水工概论
2019-11-04 13:51:27 1 举报AI智能生成
水利工程概论考点
作者其他创作
大纲/内容
水力发电工程
水电站分类
坝式水电站
河床式水电站
引水式水电站
首部枢纽
引水建筑物
厂房枢纽
混合式水电站
水电站组成
挡水建筑物
闸
坝
泄水建筑物
溢洪道
泄水孔
泄水洞
水电站进水建筑物
进水塔
进水闸
水电站引水建筑物
隧洞
明渠
管道
压力钢管
供水方式
单元供水
联合供水
分组供水
组成
镇墩
支墩
加劲环
伸缩节
水电站平水建筑物
调压井
减小水击
压力前池
发电，变电，配电建筑物
水轮机
厂房
变压器厂
开关站
其他建筑物
过坝建筑物
取水防沙建筑物
水库工程
挡水建筑物
重力坝
特点
1.受力特点
自重维持稳定
自重产生的摩擦力抵消水压力
2.体型特点
三角形
悬臂梁
静定结构
3.筑坝材料
砼
浆砌石
4.地形地质要求
河谷都可
中高坝建在岩基上
低坝可以建在非基岩上，但要保证地基变形和沉降
5.优缺点
受力明确，各坝段独立工作
可机械化施工，可设导流缺口，不怕水淹
中部材料浪费
扬压力大
温度应力
分类
坝高
高中低，70，30
材料
砼
浆砌石
断面结构
实体
宽缝
优缺点
扬压力小
省砼工程量
施工复杂
空腹
优缺点同上
受力
自重
水压力
动水压力
扬压力
渗透压力
浮托力
泥沙压力
波浪压力
地震荷载
荷载
分类
基本荷载
永久荷载
自重
水压力
泥沙压力
可变荷载
正常蓄水位及设计洪水下的
特殊荷载
组合
基本
正常情况或设计情况
特殊
校核情况或非常情况
抗滑稳定分析
失稳情况分析
滑动（主要形式）
表面滑动
浅层滑动
深层滑动
倾覆（不易发生）
浮起（不易发生）
提高坝体抗滑稳定的工程措施
将下游面做成倾向上游的斜面
坝基面倾向上游
齿墙，切断软弱面结构面
坝基设置排水，减小扬压力
大坝横缝灌浆
加固地基，帷幕灌浆，断层处理
预应力加固
应力计算
目的
检验大坝在施工期和运行期是否满足强度要求
研究解决设计和施工中某些问题
过程
荷载计算和荷载组合
应力计算
检验坝体各部位的应力是否满足强度要求
方法
模型试验法
材料力学法
非溢流坝坝体断面拟定
剖面拟定原则
强度和稳定要求，安全
剖面小，省工程量
外轮廓简单，施工方便
便于管理和运用
基本剖面
三角形
实用剖面
1.剖面形式
上游直立或部分倾向上游
下游斜向上游
坝顶宽b=(8%~10%)H
坝顶宽b=(70%~90%)H
2.坝顶高程确定
超高=2h1+h0+he
2h1为浪高
h0为浪中心线高出静水面高度
hc安全超高
坝顶高程
设计洪水位+设计超高
校核洪水位+校核超高
防浪墙
坝顶高程不低于最高静水位
溢流重力坝
基本知识
特点
挡水
泄水
要求
稳定和强度要求
泄洪要求
分类
泄洪建筑物
泄水孔
施工泄水道
泄水方式
坝顶溢流(表孔)
堰上设闸
分类
敞泄(闸门开)
孔泄(闸门局开)
优缺点
省砼量，上游淹没小，可调节上游水位及下泄流量
结构复杂
适用于大中型工程
堰上不设闸
敞泄
优缺点
结构简单，管理方便
上游淹没大，砼工程量大
