水利工程识图课件

水利工程识图工程管理水利工程识图工程管理1n水利工程是指对自然界的地表水和地下水进行控制和调配，以达到兴利除害的目的而修建的工程。兴建水利工程是除水害、兴水利最有效的工程措施。在时间上重新分配水资源，做到蓄洪补枯，以防止洪涝灾害和发展灌溉、发电、供水等事业；改善水域环境，疏浚航道，建造码头，以利于水上运输；以及为防止水质污染、维护生态平衡，都需要因地制宜地修建一系列水利工程。水利工程是指对自然界的地表水和地下水进行控制和调配，以达到兴2水利工程的分类水利工程的分类n水利工程按其承担的任务可分为：防洪工程、灌溉排水工程或农田灌溉工程、水力发电工程、供水和排水工程、水质净化和污水处理工程等。n按其对水的作用分为:蓄水工程排水工程，取水工程，输水工程，提水工程，水质净化和污水处理工程.水利工程的分类水利工程按其承担的任务可分为：防洪工程、灌溉排3水利工程的特点水利工程的特点 n工作条件复杂工作条件复杂。n地形、地质、水文、施工等条件对选定坝址、闸址、洞线、枢纽布置和水工建筑物的形式等都有极为密切的关系。具体到每一个工程都有自身的特定条件，因而水利枢纽和水工建筑物都具有一定的个别性。n受水压作用、水的物理化学破坏n波浪作用、泥沙淤积n泄水：冲刷等高速水力学问题、震动水利工程的特点 工作条件复杂。4n受受自自然然条条件件制制约约，施施工工难难度度大大。在河道中修建水利工程，首先，需要解决好施工导流，要求施工期间，在保证建筑物安全的前提下，让河水顺利下泄，这是水利工程设计和施工中的一个重要课题。其次，工程进度紧迫，截流、度汛需要抢时间、争进度，否则就要拖延工期。第三，施工技术复杂。第四，地下、水下工程多，施工难度大。第五，交通运输比较困难，特别是高山峡谷地区更为突出。受自然条件制约，施工难度大。在河道中修建水利工程，首先，需5n效益大，对环境影响也大。效益大，对环境影响也大。n物理影响：淤积和冲刷（坝前淤积、下游冲刷）；水文状态变化（水库蓄水造成地下水水位变化）；水质变化（改善水质，要注意防止污染）；气候变化（增湿）；诱发地震n生物影响：渔业有利，但妨碍鱼类洄游。生物灭绝。n对人类影响：水利工程，特别是大型水利枢纽的兴建，对国民经济，改善人民生活具有重要意义，对美化环境也将起到重要作用。尼罗河、三门峡效益大，对环境影响也大。6n失失事事后后果果严严重重。作为蓄水工程主体的坝或江河的提防，一旦失事或决口，将会给下游人民的生命财产和国家建设带来巨大的损失。板桥水库失事造成85600多人死难失事后果严重。作为蓄水工程主体的坝或江河的提防，一旦失事或7水利枢纽和水工建筑物水利枢纽和水工建筑物n水水工工建建筑筑物物:任何水利工程，都要修建在水的静力或动力作用下工作，并与水发生相互影响的各种建筑物，这就是水工建筑物。n水水利利枢枢纽纽:对于开发河川水资源来说，常须在河流适当地段集中修建几种不同类型与功能的水工建筑物，以控制水流并便于协调运行和管理，这一多种水工建筑物组成的综合体就称为水利枢纽水利枢纽和水工建筑物水工建筑物:任何水利工程，都要修建在水的8水工建筑物按功能分类水工建筑物按功能分类 n1 1挡水建筑物挡水建筑物 n拦截或约束水流，并可承受一定水头作用的建筑物。如蓄水或壅水的各种拦河坝，修筑于江河两岸以抗洪的堤防，施工围堰等。n2 2泄水建筑物泄水建筑物 n排泄水库、湖泊、河渠等多余水量，以保证挡水建筑物和其它建筑物安全，或为必要时降低库水位乃至放空水库而设置的建筑物。如设于河床的溢流坝、泄水闸、泄水孔，设于河岸的溢洪道、泄水隧洞等。水工建筑物按功能分类 1挡水建筑物 9n3 3输水建筑物输水建筑物 n为灌溉、发电、城市或工业给水等需要，将水自水源或某处送至另一处或用户的建筑物。