2F311010 水利水电工程建筑物的类型及组成Word下载.docx
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20，且≥10
堤防工程的级别
1
2
3
4
5
穿堤水工建筑物的级别，按所在堤防工程的级别和与建筑物规模相应的级别中的最高级别确定。
2．临时性水工建筑物级别
对于临时性水工建筑物的级别，按表2F311011-4确定。
对于同时分属于不同级别的临时性水工建筑物，其级别应按照其中最高级别确定。
但对于3级临时性水工建筑物，符合该级别规定的指标不得少于两项。
临时性水工建筑物级别表2F311011-4
二、水工建筑物的分类及作用
水利上为满足防洪、发电、灌溉、航运等兴利除害的要求，通常要建造控制水位、调节流量等作用的水工建筑物。
水工建筑物一般按其作用、用途和使用时间等进行分类。
（一）按作用分类
水工建筑物按其作用可分为挡水建筑物、泄水建筑物、输水建筑物、取（进）水建筑物、整治建筑物以及专门为灌溉、发电、过坝需要而兴建的建筑物。
1．挡水建筑物，是用来拦截水流、抬高水位及调蓄水量的建筑物，如各种坝和水闸以及沿江河海岸修建的堤防、海塘等。
2．泄水建筑物，是用于宣泄水库、渠道及压力前池的多余洪水、排放泥沙和冰凌，以及为了人防、检修而放空水库、渠道等，以保证大坝和其他建筑物安全的建筑物。
如各种溢流坝、坝身泄水孔、岸边溢洪道等。
3．输水建筑物，是为了发电、灌溉和供水的需要，从上游向下游输水用的建筑物，如引水隧洞、引水涵管、渠道、渡槽、倒虹吸等。
4．取（进）水建筑物，是输水建筑物的首部建筑物，如引水隧洞的进水口段、灌溉渠首和供水用的扬水站等。
5．整治建筑物，是用以改善河流的水流条件、调整河势、稳定河槽、维护航道以及为防护河流、水库、湖泊中的波浪和水流对岸坡冲刷的建筑物，如顺坝、丁坝、导流堤、护底和护岸等。
6．专门建筑物，是为灌溉、发电、过坝等需要兴建的建筑物。
如专为发电用的引水管道、压力前池、调压室、电站厂房；
专为灌溉用的沉砂池、冲砂闸；
专为过坝用的升船机、船闸、鱼道、过木道等。
（二）按用途分类
水工建筑物按其用途可分为一般性建筑物和专门性建筑物。
1．一般性水工建筑物具有通用性，如挡水坝、溢洪道、水闸等。
2．专门性水工建筑物，只实现其特定的用途。
专门性水工建筑物又分为水电站建筑物、水运建筑物、农田水利建筑物、给水排水建筑物、过鱼建筑物等。
（三）按使用时间的长短分类
水工建筑物按其使用时间的长短分为永久性建筑物和临时性建筑物。
1．永久性建筑物是指工程运行期间长期使用的水工建筑物。
根据其重要性又分为主要建筑物和次要建筑物。
2．临时性建筑物是指工程施工期间暂时使用的建筑物，如施工导流明渠、围堰等。
主要作用是为永久性建筑物的施工创造必要的条件。
三、水库与堤防的特征水位
（一）水库的特征水位
1．校核洪水位。
水库遇大坝的校核洪水时在坝前达到的最高水位。
2．设计洪水位。
水库遇大坝的设计洪水时在坝前达到的最高水位。
3．防洪高水位。
水库遇下游保护对象的设计洪水时在坝前达到的最高水位。
4．正常蓄水位（正常高水位、设计蓄水位、兴利水位）。
水库在正常运用的情况下，为满足设计的兴利要求在供水期开始时应蓄到的最高水位。
5．防洪限制水位（汛前限制水位）。
