水工建筑物

武心嘉

目录

  • 1 总论
    • 1.1 我国的水资源与水利建设
    • 1.2 水工建筑物分类、特点及发展
    • 1.3 水利枢纽与水工建筑物的等级划分
    • 1.4 河川水利枢纽对环境的影响
    • 1.5 本课程的特点和水工科技问题的研究途径
  • 2 水工结构上的作用
    • 2.1 作用分类和作用效应组合
    • 2.2 自重和水压力
    • 2.3 扬压力
    • 2.4 土压力和淤沙压力
    • 2.5 波浪与浪压力
    • 2.6 冰压力
    • 2.7 混凝土结构所受的温度作用
    • 2.8 地震作用
    • 2.9 风荷载和雪荷载
  • 3 水工建筑物的水力设计
    • 3.1 堰坝水流和堰型
    • 3.2 泄水建筑物下游消能防冲
    • 3.3 深式泄水孔洞的水力设计
    • 3.4 冲击波和陡槽水力特性
    • 3.5 高速水流边壁的蚀损和防蚀设计
  • 4 岩基上的重力坝
    • 4.1 概述
    • 4.2 重力坝的稳定分析
    • 4.3 重力坝的应力分析
    • 4.4 重力坝的剖面设计与结构布置
    • 4.5 重力坝的材料和构造
    • 4.6 重力坝的地基处理
    • 4.7 宽缝重力坝与空腹重力坝
    • 4.8 碾压混凝土重力坝
  • 5 拱坝及支墩坝
    • 5.1 概述
    • 5.2 拱坝荷载的特点及荷载组合
    • 5.3 拱坝布置
    • 5.4 拱坝应力分析
    • 5.5 拱座稳定分析
    • 5.6 拱坝的材料、构造及地基处理
    • 5.7 支墩坝
    • 5.8 课程拓展——乌东德水电站
  • 6 土石坝
    • 6.1 概述
    • 6.2 土石坝的剖面和基本构造
    • 6.3 土石坝的筑坝材料
    • 6.4 土石坝的渗流分析
    • 6.5 土石坝的稳定分析
    • 6.6 土石坝的地基处理
    • 6.7 混凝土面板堆石坝
    • 6.8 课程拓展——两河口水电站
  • 7 河岸溢洪道
    • 7.1 概述
    • 7.2 正槽溢洪道
    • 7.3 侧槽溢洪道
  • 8 水工隧洞
    • 8.1 概述
    • 8.2 水工隧洞的选线与总体布置
    • 8.3 水工隧洞的进口段
    • 8.4 水工隧洞的洞身段和出口消能段
    • 8.5 水工隧洞围岩应力分布和稳定性判别
    • 8.6 水工隧洞衬砌受力分析
  • 9 土基上的闸坝
    • 9.1 水闸概述
    • 9.2 水闸的孔口设计
    • 9.3 水闸的消能防冲设计
    • 9.4 闸基渗流分析与防渗设施
    • 9.5 闸室布置与构造
    • 9.6 闸室的稳定分析
    • 9.7 闸室结构计算
    • 9.8 水闸与两岸连接结构设计与计算
我国的水资源与水利建设

第一节  水资源与水利建设

视频

http://www.icourse163.org/learn/HHU-1001755149?tid=1002782010#/learn/content?type=detail&id=1003847935&cid=1004663075



一、水资源

      存在于大自然中的水是一种重要的资源,因为它是生命和工农业生产必需的物质,不可须臾或缺;它是发展航运交通以及水产事业必要的介质;它在自然循环过程中是一种可利用的和可再生的重要能源;它也是改善环境和发展旅游事业的必要条件。

