水利水电工程前沿讲座Word格式.docx
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当RCC的各种材料确定后，尚需对初估用水量进行修正（其中含混合材料的用水量）；
最后可分别得出RCC材料组成用量。
4）递推渐近法
先根据经验确定水泥与水的用量及砂率，拌制出满足设计要求和施工条件允许的RCC初步配合比。
然后固定水和水泥用量以等间距增减砂率，找出与最大压实率对应的砂率为最佳砂率。
在确定最佳砂率和固定水的用量后以等间距增减不同水泥用量，寻找最大压实率所对应的水泥用量为最佳水泥用量。
在找出最佳砂率、水泥用量后以等间距增减不同用水量，用同样方法寻找最佳用水量。
由上述求出的最佳水泥量与用水量作为中值建立灰水比与28dRCC弯拉强度的关系曲线，最后得出满足强度、和易性和经济性要求的灰水比。
5）试算法
这种方法是设计沥青混合料的惯用方法。
当用几种集料配成一定级配的RCC混合料时，在决定各组成集料在混合料中所占的比例之前，先假定混合料中某种粒径的颗粒在某粒级材料中占优势，然后根据该粒径计算不同粒级围粗、细集料在混合料中的比例。
根据经验或规规定围预估用水量和水泥用量，通过试拌和强度验证优选出满足要求的水泥用量和用水量。
6）最大密度近似法
此法先固定水灰比制备水泥砂浆，寻找最大容重时细集料体积。
根据要求的RCC弯拉强度选择水灰比，通过试验确定RCC拌合物最大容重时粗、细集料的体积。
美国对该法积累了较多的试验数据，并已汇集成图表，当设计材料组成时，可查图表确定各种材料用量。
绝对体积法是普通水泥砼材料组成设计所采用的一种方法，计算简单，但没有考虑RCC的特性，不能直接用于RCC材料组成设计。
填充包裹法是水利部门用于大坝RCC材料组成设计的方法，计算麻烦，裕度系数αβ需进行大量试验才能确定。
经验法是是针对路面RCC材料组成设计提出的一种方法。
由于该法的用水量修正系数值是通过部份试验或经验确定，而且全国各地材料差异较大，故不宜直接广泛应用。
递推渐近法为日本RCC路面技术指南提出的方法，有其特色，但试验工作量太大，不便应用。
试算法是设计沥青混合料的惯用方法，RCC材料组成设计的原则与其相似，该方法有些原则可以利用，但它不能确定水泥和水的用量。
最大密度法设计的原则与其它设计方法有共同之处，该法汇集的经验图表是美国特定条件下得到的，只能参考不能直接套用。
3 碾压砼的配合比设计参数
（1）水胶比－W/（C+F）
用水量与胶凝材料的质量比。
根据已建35座碾压砼坝的统计，绝大多数在0.40～0.65围，0.50～0.59围占多数。
（2）掺合料掺量－F/（C+F）
指胶凝材料中掺合料所占的比例。
中国碾压砼的掺合料掺量绝大多数在30%～65%围，50%～65%围占大多数。
永久建筑物碾压砼的胶凝材料用量不宜底于130kg/m3。
（3）单位用水量
可根据碾压砼的VC值、骨料种类、最大粒径、砂率、掺和料和外加剂等选定，一般为95～135kg/m3。
（4）浆砂比－（C＋F＋W）/S
胶凝材料浆（水泥、掺合材料和水）与砂的质量比。
已建35座碾压砼坝的浆砂比绝大多数在0.30～0.49围，0.30～0.39围占大多数。
（5）砂率－S/（S+G）
中国碾压砼的砂率绝大多数在25%～40%围，30%～34%围占多数。
规建议：
使用天然粗骨料时，三级配碾压砼砂率28%～32%，二级配为32%～37%。
