港口海岸及治河工程水工建筑物培訓(xùn)講義

水工建筑物專業(yè)：港口海岸及治河工程武漢大學(xué)水利水電學(xué)院.個(gè)人簡介李典慶1975年湖北竹溪2008,12－至今武漢大學(xué)教授博導(dǎo)

2005,07-2008,11武漢大學(xué)副教授

2007,11-2008,01香港科技大學(xué)訪問學(xué)者

2004,01-2005,06香港科技大學(xué)博士后

2001,03-2003,12上海交通大學(xué)博士1998,09-2001,02河海大學(xué)碩士1994,09-1998,07河海大學(xué)本科例題及考題網(wǎng)址基本要求/expert/dianqing國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室專家主頁水工建筑物安全、健康診斷及壽命預(yù)測水工建筑物水工建筑物課程的重要性

課程定位港口海岸及治河工程專業(yè)重最要的專業(yè)課之一必修課課程內(nèi)容主要講授水工建筑物設(shè)計(jì)的基本理論和方法以及水工建筑物規(guī)劃、施工和管理等方面的基本知識課程意義通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生具備進(jìn)行水工建筑物設(shè)計(jì)的基本技能，并能運(yùn)用所學(xué)知識來解決工程實(shí)際問題，為畢業(yè)后在水利、水電等部門從事相關(guān)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工和管理等工作打下一定的基礎(chǔ)后果國內(nèi)：75.8事故1975年8月河南省中部一場特大暴雨造成板橋、石漫灘兩座大型水庫及58座中小型水庫潰壩。國外：美國提堂土石壩潰壩1976年，美國愛達(dá)河州蛇河支流提堂河上水庫潰壩事故29個(gè)縣12000km2土地受淹1700萬畝耕地1100萬人受災(zāi)

2.6萬人死亡直接經(jīng)濟(jì)損失約百億元工程開發(fā)費(fèi)4000萬美元780km2地區(qū)受淹、

14人死亡2.5萬人無家可歸52km鐵路遭破壞40萬畝農(nóng)田受淹青海省溝后壩潰壩1993年1993年8月27日大壩潰決失事,當(dāng)時(shí)庫水位3277m,沖毀部分為壩體的50%。混凝土面板礫石壩溝后壩潰決后下游拍攝全景水工建筑物俄羅斯最大的水電站薩彥-舒申斯克水電站2009年8月17日發(fā)生事故，死亡75人水工建筑物緒論1第一章重力壩1第二章拱壩20第三章土石壩3緒論第一節(jié)水資源與水利水電工程建設(shè)一、世界水資源概況地球上的水總量很大，約為15億km3，但絕大部分是海洋中的咸水；人類可以利用的淡水總量約為0.38億km3，僅占全球總水量的2.5%，這其中有80%左右的淡水儲藏在極地和冰山、冰川，還有一部分藏于地下；對人類起著特別重要作用的地表水，全球約為47萬億m3，人均約9000m3。淡水總量：

2.8萬億m3地下水：1000億m3

地表水：2.7萬億m3河川徑流地下水二、我國水資源狀況建設(shè)節(jié)水型社會(huì)是必然的選擇人均占有量010002000300040005000600070008000缺水警戒線734222001760世界目前人均我國目前人均m3/P我國2030年人均1700特點(diǎn)一：總量并不豐富，人均占有量更低

降雨主要集中在汛期；常有連續(xù)豐水或干旱年。大多數(shù)省份年降水量集中在2～3個(gè)月（6－8月）的時(shí)間內(nèi)，即所謂的梅雨季節(jié)。汛期

70%30%

非汛期

特點(diǎn)二：年內(nèi)年際分配不均，旱澇災(zāi)害頻繁

須建水庫增強(qiáng)調(diào)控能力。降雨量時(shí)間分布不勻的后果是梅雨季節(jié)多余的降水形成洪水，并且造成洪澇災(zāi)害、水土流失，而其余多數(shù)月份降水不能滿足用水需要；2006廣西梧州長江及以南

長江以北水土地020406080100%81%19%38%62%水土資源分布年降雨量400mm400mm800mm1600mm800mm特點(diǎn)三：地區(qū)分布不均，水土資源不相匹配

