水利工程概论第二章.ppt

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1、2023/10/2,1,第三节 挡水建筑物,2023/10/2,2,拦河坝,土石坝,混凝土坝,浆砌石坝,土坝,堆石坝,拱坝,支墩坝,重力坝,拱坝,重力坝,大头坝,平板坝,连拱坝,2023/10/2,3,土坝,土坝是历史最悠久的一种坝型，远在纪元前，在我国、印度、埃及和其他国家中，就已经修建了不少的土坝,2023/10/2,4,土坝按施工方法可分为以下几种类型：（1）碾压式土坝（2）水力冲填坝（3）水中填土坝（4）水坠坝（5）定向爆破坝土坝按坝体构造可分下列几种类型（1）均质土坝（2）心墙土坝（3）斜墙土坝（4）多种土质坝,土坝类型,2023/10/2,5,均质土坝,坝体基本上由一种透水性较弱的

2、粘性土料（如壤土、砂壤土等）填筑而成，整个坝体起防渗作用,2023/10/2,6,心墙土坝,在坝体中采用弱透水性的土料或其它材料（如混凝土或沥青混凝土）做成防渗心墙，两侧坝体采用透水性较大的材料,2023/10/2,7,斜墙土坝,在坝体迎水部分采用弱透水性的土料或其它材料做成防渗斜墙，坝主体采用透水性较大的土料,2023/10/2,8,多种土质坝,中间防渗体的型式，其防渗体在中央，各种土料透水性自中央向两边逐渐增大；上游防渗体的型式，各种土料透水性自上游向下游逐渐增大。,坝体由几种不同性质的土料筑成。按防渗体位置的不同又可分为：,2023/10/2,9,济南市历城区狼猫山水库大坝为均质土坝，坝

3、总长585米，其中主坝长530米，最大坝高32.5米，坝顶高程192.5米，副坝长55米，坝顶高程190.5米，坝顶宽7.5米,2023/10/2,10,巴家咀水库于1958年9月开工兴建，初建最大坝高58m，为黄土均质坝。1965年、1973年分别从坝体背、迎水坡各加高8m，大坝设计最大坝高74m。坝顶高程1124.7m，坝顶长度539m，上游坡比为1:2.51:3，下游坡比分别为1:1.9、1:2、1:2.5和1:3,2023/10/2,11,堆石坝,一、特点1、和土坝一样具有就地取材的优点；2、但不象土坝那样受气候条件的限制（塑性防渗体除外），所以可以全年施工；3、对坝基地质条件要求较混

4、凝土坝为低，但比土坝的要求为高。4、堆石坝在施工方面如岩石爆破、运输、填筑都不如土料施工方便。,2023/10/2,12,二、堆石坝类型,堆石坝主要由堆石主体和防渗设备两部分组成，两者之间为反滤层。大体可分为：（1）斜墙堆石坝 用粘性上修建的斜墙称为塑性斜墙，用钢筋混凝土、混凝土等材料做成的称为刚性斜墙；此外，还有沥青或油碴混凝土做成的斜墙。（2）心墙堆石坝 亦可分为塑性心墙和刚性心墙。有时用干砌条石（方整的石料）来代替堆石体，干砌石对石料形状及施工的要求都比堆石严格，其边坡较陡。（3）面板堆石坝 钢筋混凝土或沥青混凝土面板。,2023/10/2,13,堆石坝类型 a）刚性或沥青混凝土斜培，b

5、）塑性斜墙,c）刚性心墙,（d）塑性心墙，e）刚性斜馆及干砌石，f）混凝土防水墙，g）刚性斜墙及全部干砌石,2023/10/2,14,黄河小浪底大坝,2023/10/2,15,北京,东平湖,滨州,河口,三门峡,小浪底,2023/10/2,16,大坝典型剖面图,小浪底大坝位于70余m的覆盖层上，坝高160m，坝顶长度1667m，防渗线总长2900m，总填筑量5080万m3。垂直混凝土防渗墙最大深度84m，是中国第一壤土心墙堆石大坝。,2023/10/2,17,黄河小浪底水利枢纽,2023/10/2,18,小浪底水利枢纽P84,小浪底水利枢纽是治理开发黄河的关键性工程，属国家“八五”重点项目,工程