水库在汛期允许兴利的上限水位，也是水库汛期防洪运用时的起调水位。
6．死水位。
水库在正常运用的情况下，允许消落到的最低水位。
它在取水口之上并保证取水口有一定的淹没深度。
保证取水口有一定的淹没深度。
（二）堤防工程特征水位
1．设防（防汛）水位。
开始组织人员防汛的水位。
2．警戒水位。
当水位达到设防水位后继续上升到某一水位时，防洪堤随时可能出险，防汛人员必须迅速开赴防汛前线，准备抢险，这一水位称警戒水位。
3．保证水位。
即堤防的设计洪水位，河流遇堤防的设计洪水时在堤前达到的最高水位。
例：
1．水库遇下游保护对象的设计洪水时在坝前达到的最高水位称（D）。
A．校核洪水位
B．兴利水位
C．防洪限制水位
D．防洪高水位
2．水库在正常运用情况下，为满足设计的兴利要求在供水期开始时应蓄到的最高水称（B）。
3.根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）的规定，某泵站工程等别为Ⅱ等，其次要建筑物级别应为（B）级。
A．2
B．3
C．4
D．5
4．根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252—2000）的规定，小
（1）型水库的总库容是（B）×
10
m
。
A．10～100；
B．1—10；
C．0．1～1；
D．0．01～0．1
2F311012掌握土石坝与堤防的构造及作用
一、土石坝的类型
土石坝常按坝高、施工方法或筑坝材料分类。
（一）按坝高分类土石坝按坝高可分为低坝、中坝和高坝。
我国《碾压式土石坝设计规范》（SL274一2001）规定：
高度在30m以下的为低坝；
高度在30一70m之向的为中坝；
高度超过70m的为高坝。
（二）按施工方法分类按土石坝施工方法可分为碾压式土石坝、水力冲填坝、定向爆破堆石坝等。
其中碾压式土石坝最常见，它是用适当的土料分层堆筑，并逐层加以压实（碾压）而成的坝。
它又可分为三种：
1．均质坝。
坝体断面不分防渗体和坝壳，坝体基本上是由均一的黏性土料（壤土、砂壤土）筑成，如图2F311012-1（a）。
2．土质防渗体分区坝。
包括黏土心墙坝和黏土斜墙坝，即用透水性较大的土料作坝的主体，用透水性极小的黏土作防渗体的坝。
防渗体设在坝体中央的或稍向上游且略为倾斜的称为黏土心墙，防渗体设在坝体上游部位且倾斜的称为黏土斜墙坝，是高、中坝中最常用的坝型，如图2F311012-1（b）、（c）、（d）。
3．非土料防渗体坝。
防渗体由沥青混凝土、钢筋混凝土或其他人工材料（如土工膜）建成的坝。
按其位置也可分为心墙坝和面板坝两种，如图2F311012-1（e）、（f）。
二、土石坝的构造及作用
土石坝的基本剖面是梯形，主要由坝顶构造、防渗体、上下游坝坡、坝体排水、地基处理等细部构造组成。
（一）坝顶构造（图2F311012一2）
1．坝顶宽度。
坝顶宽度应根据构造、施工、运行和抗震等因素确定。
如无特殊要求，高坝可选用10一15m,中、低坝可选用5一10m。
同时，坝顶宽度必须充分考虑心墙或斜墙顶部及反滤层、保护层的构造需要。
2．护面。
护面的材料可采用碎石、砌石、沥青或混凝土，IV级以下的坝下游也可以采用草皮护面。
如有公路交通要求，还应满足公路路面的有关规定。
