蓄水枢纽的水工建筑物.ppt

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1、水工建筑物,专业：港口海岸及治河工程任课老师：李典庆 李长城武汉大学水利水电学院,.,个人简介,李典庆 1975年 湖北竹溪,水工建筑物,水工建筑物课程的重要性,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,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

2、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,第一章 重力坝,第二章 拱 坝,第三章 土石坝,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

3、%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。,二、我国水资源状况,建设节水型社会是必然的选择,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23个月（68月）的时间内，即所谓的梅雨季节。,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,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

4、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400630mm，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16002000mm，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1020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

5、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。,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。,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,.,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

6、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,.,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,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、我国水能源状况,特点二：地区分布不均，与经济发展不匹配,78水能资源集中于西

7、部，东部仅6；51用电量在东部。,雅鲁藏布江,西电东送,年内降雨集中在汛期；年际间江河来水量变化大。,须建设（年调节、多年 调节）大型水库。,特点三：江河来水量时间分布不均,今后1520年是水利水电建设的 良好机遇期,四、机遇？,防汛抗旱、粮食安全、城乡供水、生态 保护等需求；西部大开发战略的机遇 东部：水能资源占6，开发率大于50；西部：水能资源占78%，开发率仅8。,水资源方面：我国目前面临着水多（洪涝灾害）水少（干旱）水脏（水污染）等一系列严峻问题；水能源方面：开发率低、地区分布极不不均匀；,1949年以来，水库大坝86000多座；江河堤防长度170000km；灌溉面积面积10000亩以

8、上的灌区2500多处；水电装机容量。,NO.1,三峡工程基本建成南水北调工程已经开工（中线工程干线已基本贯通，3月底将具备通水）；东线工程每年调水150亿m3,三峡水利枢纽,都江堰水利枢纽,都江堰宝瓶口,都江堰飞沙堰,一、基本概念水工建筑物:水利水电工程中采用的各种建筑物；,第二节 水利枢纽和水工建筑物,水利枢纽:在水域的适当地点，为了一种或多种目的 而集中布置若干个不同类型的水工建筑物，各自发 挥不同作用并协调工作，构成一有机综合体，称为 水利枢纽。,蓄水枢纽蓄水枢纽是在挡水建筑物（挡水坝）上游形成较大库容的水利枢纽，也叫水库枢纽。作用：抬高上游水位对河道天然流量进行年调节或 多年调节（调洪

9、作用）。,适用条件：当天然来水量在各年之间或一年内有较大变化，但径流总量可满足要求的情况下，一般需修建较高的坝，以形成水库、抬高上游水位，并用水库的库容调节来水流量。,建筑物组成：挡水建筑物（大坝）泄水建筑物取水建筑物，俗称“水库三大件”。根据水库的开发目的不同，如水电站和通航船闸。,葛洲坝水利枢纽平面布置图,丹江口水利枢纽平面图,引水枢纽以引水为主要目标的低水头水利枢纽。作用：雍高上游水位，控制引水流量，满足用水需要。,适用条件：河道天然流量充沛，但水位较低，水流不能进入渠道或管道。引水枢纽无需对河道天然流量进行调节，挡水建筑物高度不大，库容也不大。,建筑物组成：进水闸、雍水坝（或拦河闸）、

10、冲沙闸等建筑物组成。如果是综合利用的引水枢纽，还需建专门建筑物，如水电站和通航船闸。,以泵站为主体的水工建筑物综合体。作用：把低处的水抽送到高处，达到灌溉、排涝、发电（抽水蓄能电站）、航运等目的。建筑物组成：最常见的配套建筑物通常有引水闸（灌溉泵站）、排水闸（排涝泵站）、通航船闸（兼有排洪、航运功能的河道）。泵站枢纽不属于本课程教学内容，在泵及泵站课程中讲授,泵站枢纽,“南水北调”的东线工程，即从江都引水，通过13级抽水台阶和黄河河底隧道，将长江之水引到天津及河北地区，每年调水150亿立方米。,江都电排站 世界上最大的泵站枢纽,分类标准：按作用分类：挡水建筑物（拦河坝、堤防，施工围堰）泄水建筑