須建調(diào)水工程，提高水資源配置能力。

廣西、海南的多年平均降雨量超過1800mm寧夏、甘肅的多年平均降水量小于300mm。我國除東北地區(qū)、內(nèi)陸部分高寒山區(qū)及沿海個(gè)別地區(qū)之外，絕大多數(shù)地區(qū)的多年平均蒸發(fā)量大于多年平均降雨量

氣溫高或氣候干燥。山西省多年平均降水量400～630mm，與西歐一些高原地區(qū)接近，不算太小。但是山西多年平均蒸發(fā)量高達(dá)1600～2000mm，幾乎是降雨量4倍。甘肅、寧夏一些地方的多年平均蒸發(fā)量甚至是多年平均降雨量的10－20多倍。特點(diǎn)四：我國自然水分蒸發(fā)強(qiáng)烈所以，水資源是否短缺不僅要看降水量，還要看蒸發(fā)量。法國大巴黎地區(qū)屬于溫帶平原和淺丘陵地區(qū)，多年平均降雨量只有619mm，可是該地區(qū)主要農(nóng)作物基本不需灌溉降雨年內(nèi)分布均勻，一年之內(nèi)12個(gè)月的降雨量十分接近。正因?yàn)榻?jīng)常降雨，空氣濕度大，加上氣候溫和，所以蒸發(fā)量很小。西歐地區(qū)很少發(fā)生洪水和干旱。以上三個(gè)方面因素我國水資源短缺的主要自然因素＋人為因素（水體污染＋用水需求急劇增加）正在加劇水資源危機(jī)。三、我國水能源狀況我國的人均水資源并不豐富。我國可用于發(fā)電的水能資源十分豐富從青藏高原到海平面之間的巨大落差。總量

6.76億kW可開發(fā)量

3.78億kW年發(fā)電量

9200億kWh人均約700度/年計(jì)算機(jī)375W楊房溝特點(diǎn)一：總量豐富，開發(fā)不足

可開發(fā)總量世界第一，占世界總量16.7％到2004年，開發(fā)量僅占可開發(fā)量1/4，遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國家

60％的平均水平

美國82％；日本84％

歐洲是72%以上

瑞士達(dá)到100%以上

大有可為！2008年：火電約占76%,水電約占22%,核電只接近2%,其余為風(fēng)力等其他電力.三、我國水能源狀況

目前，發(fā)達(dá)國家大部分技術(shù)及經(jīng)濟(jì)可行的水電資源都得到了開發(fā)，發(fā)展中國家水電開發(fā)率還很低，尤其非洲，開發(fā)率還不到8%。中國水電勞務(wù)輸出（就業(yè)機(jī)會(huì)）

作為首位在國際大壩委員會(huì)擔(dān)任主席的中國科學(xué)家，賈金生在接受《科學(xué)時(shí)報(bào)》采訪時(shí)說：從全世界的發(fā)展看，建設(shè)水庫大壩是應(yīng)對氣候變化、促進(jìn)人水和諧的關(guān)鍵。但大壩建設(shè)有一個(gè)認(rèn)識及技術(shù)問題，還有一個(gè)利益協(xié)調(diào)問題，而把認(rèn)識統(tǒng)一到科學(xué)發(fā)展觀又是困難之最.攀枝花宜賓樂山二灘電站金沙江金沙江岷江大渡河長江雅礱江YibingPanzhihuaLeshang成都

昆明宜賓大理樂山攀枝花麗江瀾滄江金沙江雅礱江大渡河岷

江白鶴灘小灣糯扎渡溪洛渡向家壩錦屏一級烏東德金沙江干流：規(guī)劃20個(gè)梯級雅礱江干流：規(guī)劃21個(gè)梯級大渡河干流：規(guī)劃22個(gè)梯級庫壩穩(wěn)定與安全水電開發(fā)與保護(hù)工程移民與安置高效運(yùn)行與管理挑戰(zhàn)性問題三、我國水能源狀況二灘水電站（中國已建最高拱壩）（壩高240m，裝機(jī)330萬千瓦）溪洛渡水電站(裝機(jī)泄洪僅次于三峽)（壩高272m，裝機(jī)1260萬千瓦）.三、三我國三水能三源狀三況特點(diǎn)三二：三地區(qū)三分布三不均三，與三經(jīng)濟(jì)三發(fā)展三不匹三配78三％水三能資三源集中三于西三部，東部三僅6三％；51三％用三電量三在東三部。雅魯藏布江西電三東送年內(nèi)三降雨三集中三在汛三期；年際三間江三河來三水量三變化三大。汛期70%30%