使用人工粗骨料时，砂率应增加3%～6%。
碾压砼主要类型有：
胶凝材料浆固结砂砾石碾压砼、干贫碾压砼、高粉煤灰掺量碾压砼。
碾压砼的施工性：
可由工作度、可塑性、稳定性、易密性表示
通过与国外碾压砼配合比进行比较，我国碾压砼具有较高的抗渗性和较优越的抗冻性能，可以满足各种碾压砼结构的技术性能要求，各种技术性能指标已经达到国际先进水平。
表碾压砼坝中浆体各组分用量
类别
低胶凝材料用量
RCD
中胶凝材料用量
高胶凝材料用量
水泥用量样本数
13
34
31
71
平均值（kg/m3）
63
88
83
最大值（kg/m3）
95
96
125
154
最小值（kg/m3）
0
42
46
掺合料用量样本数
35
57
111
90
78
130
225
24
40
用水量样本数
33
22
121
115
101
168
110
145
136
87
75
73
掺合料与胶凝材料比例
0.17
0.28
0.48
0.57
水胶比
1.59
0.77
0.96
0.52
我国碾压砼坝典型砼配合比，见下表。
2 碾压砼施工技术
砼坝传统施工方法－柱状分块浇筑法
如何突破传统施工方法？
是提高砼坝同土石坝竞争能力的一个途径
1964年意大利建成阿尔卑吉拉重力坝，当时设计时尝试采用类似土坝的施工方法，高速度浇筑砼
需要研究解决的问题：
必须改变从一个坝段到另一个坝段的浇筑方法
必须用自卸汽车代替起重机的浇筑方法
必须提供足够大的工作面，取消收缩缝的模板，以免防碍运输
必须解决新浇砼能否承受运输汽车所产生的应力问题
阿尔卑吉拉重力坝的砼浇筑：
是在左岸斜坡上设斜面轨道，用装有6m3料罐的转运车行驶在轨道上，装运车在上端受料，沿轨道下滑到接近仓面，卸料到转料漏斗，再由转料漏斗卸入仓面上的自卸汽车运到浇筑地点。
平仓用推土机，振捣用推土机配带的振动器组。
浇筑层厚为70厘米（松料为80厘米）
取消了横缝模板，但仍保留了横缝。
办法是：
在砼浇筑完毕，经过大约12小时即进行冲毛，同时用特制的切缝机切成横缝（收缩缝）。
切缝机类似于筑路用的切缝机，刀片长3m、高1m、厚4cm，可切锯70cm厚的砼。
经过近20年的研究和建设实践，我国已经形成适合国情的碾压砼设计规、碾压砼试验规程、碾压砼施工规及验收规程等文件。
碾压砼坝的坝型已从重力坝逐渐扩展到重力拱坝和薄拱坝。
已建成的普定坝是当时世界上已建成的最高碾压砼重力拱坝；
已建成的沙牌坝是目前世界上已建成的最高碾压砼重力拱坝；
已建成的龙首坝是目前世界上已建成的最高碾压砼薄拱坝;
正在建的龙滩坝是当今世界上最高的碾压砼重力拱坝；
我国的碾压砼筑坝技术已被世界同行专家认为具有世界领先水平。
碾压砼坝可在各种不同气候条件下修建
在高气温地区，阿尔及利亚的贝利哈罗恩坝（坝高121m,碾压砼量169万m3），所处地区最高气温可达43℃。
在低气温地区，美国的上静水坝（UpperStillwater）（坝高91m,碾压砼量110万m3）和加拿大的拉克罗伯森坝（坝高40m,碾压砼量2.8万m3），两坝所处地区冬季最低气温可达-37.5℃以下。
在多雨地区，智利的戈坝（Pangue）（坝高113mm，碾压砼量66万m3），在13个月的施工期总降水量达4436mm，最集中时3个月的降水量就达3130mm。
碾压砼材料与筑坝技术在发展中相互促进
