第三篇 水工建筑物设计
第一章概论 第一章概论 第一节我国的水资源和水利事业 一、我国的水资源及其特点 我国水资源年均总量为28124亿m居世界第六位.
由于我国人口众多人均水资 源量仅有2163.4m相当于世界人均占有量的1/4列世界第121位是世界上水资源贫 乏的国家之一.
我国的水能资源十分丰富理论蕴藏量为6.76亿kW相应年发电量为59200亿kW h其中可开发部分为3.78亿kW相应年发电量为19200亿kWh均居世界首位.
由于我国幅员辽阔自然条件相差悬殊水资源在地区上和时间上的分配很不均匀， 总趋势是由东南沿海向西北内陆递减这是与降水量的分布相一致的.
例如我国南方 各省的平均年降水量都在1500mm以上而西北某些地方却只有50mm而且降水在年内 式出现其他月份则干早少雨.
丰水年与枯水年的水量悬殊有时可以相差10倍.
所以 容易形成水早灾害.
我国水资源的地区分布与人口、耕地布局不相适应.
例如黄、淮、海三大流域地表 水资源只占全国的5.25%，而耕地面积却占全国的35.9%这是北方地区用水紧张的 原因.
我国多数河流含沙量较高.
黄河平均含沙量为37kg/m海河为10kg/m辽河为 271 -
第三篇水工建筑物设计 5kg/m²长江为1.2kg/m.
在水土流失严重的地区其数值更高，而且很多河流已遭到 程度的污染.
二、我国的水利事业 中国治水历史悠久.
传说中大禹治水的功绩是古代人民长期治水综合成果的体 现.
4000多年前的引黄灌溅、商周的农由沟油、春秋战国时期的大规模渠系工程、战国 后期的都江堰引水灌藏工程，以及历经数代开凿的全长1700km连接钱塘江、长江、淮 河、黄河、海河五大水系的京杭大运河，都是中国古代劳动人民在水利建设上的伟大 创造.
新中国成立以后我国的水利事业取得了举世目的成就.
到1998年全国累计修 建加固堤防26万km建成8.5万多座水库其中大型水库403座，中型水库2653座小 型水库近8.2万座总库容达4924亿m有效灌溉面积达到5300万hm²其中井灌面积 达1470万hm²，节水灌溉面积达1520万hm²除涝面积达2068万hm²盐碱耕地改良面 积达565万hm²索计治理水土流失面积78万km²形成了5800亿m的年供水能力解 决了农村2.1亿人、1.3亿头性畜的饮水困难水电总装机容量达6400万kW年发电量 2080亿kWh.
水利对抗御水早灾害、保障工农业生产和人民生命财产安全、促进国民 经济发展、维护社会稳定都发挥了重要作用.
第二节水利枢纽和水工建筑物 一、水利枢纽 为了综合利用水资源对自然界的地表水和地下水进行控制和合理调配，以达到 兴利除害的目的防洪、灌溅、发电、供水、航运等而修建的工程称为水利工程.
水利 工程中的各种建筑物称为水工建筑物而由不同的水工建筑物组成的综合体称为水利 枢纽.
如图3-1-1是一小型水库工程枢纽主要由挡水建筑物（土坝）泄水建筑物（溢洪 道）取水建筑物坝下涵管）三个主要部分组成通常称为水库的三大件”.
挡水建筑物 用以截断水流抬高水位形成水库泄水建筑物是水库的太平门”用以宣泄库内多余 洪水确保枢纽安全取水建筑物用以引水灌溉、发电等.
272-
第一章概论 水建物 图3-1-1小型水库示意图 水利枢纽的作用可以是单一的，但多数是综合利用的水利枢纽.
枢纽正常运行中各 部门之间对水的要求有所不同.
如防洪部门希望汛前降低水位加大防洪库容而兴利部 门则希望扩大兴利库容而不愿汛前过多降低水位水力发电只是利用水的能量而不消耗 水量发电后的水仍可用于农业灌藏或工业供水但发电、灌滋和供水的用水时间不一定 一致.
因此在进行水利枢纽设计时应使上述矛盾能得到合理解决，以做到降低工程造 价满足国民经济各部门的需要.
二、水工建筑物的分类 （一按建筑物作用分类 （1档水建筑物用以拦截水流、拾高水位或形成水库如各种闸、坝和堤防等.
（2水建筑物用以从水库或渠道中泄出多余的水量以保证工程安全如各种溢 洪道、泄洪隧洞和池水闸等.
（3敢水建筑物用以从水库或河流引取各种用水如取水隧洞、坝下取水涵管、进 水闸等.
（4输水建筑物用以将水输送到用水地点如渠道、输水隧洞、渡槽等.
（5）河道整治建筑物为加固河岸，整治河道等目的而修建的水工建筑物如丁坝、 顺坝、导流堤、护岸等.
（6传门建筑物为某种特定的单一目标而专设的水工建筑物如船闸、鱼道、筏道 等.
（二按建筑物使用期限分类 （1永久性建筑物是指枢纽工程运行期间使用的建筑物.
根据其重要性又分为主 要建筑物和次要建筑物.
前者是指失事后将造成下游灾害或严重影响工程效益的建筑 273-
第三篇水工建筑物设计 物如坝、水闸、池洪建筑物、电站厂房等.
后者是指失事后不致造成下游灾害或对工程 效益影响不大并易于修复的建筑物如挡土墙、护岸、导流墙等.
（2临时性建筑物是指枢纽工程施工期间使用的建筑物如导流建筑物、施工围堰 等.
三、水工建筑物的特点 由于水的作用和影响与其它建筑物相比水工建筑物有以下特点.
（一江作条件复杂 水工建筑物经常承受着水的作用产生各种作用力对其工作条件不利.
挡水建 生的渗透压力对建筑物的稳定性影响极大水流渗入建筑物内部及地基中还可能产 生侵蚀和渗透破坏池水建筑物的过水部分还承受着水流的动水压力高速水流还可 能对建筑物产生空蚀、振动以及对河床产生冲刷.
由于水的某些作用力难以用计算方 法确定所以进行大中型水工建筑物设计时往往按理论和经验拟定建筑物的尺寸、构 高设计理论.
（二施工条件复杂 水淹没.
根据河道情况在施工期还要保证航运和木材浮运不致中断.
要进行很深的地 基开挖和复杂的地基处理常需水下施工.
因此水工建筑物的施工比陆地上的土木工 程复杂得多.
再加上工程量庞大要在较短时间内完成故需要采用先进的施工技术、大 型施工机械和科学的施工组织与管理体制.
（三对国民经济的影响巨大 一个综合性的大型蓄水枢纽不仅可以免除洪水灾害还可发电、改良航道、变沙漠 为良由、调节当地气候、美化周围环境.
举世闻名的长江三峡工程建成后将使三峡下游 五省一市免受洪水灾害将充足的电力输送到华中、华东、华北的城市和农村并获得灌 减航运之利.
但是如果处理不当，也可能产生消极影响.
如建水库后不仅导致大量移 民和迁建还可能引起库区周围地下水位的变化，直接影响工农业生产甚至影响生态环 境大型水库还可能诱发地震.
拦蓄巨大水量的挡水建筑物万一失事将会给下游带来 巨大的灾害其损失远远超过建筑物本身的价值并使以该水利枢纽为基础而建立起来 的经济事业处于瘫痪状态.
因此水工建筑物设计工作必须充分重视勘测、试验和研究 分析工作以高度负责的精神精心设计、精心施工、加强管理确保工程安全.
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