中小型工程
大孔口溢流(中孔)
特点
超泄能力比坝顶溢流小，具有堰上设闸溢流坝的优缺点
适用
大中型工程
溢流坝布置及孔口尺寸确定
布置原则
占据主河床
控制单宽流量q
协调相邻建筑物布置
泄流孔孔数尽可能布置为奇数
孔口尺寸确定
单宽流量确定
q=Q溢/L
Q溢=Q总-aQ0
Q0为经电站，泄水孔下泄的流量
a为系数
堰顶高程确定
溢流面体形设计
组成
堰顶曲线
上游段
双圆弧
三圆弧
下游段
抛物线
直线段
与其他两线相切
反弧段
分類
理想剖面
非真空剖面（推荐）
堰顶结构
闸门
工作桥
交通桥
启闭设备
闸墩
作用
将溢流前缘分成若干孔口
是闸门，工作桥，交通桥的支承结构
坝身泄水孔
基础知识
水流条件
有压孔
无压孔
布置高程
中孔
底孔
作用
预泄水库
放空水库
排沙
放水
导流
工作条件
流速大，易空蚀
水头高
结构复杂
闸门检修难
布置形式
有压孔
特点
工作门布置在出口，坝内为有压水流
优点
流态好
缺点
孔内承受较大内水压力
对坝体应力和防渗不利
无压孔
特点
工作门布置在进口，工作门后为无压流
优点
施工简单，干扰小
缺点
与有压孔比，对坝体削弱较大
溢流坝的下游消能设计
设计原则
结构简单
工作可靠
能量尽量消耗在水体内和空中
不危机大坝安全
不影响其他建筑物正常工作
工作形式
底流
消能机理
水跃
紊动
优缺点
消能率大，50%-70%
尾槛下游水流稳定
对下游尾水变幅适应性强
水流雾化小
缺点：开挖量大，砼工程量大
适应条件
高中低水头均可采用
地质条件较差采用合适
护坦
体形
分缝
横缝
纵缝
防止砼受基岩约束产生温度裂缝
挑流
消能机理
消能率20%-30%
急流与河床发生摩擦
射流与空气发生摩擦
射流入水紊动
组合消能还有水舌碰撞
优缺点
控制水舌落点
尾水变幅适应性强
结构简单便于维修
工程量比底流小
下游冲刷严重
对下游河床条件要求较高
对下游有雾化影响
适应
高水头工程
河床岩石坚硬
面流
戽流
新型消能方式
宽尾墩
T形墩
台阶式溢流坝
材料及构造
砼
强度
抗冻性
抗渗性
坝体砼分区
浆砌石
重力坝的分缝分块
横缝
设置目的
适应地基变形
减小温度应力
满足浇筑强度
间距
15-20m
缝型
平缝
止水
位置
水下部位，上下游坝面
溢流坝部位
坝内廊道
孔口过缝处
数目
高坝三道止水
中坝两道
低坝两道
临时性横缝
目的
后期灌浆
适用条件
河谷狭窄
岸坡较陡
地基较软
强地震区
纵缝
临时施工缝
廊道系统
基础灌浆廊道
交通，观测，坝体排水廊道
坝顶构造
重力坝的基础处理
任务
防渗
提高岩体的强度和整体性
坝基开挖
地基加固处理
固结灌浆
目的
提高基岩完整性和强度
降低地基的透水性
断层破碎带处理
挖除，回填
断层埋藏较深则采用洞挖回填砼
软弱夹层
较浅
挖除回填砼
较深
设齿墙
在内部设砼塞
锚固
帷幕灌浆
目的
减小渗漏量
减小渗漏压力，
防止产生机械管涌或化学管涌
坝基排水
目的
降低扬压力
排除帷幕后的渗水
宽缝重力坝
优缺点
渗流压力显著降低
扬压力较小
省砼
加快坝体混凝土的散热
便于观测，检查，维修