其中直接自水源输水的也称引水建筑物。如引水隧洞、引水涵管、渠道、渡槽、倒虹吸管、输水涵洞等。n4 4取水建筑物取水建筑物 n引水建筑物的上游首部建筑物。如取水口、进水闸、扬水站等。3输水建筑物 10n5 5整治建筑物整治建筑物 n改善河道水流条件，调整河势，稳定河槽，维护航道和保护河岸的各种建筑物。如丁顺坝、潜坝、导流堤、防波堤、护岸等。n6 6专门性水工建筑物专门性水工建筑物 n为水利工程中某些特定单项任务而设置的建筑物。如专用于水电站的前池、调压室、压力管道、厂房；专用于通航过坝的船闸、升船机、鱼道、筏道；专用于给水防沙的沉沙池等。与专门性水工建筑物相对，前面5类建物也可统称为一般性水工建筑物。5整治建筑物 11n三、水工建筑物的特点三、水工建筑物的特点n1工作条件的复杂性;n2设计选型的独特性;n3施工建造的艰巨 性;n4失事后果的严重性三、水工建筑物的特点12土 石 坝 n土石坝是利用土石料填筑而成的一种挡水建筑物，故又称“当地材料坝”。n（一）特点n土石坝是由散粒体的土石料填筑而成的，土 石 坝 土石坝是利用土石料填筑而成的一种挡水建筑物，13n1）维持稳定，散粒体土石要求较缓的上、下游坝坡。n2）不能从坝顶溢水，否则会直接冲刷侧坝体，使散粒体土石料流失，从而引起坝体的破坏和溃决。n3）渗流的影响，土石坝挡水后，在上下游水位差的作用下，一般会在坝体和坝基（包括两岸）中产生渗流。n4）沉降的影响，由于土料之间存在孔隙，所以土体是可以压缩的。一般情况下，施工期间的沉降量所占比例较大，几乎达总沉降量的80%左右，建成后仍会有20%左右的沉降。1）维持稳定，散粒体土石要求较缓的上、下游坝坡。14n按施工的不同可分为：碾压式土石坝、水中填土坝和水力冲填坝三种。n碾压式土石坝的施工是用人工或机械分层压实。一般的土料、砂卵石及风化石碴等腰三角形均可用于这种坝型，故碾压式土石坝是目前采用最多的一种。按施工的不同可分为：碾压式土石坝、水中填土坝和水力冲填坝三种15水利工程识图课件16n水中填土坝是用易于崩解的土料，一层层地倒入由许多小土堤分隔围成的水中填筑而成的坝。这种施工方法无需机械压实，而是靠土的重量进行压实和排水固结。该法施工受雨季影响小，工效较高，且不专门碾压设备，但由于坝体填土干容重低，抗剪强度小，要求坝坡缓，工程量大等原因，仅在我国华北黄土地区、广东含砾风化粘性土地区曾用此法建造过一些坝，并未得到广泛的应用。水中填土坝是用易于崩解的土料，一层层地倒入由许多小土堤分隔围17水利工程识图课件18n水力冲填坝是用水力的方法完成土料的开采，运输和填筑全部工序而建成的坝。它的施工方法是用机械抽水到高出坝顶的土场，以水冲土料形成泥浆，然后通过泥浆泵将泥浆送到坝址，再经过沉淀和排水固结而筑成坝体。这种方法因填筑质量维以保证及建造高坝比较困难等原因，虽施工方法简单、工效高、成本低，但目前国内外很少采用。水力冲填坝是用水力的方法完成土料的开采，运输和填筑全部工序而19水利工程识图课件20重力坝 重力坝 21n重力坝是用混凝土或浆砌石修筑的大体积挡水建筑物，一般做成上游面近于铅直的三角形断面。在上游水压力的作用下，依靠坝体自身重力产生的抗滑力来维持坝身的稳定。重力坝是用混凝土或浆砌石修筑的大体积挡水建筑物，一般做成上游22重力坝与其他坝型比较，具有以下优点：n（1）重力坝断面较大，坝体材料又有较大的抗冲刷能力，做成溢流式重力坝，可以从坝顶大量泄流，因而一般不必另行布置河岸溢洪道等泄水建筑物；且在施工时还可通过较低坝块或预留底孔过水。因此，与土石坝等坝型相比，重力坝更易于解决永久性泄洪及导流问题。重力坝与其他坝型比较，具有以下优点：（1）重力坝断面较大，23n（2）重力坝对地形，地质等条件的适应性较强，任何形状的河谷都可以修建重力坝。