水利水電工程前沿講座

1、碾壓砂是近幾十年發(fā)展起來的一種新型碎。它具有獨(dú)特的性能，未凝固前碾壓碎的性能與常規(guī)碎的性能完全不同，而凝固后與常規(guī)碎的性能非常相近。碾壓砂是將土石方施工機(jī)械容量大、速度快、大面積作業(yè)的優(yōu)點(diǎn)和硅強(qiáng)度高、耐久性強(qiáng)的特點(diǎn)融合到一體，從而達(dá)到快速經(jīng)濟(jì)施工的目的。為了使土石方施工機(jī)械能在碎面上作業(yè)，碾壓硅稠度要求很干，干到足以使平倉機(jī)、振 動(dòng)碾、自卸汽車不下陷。 比干硬性碎還要干， 是一種坍落度為零的超干硬性碎。用維勃儀來 進(jìn)行測(cè)定，即：碾壓碎在一定頻率的維勃儀上震動(dòng)，達(dá)到液化所需要的時(shí)間，定義為碾壓碎 的稠度，又稱碾壓碎的工作度即VC值，單位為：秒（S）。經(jīng)過振動(dòng)碾碾壓的碎，只有壓實(shí)到接近密實(shí)容重，才

2、具有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所要求的強(qiáng)度、抗?jié)B性和抗凍性。1 碾壓碎（RCC）的組成材料水泥、摻和料、砂、石子、水、外加劑為了適應(yīng)碾壓施工， 碾壓碎屬于超干硬性拌和物。其粘聚性較差，施工過程中粗骨料易發(fā)生分離，為減少以至避免粗骨料分離現(xiàn)象，一般都限制粗骨料最大粒徑不大于80mm且適當(dāng)減少最大粒徑級(jí)粗骨料所占的比例。普通水泥碎（PCC）存在施工周期長(zhǎng)，水泥用量多，水泥水化熱大，模板使用多，施工進(jìn)度慢等問題。碾壓碎（RCC）是近幾十年發(fā)展起來的新型碎材料，它是一種含水率低，通過振動(dòng)碾壓工藝成 型，達(dá)到高密實(shí)度的碎。2 RCCM料組成設(shè)計(jì)方法有絕對(duì)體積法、填充包裹法、經(jīng)驗(yàn)法、遞推漸近法、試算法、最大密度近似法1）絕

3、對(duì)體積法絕對(duì)體積法的原理是碎拌合物的體積等于各組成材料絕對(duì)體積之和。絕對(duì)體積法計(jì)算RCC材料組成是由水灰比、混合材料摻量和砂率及每方混合料各種材料的絕對(duì)體積等4個(gè)條件，建立4個(gè)方程式。求解后可得每方 RCC勺組成材料，包括水泥、細(xì)集料、粗集料及粉煤灰的用量。其中用水量需在解方程前根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或通過試驗(yàn)分析確定。2）填充包裹法該法設(shè)想RCC液相變?yōu)楣滔嘤袃蓚€(gè)條件：一是細(xì)集料空隙恰好被水泥灰漿填充；二是粗集料的空隙又被水泥砂漿所填充。3）經(jīng)驗(yàn)法此法是根據(jù)水泥膠砂彎拉強(qiáng)度與RCC式配強(qiáng)度經(jīng)驗(yàn)公式算出灰水比；砂率由經(jīng)驗(yàn)而定；通過對(duì)灰水比、砂率和 VC值的修正算出初估用水量；水泥用量根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或參數(shù)規(guī)限定圍而

4、得； 當(dāng)RCC勺各種材料確定后，尚需對(duì)初估用水量進(jìn)行修正 （其中含混合材料的用水量）；最后可 分別得出RCCM料組成用量。4）遞推漸近法先根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定水泥與水的用量及砂率，拌制出滿足設(shè)計(jì)要求和施工條件允許的RCC®步配合比。然后固定水和水泥用量以等間距增減砂率，找出與最大壓實(shí)率對(duì)應(yīng)的砂率為最佳砂率。在確定最佳砂率和固定水的用量后以等間距增減不同水泥用量，尋找最大壓實(shí)率所對(duì)應(yīng)的水泥用量為最佳水泥用量。在找出最佳砂率、水泥用量后以等間距增減不同用水量，用同樣方法尋找最佳用水量。由上述求出的最佳水泥量與用水量作為中值建立灰水比與28dRC3拉強(qiáng)度的關(guān)系曲線，最后得出滿足強(qiáng)度、和易性和經(jīng)濟(jì)性

5、要求的灰水比。5）試算法這種方法是設(shè)計(jì)瀝青混合料的慣用方法。當(dāng)用幾種集料配成一定級(jí)配的RCC昆合料時(shí)，在決定各組成集料在混合料中所占的比例之前，先假定混合料中某種粒徑的顆粒在某粒級(jí)材料中占優(yōu)勢(shì)，然后根據(jù)該粒徑計(jì)算不同粒級(jí)圍粗、細(xì)集料在混合料中的比例。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或規(guī)規(guī)定圍預(yù)估用水量和水泥用量，通過試拌和強(qiáng)度驗(yàn)證優(yōu)選出滿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備水泥砂漿，尋找最大容重時(shí)細(xì)集料體積。根據(jù)要求的RC8拉強(qiáng)度選擇水灰比，通過試驗(yàn)確定RCC半合物最大容重時(shí)粗、細(xì)集料的體積。美國對(duì)該法積累了較多 的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并已匯集成圖表，當(dāng)設(shè)計(jì)材料組成時(shí)，可查圖表確定各種材料用量。絕對(duì)

6、體積法是普通水泥硅材料組成設(shè)計(jì)所采用的一種方法，計(jì)算簡(jiǎn)單，但沒有考慮RCC的特性，不能直接用于 RCCM料組成設(shè)計(jì)。 填充包裹法是水利部門用于大壩RCCM料組成設(shè)計(jì)的方法， 計(jì)算麻煩，裕度系數(shù)a 3需進(jìn)行大量試驗(yàn)才能確定。經(jīng)驗(yàn)法是是針對(duì)路面 RCCM料組成設(shè)計(jì)提出的一種方法。由于該法的用水量修正系數(shù)值是通 過部份試驗(yàn)或經(jīng)驗(yàn)確定，而且全國各地材料差異較大，故不宜直接廣泛應(yīng)用。遞推漸近法為日本 RCC面技術(shù)指南提出的方法，有其特色，但試驗(yàn)工作量太大，不便 應(yīng)用。試算法是設(shè)計(jì)瀝青混合料的慣用方法，RCCM料組成設(shè)計(jì)的原則與其相似，該方法有些原則可以利用，但它不能確定水泥和水的用量。最大密度法設(shè)計(jì)的原

7、則與其它設(shè)計(jì)方法有共同之處，該法匯集的經(jīng)驗(yàn)圖表是美國特定條件下得到的，只能參考不能直接套用。3碾壓砂的配合比設(shè)計(jì)參數(shù) 水膠比 W/ (C+F)用水量與膠凝材料的質(zhì)量比。根據(jù)已建35座碾壓碎壩的統(tǒng)計(jì)，絕大多數(shù)在0.400.65圍，0.500.59圍占多數(shù)。(2)摻合料摻量F/(C+F)指膠凝材料中摻合料所占的比例。中國碾壓砂的摻合料摻量絕大多數(shù)在30% 65%S, 50%-65%占大多數(shù)。永久建筑物碾壓碎的膠凝材料用量不宜底于130kg/m3。(3) 單位用水量可根據(jù)碾壓砂的 VC值、骨料種類、最大粒徑、砂率、摻和料和外加劑等選定，一般為 95 135kg/m3。(4)漿砂比(C+F + W)/