增加了模板用量，分期倒流不变，严寒地区要对宽缝保温
空腹重力坝
优缺点
类似宽缝重力坝
空腔可以布设水电站厂房
施工复杂，钢筋用量大，施工干扰大
支墩坝
组成
支墩
挡水面板
分类
大头坝
连拱坝
平板坝
特点
工程量小
对地基要求比重力坝要高，可随受力情况调整厚度
抗震能力小
温度变化敏感，容易产生裂缝
拱坝
特点
形状
工作特点
荷载分配
大部分通过拱传至两岸岩石
另一部分通过悬臂梁传向坝底岩石
受力特点
供圈主要承受轴向力
坝身应力以压应力为主，分布较均匀
大坝的稳定
靠两岸拱端的反力作用
优点
省砼工作量
超载能力强
抗震性能好
缺点
温度变化和岩基变形对拱坝影响显著
温度荷载为主要荷载
对施工质量要求高，对筑坝材料和防渗要求较严格
分类
大坝厚高比
薄拱坝
一般中厚拱坝
重力拱坝
水平厚度变化
等厚拱坝
变厚拱坝
拱坝曲率
双曲拱坝
单曲拱坝
功能
挡水
非溢流坝
挡水并泄洪
溢流坝
坝身设孔
中孔，底孔
地形，地质条件
地形
河谷狭窄
两岸对称
岸坡顺平
拱端下游岩体雄厚
v型河谷
双曲拱坝
U型河谷
单曲拱坝
地质
基岩完整坚固均匀
透水性小
足够的强度
能抵住水侵蚀，耐风化
岸坡稳定，没有大断裂
荷载
坝体应力满足要求
坝肩稳定性满足要求
分类
静水压力
泥沙压力
温度应力
最重要
坝身泄洪
泄水方式
自由跌流式
鼻坎挑流
堰面曲线末以反弧段连接挑流鼻坎，水舌挑距比跌流远
连续式或差动式
滑雪道式
特点
挑距远，流速高，易空蚀
适用
泄量大，较薄的拱坝
坝身泄洪
中孔
底孔
特点
水头高
流速大
挑距远
多为有压流
消能防冲
消能
机理
水舌与空气和水摩擦
方式
跌流消能
挑流消能
底流消能
窄缝式消能
防冲
措施
护坦
护岸
消力池
地基处理
分缝和接缝
地基处理
开挖
固结灌浆
帷幕灌浆
排水
断层破碎带或软弱夹层处理
垫座与周边缝
重力墩
碾压混凝土拱坝
体形
单曲拱坝
集中坝内孔洞布置
应力分析
自重作用
垂直的梁向变化
水平的拱向应力
温度应力
接缝设计
诱导缝
适应条件
低温月份
灌浆横缝
设置在拱坝的上部
不要轻易取消横缝
适应条件
考虑温降的影响，要同时设置诱导缝和灌浆横缝
坝体防渗
上游迎水面
二级配富胶凝材料混凝土
PVC防渗薄膜
土石坝
基础知识
应用最广泛，发展最快
优缺点
优点
就地取材
结构简单
对地形地质要求不高
施工技术简单
筑坝时间长，经验丰富
缺点
坝身一般不能泄流
施工导流不方便
施工受天气影响大
散粒结构，一旦沉降将导致裂缝
工作特点
渗流作用
流土
管涌
渗流区
有效重力减小
土料的c，fai值减小
对稳定不利
冲刷影响
不能设成溢流坝
降雨，气温影响
降雨
形成冲沟
抬高浸润线
气温
低温时产生冻胀
日晒时产生龟裂
沉陷影响
坝体裂缝
横缝引起集中渗流
大坝失稳
渗透动水压力影响
要求上游坡缓于下游坡
地震影响
液化
分类
防渗材料
均质坝
心墙坝
土质心墙坝
人工材料心墙坝
刚性心墙坝
钢板
塑性心墙
沥青砼
斜墙坝
塑性斜墙坝
粘土
沥青砼
土工膜
刚性斜墙坝
砼面板堆石坝
斜心墙坝