在地质上，除承裁能力低的软基和有难以处理的断层破碎带等构造的岩基外，具有一般强度的岩基，均可修建重力坝。当坝的高度较低时，甚至可建在土基上。n（3）重力坝的设计方法比较简单，施土方法容易掌握；运行期间的维护及检修工作量较小。n（4）重力坝对意外情况如地震、特大供水漫坝等的抵抗能力较强（2）重力坝对地形，地质等条件的适应性较强，任何形状的河谷都24n重力坝有下述一些缺点：n坝体断面尺寸大，水泥用量多，坝体应力较低，材料强度不能充分发挥；对于用混凝土建造的重力坝，因水泥水化热引起的施工期混凝土温度应力很大，为了控制温度应力在高坝施工中，需采用较复杂的温控措施。重力坝有下述一些缺点：25二、重力坝的类型n（1）按坝的高度分类 坝高低于30m的为 低 坝；大 于 70m的 为 高 坝：介 于3070m的为中等高度的坝。坝高系指坝基最低面(不包括局部深槽或井、洞)至坝顶路面的高度。高坝和低坝在设计内容、设计方法和设计要求等方面不尽相同。n（2）按筑坝材料分类 可分为混凝土重力坝和浆砌石重力坝。二、重力坝的类型（1）按坝的高度分类 坝高低于30m的为低26n（3）按泄水条件分类 可分为溢流重力坝和非溢流重力坝。坝体内设有泄水孔的坝段和溢流坝段统称为泄水坝段；非溢流坝段也叫做挡水坝段。n（4）按坝体剖面结构型式分类 可分为实体重力坝、宽缝重力坝；腹孔重力坝、预应力锚固重力坝、装配式重力坝（3）按泄水条件分类 可分为溢流重力坝和非溢流重力坝。坝体27水利工程识图课件28拱坝 拱坝 29水利工程识图课件30拱作用的特点n拱坝坝体稳定性主要靠两岸坝肩的岩体来保证，并不全靠自重来维持，这就有可能将拱坝设计得较薄，同时，拱结构是一种推力结构，只要设计得当，在外荷载作用下，主要是承受轴向压力，且使拱圈截面上的应力分布较为均匀，弯矩较小，它有利于充分发挥坝体混凝土或浆砌块石材料抗压强度高的特性。当拱作用发挥的愈大，坝体的厚度也愈可减薄。对适宜于修建拱坝和重力坝的同一坝址，当坝高相同时，拱坝体积比重力坝约可节省1/32/3。因而，拱坝是一种比较经济的坝型。拱作用的特点拱坝坝体稳定性主要靠两岸坝肩的岩体来保证，并不全31n拱坝是一个高次超静定结构，当发生超载或坝体某一部位产生局部裂缝时，坝体的梁作用和拱作用将自行调整，梁向荷载和拱向荷载将发生部分转移，坝体应力将出现重分配，原来低应力部位将承担增大的应力，原来高应力部分的应力不再增长，裂缝可能停止发展甚至闭合。拱坝是一个高次超静定结构，当发生超载或坝体某一部位产生局部裂32n拱坝坝体轻韧、富有弹性，依靠岩基对地震动能的吸收，会引起有利的坝体应力重分布，因而只要基岩稳定，其抗震能力较强。在工程实践中，至今尚未发现有拱坝因地震而破坏或失事，例如意大利的卢美(Lumie)双曲拱坝(高136m)，1975年5月6日经历了烈度为89度的地震，实测地震加速度为044g，但坝体安全无损。所以，拱坝一种安全性较高的坝型。拱坝坝体轻韧、富有弹性，依靠岩基对地震动能的吸收，会引起有利33要求（局限或缺点）n1地形n由于拱坝的结构特点，地形条件往往是决定拱坝结构形式，工程布置和经济性的主要因素。把指出的河谷形状特征常用“宽高比”（B/H）及河谷形状两个指标表示。n理想的地形条件：河谷相对宽度较窄，两岸基岩面大致对称，岸坡平顺无突变，坝两端下游有足够大的岩体支撑。n常见河谷形状：V形、梯形、U形n2地质n要求基岩完整、坚硬、质地均匀，有足够的强度，透水性小，耐风化，没有大的断裂构造和软弱夹层。要求（局限或缺点）1地形34水闸 n水闸是一种具有挡水和泄水双重作用的低水头水工建筑物。它通过闸门的升降启闭来控制水位和调节流量，在防洪、灌溉、排水、航运和发电等水利工程中应用十分广泛。