8、S膠凝材料漿(水泥、摻合材料和水)與砂的質(zhì)量比。已建 35座碾壓碎壩的漿砂比絕大多數(shù)在 0.300.49圍，0.300.39圍占大多數(shù)。(5)砂率S/(S+G)中國碾壓砂的砂率絕大多數(shù)在25%- 40%®, 30%- 34湖占多數(shù)。規(guī)建議：使用天然粗骨料時(shí)，三級(jí)配碾壓碎砂率 28%- 32%二級(jí)配為323 37%使用人工粗骨料時(shí)， 砂率應(yīng)增加3% 6%碾壓砂主要類型有：膠凝材料漿固結(jié)砂礫石碾壓碎、干貧碾壓碎、高粉煤灰摻量碾壓碎。碾壓砂的施工性：可由工作度、可塑性、穩(wěn)定性、易密性表示通過與國外碾壓砂配合比進(jìn)行比較，我國碾壓砂具有較高的抗?jié)B性和較優(yōu)越的抗凍性能，可以滿足各種碾壓硅結(jié)構(gòu)的技

9、術(shù)性能要求，各種技術(shù)性能指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到國際先進(jìn)水平。表碾壓硅壩中漿體各組分用量類別低膠凝材料用量RCD中膠凝材料用量高膠凝材 料用量水泥用量樣本數(shù)13343171平均值（kg/m3）63886383最大值（kg/m3）9596125154最小值（kg/m3）042046摻合料用量樣本數(shù)13343171平均值（kg/m3）133557111最大值（kg/m3）9078130225最小值（kg/m3）024040用水量樣本數(shù)13332271平均值（kg/m3）12195115101最大值（kg/m3）168110145136最小值（kg/m3）87759573摻合料與膠凝材料比例0.170.280.

10、480.57水膠比1.590.770.960.52我國碾壓碎壩典型碎配合比，見下表。2碾壓砂施工技術(shù)碎壩傳統(tǒng)施工方法-柱狀分塊澆筑法如何突破傳統(tǒng)施工方法？是提高碎壩同土石壩競(jìng)爭(zhēng)能力的一個(gè)途徑1964年意大利建成阿爾卑吉拉重力壩，當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)時(shí)嘗試采用類似土壩的施工方法，高速度 澆筑碎需要研究解決的問題：必須改變從一個(gè)壩段到另一個(gè)壩段的澆筑方法必須用自卸汽車代替起重機(jī)的澆筑方法必須提供足夠大的工作面，取消收縮縫的模板，以免防礙運(yùn)輸必須解決新澆碎能否承受運(yùn)輸汽車所產(chǎn)生的應(yīng)力問題阿爾卑吉拉重力壩的碎澆筑：是在左岸斜坡上設(shè)斜面軌道，用裝有6m3料罐的轉(zhuǎn)運(yùn)車行駛在軌道上，裝運(yùn)車在上端受料，沿軌道下滑到接近倉

11、面，卸料到轉(zhuǎn)料漏斗，再由轉(zhuǎn)料漏斗 卸入倉面上的自卸汽車運(yùn)到澆筑地點(diǎn)。平倉用推土機(jī)，振搗用推土機(jī)配帶的振動(dòng)器組。澆筑層厚為70厘米（松料為80厘米）取消了橫縫模板，但仍保留了橫縫。辦法是：在碎澆筑完畢，經(jīng)過大約12小時(shí)即進(jìn)行沖毛，同時(shí)用特制的切縫機(jī)切成橫縫（收縮縫）。切縫機(jī)類似于筑路用的切縫機(jī)，刀片長(zhǎng)3G高1m厚4cm,可切鋸70cm厚的碎。經(jīng)過近20年的研究和建設(shè)實(shí)踐，我國已經(jīng)形成適合國情的碾壓砂設(shè)計(jì)規(guī)、碾壓砂試驗(yàn)規(guī)程、碾壓碎施工規(guī)及驗(yàn)收規(guī)程等文件。碾壓碎壩的壩型已從重力壩逐漸擴(kuò)展到重力拱壩和薄拱壩。已建成的普定壩是當(dāng)時(shí)世界上已建成的最高碾壓碎重力拱壩；已建成的沙牌壩是目前世界上已建成的最高碾

12、壓碎重力拱壩；已建成的龍首壩是目前世界上已建成的最高碾壓碎薄拱壩；正在建的龍灘壩是當(dāng)今世界上最高的碾壓碎重力拱壩；我國的碾壓硅筑壩技術(shù)已被世 界同行專家認(rèn)為具有世界領(lǐng)先水平。碾壓碎壩可在各種不同氣候條件下修建在高氣溫地區(qū)，阿爾及利亞的貝利哈羅恩壩 （壩高121m,碾壓碎量169萬m3）,所處地區(qū)最高 氣溫可達(dá) 43Co在低氣溫地區(qū)，美國的上靜水壩（Upper Stillwater）（壩高91m,碾壓碎量110萬m3附加拿大的拉克羅伯森壩 （壩高40m,碾壓碎量2.8萬m3）,兩壩所處地區(qū)冬季最低 氣溫可達(dá)-37.5 C以下。在多雨地區(qū)，智利的戈壩（Pangue）（壩高113mm碾壓碎量66萬m

13、3）, 在13個(gè)月的施工期總降水量達(dá) 4436mm最集中時(shí)3個(gè)月的降水量就達(dá) 3130mm碾壓碎材料與筑壩技術(shù)在發(fā)展中相互促進(jìn)早期的碾壓碎壩多采用低膠凝材料用量的貧漿碾壓碎，而從目前較為穩(wěn)定的發(fā)展趨勢(shì)看，當(dāng)今的碾壓碎壩多采用高膠凝材料用量的富漿碾壓碎。自 1992年以來采用不同膠凝材料用量 修建的碾壓碎壩占總數(shù)的比例，穩(wěn)定在以下的圍：富漿碾壓碎壩（膠凝材料用量 150kg/m3以上）占（45立）;中等膠凝材料用量碾壓碎壩 （膠凝材料用量100-149 kg/m3）占（23均%;（日 本）RCD壩占（16立）;貧漿碾壓碎壩（膠凝材料用量低于 99 kg/m3）占（12.54 95）%。我國碾壓碎