作用是保护坝顶不受破坏。
为了排除雨水，坝顶应做成向一侧或两侧倾斜的横向坡度，坡度宜采用2％一3％。
对于有防浪墙的坝顶，则宜采用单向向下游倾斜的横坡。
3．防浪墙、坝顶上游侧常设混凝土或浆砌石修建的不透水的防浪墙，墙基要与坝体防渗体可靠地连接起来，以防高水位时漏水，防浪墙的高度一般为1.0一1.2m。
（二）防渗体
土坝防渗体主要有心墙、斜墙、铺盖、截水墙等，设置防渗设施的作用是：
减少通过坝体和坝基的渗流量；
降低浸润线，增加下游坝坡的稳定性；
降低渗透坡降，防止渗透变形。
整个坝体就是一个大的防渗体，它由透水性较小的黏性土筑成。
2．黏性土心墙和斜墙。
心墙一般布置在坝体中部，有时稍偏上游并略为倾斜；
斜墙布置在坝体的上游，以便于和上游铺盖及坝顶的防浪墙相连接。
黏性心墙和斜墙顶部水平厚度一般不小于3m，以便于机械化施工。
防渗体顶与坝顶之间应设有保护层，厚度不小于该地区的冰冻或干燥深度，同时按结构要求不宜小于1m。
3．非土料防渗体。
非土料防渗体有钢筋混凝土、沥青混凝土、木板、钢板、浆砌块石和塑料薄膜等，较常用的是沥青混凝土和钢筋混凝土。
（三）土石坝的护坡与坝坡排水
1．护坡。
土石坝的护坡形式有：
草皮、抛石、干砌石、浆砌石、混凝土或钢筋混凝土、沥青混凝土或水泥土等。
作用是防止波浪淘刷、顺坝水流冲刷、冰冻和其他形式的破坏。
2．坝坡排水。
除干砌石或堆石护面外，均必须设坝面排水。
为了防止雨水冲刷下游坝坡，常设纵横向连通的排水沟。
与岸坡的结合处，也应设置排水沟以拦截山坡上的雨水。
坝面上的纵向排水沟沿马道内侧布置，用浆砌石或混凝土板铺设成矩形或梯形。
坝较长时，则应沿坝轴线方向每隔50一100m左右设一横向排水沟，以便排除雨水。
（四）土石坝的排水设施
1．排水设施。
形式有贴坡排水、棱体排水、褥垫排水、管式排水和综合式排水。
坝体排水的作用是降低坝体浸润线及孔隙水压力，防止坝坡土冻胀破坏。
在排水设施与坝体、土基接合处，都应设置反滤层。
其中贴坡排水和棱体排水最常用。
（1）贴坡排水。
紧贴下游坝坡的表面设置，它由1一2层堆石或砌石筑成，如图2F311012一3所示。
贴坡排水顶部应高于坝体浸润线的逸出点，保证坝体浸润线位于冰冻深度以下。
贴坡排水构造简单、节省材料、便于维修，但不能降低浸润线，且易因冰冻而失效，常用于中小型工程下游无水的均质坝或浸润线较低的中等高度坝。
（2）棱体排水。
在下游坝脚处用块石堆成棱体，顶部高程应超出下游最高水位，超出高度应大于波浪沿坡面的爬高，并使坝体浸润线距坝坡的距离大于冰冻深度。
应避免棱体排水上游坡脚出现锐角，顶宽应根据施工条件及检查观测需要确定，但不得小于1.0m,如图2F311012一4所示。
棱体排水可降低浸润线，防止坝坡冻胀和渗透变形，保护下游坝脚不受尾水淘刷，多用于河床部分（有水）的下游坝脚处。
2．反滤层。
为避免因渗透系数和材料级配的突变而引起渗透变形，在防渗体与坝壳、坝壳与排水体之间都要设置2一3层粒径不同的砂石料作为反滤层。
材料粒径沿渗流方向由小到大排列。
三、堤防的构造与作用
土质堤防的构造与作用和土石坝类似，包括坝顶、防渗体、护坡、坝坡排水及坝体排水、地基处理等构造。
堤高超过6m的背水坡应设戗台，宽度不宜小于1.5m；