11、物（溢洪道、泄水闸、泄水隧洞）取水建筑物（取水口、进水闸、泵站）输水建筑物（渡槽、输水隧洞等）整治建筑物（丁坝、导流堤、护岸等）专门建筑物（船闸、鱼道、筏道等）,二、水工建筑物分类,按使用期限分类：永久性建筑物：工程运用期使用的建筑物；按在工程发挥的作用失事后造成的影响程度（1）主要建筑物（坝、水闸、泄洪建筑物、水电站厂房等）；（2）次要建筑物（挡土墙、导流堤、护岸等）。,临时性建筑物：工程施工期使用的建筑物（导流建筑物、施工围堰等）,三、水利水电枢纽工程分等 水工建筑物分级,修建的水利工程应保证其可靠度（安全性、适用性、耐久性）同时又要保证其经济性。然而安全度与经济性是相互矛盾的，工程的安全

12、度越高，投资也越大。反之，则相反。,SL2522000水利水电枢纽工程等级划分及洪水标准,几点说明：（1）如果按表中分等指标分属几个不同等别时，整 个工程的等别应以其中最高的等别为准。（2）水库总库容为水库最高水位（校核洪水位）以下的静库容。（3）治涝和灌溉面积为设计面积（不是实际）。（4）表中防洪分等指标，对于城市和工矿企业参 考表04确定（P 5）。,对水工建筑物而言，是要划分级别依据：工程等别 使用年限（永久建筑物或临时建筑物）重要性（主要建筑物或次要建筑物）水工建筑物可划分为5个级别,永久性水工建筑物,几点说明：（1）损失后果巨大或影响十分严重的25级主要 永久性水工建筑物，级别可提高

13、1级；（2）对于高土石坝也可提高1级。（3）建筑物基础工程地质条件复杂或新型结构，可提高1级；（4）永久性主要建筑物在特殊情况下，建筑物 级别可提高1级，但是洪水标准不提高。（5）失事后损失后果不大的可以降低1级。,等级划分是确定以下设计标准的依据,洪水标准（洪水频率）挡水建筑物的安全超高 结构强度和稳定性的安全系数 建筑材料的品种、标号 设计方法的选择 级别低的小型或临时建筑物采用简化计算方法；重大建筑物采用比较精确的计算方法（FEA），甚至做模型试验。,第三节 水利工程的设计程序,项目建议书 项目建议书是在流域规划、区域规划的基础上编制的要求建设某项工程的建议性文件 要求政府部门将该项工程

14、 列入中长期计划。,可行性研究 在项目建议书的基础上，对拟建工程进行技术、经济论证。,初步设计 在可行性研究的基础上，对工程进行的基本设计。包括进一步论证在指定地点和规定期限内进行工 程建设的可行性和合理性。,招标设计 招标设计是为水利工程招标而编制的设计。它是编制 施工招标文件和施工计划的基础，招标设计属于水利 施工和招投标课程教学内容。,施工详图 施工详图是在初步设计和招标设计的基础上，绘制具 体施工图的设计，是现场建筑物施工和设备安装的依 据。如建筑物基础开挖图、地基处理图等等。,注意：对于规模小、重要性低的工程，上述设计阶段可以 减少、合并。例如：小型工程可将可行性研究和初 步设计合并

15、，单一的小型建筑物也无需招标设计。,（1）水工建筑物可靠度设计理论（2）水工建筑物有限单元法计算理论（3）水工建筑物优化设计理论,第四节 有关水工建筑物设计的几个问题,增加这些内容当然是必要的，问题是这些内容 学习难度大，要求其它先修课程作为基础。可靠度设计基础：结构可靠度理论，本科专业 培养计划（NO），难度实在太大，课时又少（3 VS 4.5）。因此，在绪论部分暂时不讲 这些内容，将来结合后面的作适当介绍。,水工建筑物又称水工结构（1）综合性很强的学科，涉及的知识面很宽，需要很好的数学力学基础。（2）实践性很强的课程，掌握它的标志是工作中具 有对各种水工建筑物进行设计、施工和运行管 理的良好能力。（3）在学习过程中要综合运用基础理论，并通过 作业、实验、设计等教学环节，锻炼培养解 决实际问题的独立工作能力。,第五节 本门学科的学习方法和研究途径,建 议？农水楼233,