14、壩從一開始就采用了高摻粉煤灰、少用水泥，以減少產(chǎn)生水化熱，從而縮小溫差，防止出現(xiàn)裂縫。根據(jù)多年研究結(jié)果，粉煤灰的摻量可以達(dá)到2/3。通過各工程的實(shí)踐，證實(shí)外加劑可以提高碾壓碎的性能和耐久性，并以復(fù)合外加劑最為有效，已在如普定、大朝山、棉花灘等許多工程中采用，證明是合理的，而且應(yīng)進(jìn)一步發(fā)展。由于40多座壩的實(shí)踐，通過大量的室外試驗(yàn)成果，已經(jīng)有條件建立碾壓砂配合比的數(shù)據(jù)庫，并通過優(yōu)選在具體工程條件下，預(yù)選比較合適的配合比，僅用少量的室試驗(yàn)， 即可取得合適的配比，大大減少試驗(yàn)工作量和時(shí)間。碾壓硅筑壩技術(shù)日趨完善（1）改性碎由于常態(tài)砂與碾壓碎的工藝不同，施工時(shí)?；ハ喔蓴_，同時(shí)在材料制備、分縫、溫控等方

15、面也各有不同，增加了出現(xiàn)裂縫的可能性，因此目前在設(shè)計(jì)施工中盡量減少使用常態(tài)碎的可 能。如基礎(chǔ)墊層常態(tài)碎最好盡量減薄，并迅速覆蓋碾壓碎；與兩岸壩肩、電梯井、通氣孔、 廊道連接部位過去都用常態(tài)碎，現(xiàn)在都改用改性碎。采用這種方法可將碾壓碎改性，形成平整的外部表面和良好的部結(jié)合面，有效地避免了在緊靠上、下游壩面模板附近及靠近兩岸壩肩地段，碾壓砂不容易被振實(shí)的現(xiàn)象出現(xiàn)。改性碎的最大優(yōu)點(diǎn)是對(duì)于靠近壩肩及緊靠上、下游模板的地段不需再用常態(tài)砂進(jìn)行澆筑，而僅對(duì)碾壓砂進(jìn)行鋪灑膠漿改性即可。根據(jù)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，鋪灑灰漿的碾壓碎的鋪層厚度可以與平 倉厚度相同，以簡(jiǎn)化改性碎的施工工藝。（2） 碾壓碎壩的層面處理碾壓碎壩的

16、主要特點(diǎn)之一是具有很大的鋪筑層面，特別是高壩。若層面處理不善，不僅會(huì)影響到壩身的整體強(qiáng)度和防滲效果，對(duì)施工進(jìn)度也有影響，層面抗剪強(qiáng)度過低甚至?xí)绊懙酱髩伟踩Ｄ雺核閷用媸欠裥枰幚砑捌涮幚矸绞?，與層面的狀態(tài)有關(guān)，而層面的狀態(tài)又與很多因素有關(guān)，其中最重要的因素是鋪筑層之間的間隔時(shí)間、碾壓碎材料的性質(zhì)、 鋪筑層的鋪筑方法、施工期的環(huán)境條件等。 層間間隔時(shí)間指的是從下層碎拌合物拌和加水時(shí)起至上層碎 碾壓完畢為止的歷時(shí)。（3） 碎面墻模板技術(shù)與傳統(tǒng)的施工模板相比，混凝土面墻技術(shù)具有能夠適應(yīng)碾壓混凝土重力壩快速施工等優(yōu)點(diǎn)， 已在美國上靜水壩、 泰國科隆塔丹壩等工程中成功使用。碎面墻在碾壓碎重力壩中，既起

17、到了模板的作用，又可以作為永久的保護(hù)面，這樣不但可以減少施工工序，加快了施工速度,而且壩體受面墻的保護(hù)，提高了壩體碎的耐久性。 雖然碎面墻技術(shù)有很多優(yōu)點(diǎn)，但是這項(xiàng)技術(shù)在國碾壓碎重力壩中應(yīng)用較少。我國主要采用預(yù)制碎模板。（4） 碾壓碎的高粉煤灰摻量帶來的粘機(jī)問題通過調(diào)整投料的順序來解決：巖灘工程采用的投料順序是：G C VW-A S-F(5)上壩公路的布置問題由于碾壓碎壩的壩坡較陡， 不可能象土石壩那樣可以在壩體上布置上壩公路，上壩路只能布置在壩外。布置在河床中的上壩路不僅又高又陡，而且也不能適應(yīng)修建高壩的要求。布置在岸坡的上壩公路也受到兩岸地形的限制，所以上壩公路的布置問題是修建高碾壓碎壩的難

18、題之一。國外碾壓碎筑壩中使用軌道斜面升降機(jī)膠帶輸送機(jī)塔帶機(jī)負(fù)壓溜管(6) 碾壓混凝土溫控與防裂碾壓混凝土壩的溫控工作雖較常態(tài)混凝土簡(jiǎn)單，但在施工過程中同樣要采取相應(yīng)的溫控措施。主要溫控措施有：采用低熱或中熱水泥，高效復(fù)合外加劑、高摻粉煤灰或其他活性材料等，降低水泥水化熱；合理分層、分塊，薄層澆筑；降低碾壓混凝土入倉溫度和澆筑溫度；加強(qiáng)倉面、壩體表面防護(hù)措施， 噴霧降溫、采用保溫模板、覆蓋保溫材料等。 水口 11-16C 碾壓混凝土層面的存在，使壩體強(qiáng)度降低，變形和滲透性增大，是影響碾壓混凝土壩強(qiáng)度、穩(wěn)定和滲流的關(guān)鍵部位。工程中常采用等效模型，結(jié)合有限元分析反演層面彈性模量和 厚度，客觀模擬層面

19、對(duì)大壩的影響，從而采用有效工程措施進(jìn)行層面處理。我國武警水電部隊(duì)對(duì)新老異種混凝土的縫面處理常采用澆筑常規(guī)混凝土過渡層與之連接的方法，即在碾壓混凝土施工時(shí)，同時(shí)在其與已澆常規(guī)混凝土縫面之間澆筑50cm厚的常規(guī)混凝土，蓋常規(guī)混凝土與碾壓混凝土同時(shí)交替上升，并且在縫面上部設(shè)并縫鋼筋，以避免上部壩體在此產(chǎn)生裂縫。水電開發(fā)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響1 .正面影響水力發(fā)電利于減少污染物排放、改善空氣質(zhì)量造成大氣質(zhì)量嚴(yán)重污染的主要原因是我國以煤為主的能源結(jié)構(gòu)，并且沒有對(duì)煤炭利用采取有效的環(huán)保措施，煙塵和二氧化碳排放量的70%、二氧化硫的90%、氮氧化物的67%來自于燃煤。提倡水電開發(fā)“以電代燃”不僅不會(huì)排放污染氣體，

20、 而且產(chǎn)生的電能是一種清潔可再生 的能源，因此應(yīng)該優(yōu)先得到發(fā)展。減少洪澇災(zāi)害建造水庫及水壩可調(diào)節(jié)洪水。水庫及水壩充當(dāng)“沖擊吸收器”，從而減少洪災(zāi)。進(jìn)而有效地減輕洪澇災(zāi)害給下游平原地區(qū)所帶來的生態(tài)與環(huán)境的嚴(yán)重破壞，避免災(zāi)區(qū)環(huán)境衛(wèi)生惡化與疾病流行。促進(jìn)航運(yùn)在許多情況下，需要利用水道來進(jìn)行客運(yùn)或貨運(yùn)。通過修建大壩，提高了上游水位，可以使更大噸位的船只通行，從而提高航運(yùn)水平。水力發(fā)電有利于改善局部小氣候和生態(tài)環(huán)境不少高壩創(chuàng)造了大型人造湖泊，改變了當(dāng)?shù)丨h(huán)境和景觀。有時(shí)，這種局部氣候和當(dāng)?shù)卦耘嘟Y(jié)構(gòu)的改變有利于當(dāng)?shù)厮畮熘車鷧^(qū)域農(nóng)業(yè)和工業(yè)化栽培的發(fā)展。成功的例子可在洲壩、 丹江口、東江庫區(qū)見到。發(fā)展旅游是大壩