风浪大的海堤、湖堤临水侧宜设置消浪平台，其宽度可为波高的1一2倍，但不宜小于3m。
城市、工矿区等修建土堤受限制的地段，宜采用浆砌石、混凝土或钢筋混凝土结构的防洪墙，它们与重力坝的构造相似。
2F311013掌握水闸的组成及作用
水闸是一种既能挡水又能泄水的低水头水工建筑物，通过闸门启闭来控制水位和流量，以满足防洪、灌溉、排涝等的需要。
一、水闸的类型
1．按水闸所承担的任务可分为进水闸、节制闸、泄水闸、排水闸、挡潮闸等。
2．按闸室结构形式可分为开敞式水闸和涵洞式水闸。
（1）开敞式水闸，闸室上面是露天的，上面没有填土，如图2F311013一1所示。
当引（泄）水流量较大、渠堤不高时，常采用开敞式水闸。
（2）涵洞式水闸：
主要建在渠堤较高、引水流量较小的渠堤之下，闸室后有洞身段，洞身上面填土。
根据水力条件的不同，涵洞式可分为有压和无压两种。
二、水闸的组成部分及其作用
水闸由闸室和上、下游连接段三部分组成，如图2F311013一1所示。
（一）闸室
闸室是水闸的主体，起挡水和调节水流的作用。
它包括底板、闸墩、闸门、胸墙、工作桥和交通桥等。
1．底板。
底板按结构形式，可分为平底板、低堰底板和反拱底板；
工程中用得最多的是平底板。
根据底板与闸墩的连接方式不同，平底板可分为整体式和分离式两种。
（1）整体式底板。
底板与闸墩连成整体。
作用是将上部结构重量及荷载传给地基，并有防冲及防渗作用。
底板厚度必须满足强度和刚度要求，可取为1/5一1/7倍闸孔净宽，但不宜小于0.5一0.7m。
整体式平底板抗震性能较好。
中等密实以下的地基或地震区适宜采用整体式底板。
对多孔水闸，为适应地基不均匀沉降和减小底板内的温度应力，需要沿水流方向设变形缝（温度沉降缝）将闸室分成若干段，每个闸段一般不超过20m。
（2）分离式底板。
闸孔中间的底板与闸墩下的底板之间用沉降缝分开，称为分离式底板。
分离式闸墩底板基底压力较大，一般宜建在中等密实以上的地基上。
2．闸墩。
闸墩的作用主要是分隔闸孔，支承闸门、胸墙、工作桥及交通桥等上部结构。
闸墩多用C15一C30的混凝土浇筑，小型水闸可用浆砌块石砌筑，但门槽部位需用混凝土浇筑。
3．工作桥。
工作桥的作用是安装启闭机和供管理人员操作启闭机之用，为钢筋混凝土简支梁或整体板梁结构。
桥的高度必须满足闸门能提出门槽检修的要求。
4．胸墙。
作用是挡水，以减小闸门的高度。
跨度在5m以下的胸墙可用板式结构，超过5m跨度的胸墙用板梁式结构；
胸墙与闸墩的连接方式有简支和固结两种。
（二）上游连接段
上游连接段由铺盖、护底、护坡及上游翼墙组成。
1．铺盖。
作用主要是延长渗径长度以达到防渗目的，应该具有不透水性，同时兼有防冲功能。
常用材料有黏土、混凝土、钢筋混凝土等，以混凝土铺盖最为常见。
混凝土铺盖常用C15混凝土浇筑，厚度0.2一0.4m，铺盖与底板接触的一端应适当加厚，并用沉降缝分开，缝内设止水，如图2F311013一2所示。
2．护底与护坡。
它的作用是防止高速水流对渠（河）底及边坡的冲刷，长度一般为3一5倍堰顶水头。
材料有干砌石、浆砌石或混凝土等。
3．上游翼墙。
它的作用是改善水流条件、挡土、防冲、防渗等。
其平面布置形式有圆弧形翼墙、扭曲面翼墙、八字形翼墙和隔墙式翼墙等；
结构形式有重力式、悬臂式、扶壁式和空箱式等。