多种制土质坝
三种坝型优缺点
均质坝
材料单一，施工简单
材料粘性大时，受雨季影响较大
心墙坝
断面比均质坝小，省量
施工受季节影响较小
施工干扰大
斜墙坝
施工干扰比心墙坝小
抗震和适应变形能力不如心墙坝好
土石坝基本剖面
组成
坝身
要有良好的排水性能
防渗体
控制坝内浸润线的位置，保持稳定渗流，比坝壳其他部分更不透水
排水体
控制和引导渗流
上游护坡
下游护坡
整体
坝顶高程的确定
坝顶宽度确定，坝顶结构确定
边坡
马道
筑坝材料
要求
防渗体防渗性
坝壳料有足够的强度
反滤料，过渡料，下游坝壳料，水下部分材料有好的排水性
土石坝的构造
防渗体
要求
减低渗透坡降
控制渗流量
降低坝体浸润线
型式
心墙
采用透水性很小的粘性土筑成
粘性心墙坝的拱效应
非粘性土的坝壳沉降速度快
心墙固结速度慢
摩擦力阻止心墙沉降，或说心墙将部分荷载传给心墙
斜墙
斜心墙
克服心墙坝产生的拱效应
克服斜墙坝对变形敏感
斜墙+铺盖
心墙加截水墙
斜墙+截水墙
护坡
护坡目的
上游护坡：防止波浪淘刷，冰冻，悬浮物撞击，雨水冲刷
下游护坡：防止雨水冲刷，尾水淘刷，冻胀干裂
上游护坡
材料
砌石
堆石
砼预制板
垫层作用
反滤作用
两种材料的合理衔接
便于施工
下游护坡
范围
排水体以上边坡
排水
纵向排水结合马道布置在马道两侧
横向排水沟间距50-100m
大坝与岸坡接触处还应设排水沟
排水体
作用
控制引导渗流
降低浸润线
加速孔隙水压力的消散
分类
棱体排水
优点
减低坝体浸润线
保护下游坡脚
缺点
石料量多
施工干扰大
检修困难
适用
高坝
石料丰富区
贴坡排水
优点
构造简单
用量少
易维修
施工方便
缺点
未伸入坝体，不能降低浸润线
防冻性差
适用
中小型工程
下游无水的均值坝
浸润线较低的中坝
褥垫排水
优点
当下游无水时，可降低浸润线
缺点
适应变形能力差
易断裂
难检修
综合式排水
反滤层和过渡层
作用
反滤层
防止土料在渗流逸出处遭受管涌，流土等渗流变形破坏
防止不同土层的接触冲刷
过渡层
避免刚度相差较大的两种土料之间发生急剧变化的变形和应力
反滤层基本要求
滤土：应有足够小的空隙
排水：透水性大于被保护层-有足够的空隙
内部各层颗粒不得发生移动
反滤层类型
I型：反滤层位于被保护层的下部，内水方向由上而下
II型：上部，渗流方向由下而上
过渡型
基础认识
坝的分类
筑坝材料
当地材料坝
非当地材料
构造特征
重力坝
支墩坝
拱坝
混合结构坝
泄水建筑物
溢洪道
分类
按在枢纽的位置
坝身泄水道
溢流坝
泄水孔
岸边泄水道
表孔溢洪道
正槽溢洪道
要求和优点
要求
足够的泄流能力
运行期要与下游水流妥善衔接
优点
超泄能力大
闸门总水头小，操作检修方便 ，安全可靠
缺点
开挖量大
投资大
组成
引水渠
控制段
泄槽
平面布置要求
收缩段
扩散段
弯道段
构造
衬砌
出口消能段
尾水渠
侧槽
虹吸
深式泄水道
隧洞
涵管
放水建筑物
水工隧洞
作用和类型
作用
泄洪
引水
排沙
放空水库
施工导流
组成
进口段
洞身段
出口段
闸门在隧洞中的布置
检修闸门
进口处，