21、建設(shè)帶來的另一好處。許多水庫都已成為著名的風(fēng)景區(qū)，吸引了大量旅游者和當(dāng)?shù)鼐用駞⒂^訪問。通過合理的景觀設(shè)計(jì)和重建，某些具有廣闊水面的平原水庫成為非常美麗的公園和 鳥的棲息地。帶動(dòng)民族地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展促進(jìn)社會(huì)穩(wěn)定西南是水力資源集中地區(qū)， 但多數(shù)處于大山之中， 少數(shù)民族居多，對(duì)外交通不便， 信息閉塞，經(jīng)濟(jì)文化落后。隨著水電的開發(fā)，這些地區(qū)對(duì)外交通條件的改善和工程及移民建 設(shè)資金的投入，為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展創(chuàng)造了機(jī)遇，對(duì)帶動(dòng)少數(shù)民族地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，促進(jìn)社會(huì)穩(wěn)定具有重要意義！2 .負(fù)面影響移民問題水庫移民涉及眾多領(lǐng)域，是一項(xiàng)龐大復(fù)雜的系統(tǒng)工程，關(guān)系到人的生存權(quán)和居住權(quán) 的調(diào)整，是當(dāng)今世界性的難題。在中國，移民問題

22、是大壩建設(shè)帶來的生態(tài)影響中最值得關(guān)注的問題。新中國成立以來，我國修建了 8萬多座水庫，移民人數(shù)達(dá) 1 500多萬，這在世界上任何國家都是沒有的。三峽 工程涉及移民110萬。在移民安置過程中，若移民沒有遠(yuǎn)遷，而是就地后撤，則很容易就地毀林開荒，造 成新的水土流失，故移民安置措施一定要到位！淹沒耕地的影響土地資源，特別是耕地資源，是我國最寶貴的自然資源之一。水庫淹地是不可避免 的，是以水面換陸地。但淹沒耕地多的站址要慎重考慮。對(duì)文物和景觀的影響我國是歷史文明古國，文物古跡極多。水庫庫區(qū)淹沒后可能對(duì)文物和景觀帶來影響， 對(duì)受影響的這些文物景觀需要提前進(jìn)行發(fā)掘、遷移、保護(hù)。對(duì)泥沙和河道的影響建壩蓄水、

23、水流變緩使上游來的各種物質(zhì)在水庫隨泥沙等淤積、截流，減少了下游的物質(zhì)來源，同時(shí)又帶來下游的沖刷， 大壩下游河流廊道的泥沙、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)輸移擴(kuò)散規(guī)律也發(fā)生改變，這才是建壩帶來的最大生態(tài)問題，也是最令人擔(dān)憂的問題。比如水利樞紐，就是因 為建壩改變了河道的流態(tài)，導(dǎo)致壩址上游河道泥沙淤積。水體變化帶來的影響水庫蓄水后，會(huì)導(dǎo)致水深增加，流速減緩，自凈能力減弱。加之城鄉(xiāng)面源污染和船舶流動(dòng)污染影響，以及部分支流口形成的庫灣受回水頂托影響，易出現(xiàn)水域富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象。 對(duì)魚類和生物物種的影響阻止魚類泡游，由于下游水量缺乏使某些生物物種面臨消亡的危險(xiǎn)。洪水周期變化對(duì)于聚集在河流周圍的生物是一種特殊的信號(hào)，這些生物依據(jù)這

24、種信 號(hào)進(jìn)行繁殖、產(chǎn)卵和遷徙，也就是說河流還肩負(fù)著傳遞生命信息的任務(wù)。水庫調(diào)節(jié)帶來洪水節(jié)律的變化，從而改變了信息流規(guī)律，包括水庫區(qū)域因流速變緩使泡游性魚類迷失方向，下游因缺少洪水脈沖而影響魚類產(chǎn)卵等長(zhǎng)江的四大家魚（青魚、草魚、鯉魚、鰥魚）每年58月水溫升高到18c以上時(shí)，如逢洪水，家魚便集中在至澤的 38處產(chǎn)卵場(chǎng)進(jìn)行繁殖。家魚在漲水第一天開始產(chǎn)卵，如江水不再繼續(xù)上漲或漲幅很小，產(chǎn)卵活動(dòng)即告終止。泄洪沖刷及霧化對(duì)岸坡的影響在大壩下游，因?yàn)樗鲾y沙能力增強(qiáng)，加劇了水流對(duì)于河床及河岸的沖刷，河岸崩塌 等可能引起河勢(shì)變化，改變了生物棲息地狀況。引起局部氣候的變化水庫水面的增加帶來庫區(qū)氣溫、濕度、風(fēng)力風(fēng)

25、向、氣壓、 降雨等的變化溫室氣體的排放水庫誘發(fā)滑坡、地震等地質(zhì)災(zāi)害世界上至少有70座水庫產(chǎn)生誘發(fā)地震，通常是由超過100m高 的水壩，庫容超過10億m3的水庫造成的。國有14座水庫誘發(fā)地震，最大的是1962年3月19日新豐江水庫的6.1級(jí)地震, 壩區(qū)地震烈度8度，周圍200多km圍的20多個(gè)縣市遭受破壞，房屋毀壞 2萬余間，倒塌 1 800多間，死亡85人。引水式開發(fā)形成減脫水河段，影響河道水環(huán)境功能攔河蓄壩修建水電工程，如果利用引水式水電開發(fā)方式，沒有預(yù)留生態(tài)環(huán)境流量， 將會(huì)造成部分或局部河段季節(jié)性或全年斷流，容易造成河床干涸，長(zhǎng)時(shí)間如此會(huì)形成生態(tài)失衡。潛在風(fēng)險(xiǎn)增加水庫大壩的興建，雖然在一定

26、程度上是一項(xiàng)造福于人類的工程，它給我們生活用水帶來了便利，促進(jìn)了農(nóng)業(yè)的增產(chǎn)增收，緩解了能源壓力。但大壩一旦失事，后果將不堪設(shè)想， 下游生態(tài)環(huán)境將會(huì)遭受毀滅性的打擊。板橋水庫失事1975 年8月，在一場(chǎng)由臺(tái)風(fēng)引發(fā)的特大暴雨中，省等地區(qū)共計(jì)60多個(gè)水庫相繼發(fā)生垮壩潰決，近60億立方米的洪水肆意橫流。造成約 26000民眾被洪水直接淹死，之后炸 堤分洪造成數(shù)萬群眾死傷，而后可能有數(shù)以十萬計(jì)的民眾受缺糧、疾病感染而死亡，這是目前有記載的世界史上毀壞最大的水庫垮壩災(zāi)難。如何看待水電開發(fā)所引起的生態(tài)問題?1 .人類發(fā)展道路上不可避免的問題研究水電開發(fā)與生態(tài)環(huán)境的關(guān)系問題，認(rèn)識(shí)人與自然的關(guān)系是前提。在人類歷

