01高职高专水工建筑物教案-重力坝和绪论

第页教学内容板书或旁注1-1我国的水资源及水利工程建设一、我国的水资源1．我国水资源的分布●我国水资源总量我国多年平均水资源总量为28124.4亿m3，其中河川多年平均年径流量27115.3亿m3，居世界第六位。由于我国人口多，人均水资源量为2163.4m3，仅为世界人均水资源占有量的1/4，列世界第121位，是世界上水资源贫乏的国家。●水资源在空间上分布不合理我国幅员辽阔，自然条件相差悬殊。东南沿海七省区（上海、江苏、福建、广东、广西、海南、台湾）年均水资源量占全国水资源量的25.2％，雨水充沛。而西北五省区年均水资源仅为全国年均水资源量的7.9％，地区内干旱少雨。●水资源在时间上分布不合理年际及年内汛期和枯水期的水量相差很大。在汛期（北方6~9月份为汛期，南方为5~8月）内可集中全年雨量的60％~80％，而枯水季节或枯水年雨量又很小，雨量的偏多或偏少往往造成洪涝或干旱等自然灾害。2．我国水资源的开发利用水资源的开发应首先考虑水资源的现状和开发的可能性，做到统筹兼顾，综合治理、综合经营，为整个国民经济的发展服务。发电、灌溉、航运、供水、工业生产等用水部门，要制定合理方案，尽量统一各方矛盾，使水资源得到最有效利用。建国以后，我国水资源的开发利用以七大水系开发为中心取得了举世著目的成绩。其中黄、淮、海、辽四流域水资源利用率达到40％，2000年全国可供水量为6678亿m3，与1980年相比净增供水量1943亿m3。作为农业的基础保证，实现了粮食的自给自足；为我国工业的发展、城镇人民生活水平的提高提供了水源；干旱地区植树种草、蔬菜果树及畜牧业等基本用水逐渐得到保障。二、水利工程水利工程的概念：指对自然界的地表水和地下水进行控制和调配，以达到除害兴利的目的而修建的工程。水利工程按其所承担的任务可分为：1．河道整治与防洪工程2．农田水利工程3．水力发电工程4．供水和排水工程5．航运工程第页教学内容板书或旁注三、我国水利工程建设的发展1．历史经验几千年来，勤劳勇敢的中国人民为兴水利，除水害进行着坚持不懈的努力，做出了突出的成绩，并积累了宝贵的经验。例如：①从春秋时期开始，在黄河下游沿岸修建的堤防，经历代整修加固，已形成1800多公里的黄河大堤，为治河防洪，堤防工程的建设与管理提供了丰富的经验；②公元前485年开始兴建到公元1293年全线通航的京杭大运河，全长1794公里，是世界上最长的运河，为当时及今后的南北交通、发展航运等发挥了重要作用；③目前灌溉面积达1000多万亩的四川都江堰工程已有2250多年的历史，仍为我国的农业发展发挥着巨大的效益。水利工程建设的成就是我国劳动人民智慧的结晶，在繁荣我国经济，发展祖国文化等方面都起到了很好的作用。2．新中国的水利事业新中国成立以来，我国的水利事业建设得到了较快的发展。十九世纪五十年代初，开始对黄河和淮河进行全流域的规划和治理，根据“统一规划，蓄泄兼顾”的原则，修建了许多山区水库和洼地蓄洪工程，改变了淮河“大雨大灾，小雨小灾，无雨旱灾”的悲惨景象；人民治黄功绩卓著，保证了黄河“伏秋大汛不决口，大河上下报安澜”；1963年开始根治海河，现在全流域已初步形成了防洪除涝体系；到1991年全国整修、新建各类江河堤防、海塘22万Km；水库8.38万座，总库容4677.5亿m3，其中，大型水库367座，库容3400亿m3；水闸2.9万多座，其中，大型水闸320座；建设蓄洪、滞洪区100多处，总面积约3万Km2；水电装机由1949年的16万KW增加到3788.35万KW；灌溉面积由1949年的2.4亿亩增加到7.3亿亩，其中50万亩以上灌区73处；此外还完成了引滦入津、引黄济青、引碧入大等供水工程。这些水利工程，在历次的洪涝灾害中尤其是1991年及1998年的特大洪水灾害中发挥了重要作用，大大减轻了灾害程度。但1991年及1998年洪涝灾害的教训，说明了新中国成立以来大江大河的防洪问题还未彻底根治。因此，要进一步加强对大江大河的治理，从根本上解决水患。