非汛期

須建三設(shè)（三年調(diào)三節(jié)、三多年三調(diào)三節(jié)）三大型三水庫三。特點(diǎn)三三：三江河三來水三量時(shí)三間分三布不三均今后15－20年是三水利三水電三建設(shè)三的良好三機(jī)遇三期四、三機(jī)遇三？防汛三抗旱三、糧三食安三全、三城鄉(xiāng)三供水三、生三態(tài)三保護(hù)三等需三求；西部三大開三發(fā)戰(zhàn)三略的三機(jī)遇東部三：水三能資三源占6％，三開發(fā)三率大三于50％；西部三：水三能資三源占78三%，開三發(fā)率三僅8％。水資三源方三面：我國三目前三面臨三著水多（洪三澇災(zāi)三害）三＋水少（干三旱）三＋水臟（水三污染三）等三一系三列嚴(yán)三峻問三題；水能三源方三面：開發(fā)三率低三、地三區(qū)分三布極三不不三均勻三；HOW？必須修建各項(xiàng)工程設(shè)施，對天然來水進(jìn)行合理的調(diào)配和利用，這些工程措施統(tǒng)稱為水利水電工程。按照工程開發(fā)目標(biāo)可分為治河防洪工程、農(nóng)業(yè)水利工程、水力發(fā)電工程、航道與港口工程、給排水工程和綜合利用水利工程。19三49年以三來，三水庫三大壩86三00三0多座三；江河三堤防三長度17三00三00三km；灌溉三面積面積10三00三0畝以三上的三灌區(qū)25三00多處；水電三裝機(jī)三容量三。NO三.三1三峽三工程基本三建成三＋南水三北調(diào)工程三已經(jīng)三開工三（中三線工三程干三線已三基本三貫通三，3月底三將具三備通三水）三；東三線工三程每三年調(diào)三水15三0億m3三峽三水利三樞紐都江三堰水三利樞三紐都江三堰寶三瓶口都江三堰飛三沙堰一、三基本三概念水工三建筑三物:水利三水電三工程三中采三用的三各種三建筑三物；第二三節(jié)三水利三樞紐三和水三工建三筑物水利三樞紐:在水三域的三適當(dāng)三地點(diǎn)三，為三了一種三或多三種目三的而集三中布三置若三干個(gè)三不同三類型三的水三工建三筑物三，各三自發(fā)揮不三同作三用并三協(xié)調(diào)三工作三，構(gòu)三成一三有機(jī)三綜合三體，三稱為水利三樞紐三。水利樞紐的作用不同蓄水樞紐引水樞紐泵站樞紐蓄水三樞紐蓄水三樞紐三是在三擋水三建筑三物（三擋水三壩）三上游三形成三較大三庫容的三水利三樞紐三，也三叫水庫三樞紐。作用三：抬高三上游三水位三＋對三河道三天然三流量三進(jìn)行三年調(diào)三節(jié)或多年三調(diào)節(jié)三（調(diào)三洪作三用）三。適用三條件三：當(dāng)天三然來三水量三在各年三之間三或一三年內(nèi)三有較三大變?nèi)?，但徑流三總量三可滿三足要三求的情三況下三，一三般需三修建三較高三的壩三，以三形成三水庫三、抬三高上三游水三位，三并用三水庫三的庫三容調(diào)三節(jié)來三水流三量。建筑三物組三成：擋水三建筑三物（三大壩三）＋三泄水三建筑三物＋三取水三建筑三物，三俗稱“水三庫三三大件三”。根三據(jù)水三庫的三開發(fā)三目的三不同三，如三水電三站和三通航三船閘三。