（1）重力式翼墙。
如图2F311013一3所示，依靠自身的重量维持稳定性，材料有浆砌石或混凝土，适用于地基承载力较高、高度在5一6m以下的情况，在中小型水闸中应用很广。
（2）悬臂式翼墙。
挡土墙是固结在底板上的悬臂结构，由钢筋混凝土筑成。
适用于高度在6一9m左右、地质条件较好的情况。
（3）扶壁式翼墙。
扶壁式翼墙是由直墙、底板和扶壁组成的钢筋混凝土结构。
适用于高度在8一9m以上、地质条件较好的情况。
（4）空箱式翼墙。
空箱式翼墙是扶壁式翼墙的特殊形式。
由顶板、底板、前墙、后墙、隔墙与扶壁组成。
适用于高度较高、地质条件较差的情况。
（三）下游连接段
下游连接段通常包括护坦、海漫、下游防冲槽（齿墙）以及下游翼墙与护坡等。
1．护坦。
承受高速水流的冲刷、水流脉动压力和底部扬压力的作用，因此要求护坦应具有足够的重量、强度和抗冲耐磨能力，通常用混凝土筑成，也可采用浆砌块石。
为了防止不均匀沉降而产生裂缝，护坦与两侧翼墙底板及闸室底板之间，均应设置沉陷缝。
缝的位置如在闸基防渗范围内，缝中应设止水。
2．海漫与防冲槽。
在消力池后面应设置海漫与防冲槽，如图2F311013一4所示。
其作用是继续消除水流余能，调整流速分布，确保下游河床免受有害冲刷。
海漫构造要求：
表面粗糙，能够沿程消除余能；
透水性好，以利渗流顺利排出；
具有一定的柔性，能够适应河床变形。
海漫材料一般采用浆砌或干砌块石。
在海漫末端与土质河床交接处可能会遭受冲刷，因此在海漫末端设置防冲槽与下游河床相连，以保护海漫末端不受冲刷破坏。
3．下游翼墙与护坡。
与上游翼墙与护坡基本相同，护坡要做到防冲槽尾部。
下游八字形翼墙的总扩散角在150一240之间。
2F311014熟悉混凝土坝的构造及作用
混凝土坝的主要类型有重力坝、拱坝和支墩坝三种，它们的结构特点和类型如下。
一、重力坝的结构特点和类型
1．重力坝的结构特点
重力坝主要依靠自身重量产生的抗滑力维持其稳定性。
重力坝用混凝土或浆砌石筑成，坝轴线一般为直线，并有垂直于坝轴线方向的横缝将坝体分成若干段，横剖面基本上呈三角形，如图2F311014一1所示。
2．重力坝的类型
（1）按坝体高度分为高坝、中坝和低坝。
坝高大于70m的为高坝，小于30m的为低坝，介于两者之间的为中坝。
（2）按筑坝材料分为混凝土重力坝和浆砌石重力坝。
重要的重力坝及高坝大都用混凝土浇筑，中低坝可用浆砌块石砌筑。
（3）按泄水条件分为溢流重力坝和非溢流重力坝段。
（4）按坝体的结构分为实体重力坝、空腹重力坝和宽缝重力坝。
（5）按施工方法分为浇筑混凝土重力坝和碾压混凝土重力坝。
二、重力坝的构造及作用
（一）坝顶构造
1．非溢流坝段。
坝顶上游常设置防浪墙，以降低坝体的高度，墙身采用与坝体连成整体的钢筋混凝土结构，并应有足够的厚度以抵挡波浪及漂浮物的冲击。
墙身高度一般为1.2m，浇筑混凝土坝顶最小宽度为3m，碾压混凝土为5m。
2．溢流坝段。
溢流坝段上部结构应根据运用要求布置。
一般应有闸墩、工作桥、闸门、启闭设施、胸墙及交通桥等。
（二）重力坝的防渗与排水设施
在混凝土重力坝坝体上游面和下游面水位以下部分，多采用一层具有防渗、抗冻和抗侵蚀的混凝土，作为坝体的防渗设施。
防渗层厚度一般为1/20一1/10水头，但不小于2m。