      地球上的总水量很大,约为13.86亿 km3,但绝大部分是海洋中的咸水,其中通过大气循环,以降水、径流方式在陆地运行的淡水,相对就很少了,只占2.5%。全球年径流总量为4.7×105 亿m3,按全球人口计,人均约为9000 m3 ,这是最重要的一部分水,但这部分水在时间和空间上的分布极不均匀。我国幅员辽阔,河流也不少(流域面积超过1000 km2的大河有1598条),年径流总量约2.78×104亿m3,而按人口平均,仅约相当于全球平均数的1/4。所以,从人均意义上说,我国的水资源并不丰富。而降水、径流在时间和地域上的分布也很不均衡。不同地区之间,南方一日雨量可远超过西北全年降水量,同一地区,一次暴雨可超过多年平均年降水量,这就导致我国各地历史上洪、涝、旱灾频仍。由此可见,大力治水,根除水旱灾害,进而充分开发利用珍贵的水资源是何等重要!

      如果说我国水的人均拥有量不算多的话,而由于从青藏高原到海平面之间的巨大落差,我国可用于发电的水能资源却十分丰富。全国水能理论蕴藏量达6.94×108 kW,其中可开发的达4.02×108 kW,年发电量可达19100×108 kW·h以上,这些数字均居世界首位,因此,利用我国这一优势,大搞水力发电,对解决能源问题具有决定性意义。

二、水利建设

       远古以来,我国人民曾为治理水患、开发水利,进行过长期的英勇奋斗,取得了辉煌的业绩。至今还有一些纪元前修建的水利工程在为我们服务。如秦代李冰主持修建的岷江都江堰分洪灌溉工程,一直是成都平原农业稳产高产的保证,堪称中华民族的骄傲之一。但由于长期封建统治,特别是19世纪中叶以来半封建半殖民地的社会形态,人民群众的力量与智慧受到压抑,生产力低下,科学技术落后,水利设施失修,灾患频仍,水利事业处于停滞状态。例如1928年遍及全国的旱灾,灾民人数占当时全国人口的1/4;1931年、1933年、1935年、1939年,江、淮、黄、汉及海河的洪灾,也都使人民生命财产蒙受了极大的损失。

      中华人民共和国成立后,我国的水利建设才有了较大的发展。经过50年的努力,全国整修和兴建了约26万km的堤防;普遍疏浚整治了排水河道,开辟了海河和淮河的排洪通道;兴建了86000多座水库,面积10000亩以上的灌区2500多处;水电站装机容量从1949年的16.3万kW发展到目前的超过1亿kW;灌溉面积从2.4亿亩增至7亿亩以上,3.4亿亩的易涝耕地中有2/3得到了初步治理,1.1亿亩盐碱地已改良1/2以上;为城市、工业供水及农牧区人、畜饮水提供了相当数量的水源;为工农业生产和人民生活提供了电能及其他综合利用效益。

     尽管如此,水利建设的差距还很大。首先,我国大江大河的防洪问题还没有真正解决,许多中小河流也未根治,随着河流两岸经济建设的发展,一旦发生洪灾,造成的损失将越来越大。第二,我国农业目前仍在很大程度上受制于自然地理和气候条件,如不进一步大修水利以提高抗御自然灾害的能力,很难实现逐年增产。第三,工业和城市用水增长速度比农业更快,有些沿海城市已出现淡水供应困难,水利建设不加快,水源紧缺将日益成为限制我国生产和生活提高的重大障碍。第四,我国丰富的水能资源已开发量占可开发量的比例还相当低,与世界上一些发达国家相比,差距更为突出。由于水能资源是一种清洁的可再生能源,且未开发前又是不可蓄积的能源,故世界各工业化国家都优先开发水电,我国也理当如此。

      值得指出的是,目前在某些水利大国出现了一些防碍和阻止加强水利建设的非常片面的观点与论调,最突出的是以保护水环境为由来反对开发利用水资源。这种论点的片面性是把水利建设和环境保护完全对立起来。实际上,水环境保护应是水利建设的组成部分,国内外由于水利建设事业的进展,合理开发利用水资源的同时大大改善了当地水环境的工程实例比比皆是。当然,大型水利工程的兴建确也会对水环境产生不利影响(参见本章第三节),但对此应取正确的态度,将保护和改善水环境问题作为水利科学技术问题之一进行研究。