n水闸按照承担的任务可分为：进水闸、节制闸、排水闸、挡潮闸、分洪闸、冲砂闸等 水闸 水闸是一种具有挡水和泄水双重作用的低水头水工建筑物。它35n（1）进水闸(分水闸)进水闸是用来从河道、湖泊、水库引取水流，一般建于引水渠道的首部。位于干渠首部的进水闸又称渠首闸。位于支、斗渠首部的进水闸通常称分水闸、斗门。n2）节制闸 节制闸一般横跨干、支渠修建，且位于支、斗渠分水口下游，用以控制水位、流量，满足支、斗渠引水时对水位、流量的要求。修建在河道上的节制闸又叫拦河闸。枯水时期利用闸门拦蓄水量，抬高闸上水位，调节流量；洪水时期则打开闸门，宣泄洪水。（1）进水闸(分水闸)进水闸是用来从河道、湖泊、水库引取36n（3）分洪闸 当河道上下游段过水能力不协调，或下游有重要渠系建筑物或有大填方或地质条件很差的渠段，常开辟分洪道宣泄部分或全部洪水，以确保下游河(渠)段的安全，在分洪道进口，必须建闸控制。这种闸称为分洪闸。n（4）排水闸 排水闸一般修在江河沿岸排水渠道末端，用以排除江、河两岸低洼地区的渍水及防止江、河洪水倒灌，有时还要发挥蓄水和引水的作用。故排水闸闸底高程常较低而闸身较高且具有双向承受水头作用的特点。（3）分洪闸 当河道上下游段过水能力不协调，或下游有重要渠37n（5）挡潮闸 沿海河道，由于潮水的顶托，夏秋雨季排水受阻，下游沿岸容易内涝；春秋旱季，易使两岸土地盐碱化。且河中淡水容易白白流失。为了挡潮、排水和蓄淡的目的，在海口河道上建闸，称为挡潮闸。挡潮闸也具有双向承受水头作用的特点。n（6）冲沙闸 冲沙闸是用来排除进水闸或拦河(节制)闸前淤积的泥沙，减少泥沙入渠。它是引水枢纽中的一个重要组成部分。（5）挡潮闸 沿海河道，由于潮水的顶托，夏秋雨季排水受阻，38水利工程识图课件39水利工程识图课件40n水闸主要由闸室段、上游连接段和下游连接段组成。（图水闸的组成部分）水闸主要由闸室段、上游连接段和下游连接段组成。（图水闸的411闸室段n闸室是水闸挡水和泄水的主体部分。通常包括底板、闸墩、闸门、胸墙、工作桥及交通桥等。底板是闸室的基础，承受闸室全部荷载，并较均匀地传给地基，此外，还有防冲、防渗等作用。闸墩的作用是分隔闸孔并支承闸门、工作桥及交通桥等上部结构。边孔靠岸侧闸墩若直接挡土，则还有挡土及侧向防渗的作用。闸门的作用是挡水和控制下泄水流。n胸墙是用来挡水以减小闸门高度。工作桥供安置启闭机和工作人员操作之用。交通桥是为连接两岸交通而设置的。1闸室段闸室是水闸挡水和泄水的主体部分。通常包括底板、闸墩42n2上游连接段 n上游连接段的主要作用是引导水流平稳的流入闸室，保护上游河床及河岸免遭冲刷并有防渗的作用。一般有上游护底、防冲槽、铺盖、上游翼墙及两岸护坡等部分组成。上游翼墙的作用是引导水流平顺地进入闸孔并起侧向防渗作用。铺盖紧靠闸室底板，其作用主要是防渗，但其表面应满足抗冲要求。护坡、护底和上游防冲槽(齿墙)是用来防止进闸水流冲刷、保护河床和铺盖。2上游连接段 433下游连接段n下游连接段具有消能和扩散水流的功能。一般情况下，它首先使出闸水流形成水跃消能，然后再使水流平顺地扩散，以防止闸后发生有害的冲刷。下游连接段通常包括护坦、海漫、下游肪冲槽(齿墙)以及下游翼墙与护坡等。下游翼墙导引水流均匀扩散兼有防冲及侧向防渗作用。下游护坡作用与上游护坡相同。护坦紧接闸室，是消减水流多余动能的主要措施并有肪冲作用。海漫的作用是继续消除护坦出流的剩余动能、扩散水流、并调整流速分布、防止河床遭冲刷。下游防冲槽(齿墙)是海漫末端的防护设施，防止下游河床冲坑向上游发展。3下游连接段下游连接段具有消能和扩散水流的功能。一般情况下44水利工程识图课件45水利工程识图课件46水利工程识图课件47水利工程识图课件48水利工程识图课件49水利工程识图课件50