葛洲三壩水三利樞三紐平三面布三置圖丹江三口水三利樞三紐平三面圖引水三樞紐以引三水為三主要三目標(biāo)三的低水三頭水利三樞紐三。作用三：雍高三上游三水位三，控三制引三水流三量，三滿足三用水三需要三。適用三條件三：河道天然三流量三充沛，但水位三較低，水三流不三能進(jìn)三入渠三道或三管道三。引三水樞三紐無三需對三河道三天然三流量三進(jìn)行三調(diào)節(jié)三，擋三水建三筑物三高度三不大三，庫三容也三不大三。建筑三物組三成：進(jìn)水三閘、三雍水三壩（三或攔三河閘三）、三沖沙三閘等三建筑三物組三成。三如果三是綜三合利三用的三引水三樞紐三，還三需建三專門三建筑三物，三如水三電站三和通三航船三閘。以泵三站為三主體三的水三工建三筑物三綜合三體。作用三：把低三處的三水抽三送到三高處三，達(dá)三到灌三溉、三排澇三、發(fā)電三（抽三水蓄三能電三站）三、航三運(yùn)等三目的三。建筑三物組三成：最常三見的三配套三建筑三物通三常有三引水三閘（三灌溉三泵站三）、三排水三閘（三排澇三泵站三）、三通航三船閘三（兼三有排三洪、三航運(yùn)三功能三的河三道）三。泵站三樞紐三不屬三于本三課程三教學(xué)三內(nèi)容三，在泵三及泵三站課三程中三講授泵站三樞紐“南三水北三調(diào)”三的東三線工三程，三即從三江都三引水三，通三過1三3級三抽水三臺階三和黃三河河三底隧三道，三將長三江之三水引三到天三津及三河北三地區(qū)三，每年三調(diào)水三15三0億三立方三米。江都三電排三站三世三界上三最大三的泵三站樞三紐分類三標(biāo)準(zhǔn)三：按作三用分三類：擋水三建筑三物三（攔三河壩三、堤三防，三施工三圍堰三）泄水三建筑三物（三溢洪三道、三泄水三閘、三泄水三隧洞三）取水三建筑三物（三取水三口、三進(jìn)水三閘、三泵站三）輸水三建筑三物（三渡槽三、輸三水隧三洞等三）整治三建筑三物（丁壩、導(dǎo)三流堤三、護(hù)三岸等三）專門三建筑三物（船閘、魚道、筏道三等）二、三水工三建筑三物分三類按使三用期三限分三類：永久三性建三筑物三：工程運(yùn)用三期使用三的建三筑物三；按在三工程三發(fā)揮三的作三用＋三失事三后造三成的三影響三程度（1）主三要建三筑物三（壩三、水三閘、三泄洪三建筑三物、水電三站廠三房等三）；（2）次三要建三筑物三（擋三土墻三、導(dǎo)三流堤三、護(hù)三岸等三）。臨時(shí)三性建三筑物三：工程施工三期使用三的建三筑物（導(dǎo)三流建三筑物三、施三工圍三堰等三）三、三水利三水電三樞紐三工程分等＋水三工建三筑物分級修建三的水三利工三程應(yīng)保證三其可三靠度（安三全性三、適三用性三、耐三久性三）同三時(shí)又三要保三證其三經(jīng)濟(jì)三性。三然而三安全三度與三經(jīng)濟(jì)三性是三相互三矛盾三的，三工程三的安三全度三越高三，投三資也三越大三。反三之，三則相三反。目的：使工程具有足夠的、但又不是過分的可靠度，即可靠又經(jīng)濟(jì)（優(yōu)化問題）為此，根據(jù)水利工程的重要性對水利樞紐分等和對其水工建筑物分級SL三25三2－三20三00三《水三利水三電樞三紐工三程等三級劃三分及三洪水三標(biāo)準(zhǔn)三》工程等別工程規(guī)模庫容（億m3）防洪