为了减小坝体的渗透压力，靠近上游坝面设置排水管幕，排水管幕与上游坝面的距离一般为作用水头的1/15一1/25，且不小于2.0m。
排水管间距2一3m。
（三）重力坝的分缝与止水
为了满足施工要求，防止由于温度变化和地基不均匀沉降导致坝体裂缝，在坝内需要进行分缝。
1．横缝。
横缝与坝轴线垂直，有永久性的和临时性的两种。
将坝体分成若干个坝段，横缝间距一般为15一20m。
永久性横缝可兼作沉降缝和温度缝，缝面常为平面。
当不均匀沉降较大时，需留缝宽1一2cm，缝间用沥青油毡隔开，缝内须设置专门的止水；
临时性横缝缝面设置键槽，埋设灌浆系统。
2．纵缝。
纵缝是平行于坝轴线方向的缝，其作用是为了适应混凝土的浇筑能力、散热和减小施工期的温度应力。
竖向纵缝的间距为15一30m，缝面应设置三角形键槽。
为了保证坝段的整体性，沿缝面应布设灌浆系统，纵缝与坝面应垂直相交。
待坝体温度冷却到稳定温度，缝宽达到0.5mm以上时再进行灌浆。
一般进浆管的灌浆压力可控制在0.35一0.45MPa，回浆管的压力可控制在0.2一0.25MPa。
3．水平施工缝。
水平施工缝是新老混凝土的水平结合面。
每层浇筑块的厚度约为1.5一4.0m，基岩表面约0.75一1.0m，以利散热。
同一坝段相邻浇筑块水平施工缝的高程应错开，上、下浇筑块之间常间歇3一7d。
混凝土浇筑前，必须清除老混凝土面浮碴，并凿毛，用压力水冲洗，再铺一层2一3cm的水泥砂浆，然后浇筑。
（四）坝内廊道
为了满足帷幕灌浆、排水、观测和检修坝体的需要，须在坝内设置各种廊道和竖井，构成廊道系统。
廊道内应设置通风和照明设备。
1．基础灌浆廊道。
基础灌浆廊道设置在上游坝踵处。
廊道上游侧距上游坝面的距离约为0.05一0.1倍水头，且不小于4一5m，廊道底面距基岩面不小于1.5倍廊道宽度，廊道断面一般采用城门洞形，其宽度一般为2.5一3.0m，高度一般为3.0一3.5m。
当廊道低于下游水位时，应设集水井及抽排设施。
2．坝体检修和排水廊道。
为了便于检查坝体和排除坝体渗水，在靠近坝体上游面沿高度每隔15一30m设一检查兼作排水用的廊道。
廊道断面形式多为城门洞形，廊道最小宽度为1.2m，高度2.2m。
各层廊道在左、右两岸至少应各有一个通向下游的出口，各层廊道之间用竖井连通。
如设有电梯井时，则各层廊道均应与电梯井相通。
三、拱坝的结构特点和类型
1．拱坝的结构特点拱坝的轴线为弧形，能将上游的水平水压力变成轴向压应力传向两岸，主要依靠两岸坝肩维持其稳定性；
拱坝是超静定结构，有较强的超载能力，受温度的变化和坝肩位移的影响较大。
2．拱坝的类型
（1）定圆心等半径拱坝：
圆心的平面位置和外半径都不变的一种拱坝。
（2）等中心角变半径拱坝：
拱坝坝面自上而下中心角不变而半径逐渐减小。
（3）变圆心变半径双曲拱坝：
圆心的平面位置、外半径和中心角均随高程而变的坝体形式。
四、支墩坝的结构特点和类型
支墩坝是由一系列顺水流方向的支墩和支承在墩子上游的挡水面板所组成，如图2F311014一2。
按挡水面板的形式，支墩坝可分为平板坝、连拱坝和大头坝，其结构特点如下：
1．平板坝是支墩坝中最
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