6、于己于1991年9月1日正式开工，1997年10月28日截流成功。2000年初第一台机组发电,2001年底工程竣工。工程位置:小浪底工程位于河南洛阳市与济源市交界处的黄河中游最后一个峡谷的出口，上距三门峡水库130km，下距花园口128km，回水至三门峡坝下，下游是黄淮海平原。坝址控制流域面积约69.42万km2，占黄河流域总面积的92.2，坝址控制径流量和输沙量分别占全河总量的91.2和近100，处在承上启下控制黄河水沙的关键部位，是治理黄河总体规划中的骨干工程。,2023/10/2,19,小浪底工程的开发目标是“以防洪(包括防凌)、减淤为主，兼顾供水、灌溉和发电，蓄清排浑，综合利用，除害兴

7、利”。工程建成后，可长期保持有效库容51亿m3，与三门峡等水库联合运用后，可使黄河下游的防洪标准由目前的六十年一遇洪水，提高到千年一遇洪水，基本解除下游凌汛的威胁；水库建成后，可拦蓄泥沙，其减淤作用相当于在20年内下游河床不淤积抬升；水库的防洪库容，汛期防洪，非汛期调节径流，平均每年可增加调节水量，保证沿黄城市的生活和工业用水，提高下游引黄灌区的灌溉用水保证率，增加灌溉面积，使灌区获得较高的灌溉效益；小浪底水电站装机1800MW，可有效地改善河南电网的电源结构，是系统中理想的调峰电站，并可担负调频、调相及紧急事故备用任务。,2023/10/2,20,混凝土重力坝,重力坝的特点主要是依靠自重作用

8、来维持坝体的稳定。在运用时承受的主要荷载是迎水面的水平推力（水压力和泥沙压力等）、坝底面上的扬压力和坝体自重等。,2023/10/2,21,新安江水电站是中国第一座自行设计和自制设备的大型水电站，宽缝重力坝，坝高105米，水库总库容220亿立方米，总装机容量66.25万kw。工程于1957年4月开工，1960年4月首台机组发电，1965年建成,2023/10/2,22,三门峡水利枢纽，位于黄河中游河南省境内，是黄河上的第一座水利水电工程，大坝为重力坝，坝高为106m，总装机容量25万kw，具有防洪、灌溉等经济效益,2023/10/2,23,水口水电站位于福建省闽江干流上，是中国华东地区最大的水

9、电站。该工程装机容量为140万kw，多年平均发电量49.5亿kwh，最大坝高为101m。工程于1987年开工，1996年建成,2023/10/2,24,古田溪一级大坝,2023/10/2,25,拱坝,拱坝是在平面上向上游呈现拱形的混凝土和浆砌石坝。拱的两端支承于两岸山坡岩体上，作用于迎水面的荷载，大部分依靠拱的作用传递到两岸岩体上，只有少部分通过梁（坝横断面相当于悬臂梁的作用）的作用传至坝基。,拱作用力示意图,2023/10/2,26,拱的传力特点,拱的传力特点主要是依靠轴力，传向两岸，能够较好地利用混凝土或浆砌块石等材料的抗压强度，所以坝体厚度较薄，可节省建筑材料，与同样高度的重力坝相比，拱

10、坝可较重力坝节省工程量12l3。由于拱坝利用了本身材料的强度抵抗外荷载的作用，因此超载能力较大。,2023/10/2,27,二滩拱坝,2023/10/2,28,二滩水电站位于四川省攀枝花市米易县和盐边县境内雅砻江下游河段上，距攀枝花市46公里。水电站是以发电为主的综合利用水利枢纽。水库正常水位高程1200米，总库容58亿立方米。电站安装6台单机55万千瓦的水轮发电机组，总装机容量330万千瓦，多年平均发电量170亿千瓦小时。坝：高240m，坝顶弧长775m的溢流式双曲拱坝，该坝高在同类坝型中居亚洲第一，世界第三；,2023/10/2,29,二滩水电站于1987年9月开始施工前期准备，1991年