灌溉發(fā)電

保護(hù)城鎮(zhèn)及工礦區(qū)保護(hù)農(nóng)田面積（104畝）灌溉面積（104畝）裝機(jī)容量（104KW）

一大（1）型≥10特別重要≥500≥150≥120二大（2）型10~1.0重要500~100150~50120～30三中型1.0~0.1中等100~3050~530～5四?。?）型0.1~0.01一般30~55~0.55～1五?。?）型0.01~0.001<5<0.5<1幾點(diǎn)三說明三：（1三）如三果按三表中三分等三指標(biāo)三分屬三幾個(gè)三不同三等別三時(shí)，整三個(gè)工三程的三等別三應(yīng)以三其中最高三的等三別為三準(zhǔn)。（三2）三水庫三總庫三容為三水庫三最高三水位三（校核三洪水三位）以下三的靜三庫容三。（3三）治三澇和三灌溉三面積三為設(shè)計(jì)面積三（不三是實(shí)三際）三。（4三）表三中防三洪分三等指三標(biāo)，三對于三城市三和工三礦企三業(yè)參考表三0－三4確三定（三P三5）三。工程等別ⅠⅡⅢⅣⅤ主要建筑物12345次要建筑物33455對水三工建三筑物三而言三，是三要?jiǎng)澣旨壢齽e依據(jù)三：工程三等別使用三年限三（永三久建三筑物三或臨三時(shí)建三筑物三）重要三性（三主要三建筑三物或三次要三建筑三物）水工三建筑三物可三劃分三為5個(gè)級三別永久三性水三工建三筑物幾點(diǎn)三說明三：（1三）損三失后三果巨三大或三影響三十分三嚴(yán)重三的2三－5三級主三要永久三性水三工建三筑物三，級三別可三提高三1級三；（2三）對三于高三土石三壩也三可提三高1三級。（3三）建三筑物三基礎(chǔ)三工程三地質(zhì)三條件三復(fù)雜三或新三型結(jié)三構(gòu)，可提三高1三級；（4三）永三久性三主要三建筑三物在三特殊三情況三下，三建筑三物級別三可提三高1三級，三但是洪水三標(biāo)準(zhǔn)三不提三高。（5三）失事三后損三失后三果不三大的三可以三降低三1級三。等級三劃分三是確三定以三下設(shè)三計(jì)標(biāo)三準(zhǔn)的三依據(jù)洪水三標(biāo)準(zhǔn)三（洪三水頻三率）擋水三建筑三物的三安全三超高結(jié)構(gòu)三強(qiáng)度三和穩(wěn)三定性三的安三全系三數(shù)建筑三材料三的品三種、三標(biāo)號設(shè)計(jì)三方法三的選三擇級別三低的三小型三或臨三時(shí)建三筑物三采用簡化三計(jì)算三方法；重大三建筑三物采三用比三較精三確的三計(jì)算三方法三（FE三A），甚至三做模三型試三驗(yàn)。第三三節(jié)三水三利工三程的三設(shè)計(jì)三程序項(xiàng)目三建議三書項(xiàng)目三建議三書是三在流三域規(guī)三劃、三區(qū)域三規(guī)劃三的基三礎(chǔ)上三編制三的要三求建三設(shè)某三項(xiàng)工三程的建議三性文三件要求三政府三部門三將該三項(xiàng)工三程三列入三中長三期計(jì)三劃。可行三性研三究在項(xiàng)三目建三議書三的基三礎(chǔ)上三，對三擬建三工程三進(jìn)行三技術(shù)三、經(jīng)濟(jì)三論證三。初步三設(shè)計(jì)在可三行性三研究三的基三礎(chǔ)上三，對三工程三進(jìn)行三的基三本設(shè)三計(jì)。包括三進(jìn)一三步論三證在三指定三地點(diǎn)三和規(guī)三定期三限內(nèi)三進(jìn)行三工程建三設(shè)的三可行三性和三合理三性。招標(biāo)三設(shè)計(jì)招標(biāo)三設(shè)計(jì)三是為三水利三工程三招標(biāo)三而編三制的三設(shè)計(jì)三。它三是編三制施工三招標(biāo)三文件三和施三工計(jì)三劃的三基礎(chǔ)三，招三標(biāo)設(shè)三計(jì)屬三于水三利施工三和招三投標(biāo)三課程三教學(xué)三內(nèi)容三。施工三詳圖施工三詳圖三是在三初步三設(shè)計(jì)三和招三標(biāo)設(shè)三計(jì)的三基礎(chǔ)三上，三繪制三具體施三工圖三的設(shè)三計(jì)，三是現(xiàn)三場建三筑物三施工三和設(shè)三備安三裝的三依據(jù)。三如建三筑物三基礎(chǔ)三開挖三圖、三地基三處理三圖等三等。注意三：對于三規(guī)模三小、三