27、史發(fā)展進(jìn)程中，人與自然關(guān)系的發(fā)展經(jīng)歷了四個(gè)時(shí)期一依存、開發(fā)、掠奪、和諧。在原始社會(huì) 生產(chǎn)力水平極低的情況下，人類被動(dòng)地適應(yīng)自然， 人和自然是一種依存的關(guān)系；生產(chǎn)力水平有所提高后，人類開始開發(fā)利用自然； 隨著科技進(jìn)步和生產(chǎn)力水平的進(jìn)一步提高，人類毫無節(jié)制地向大自然索取、 掠奪，招致了大自然的報(bào)復(fù)與懲罰；當(dāng)人類認(rèn)識(shí)到這種掠奪式開發(fā)的嚴(yán)重危害后，便開始尋求人與自然和諧相處的新境界。2 .社會(huì)輿論對(duì)大壩與生態(tài)問題的關(guān)注是社會(huì)進(jìn)步的表現(xiàn)生態(tài)與環(huán)境是當(dāng)前全社會(huì)所共同關(guān)注的問題。關(guān)注生態(tài)，是經(jīng)濟(jì)社會(huì)高度發(fā)展后人們思想認(rèn)識(shí)的升華所帶來的必然結(jié)果。作為水利水電工作者， 我們的一項(xiàng)重要任務(wù)就是保護(hù)生態(tài)，促進(jìn)人與自

28、然和諧相處。因此，我們應(yīng)該比以往、也應(yīng)該比任何人都更加重視生態(tài)和環(huán)境問題。對(duì)社會(huì)各界關(guān)于大壩和水利水電工程的不同看法，我們應(yīng)持歡迎態(tài)度。 但同時(shí),對(duì)偏激的、全盤否定大壩的錯(cuò)誤觀點(diǎn)也決不能茍同。3 .不同工程帶來的生態(tài)問題是不同的在不同的流域、 不同的河段、不同的壩址上建壩，帶來的生態(tài)問題是不同的，一定要具體問題具體分析。4 .國際上對(duì)大壩建設(shè)看法不同，是經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展不同階段的客觀反映一般而言，國際上對(duì)大壩問題的看法主要有兩種觀點(diǎn)：發(fā)達(dá)國家不同意修大壩，認(rèn)為大壩建設(shè)將對(duì)生態(tài)造成影響； 發(fā)展中國家主修大壩， 認(rèn)為不修大壩經(jīng)濟(jì)無法發(fā)展。 我國是發(fā)展中國家，我們贊成建壩，并在贊成修大壩的同時(shí)提出要十分

29、注意生態(tài)問題。當(dāng)前，大多數(shù)發(fā)達(dá)國家的水電開發(fā)率極高，有的國家甚至高達(dá)90%以上，水電資源開發(fā)已接近飽和，而發(fā)展中國家的水電資源開發(fā)水平極低，一般在10%左右。另外，發(fā)達(dá)國家的人均能源消耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于發(fā)展中國家，以美國為例，其人均用電量是中國的十幾倍，水庫攔蓄水資源量的比例遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于我國。因此，發(fā)展中國家要進(jìn)一步發(fā)展， 要解決電力能源問題，不發(fā)展水電是不現(xiàn)實(shí)、也是不可能的。5 .水電強(qiáng)國給我們的啟示挪威、巴西等國的環(huán)境并沒有因?yàn)榇罅啃藿ㄋ娬径獾狡茐?，相反地，在空氣質(zhì)量、水質(zhì)和其他環(huán)境要素方面是國際上先進(jìn)的國家。那種水電開發(fā)必然引起環(huán)境變壞、 水質(zhì)變臟等的認(rèn)識(shí)是一種誤解?？傊?，水電對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響應(yīng)

30、該重視，盡可能加以解決，但不至于成為影響水電開發(fā) 的一個(gè)致命的因素。我們應(yīng)公正客觀的看待這個(gè)問題。面對(duì)生態(tài)環(huán)境，我們應(yīng)該采取的對(duì)策1 .采取積極措施，最大限度減小對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響。2 .水電項(xiàng)目施工必須采取的措施3 .優(yōu)化工程設(shè)計(jì)，預(yù)防或減少水土流失4 .科學(xué)規(guī)劃，重視水電開發(fā)的環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作5 .加強(qiáng)相關(guān)法規(guī)、規(guī)章制度建設(shè)及專題研究6 .世界水力發(fā)電比較發(fā)達(dá)的國家的經(jīng)驗(yàn)可以被我們借鑒1 .采取積極措施，最大限度減小對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響。修魚道，搞人工繁殖、梯級(jí)開發(fā)，減少淹沒損失、裸露巖壁、土坡，采用綠化混凝土（能長(zhǎng)草的混凝土）進(jìn)行覆蓋2 .水電項(xiàng)目施工必須采取的措施主要措施有：加強(qiáng)施工場(chǎng)地?fù)p毀

31、地貌、植被以及河道的清理、恢復(fù)和改善；保持施工 機(jī)械的正常運(yùn)行；做到文明施工，控制粉塵污染；選擇低噪聲設(shè)備，避免夜間施工，爆破作 業(yè)應(yīng)避開居民休息時(shí)段等。3 .優(yōu)化工程設(shè)計(jì)，預(yù)防或減少水土流失工程規(guī)劃中，要結(jié)合生態(tài)水利的理念，綜合考慮地形地貌、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)等條件及自然環(huán)境，合理選定工程建設(shè)方案， 盡量減少工程建設(shè)對(duì)自然地貌的破壞。 通過不斷優(yōu) 化工程設(shè)計(jì)，把對(duì)區(qū)域景觀及生態(tài)的破壞降到最低水平，不占或少占農(nóng)田，節(jié)約資源。合理調(diào)配土石方，盡量做到填挖平衡，減少棄渣量。4 .科學(xué)規(guī)劃，重視水電開發(fā)的環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作當(dāng)前河流水電開發(fā)混亂，原因之一就是未能嚴(yán)格制訂執(zhí)行流域開發(fā)中長(zhǎng)期規(guī)劃。為了避免或

32、減輕水電開發(fā)對(duì)生態(tài)環(huán)境所造成的沖擊，需要制定科學(xué)的水電開發(fā)規(guī)劃體系，并將水電工程的生態(tài)與環(huán)境保護(hù)綜合規(guī)劃納入其中，按照環(huán)境影響評(píng)價(jià)法 的有關(guān)規(guī)定，對(duì)河流水電開發(fā)項(xiàng)目可能造成的環(huán)境影響進(jìn)行分析預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)論證，提出預(yù)防或減輕負(fù)面影響的有效措施。5 .加強(qiáng)相關(guān)法規(guī)、規(guī)章制度建設(shè)及專題研究加強(qiáng)相關(guān)法規(guī)、規(guī)章制度的建設(shè)以及專題的研究，科學(xué)合理確定水電開發(fā)方式和河流生 態(tài)流量，維護(hù)河流健康生命。嚴(yán)格遵守環(huán)境影響評(píng)價(jià)制度，按照誰開發(fā)誰保護(hù)、誰受益誰補(bǔ)償?shù)脑瓌t ，探索建立水電 生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制和環(huán)境恢復(fù)治理責(zé)任機(jī)制 ，加強(qiáng)水電開發(fā)利用中的環(huán)境保護(hù)工作 ，建設(shè)環(huán)境友 好、社會(huì)和諧型水電。6 .世界水力發(fā)電比較發(fā)達(dá)的