§1-2水利枢纽和水工建筑物一、水利枢纽1．水利枢纽的概念为了综合利用水资源，达到防洪、灌溉、发电、供水、航运等目的，需要修建几种不同类型的建筑物，以控制和支配水流，满足国民经济发展的需要，这些建筑物通称为水工建筑物。，第页教学内容板书或旁注2．丹江口水利枢纽图示讲解：丹江口水利枢纽布置图枢纽丹江口水利枢纽是南水北调中线渠首蓄水工程，具有防洪、灌溉、发电、航运、渔业等综合效益。二、水工建筑物的分类1．按建筑物的用途分类●挡水建筑物用以拦截江河，形成水库或壅高水位。如各种坝和闸；以及为抗御洪水或挡潮，沿江河海岸修建的堤防、海塘等。●泄水建筑物用以渲泄在各种情况下、特别是洪水期的多余入库水量，以确保大坝和其他建筑物的安全。如溢流坝、溢洪道、泄洪洞等。●输水建筑物为灌溉、发电、和供水的需要从上游向下游输水用的建筑物，如输水洞、引水管、渠道、渡槽等。●取水建筑物是输水建筑物的首部建筑，如进水闸、扬水站等。●整治建筑物用以整治河道，改善河道的水流条件，如丁坝、顺坝、导流堤、护岸等。●专门建筑物专门为灌溉、发电、供水、过坝需要而修建的建筑物，如电站厂房、沉沙池、船闸、升船机、鱼道、筏道等。2．按建筑物使用时间分类●永久性建筑物这种建筑物在运用期长期使用，根据其在整体工程中的重要性又分为主要建筑物和次要建筑物。主要建筑物是指该建筑物失事后将造成下游灾害或严重影响工程效益，如闸、坝、泄水建筑物、输水建筑物及水电站厂房等；次要建筑物是指失事后不致造成下游灾害和对工程效益影响不大且易于检修的建筑物，如挡土墙、导流墙、工作桥及护岸等。●临时性建筑物这种建筑物仅在工程施工期间使用，如围堰、导流建筑物等。第页教学内容板书或旁注有些水工建筑物在枢纽中的作用并不是单一的，如溢流坝既能挡水，又能泄水；水闸既可挡水，又能泄水，还可作取水之用。三、水工建筑物的特点1．工程量大、投资多、工期较长2．工作条件复杂由于水的作用形成了水工建筑物特殊的工作条件：挡水建筑物蓄水以后，除承受一般的地震力和风压力等水平推力外，还承受很大的水压力、浪压力、冰压力、地震动水压力等水平推力，对建筑物的稳定性影响极大；通过水工建筑物和地基的渗流，对建筑物和地基产生渗透压力，还可能产生浸蚀和渗透破坏；当水流通过水工建筑物下泄时，高速水流可能引起建筑物的空蚀、振动以及对下游河床和两岸的冲刷；对于特定的地质条件，水库蓄水后可能诱发地震，进一步恶化建筑物的工作条件。水工建筑物的地基是多种多样的。在岩基中经常遇到节理、裂隙、断层、破碎带及软弱夹层等地质构造；在土基中，可能遇到粉细沙、淤泥等构成的复杂土基。为此，在设计以前必须进行周密的勘测，作出正确的判断，为建筑物的选型和地基处理提供可靠的依据。3．施工条件复杂水工建筑物的兴建，需要解决好施工导流问题，要求在施工期间，保证建筑物安全的前提下，河水应能顺利下泄，必要的通航、过木要求应能满足，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，工期也比较长，截流、渡汛需要抢时间、争进度，否则将导致拖延工期；第三，施工技术复杂，水工建筑物的施工受气候影响较大，如：大体积混凝土的温度控制和复杂的地基较难以处理，填土工程要求一定的含水量和一定的压实度，雨季施工有很大的困难；第四，地下、水下工程多，排水施工难度比较大；第五，交通运输比较困难，高山峡谷地区更为突出等。4．对国民经济的影响巨大水利枢纽工程和单项的水工建筑物可以承担防洪、灌溉、发电、航运等任务，同时又可以绿化环境，改良土壤植被，发展旅游，甚至建成优美的城市等，但是，如果处理不当也可能产生消极的影响。如：水库蓄水越多，则效益越高，淹没损失也越大，不仅导致大量移民和迁建，还可能引起库区周围地下水位的变化，直接影响到工农业生产，甚至影响生态环境；库尾的泥沙淤积，可能会使航道恶化。堤坝等挡水建筑物万一失事或决口，将会给下游人民的生命财产和国家建设带来灾难性的损失。