11、9月14日主体工程开工。1993年11月26日二滩水电工程实现大江截流；1997年11月4日导流洞下闸，由大坝临时导流底孔进行二期导流；1998年5月1日水库开始蓄水；同年8月18日第一台机组并网发电；11月第二台机组投产，其余4台机组相继在1999年3月、6月、9月和12月投入运行，1999年12月二滩水电站全部建成投产。,2023/10/2,30,二滩拱坝,2023/10/2,31,二滩拱坝上游立视图,2023/10/2,32,二滩拱坝,2023/10/2,33,陈村拱坝位置：安徽省 泾县，综合效益：发电为主，兼有防洪、灌溉、航运、养鱼等。坝型：混凝土重力拱坝、坝高：76.3m,2023/

12、10/2,34,浙江省开化碧家河水库大坝于开化县长虹乡，拦河大坝为砼双面拱坝、坝高55米，坝顶弧长186.76米，顶宽3米，拱冠处坝底宽12米，浇筑砼3.85万立方米。1996年通过验收,2023/10/2,35,隔河岩,清江隔河岩水利枢纽、坝长674米,坝高151米,总库容34亿立方米,总装机容量 120万千瓦。1994年建成。总库容34.0亿m3，其中防洪库容为 5.0亿m3,2023/10/2,36,隔河岩水利枢纽布置图,2023/10/2,37,隔河岩拱坝下游立视（98水利）,2023/10/2,38,隔河岩拱坝,2023/10/2,39,隔河岩拱坝泄洪,2023/10/2,40,普定

13、水电站位于贵州省普定县境内。大坝是中国第一座全断面碾压混凝土拱坝，也是目前世界上最高的碾压混凝土拱坝，最大坝高75m，总装机容量7.7万kw，年发电量3.4亿kwh。该电站是碾压混凝土筑坝技术上的重大突破，在国内尚属首次，达到国际先进水平，荣获国家科技进步一等奖,2023/10/2,41,支墩坝,支墩坝是由向上游倾斜的盖面和支墩组成。水压力由挡水盖面传给支墩，再由支墩传给地基。按照盖面型式的不同，支墩坝可分为：（1）平板坝 盖面为平板形式。（2）连拱坝 盖面为连拱形式。（3）大头坝 盖面由支墩迎水面加厚形成。,2023/10/2,42,平板坝（岩基）,2023/10/2,43,平板坝（土基）,

14、2023/10/2,44,连拱坝,2023/10/2,45,佛子岭水库建设地点在安徽霍山,淮河支流淠河东源，始建于1952年1月，1954年11月竣工，是新中国乃至当时亚洲第一座钢筋混凝土连拱坝，最大坝高74.4米,坝顶长度510米。坝基岩石为变质岩,坝体工程量19.5万立米,主要泄洪方式为岸边溢洪道。,2023/10/2,46,坝型:钢筋混凝土连拱坝坝高:88.3米，坝顶长度545米 库容:22.75亿立米装机容量:4万千瓦,淮河支流史河 1954年开工1956年4月竣工,梅山水库,2023/10/2,47,梅山水库,2023/10/2,48,大头坝,2023/10/2,49,控制流域面积5

15、70平方公里总库容3.39亿立米，设计灌溉面积660万亩(与响洪甸、佛子岭两水库联合运用），装机容量1.6万千瓦。坝型：混凝土双支墩大头坝，最大坝高82 米，坝顶长度331米坝体工程量29.4万立米，主要泄洪方式：岸边溢洪道。,磨子潭水库,地点：安徽霍山淮河支流淠河东源,1956年9月开工1958年8月竣工,2023/10/2,50,湖南镇水电站,位置：浙江衢县的乌溪江,总库容：20.6亿立米装机容量：17万千瓦。坝型：混凝土梯形支墩坝,最大坝高：128米,坝顶长度425米坝体工程量113万立米主要泄洪方式：坝顶溢流。,2023/10/2,51,浆砌石坝,浆砌石的坝型主要是重力坝和重力拱坝 1