33、國家的經(jīng)驗(yàn)可以被我們借鑒美國、挪威、瑞士是世界上公認(rèn)的水電開發(fā)比較成功的國家。這些國家在處理水電開發(fā)與生態(tài)環(huán)境影響的問題上已經(jīng)積累了不少成功的經(jīng)驗(yàn)。他們成功的經(jīng)驗(yàn)應(yīng)該為我們所借鑒。水利水電工程-專業(yè)前沿題目：水電工程與環(huán)境主要講課容1 水電發(fā)展概述2 水電建設(shè)與環(huán)境安全問題3 水電建設(shè)環(huán)境污染問題四水電工程建設(shè)與氣候變化關(guān)系問題五 水電建設(shè)對(duì)環(huán)境影響 的對(duì)策一 水電發(fā)展概述（一）世界水電發(fā)展?fàn)顩r（二）我國水電發(fā)展?fàn)顩r（三）水電環(huán)境之爭(zhēng)由來能源（電力）概況（二）、能源概況與水電建設(shè)能源結(jié)構(gòu)：煤為基礎(chǔ)、多元發(fā)展”；煤炭為 主體、電力為中心，油氣、新能源全面發(fā)展；提高煤炭利用效率和清潔性。需求預(yù)測(cè)全

34、面建設(shè)小康社會(huì) 2020年GDP13兩番，預(yù)測(cè)電力需求9.2億kW,估計(jì)水電 達(dá)2.3 億kW,每年需新增近千萬 kW發(fā)展戰(zhàn)略：“大力開發(fā)水電，優(yōu)化發(fā)展煤電，積極推進(jìn)核電，適度發(fā)展天然氣發(fā)電，鼓勵(lì)新能源發(fā)電（電力工業(yè)中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃）三組生態(tài)環(huán)境影響因子。（1）物理化學(xué)系統(tǒng)1）水文水質(zhì)：水溫、流量、水質(zhì)、泥沙沖淤平衡等。2） 土壤地質(zhì)：土壤肥力、水土流失、庫岸坍塌及滑坡、水庫滲漏3）氣象氣候：氣溫、降水、干燥度等。（2）生物系統(tǒng)1）動(dòng)物：珍稀動(dòng)物種類和數(shù)量、水生動(dòng)物種類和數(shù)量、魚類泡游習(xí)性等2）植物：珍稀植物種類和數(shù)量、水生植物種類和數(shù)量、綠化覆蓋率等。3）微生物：藍(lán)藻數(shù)量。（3）社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)1

35、）人民生活水平：居民收入、人均水資源占有量等。2）水安全：水量保障程度、防洪條件變化等。3）社會(huì)穩(wěn)定：移民影響、公眾對(duì)調(diào)水工程認(rèn)可度等。4）經(jīng)濟(jì)發(fā)展：地區(qū)總產(chǎn)值、城市化水平、土地資源承載力等。二 水電建設(shè)與安全問題（一）歷史：水與戰(zhàn)爭(zhēng)（二）板橋水庫（三）三峽水庫（四）眾多中小水庫安全問題（一）歷史：水與戰(zhàn)爭(zhēng)5 月，在617中隊(duì)傳奇般的奇襲之后（指1943年5月16日晚，英國用“蘭開斯特”重型轟炸機(jī)掛載特制的圓桶炸彈，炸毀炸傷埃代爾、莫奈及索爾培三座水壩的“懲罰行動(dòng)” Operation Chastise ,譯者注）,Vajont Dam瓦依昂壩，意大利為混凝土雙曲拱壩， 最大壩高262m,水庫

36、總庫容1.69億m3樞紐的主要建筑物包括：混凝土雙曲拱壩；左岸引水發(fā)電系統(tǒng)和地下廠房；壩上表孔；左岸泄洪隧洞。汝南縣汽車站前板橋潰壩后的慘景板橋下游六公里處的洪痕水庫垮壩悲劇，如同陰影，伴隨著人類自進(jìn)入“工業(yè)革命”時(shí)代以來的水庫興建史，一 再重演：1864年，英國戴爾戴克水庫在蓄水中發(fā)生裂縫垮壩，死亡 250人，1889年，美國約翰斯敦水庫洪水漫頂垮壩，死亡 4000-10000人。1959年，法國瑪爾帕塞水庫因地質(zhì)問題發(fā)生垮壩，死亡 421人。1960年，巴西奧羅斯水庫在施工期間被洪水沖垮，死亡 1000人。1963年，意大利瓦伊昂拱壩水庫失事，死亡 2600人。1963年，中國家臺(tái)土壩水庫

37、失事，死亡 943人。1979年，印度曼朱二號(hào)水庫垮壩，死亡 5000-10000人。三水利水電工程環(huán)境影響概述（一） 水電工程施工期間對(duì)環(huán)境的影響（二）水庫運(yùn)行發(fā)電后對(duì)環(huán)境的影響 生態(tài)基流對(duì)生態(tài)與環(huán)境的負(fù)面影響水污染：早衰五 水電建設(shè)對(duì)環(huán)境影響的對(duì)策建設(shè)前期施工期建成后第二節(jié)正槽溢洪道水渠段、控制段、泄槽段、消能防沖設(shè)施、出水渠二、側(cè)槽設(shè)計(jì)1、堰長(zhǎng) 2 、槽底縱坡 3、側(cè)槽橫斷面底寬（b0、bL ） 4、側(cè)槽橫向邊坡系數(shù)5、側(cè)槽始端槽底高程與末端水深河岸溢洪道簡(jiǎn)介：在水利樞紐中，為了防止洪水漫過壩頂， 危及大壩和樞紐的安全， 必須布置泄水建筑物, 以宣泄水庫按運(yùn)行要求不能容納的多余來水量。常

38、用的泄水建筑物有河床式溢洪道、河岸溢洪道。對(duì)于以土石壩及某些輕型壩型為主壩的樞紐，常在壩體以外的岸邊或天然垃口布置溢洪道，稱河岸溢洪道。溢洪道除應(yīng)有足夠的泄洪能力外，還應(yīng)保證在運(yùn)用期間的自身安全和下泄水流與原河道水流得到良好的銜接。一、河岸溢洪道的型式河岸溢洪道其主要型式有正槽溢洪道側(cè)槽溢洪道井式虹吸式(1)正槽溢洪道：其泄槽與溢流堰軸線正交，過堰水流與泄槽軸線方向一致，如圖6-1所示。正槽溢洪道適用于各種水頭和流量，并且水流條件好，運(yùn)用管理方便。因此，在實(shí)際工 程中，大多數(shù)以土石壩為主壩的水利樞紐都采用這種溢洪道。(2)側(cè)槽溢洪道：其溢流堰與泄槽的軸線接近平行，過堰水流在較短距離轉(zhuǎn)彎約90o