1975年8月我国河南省遭遇特大洪水，加之板桥、石漫滩两座水库垮坝，使下游1100万亩农田受淹，京广铁路中断，死第页教学内容板书或旁注亡达9万人。四、水利水电工程的分等和水工建筑物的分级为了贯彻执行国家的经济和技术政策，达到既安全又经济的目的，应把水利水电枢纽工程按其规模、效益及其在国民经济中的重要性分等，再将枢纽中的不同建筑物按其所属工程的等别和重要性分级。级别高的建筑物，对设计及施工的要求也高，级别低的建筑物则可以适当降低。水利水电枢纽工程和单项用途的永久性水工建筑物的等别根据SL252-2000《水利水电工程等级划分及洪水标准》规定确定。综合利用的水利水电枢纽工程，当按其各项用途分别确定的等别不同时，应按其中的最高等别确定整个工程的等别；多用途的水工建筑物，应根据其各用途相应的等别中最高者和其本身的重要性确定级别。失事后损失巨大或影响十分严重的水利水电枢纽工程，经论证并报主管部门批准，其2～4级主要建筑物可提高一级设计，并可按提高后的级别确定洪水标准；失事后造成损失不大的水利水电枢纽工程，经论证并报主管部门批准，其1～4级主要水工建筑物可降低一级设计，并可按降低后的级别确定洪水标准。水利水电枢纽工程挡水建筑物高度超过表1-3数值者，2、3级建筑物可提高一级设计，但洪水标准不予提高。当水工建筑物基础的工程地质条件复杂或实践经验较少的新型结构时，2～5级建筑物可提高一级设计，但洪水标准不予提高。五、水利水电工程永久性水工建筑物洪水标准设计永久性建筑物所采用的洪水标准分为正常运用（设计情况）和非常运用（校核情况）两种情况。应根据工程规模、重要性和基本资料等情况，按山区、丘陵区，平原、滨海区分别确定。在山区、丘陵区，土石坝一旦失事后对下游造成特别重大灾害时，1级建筑物的校核洪水标准应取可能最大洪水（PME）或10000年一遇洪水。2～4级建筑物可提高一级设计，并按提高后的级别确定洪水标准。对混凝土坝、浆砌石坝，如果洪水漫顶将造成严重的损失时，1级建筑物的校核洪水标准经过专门论证并报主管部门批准，可取可能最大洪水（PME）或10000年一遇洪水。第页教学内容板书或旁注§1-3水利工程管理一、加强水利工程管理的重要性近年来，随着水利工作改革的不断深化，水利管理体制不断完善，对水利工程管理的认识不断提高。但是，由于过去重建设轻管理，致使管理工作存在诸多问题，如工程老化、失修；人为和生物破坏现象；工程配套不足，设备利用率低；管理技术落后，水平不高；有些工程兴利标准偏低；跑、冒、滴、漏等水量浪费、能源消耗较大；用水管理制度不严格等现象。特别是水利工程受外界影响因素多、受力复杂，人们对自然规律认识水平有限，水利工程失事危害随社会发展不断加大。因此，工程管理的好坏，不仅直接影响经济效益的高低，而且关系到工农业生产和人民生命财产安全。二、基本任务1．在保证工程安全和完整的前提不，充分发挥工程效益；2．验证工程规划、设计的正确性，通过分析、研究，提高水利工程的科技含量；3．充分开发、合理利用水资源，实行科学用水；4．不断总结经验，提高管理水平，为工程扩建、改建提供资料和数据。三、工作内容1．组织管理2．用水管理3．经营管理4．工程管理四、工程管理内容1．控制运用根据水文气象资料、用水要求及国家的方针政策，制定合理的控制运用计划，通过合理的调度，最大限度发挥工程作用，确保工程及防护区的安全。2．检查和观测为了及时掌握水工建筑物的变化规律和性质，预见可能的变化，改善和提高工程的运用条件、验证设计情况，积累资料、不断提高科学技术管理水平，应对建筑物进行经常的、系统的、全面的检查和观测工作。3．养护和维修水工建筑物在勘测、规划、设计和施工过程中，因各种原因和客观条件限制，往往存在不同程度缺陷。在长期使用过程中，由于自然条件变化和管理运用不当，将会使工程发生意外的变化。因此，要对工程进行长期监护，发现问题及时维修，消除隐患，确保工程完好、安全运行。第页教学内容板书或旁注4．改建和扩建当原有工程不能满足新技术、新设备和现代化管理水平要求，在运用中建筑物存在严重缺陷而一般修理成效不大，或需