水利水电工程概论

水利水电工程概论水闸•一概述•坝闸工程在平原地区，以取水、排水为主的水利工程中，常常需要修建低水头的挡水、泄水建筑物。•常见的坝闸工程水闸、滚水坝等。•水闸用闸门控制水位，调节流量，既能挡水，又能泄水的低水头水工建筑物。二水闸的类型•（一）按其功用分类•1.拦河闸•建在河道干流上，拦断河流。拦河闸控制河道下泄流量，又称为节制闸。•2.进水闸•建于河道、水库或湖泊的岸边，常置于发电、灌溉的取水渠道的首部，又称渠首。•3.泄水闸•用于宣泄库区、湖泊或其他蓄水建筑物中无法存储的多余水量。•4.排水河•建于江、河沿岸的支流河口或者排水渠首末端，用于排除内湖或洼地的渍水。•5.分洪闸•建于分洪区河道一侧，用于分泄主流河道•所容纳的多余洪水，消减洪峰的水工建筑物。•6）挡潮闸•建于河流的海口，为了挡潮、御咸、排水和蓄淡水工建筑物。•7）冲沙闸•建于取水闸首或电站进水口的旁边，其底板高程一般低于取水闸或电站进水口的底板高程。利用泄洪时大量过闸水流将淤泥•积在取水闸前的泥沙冲向河道下游。•（二）按闸室结构分类•1.开敞式过闸水流表面不受阻挡，泄流能力大。•2.胸墙式闸门上面设有胸墙，可以减少挡水时闸门上的力，增加挡水变幅。•3.涵洞式闸门前为有压洞身，洞顶有填•土覆盖，多用于小水闸。三水闸的组成部分及其构造•水闸的主体是闸室。此外，闸室上、下游需要有连接段与河道连接。•（一）上游连接段•上游连接段处于水流行进区，主要作用是引导水流从河道平稳进入闸室，保护上游河床及岸坡免于冲刷，同时有防冲、防渗作用。•一般包括上游翼墙、铺盖、护底、两岸护坡等。（二）闸室段•闸室是水闸的主体部分，其作用是：控制水位和流量，兼有防渗防冲作用。•闸室结构包括：底板、闸墩、闸门、启闭机、工作桥、交通桥、胸墙等。•（三）下游连接段•下游连接段的作用有消能、防冲、安全排除闸基及两岸的渗流。•下游连接段包括：护坦、海曼、防冲槽、护岸等。四水闸的孔口尺寸•水闸的孔口尺寸是指确定水闸在垂直水流方向的孔口宽度，包括单孔净宽b、孔口数量n、闸敦厚度b’。水闸的过水前缘总宽度B’=nb+(n-1)b’，孔口过流净宽度B=nb。五水闸的工作特点1.沉降量大，易引起不均匀沉降2.抗冲能力低3.易引起闸基渗透变形（管涌，流土）六水闸的安全和地基处理•水闸的安全问题包括沿闸底板平面的抗滑稳定、地基承载力和不均匀沉降。•软土地基处理•（1）换土垫层•（2）强夯法•（3）沉井法•（4）预压加固•（5）振冲桩法（6）桩基础（7）高压旋喷浆法七消能防冲（一）消能防冲的特点（1）泄量大、水头低、佛氏数低、消能不充分。•（2）水闸的两种不同泄水工况与其特点•水闸正常泄水，上游来水量较小。•水闸在遇到洪峰时，上游水流量大，要全部或大部分闸门敞泄，下游河道水位迅速上升，上下水位差变小。二消能防冲设施1.护坦护坦是消力池底板，用于保护河床不受冲。护坦一般比下游河床较低，形成消力池，可以适应下游水深变化。2.辅助消能工为了增加消能效果，常在消力池内设置辅助消能工。其作用是使水受阻，给水流以反力，减小消力池的深度。•3.海漫•水流在护坦内消刹了大部分能量后就进入海漫。海漫的作用是进一步消能，使水流均匀流出消力池，保护河床免于冲刷。•海漫结构形式：干砌石、浆砌石、混混凝土板等。•4.防冲槽和防淘墙•防冲槽内由一定粒径的石块填充而成，常设在海漫末端，保护河床可能受到的不利冲刷。•防淘墙垂直插入基础土壤中，其底部高程要低于可能冲刷深度，常设在海漫末端，防止海漫下游可能发生的冲刷。•八闸下防渗（一）闸下渗水特点和计算特点：水闸进水时，在闸基内及绕过翼墙在岸坡内部都会产生渗流。闸基渗流和两岸绕流产生的扬压力对闸室抗滑稳定不利。渗流还可能产生渗流变形和地基破坏。•水闸闸下渗流计算•（1）流体力学法•（2）水力学法•（二）防渗措施•水闸的闸下防渗措施有水平防渗和垂直防渗两种。水平防渗措施为铺盖，垂直防渗措施有板桩、帷幕混混凝土防渗墙等。•1.铺盖•铺盖常用黏性土料做成，从闸底板向上游延伸，用于延长渗径起防渗作用。•2.垂直防渗•垂直防渗体垂直于地面布置。垂直防渗设施有钢板桩、钢筋混凝土桩、木板桩、混凝土防渗墙等。•3.排水措施•闸下排水措施的作用是顺利排出渗水。一般采用渗水性好的卵石、砾石、碎石等材料平铺设计。•4.两岸防渗•水闸闸室两端与岸坡要有可靠连接，防止岸坡绕渗。具体防渗措施有刺墙等措施。•九闸室结构•（一）底板•闸室底板一般采用平底板，平底板可以分为整体式和分离式。•（二）闸墩•用于分隔闸室，支承闸门，承受水压力，是工作桥和交通桥的桥墩。•（三）闸门•水闸的闸门按工作性质可分为工作闸门、检修闸门。•工作闸门承担调节流量，控制水位，宣泄洪水等任务。常有形式有弧形闸门和平面闸门。•检修闸门用于检修短期时挡水，以便检修工作闸门、底板等其他设施。检修闸门常采用平面闸门或叠梁闸门。•（四）启闭机•平面闸门常采用移动式门机或高排架固定式启闭闸门。•小型闸门可以用手动螺杆式启闭机。•（五）工作桥•工作桥是为安装启闭设备和便于工作人员操作管理的需要而设置的桥。•（六）交通桥•在两岸公路交通需要通过水闸时，用于连接两岸的交通。•（七）胸墙•当水闸挡水高度较大或水位变化较大时，可以在闸门上不设置胸墙，以减少闸门高度或闸门承受力。十两岸连接建筑物•（一）翼墙的形式和布置•1.角墙式•角墙由两段相互正交的垂直墙体组成，转角处用半径不大的圆弧段连接。•2.八字墙•八字翼墙采用垂直墙，但上、下游均向两岸扩大，在平面布置上成八字型，称为八字墙。•3.圆弧式•从边墩分别向上、下游用垂直的圆弧形翼墙与两岸连接。•4.扭曲式•扭曲式翼墙的迎水面为双曲线。•5.导水墙和导水堤•（二）挡土墙的形式•1.重力式•一般用浆砌石或混混凝土材料。•2.悬臂式和扶壁式•悬臂式挡土墙由钢筋混凝土直墙和底板组成。当悬臂式挡土墙墙身高度大于9-10米时，每隔3-4.5米设一道扶壁支撑，形成扶壁式挡土墙。•3.空箱式•当地基较差墙又高时，可以采用钢筋混混凝土空箱式挡土墙。十一其他闸坝建筑物•1.壅水坝•2.底拦栅坝•3.橡胶坝•4.自动翻板闸门•5浮体坝谢谢大家！