39、,再經(jīng)泄槽泄入下游。它適宜壩肩山體高，岸坡較陡的情況。(3)井式溢洪道：圖 6-3所示，這種溢洪道由溢流喇叭口段、豎井段和泄洪隧洞段組成。 水流進(jìn)入環(huán)行溢流堰后，經(jīng)豎井和泄水隧洞段流入下游。這種泄水設(shè)施的主要建筑物是泄水 隧洞.缺點(diǎn)：水流條件復(fù)雜，超泄能力小， 容易產(chǎn)生空蝕和振動(dòng)。在工程實(shí)踐中， 布置這種泄洪設(shè) 施往往與導(dǎo)流隧洞相結(jié)合， 施工期采用隧洞導(dǎo)流， 竣工后廢洞利用。專門布置豎井式溢洪道 泄洪在我國應(yīng)用較少。(4)虹吸式溢洪道：如圖 6-4所示，它是一種封閉式溢洪道，其工作原理是利用虹吸的 作用泄水。當(dāng)庫水位達(dá)到一定的高程時(shí)，淹沒了通氣孔，水流經(jīng)過堰頂并與空氣混合，逐漸將曲管的空氣帶出

40、， 使曲管產(chǎn)生真空，虹吸作用發(fā)生而自動(dòng)泄水。這種溢洪道的優(yōu)點(diǎn)是能自動(dòng)調(diào)節(jié)上游水位，不需設(shè)置閘門。其缺點(diǎn)是超泄能力較小，構(gòu)造復(fù)雜，且工作可靠性較差， 在大中型工程應(yīng)用較少。以上四種類型的泄洪設(shè)施，前兩種設(shè)施的整個(gè)流程是完全敞開的，故又稱為開敞式溢洪 道，而后兩種又稱為封閉式溢洪道。二、河岸溢洪道的位置選擇考慮樞紐總體布置、地形、地質(zhì)、施工及運(yùn)行、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等因素。(1)樞紐總體布置：溢洪道布置應(yīng)結(jié)合樞紐布置全面考慮，避免泄洪、發(fā)電、航運(yùn)及灌溉等建筑物在布置上的干擾。其布置時(shí)合理選擇泄洪消能布置和型式，進(jìn)水口應(yīng)短而直，出水渠應(yīng)與下游河道平順連接，避免下泄水流的沖刷及淤積，(2)地形、地質(zhì)條件，溢洪道

41、應(yīng)布置在地形適宜、地質(zhì)堅(jiān)固且穩(wěn)定的岸邊或天然垃口的 巖基上，以減少開挖量。并應(yīng)盡量避免深挖，以免造成高邊坡失穩(wěn)或邊坡處理困難等問題。需要特別指出的是， 在選擇溢洪道的位置時(shí)，應(yīng)充分考慮水文地質(zhì)條件，以確保溢洪道的安全。(3)施工和運(yùn)行：應(yīng)使開挖出渣線路和堆渣場(chǎng)地便于布置，并考慮利用開挖出來的土石料作為筑壩材料，以減少棄料為運(yùn)行方便，溢洪道不宜離水庫管理處太遠(yuǎn)。正槽溢洪道一般由進(jìn)水渠段、控制段、泄槽段、消能防沖設(shè)施和出水渠五個(gè)部分組成。 一、進(jìn)水渠進(jìn)水渠是水庫與控制段之間的連接段 ；作用：進(jìn)水及調(diào)整水流。當(dāng)控制段鄰近水庫時(shí)，進(jìn)水渠可用一喇叭形進(jìn)水口代替，具體布置 應(yīng)從三個(gè)方面考慮：(1)平面布置

42、：進(jìn)水渠在平面上最好按直線布置，且前緣不得有阻礙進(jìn)流的山頭或建筑物，以便水流均勻平順入渠。受地形、地質(zhì)條件及上游河勢(shì)的影響需設(shè)置彎道時(shí)，彎道軸線的轉(zhuǎn)彎半徑不宜小于4倍渠底寬度。彎道與控制段之間應(yīng)布置一(2-3)H直線段過渡。(2)橫斷面布置進(jìn)水渠一般按梯形斷面，在控制段前緣過渡成矩形斷面。進(jìn)水渠應(yīng)有足夠的斷面尺寸。一般可先擬定流速，由流速控制斷面尺寸。進(jìn)水渠流速，應(yīng)以大于庫水懸移質(zhì)的不淤流速和小于渠底不沖流速，一般不應(yīng)大于4m/s。在山勢(shì)陡峭、開挖量較大的情況下，也可達(dá)(5 7m/s)。進(jìn)水渠一般可不襯護(hù)，當(dāng)為了減小水頭損失或滿足抗沖要求時(shí)，也可用混凝土、漿砌石襯護(hù)。(3)縱斷面布置進(jìn)水渠的縱

43、斷面應(yīng)布置成平坡或不大的反坡(傾向水庫)。當(dāng)控制段采用實(shí)用堰時(shí)，堰前渠底高程宜比控制段堰頂高程低0.5Hs (Hs為堰面設(shè)計(jì)水頭)，以保持良好的入流條件和增大堰的流量系數(shù)。當(dāng)控制段采用寬頂堰時(shí)，渠底高程可與堰頂齊平或略為降低。二、控制段控制段又稱溢流堰段，是控制溢洪道泄洪流量的關(guān)鍵部位。1、堰型選擇通常選寬頂堰、實(shí)用堰，有時(shí)采用駝峰堰。(1)寬頂堰寬頂堰的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工方便，水流條件穩(wěn)定，但流量系數(shù)較小。在泄洪量不大的中小型工程應(yīng)用較廣，堰型布置如圖6-5 (a)所示。寬頂堰的堰體用混凝土或漿砌石進(jìn)行襯砌，使堰基免受沖刷，保持堰面平整光滑， 以增加泄水能力。在堅(jiān)實(shí)的巖基，有抗沖能力，可以

44、不襯砌，但應(yīng)開挖的平整度對(duì)流量系數(shù)的影響。(2)實(shí)用堰實(shí)用堰的優(yōu)點(diǎn)是堰面流量系數(shù)比寬頂堰大，泄水能力強(qiáng)，但施工相對(duì)復(fù)雜。在大中型工程中，特別是在泄洪流量較大的情況下，多采用這種堰型，如圖 6-5 (b)所示。我國多采用：WE即準(zhǔn)剖面堰和克一奧剖面堰；堰面的水力學(xué)參數(shù)可參見水力學(xué)或有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)。對(duì)于重要工程，其水力學(xué)參數(shù)應(yīng)由水工模型試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證或修正。(3)駝峰堰駝峰堰是一種復(fù)合圓弧低堰，如圖6-6所示。它的特點(diǎn)是堰體較低，流量系數(shù)較大，設(shè)計(jì)與施工難度介于 WESg與寬頂堰之間，對(duì)地基要求相對(duì)較低，適用于軟弱巖性地基。圖6-6駝峰堰常見的剖面圖2、堰面參數(shù)對(duì)流量的影響定型設(shè)計(jì)水頭Hd的選擇 在堰

