三影响三十分三严重三的2三－5三级主三要永久三性水三工建三筑物三，级三别可三提高三1级三；（2三）对三于高三土石三坝也三可提三高1三级。（3三）建三筑物三基础三工程三地质三条件三复杂三或新三型结三构，可提三高1三级；（4三）永三久性三主要三建筑三物在三特殊三情况三下，三建筑三物级别三可提三高1三级，三但是洪水三标准三不提三高。（5三）失事三后损三失后三果不三大的三可以三降低三1级三。等级三划分三是确三定以三下设三计标三准的三依据洪水三标准三（洪三水频三率）挡水三建筑三物的三安全三超高结构三强度三和稳三定性三的安三全系三数建筑三材料三的品三种、三标号设计三方法三的选三择级别三低的三小型三或临三时建三筑物三采用简化三计算三方法；重大三建筑三物采三用比三较精三确的三计算三方法三（FE三A），甚至三做模三型试三验。第三三节三水三利工三程的三设计三程序项目三建议三书项目三建议三书是三在流三域规三划、三区域三规划三的基三础上三编制三的要三求建三设某三项工三程的建议三性文三件要求三政府三部门三将该三项工三程三列入三中长三期计三划。可行三性研三究在项三目建三议书三的基三础上三，对三拟建三工程三进行三技术三、经济三论证三。初步三设计在可三行性三研究三的基三础上三，对三工程三进行三的基三本设三计。包括三进一三步论三证在三指定三地点三和规三定期三限内三进行三工程建三设的三可行三性和三合理三性。招标三设计招标三设计三是为三水利三工程三招标三而编三制的三设计三。它三是编三制施工三招标三文件三和施三工计三划的三基础三，招三标设三计属三于水三利施工三和招三投标三课程三教学三内容三。施工三详图施工三详图三是在三初步三设计三和招三标设三计的三基础三上，三绘制三具体施三工图三的设三计，三是现三场建三筑物三施工三和设三备安三装的三依据。三如建三筑物三基础三开挖三图、三地基三处理三图等三等。注意三：对于三规模三小、三