早期的碾压砼坝多采用低胶凝材料用量的贫浆碾压砼，而从目前较为稳定的发展趋势看，当今的碾压砼坝多采用高胶凝材料用量的富浆碾压砼。
自1992年以来采用不同胶凝材料用量修建的碾压砼坝占总数的比例，稳定在以下的围：
富浆碾压砼坝（胶凝材料用量150kg/m3以上）占（45±
2）%；
中等胶凝材料用量碾压砼坝（胶凝材料用量100-149kg/m3）占（23±
（日本）RCD坝占（16±
贫浆碾压砼坝（胶凝材料用量低于99kg/m3）占（12.54±
1.5）%。
我国碾压砼坝从一开始就采用了高掺粉煤灰、少用水泥，以减少产生水化热，从而缩小温差，防止出现裂缝。
根据多年研究结果，粉煤灰的掺量可以达到2/3。
通过各工程的实践，证实外加剂可以提高碾压砼的性能和耐久性，并以复合外加剂最为有效，已在如普定、大朝山、棉花滩等许多工程中采用，证明是合理的，而且应进一步发展。
由于40多座坝的实践，通过大量的室外试验成果，已经有条件建立碾压砼配合比的数据库，并通过优选在具体工程条件下，预选比较合适的配合比，仅用少量的室试验，即可取得合适的配比，大大减少试验工作量和时间。
碾压砼筑坝技术日趋完善
（1）改性砼
由于常态砼与碾压砼的工艺不同，施工时常互相干扰，同时在材料制备、分缝、温控等方面也各有不同，增加了出现裂缝的可能性，因此目前在设计施工中尽量减少使用常态砼的可能。
如基础垫层常态砼最好尽量减薄，并迅速覆盖碾压砼；
与两岸坝肩、电梯井、通气孔、廊道连接部位过去都用常态砼，现在都改用改性砼。
采用这种方法可将碾压砼改性，形成平整的外部表面和良好的部结合面，有效地避免了在紧靠上、下游坝面模板附近及靠近两岸坝肩地段，碾压砼不容易被振实的现象出现。
改性砼的最大优点是对于靠近坝肩及紧靠上、下游模板的地段不需再用常态砼进行浇筑，而仅对碾压砼进行铺洒胶浆改性即可。
根据工程实践经验，铺洒灰浆的碾压砼的铺层厚度可以与平仓厚度相同，以简化改性砼的施工工艺。
（2）碾压砼坝的层面处理
碾压砼坝的主要特点之一是具有很大的铺筑层面，特别是高坝。
若层面处理不善，不仅会影响到坝身的整体强度和防渗效果，对施工进度也有影响，层面抗剪强度过低甚至会影响到大坝安全。
碾压砼层面是否需要处理及其处理方式，与层面的状态有关，而层面的状态又与很多因素有关，其中最重要的因素是铺筑层之间的间隔时间、碾压砼材料的性质、铺筑层的铺筑方法、施工期的环境条件等。
层间间隔时间指的是从下层砼拌合物拌和加水时起至上层砼碾压完毕为止的历时。
（3）砼面墙模板技术
与传统的施工模板相比，混凝土面墙技术具有能够适应碾压混凝土重力坝快速施工等优点，已在美国上静水坝、泰国科隆塔丹坝等工程中成功使用。
砼面墙在碾压砼重力坝中，既起到了模板的作用，又可以作为永久的保护面，这样不但可以减少施工工序，加快了施工速度，而且坝体受面墙的保护，提高了坝体砼的耐久性。
虽然砼面墙技术有很多优点，但是这项技术在国碾压砼重力坝中应用较少。
我国主要采用预制砼模板。
（4）碾压砼的高粉煤灰掺量带来的粘机问题
通过调整投料的顺序来解决：
岩滩工程采用的投料顺序是：
G－C－W－A－S－F
（5）上坝公路的布置问题
由于碾压砼坝的坝坡较陡，不可能象土石坝那样可以在坝体上布置上坝公路，上坝路只能布置在坝外。
布置在河床中的上坝路不仅又高又陡，而且也不能适应修建高坝的要求。
布置在岸坡的上坝公路也受到两岸地形的限制，所以上坝公路的布置问题是修建高碾压砼坝的难题之一。
国外碾压砼筑坝中使用轨道斜面升降机