短期挡水
静水中启闭
所有隧洞都应设置检修闸门
事故闸门
检修门上游
动水中关门，静水中启闭，
大型工程中采用
工作闸门
动水中关闭，静水中开启
设在进口，一般用于无压洞
优点
工作门后为无压洞，不受内水压力作用，有利于边坡稳定
便于集中管理
易于检修和维修
缺点
对工作门后隧洞布置要求较高，弯道流态差，易产生折冲水流
对隧洞流速有要求，太快易发生空蚀破坏
设在出口-多用于有压洞
优点
运行时流态平稳
隧洞洞线布置适应性强（可设弯道）
阀门控制结构简单，管理方便
缺点
管理运行不便
有压流，一旦衬砌漏水 ，对岩坡和土坝等将造成危害
设于洞身某处
情况
在平面上需设弯道的隧洞
洞内某处的地质条件比出口好
进口建筑物
型式
竖井式
结构简单，工程量小，抗震性好，造价低
竖井施工困难，闸门前隧洞段不好检修
适用进口岩石较好，岩石较完整
塔式
开挖量小，可在不同高程设置进水口
受风浪 ，冰，地震影响大，需设较长的工作桥
适用岸坡地形较低缓，岩石较差，覆盖层教厚
岸塔式
较塔式稳定性好，施工安装方便，无需设交通桥，较经济
适用于岸坡较陡，岩石坚固稳定的情况
组成
喇叭口
使水流平顺，减少水头损失，增加泄水能力，避免孔壁空蚀
要求体形尽可能符合流线变化规律
闸室
检修闸门
工作闸门
平板门
弧形门
渐变段
通气孔等
补气
排气
洞身段
洞身衬砌
作用
限制围岩变形，保证围岩稳定
承受围岩压力，内水压力等荷载
防止渗漏
减小表面糙率，改善水流条件
防围岩冲刷破坏，气蚀破坏
类型
目的
平整衬砌
受力衬砌
材料
砼衬砌
钢筋砼衬砌
浆砌石衬砌
衬砌的分缝和止水
沉降缝
永久缝
缝面不凿毛，钢筋不过缝，缝内设止水
伸缩缝
施工缝
灌浆
回填灌浆
防渗漏必须进行的一项工作
目的：填充衬砌与围岩之间的空隙
固结围岩
排水
目的
降低作用在衬砌上的外水压力
无压洞均需设排水孔
喷锚支固
出口建筑物
布置型式
发电引水隧洞
出口接压力钢管
出口接前池
灌溉洞
泄洪洞
有压洞
无压洞
消能设施
类型
挑流，底流
常用
戽、面流
竖井漩流
闸坝工程
水闸工作特点
地基沉降，使闸室失稳
冲刷能力强，对下游产生冲刷破坏
对土基产生渗透破坏
水闸类型
进水闸（取水闸）
节制闸
排水闸
水闸组成
上游连接段
闸室段
底板
闸墩
流线型
高出上游最高水位，有一定的超高
强度要求
比底板长度同等或稍短一些
胸墙
工作桥
交通桥
下游连接段
消能
底流消能的作用
通过闸的水流产生一定淹没的水跃
保护水跃范围内的河床免遭受冲刷
消能工作的布置
降低护坦高度
在护坦末端设消力坎
消力池的结构
钢筋砼
地板设置排水孔，减小扬压力
设反滤层
分缝，适应地基不均匀沉陷
海漫及防冲槽
目的
保证护坦安全
河床免受冲刷
原因
水跃后仍旧有较大余能，仍会对河床及两岸造成冲刷
过闸前缘比天然河道窄，即人为将水流集中，下游对天然河床的冲刷不可避免
组成
水平段
缓坡段
防冲槽段
当海漫下游发生冲坑时，防冲槽首先破坏，下塌
从而保护冲刷向上游发展
要求
坚固耐冲
有柔性
足够的粗糙度
排水效果好
0 条评论
下一页