16、石料砌筑坝体常用的石料有毛石、块石和条石等 2胶结材料胶结材料的作用是将石料结成整体，防止上游库水渗透，并能将坝体承受的荷载均匀地传到坝身的各个部位。胶结材料通常用水泥砂浆、水泥细石砂浆（亦称细石混凝土）、混合砂浆、非水泥砂浆（石灰砂浆、粘土砂浆）等。,2023/10/2,52,3浆砌石坝的设计和施工浆砌石坝的设计和消能设施基本上与混凝土坝相似。在砌石体的迎水面（为不用模板，在迎水面先砌一排浆砌石）作一层混凝土防渗体（图240）。为防止发生裂缝，防渗体应分段浇筑，两段间有止水设施。施工时，石料空隙间必须填满胶结材料，采用坐浆法（先铺浆后放石料），大空隙间用振捣器振动胶结材料。,2023/10/

17、2,53,2023/10/2,54,浙江省永嘉县毛竹水电站大坝拦河坝为细石砼浆砌块石三 心拱坝，其中上、下游坝面采用水泥砂浆砌料石，最大坝高34米，坝底厚7.45米，坝顶厚2.8米，顶弧长128.63米。首次实现砌式坝无防渗面板（或防渗芯墙）的设计施工。1997年竣工,2023/10/2,55,第四节 泄水建筑物,任何水库都必须有泄水建筑物，借以排泄多余的水量。土石坝泄洪主要依靠河岸溢洪道，其次是泄水隧洞或涵管。混凝土坝和浆砌石坝多利用溢流坝段和泄水底孔,2023/10/2,56,一、正槽式溢洪道,通常由引水段、控制段、泄水槽、消能设备和尾水渠五个部分组成。,2023/10/2,57,2023

18、/10/2,58,二、侧槽式溢洪道,主要特点是大致沿等高线布置溢流堰的轴线，水流经过溢流堰后，即泄入与溢流堰轴线大致平行的侧槽内，从而进入泄水槽流向下游。侧槽式溢洪道包括溢流堰、侧槽、泄水槽、消能设备和尾水渠等部分组成,2023/10/2,59,三、非常溢洪道,为确保拦河坝（特别是土石坝）的安全和减轻下游灾害，在枢纽中设置非常泄洪设备，一般为非常溢洪道。,2023/10/2,60,第五节 引水建筑物,为了宣泄洪水、城市给水、灌溉、发电、航运、放空水库、施工导流以及排沙等目的，水库必须修建泄水建筑物。其型式有水工隧洞、坝下涵管和坝体泄水孔等。,2023/10/2,61,2023/10/2,62,

19、2023/10/2,63,2023/10/2,64,2023/10/2,65,第六节 附属建筑物,水库枢纽除主要建筑物挡水、泄水、引水建筑物以外，尚有一些附属建筑物，如电站厂房、灌溉渠渠首工程、通航建筑物、过坝建筑物和过鱼建筑物等,2023/10/2,66,一、升 船 机,2023/10/2,67,2023/10/2,68,二、斜坡式升船机及筏道,斜坡式升船机，亦称斜面升船机，一般是在拦河坝的一端修建连通上、下游的斜坡道。传动系统类似丹江口水利枢纽斜面升船机所采用的，具有斜面提升机、斜坡道、承船箱以及电气系统等。在盛产竹木的山区，水利枢纽亦常采用筏道，其结构和机电设备与斜坡式升船机类似。,2023/10/2,69,三、水库养鱼及栏鱼设施,水库溢洪道或隧洞在泄洪放水时，流速大，漂浮物多，在设计和建造拦鱼设备时，应注意以下问题：1）能拦截不同的放养鱼类，并应使它离开拦鱼设备，顶流泪游。2）有一定的机械强度，能抵抗水流冲击和大风袭击，而又不影响泄洪放水 3）有较好的清除漂浮物的设备。4）材料来源广，经济耐用。5）结构简单，拆修方便，易排除故障和积聚的漂浮物。6）航道上的拦鱼设备，应使船只通行无阻。,