胶带输送机
塔带机
负压溜管
（6）碾压混凝土温控与防裂
碾压混凝土坝的温控工作虽较常态混凝土简单，但在施工过程中同样要采取相应的温控措施。
主要温控措施有：
采用低热或中热水泥，高效复合外加剂、高掺粉煤灰或其他活性材料等，降低水泥水化热；
合理分层、分块，薄层浇筑；
降低碾压混凝土入仓温度和浇筑温度；
加强仓面、坝体表面防护措施，喷雾降温、采用保温模板、覆盖保温材料等。
水口11－16℃
碾压混凝土层面的存在，使坝体强度降低，变形和渗透性增大，是影响碾压混凝土坝强度、稳定和渗流的关键部位。
工程中常采用等效模型，结合有限元分析反演层面弹性模量和厚度，客观模拟层面对大坝的影响，从而采用有效工程措施进行层面处理。
我国武警水电部队对新老异种混凝土的缝面处理常采用浇筑常规混凝土过渡层与之连接的方法，即在碾压混凝土施工时，同时在其与已浇常规混凝土缝面之间浇筑50cm厚的常规混凝土，盖常规混凝土与碾压混凝土同时交替上升，并且在缝面上部设并缝钢筋，以避免上部坝体在此产生裂缝。
水电开发对生态环境的影响
1.正面影响
水力发电利于减少污染物排放、改善空气质量
造成大气质量严重污染的主要原因是我国以煤为主的能源结构，并且没有对煤炭利用采取有效的环保措施，烟尘和二氧化碳排放量的70％、二氧化硫的90％、氮氧化物的67％来自于燃煤。
提倡水电开发“以电代燃”不仅不会排放污染气体，而且产生的电能是一种清洁可再生的能源，因此应该优先得到发展。
减少洪涝灾害
建造水库及水坝可调节洪水。
水库及水坝充当“冲击吸收器”，从而减少洪灾。
进而有效地减轻洪涝灾害给下游平原地区所带来的生态与环境的严重破坏，避免灾区环境卫生恶化与疾病流行。
促进航运
在许多情况下，需要利用水道来进行客运或货运。
通过修建大坝，提高了上游水位，可以使更大吨位的船只通行，从而提高航运水平。
水力发电有利于改善局部小气候和生态环境
不少高坝创造了大型人造湖泊，改变了当地环境和景观。
有时，这种局部气候和当地栽培结构的改变有利于当地水库周围区域农业和工业化栽培的发展。
成功的例子可在洲坝、丹江口、东江库区见到。
发展旅游是大坝建设带来的另一好处。
许多水库都已成为著名的风景区，吸引了大量旅游者和当地居民参观访问。
通过合理的景观设计和重建，某些具有广阔水面的平原水库成为非常美丽的公园和鸟的栖息地。
带动民族地区经济发展促进社会稳定
西南是水力资源集中地区，但多数处于大山之中，少数民族居多，对外交通不便，信息闭塞，经济文化落后。
随着水电的开发，这些地区对外交通条件的改善和工程及移民建设资金的投入，为当地经济发展创造了机遇，对带动少数民族地区的经济发展，促进社会稳定具有重要意义！
2.负面影响
移民问题
水库移民涉及众多领域，是一项庞大复杂的系统工程，关系到人的生存权和居住权的调整，是当今世界性的难题。
在中国，移民问题是大坝建设带来的生态影响中最值得关注的问题。
新中国成立以来，我国修建了8万多座水库，移民人数达1500多万，这在世界上任何国家都是没有的。
三峡工程涉及移民110万。
在移民安置过程中，若移民没有远迁，而是就地后撤，则很容易就地毁林开荒，造成新的水土流失，故移民安置措施一定要到位！
淹没耕地的影响
土地资源，特别是耕地资源，是我国最宝贵的自然资源之一。
水库淹地是不可避免的，是以水面换陆地。
但淹没耕地多的站址要慎重考虑。
对文物和景观的影响
我国是历史文明古国，文物古迹极多。
水库库区淹没后可能对文物和景观带来影响，对受影响的这些文物景观需要提前进行发掘、迁移、保护。
对泥沙和河道的影响
建坝蓄水、水流变缓使上游来的各种物质在水库随泥沙等淤积、截流，减少了下游的物质来源，同时又带来下游的冲刷，大坝下游河流廊道的泥沙、营养物质输移扩散规律也发生改变，这才是建坝带来的最大生态问题，也是最令人担忧的问题。
比如水利枢纽，就是因为建坝改变了河道的流态，导致坝址上游河道泥沙淤积。
水体变化带来的影响
水库蓄水后，会导致水深增加，流速减缓，自净能力减弱。
加之城乡面源污染和船舶流动污染影响，以及部分支流口形成的库湾受回水顶托影响，易出现水域富营养化现象。
对鱼类和生物物种的影响
阻止鱼类洄游，由于下游水量缺乏使某些生物物种面临消亡的危险。
洪水周期变化对于聚集在河流周围的生物是一种特殊的信号，这些生物依据这种信号进行繁殖、产卵和迁徙，也就是说河流还肩负着传递生命信息的任务。
水库调节带来洪水节律的变化，从而改变了信息流规律，包括水库区域因流速变缓使洄游性鱼类迷失方向，下游因缺少洪水脉冲而影响鱼类产卵等
长江的四大家鱼（青鱼、草鱼、鲢鱼、鳙鱼）每年5~8月水温升高到18℃以上时，如逢洪水，家鱼便集中在至泽的38处产卵场进行繁殖。
家鱼在涨水第一天开始产卵，如江水不再继续上涨或涨幅很小，产卵活动即告终止。
泄洪冲刷及雾化对岸坡的影响
在大坝下游，因为水流携沙能力增强，加剧了水流对于河床及河岸的冲刷，河岸崩塌等可能引起河势变化，改变了生物栖息地状况。
引起局部气候的变化
水库水面的增加带来库区气温、湿度、风力风向、气压、降雨等的变化温室气体的排放
水库诱发滑坡、地震等地质灾害
世界上至少有70座水库产生诱发地震，通常是由超过100m高的水坝，库容超过10亿m3的水库造成的。
国有14座水库诱发地震，最大的是1962年3月19日新丰江水库的6.1级地震，坝区地震烈度8度，周围200多km围的20多个县市遭受破坏，房屋毁坏2万余间，倒塌1800多间，死亡85人。
引水式开发形成减脱水河段，影响河道水环境功能
拦河蓄坝修建水电工程，如果利用引水式水电开发方式，没有预留生态环境流量，将会造成部分或局部河段季节性或全年断流，容易造成河床干涸，长时间如此会形成生态失衡。
潜在风险增加
水库大坝的兴建，虽然在一定程度上是一项造福于人类的工程，它给我们生活用水带来了便利，促进了农业的增产增收，缓解了能源压力。
但大坝一旦失事，后果将不堪设想，下游生态环境将会遭受毁灭性的打击。
板桥水库失事
1975年8月，在一场由台风引发的特大暴雨中，省等地区共计60多个水库相继发生垮坝溃决，近60亿立方米的洪水肆意横流。
造成约26000民众被洪水直接淹死，之后炸堤分洪造成数万群众死伤，而后可能有数以十万计的民众受缺粮、疾病感染而死亡，这是目前有记载的世界史上毁坏最大的水库垮坝灾难。
如何看待水电开发所引起的生态问题？
1.人类发展道路上不可避免的问题
研究水电开发与生态环境的关系问题，认识人与自然的关系是前提。
在人类历史发展进程中，人与自然关系的发展经历了四个时期──依存、开发、掠夺、和谐。
在原始社会生产力水平极低的情况下，人类被动地适应自然，人和自然是一种依存的关系；
生产力水平有所提高后，人类开始开发利用自然；
随着科技进步和生产力水平的进一步提高，人类毫无节制地向大自然索取、掠夺，招致了大自然的报复与惩罚；
当人类认识到这种掠夺式开发的严重危害后，便开始寻求人与自然和谐相处的新境界。
2.社会舆论对大坝与生态问题的关注是社会进步的表现
生态与环境是当前全社会所共同关注的问题。
关注生态，是经济社会高度发展后人们思想认识的升华所带来的必然结果。
作为水利水电工作者，我们的一项重要任务就是保护生态，促进人与自然和谐相处。
因此，我们应该比以往、也应该比任何人都更加重视生态和环境问题。
对社会各界关于大坝和水利水电工程的不同看法，我们应持欢迎态度。
但同时，对偏激的、全盘否定大坝的错误观点也决不能苟同。
3.不同工程带来的生态问题是不同的
在不同的流域、不同的河段、不同的坝址上建坝，带来的生态问题是不同的，一定要具体问题具体分析。
4.国际上对大坝建设看法不同，是经济社会发展不同阶段的客观反映
一般而言，国际上对大坝问题的看法主要有两种观点：
发达国家不同意修大坝，认为大坝建设将对生态造成影响；
发展中国家主修大坝，认为不修大坝经济无法发展。
我国是发展中国家，我们赞成建坝，并在赞成修大坝的同时提出要十分注意生态问题。
当前，大多数发达国家的水电开发率极高，有的国家甚至高达90％以上，水电资源开发已接近饱和，而发展中国家的水电资源开发水平极低，一般在10％左右。
另外，发达国家的人均能源消耗远远高于发展中国家，以美国为例，其人均用电量是中国的十几倍，水库拦蓄水资源量的比例远远高于我国。
因此，发展中国家要进一步发展，要解决电力能源问题，不发展水电是不现实、也是不可能的。
5.水电强国给我们的启示
挪威、巴西等国的环境并没有因为大量修建水电站而遭到破坏，相反地，在空气质量、水质和其他环境要素方面是国际上先进的国家。
那种水电开发必然引起环境变坏、水质变脏等的认识是一种误解。
总之，水电对生态环境的影响应该重视，尽可能加以解决，但不至于成为影响水电开发的一个致命的因素。
我们应公正客观的看待这个问题。
面对生态环境，我们应该采取的对策
1.采取积极措施，最大限度减小对生态环境的影响。
2.水电项目施工必须采取的措施
3.优化工程设计，预防或减少水土流失
4.科学规划，重视水电开发的环境影响评价工作
5.加强相关法规、规章制度建设及专题研究
6.世界水力发电比较发达的国家的经验可以被我们借鉴
1.采取积极措施，最大限度减小对生态环境的影响。
修鱼道，搞人工繁殖、梯级开发，减少淹没损失、裸露岩壁、土坡,采用绿化混凝土（能长草的混凝土）进行覆盖
2.水电项目施工必须采取的措施
主要措施有：
加强施工场地损毁地貌、植被以及河道的清理、恢复和改善；
保持施工机械的正常运行；
做到文明施工，控制粉尘污染；
选择低噪声设备，避免夜间施工，爆破作业应避开居民休息时段等。
3.优化工程设计，预防或减少水土流失
工程规划中，要结合生态水利的理念，综合考虑地形地貌、工程地质、水文地质等条件及自然环境，合理选定工程建设方案，尽量减少工程建设对自然地貌的破坏。
通过不断优化工程设计，把对区域景观及生态的破坏降到最低水平，不占或少占农田，节约资源。
合理调配土石方，尽量做到填挖平衡，减少弃渣量。
4.科学规划，重视水电开发的环境影响评价工作
当前河流水电开发混乱，原因之一就是未能严格制订执行流域开发中长期规划。
为了避免或减轻水电开发对生态环境所造成的冲击，需要制定科学的水电开发
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