45、頂水頭不變的情況下， Hd愈小，流量系數(shù)愈大，但是，過小 的Hd將對(duì)堰面產(chǎn)生不利影響。 對(duì)于低堰(P1W 1.33Hd )，堰面出現(xiàn)危險(xiǎn)負(fù)壓的機(jī)會(huì)比高堰少。當(dāng) P1W1.33Hd 時(shí)，取 Hd=(0.65 0.85)Hmax。當(dāng) P1>1.33Hd 時(shí)，取 Hd=(0.75 0.95)Hmax。(2)實(shí)用堰高度選擇堰高對(duì)流量系數(shù)也有較大的影響，實(shí)踐證明，低實(shí)用堰的流量系數(shù)隨P1/Hd的減小而減小。在確定 Hd的前提下，P1愈小，則 m愈小。當(dāng)P1/Hdv0.3時(shí)，m 值明顯降低，為了獲得較大流量系數(shù)， 一般要求P應(yīng)大于0.3Hd。對(duì)駝峰堰取P1=( .24-0.34 ) Hdo在低堰中，

46、下游堰高不足時(shí)，過堰水流將不能保證自由宣泄，從而出現(xiàn)流量系數(shù)隨著堰 頂水頭增加而降低的現(xiàn)象。因此：下游堰高P2必須保持一定的高度，一般：P2 > 0.6Hd。(3)堰長(zhǎng)對(duì)流量的影響對(duì)于寬頂堰，堰長(zhǎng) L (沿水流方向)對(duì)流量影響也很大。當(dāng)堰長(zhǎng)L>10H時(shí)(H為堰頂水頭)，堰面流態(tài)已發(fā)生了質(zhì)的變化。此時(shí)，不能按寬頂堰公式計(jì)算過堰流量。三、泄槽泄槽的水流特點(diǎn)是高速、紊亂、摻氣、慣性大，對(duì)邊界變化非常敏感。當(dāng)邊墻有轉(zhuǎn)折時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生緩沖擊波， 對(duì)下游消能產(chǎn)生不利影響；當(dāng)水流的佛氏數(shù) Fr>2時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生波動(dòng)和摻氣現(xiàn)象；若流速超過 15m/s時(shí)，可能產(chǎn)生空蝕問題。因此，應(yīng)注重泄槽的合理布

47、置。1、泄槽的平面布置泄槽在平面上應(yīng)盡量按直線、等寬和對(duì)稱布置。當(dāng)泄槽較長(zhǎng)，為減少開挖，可在泄槽的前端設(shè)收縮段、末端設(shè)擴(kuò)散段，但必須嚴(yán)格控制。為了適應(yīng)地形地質(zhì)條件，減少工程量，泄槽軸 線也可設(shè)置彎道。(1)收縮角與擴(kuò)散角當(dāng)泄槽的邊墻向收縮時(shí)，將使槽水流產(chǎn)生陡沖擊波。沖擊波的波高取決于邊墻的偏轉(zhuǎn)角0 , 其值越大，波高則越大。當(dāng)邊墻向外擴(kuò)散時(shí)，水流將產(chǎn)生緩沖擊波。若擴(kuò)散角。過大，水流 將產(chǎn)生脫離邊墻的現(xiàn)象。因此，應(yīng)嚴(yán)格控制其邊墻的收縮角和擴(kuò)散角。一般不宜大于6 -8 °工程經(jīng)驗(yàn)和試驗(yàn)資料表明：當(dāng)收縮角和擴(kuò)散角控制在 6°以時(shí)，槽的水流流態(tài)較好。當(dāng)0<6°時(shí)，可

48、不進(jìn)行沖擊波驗(yàn)算。對(duì)重要工程還應(yīng)進(jìn)行水工模型試驗(yàn)。(2)彎道設(shè)計(jì)泄槽在平面上必須設(shè)彎道時(shí)，彎道應(yīng)設(shè)置在流速較小、水流平穩(wěn)、底坡較緩，且無變化的部位。轉(zhuǎn)彎時(shí)，應(yīng)采用較大的轉(zhuǎn)彎半徑及適宜的轉(zhuǎn)角。矩形斷面：可取r=(4-6)B ,轉(zhuǎn)角。>20°。圖6-7所示。可在直線與彎道之間設(shè)緩和過渡段。 第二節(jié) 正槽溢洪道泄水槽斷面形狀彎道曲線的幾何形狀K值矩形簡(jiǎn)單圓曲線1梯形簡(jiǎn)單圓曲線1矩形帶有緩和曲線過渡段的 復(fù)曲線0.5梯形帶有緩和曲線過渡段的 復(fù)曲線1矩形既有緩和曲線的過渡段， 槽底又橫向斜傾0.5緩和曲線段可采用大圓弧曲線，其軸線半徑r可取2rc,長(zhǎng)度取2、泄槽的縱剖面布置泄槽縱剖面設(shè)

49、計(jì)主要是選擇適宜的縱坡。，因此，對(duì)于長(zhǎng)度較短的泄槽， 宜采用單一的縱坡。為了保證不在泄槽上產(chǎn)生水躍，縱坡不宜太緩，而太陡的縱坡對(duì)泄槽的底板和邊墻的自身穩(wěn)定不利。因此，必須大于水流臨界坡。常用縱坡為1%-15%當(dāng)泄槽較長(zhǎng)時(shí)，為了適應(yīng)地形地質(zhì)條件，減少開挖量，泄槽沿程可隨地形、地質(zhì)變化而 變坡，但變坡次數(shù)不宜多，且以由緩變陡為好。第二節(jié) 正槽溢洪道縱坡由緩變陡，應(yīng)避免緩坡段末端出射的水流脫離陡坡段始端槽底而產(chǎn)生負(fù)壓和空蝕現(xiàn) 象。為此，應(yīng)在變坡處采用與水流軌跡相似的拋物線過渡，如圖 6-8所示。拋物線方程按下 式確定縱坡由陡變緩時(shí)，由于槽面體型變化和離心力的作用，流態(tài)復(fù)雜，壓力分布變化大，水流紊動(dòng)強(qiáng)

50、烈，該處容易發(fā)生空蝕，應(yīng)盡量避免。如無法避免，變坡處用R>(810)H反弧段。 3、泄槽的橫斷面泄槽的橫斷面應(yīng)盡可能按矩形布置，并進(jìn)行襯砌。這種斷面流態(tài)較好，特別是消能設(shè)施 采用底流消能時(shí)，能保證較好的消能效果。對(duì)于巖基較軟弱破碎或土基上的泄槽，可按梯形斷面布置，并加固邊坡護(hù)面或用擋土墻護(hù)砌。邊坡系數(shù)不應(yīng)大于1.5 (以1.11.5為宜)，以免水流外溢。泄槽的邊墻或襯護(hù)高度應(yīng)按水流波動(dòng)及摻氣后的水深加安全超高確定，水流波動(dòng)及摻氣 后的水深可按下式估算泄槽的安全超高可根據(jù)工程的規(guī)模和重要性決定，一般取0.51.5m。設(shè)置彎道后，彎道處由于離心力和沖擊波共同作用下產(chǎn)生的橫向水面高差(圖6-9

51、)按下式計(jì)算為消除彎道沖擊干擾，常將側(cè)渠底高程降低Z,外側(cè)抬高 Z。4、泄槽的構(gòu)造(1)泄槽的襯砌為了保護(hù)槽基不受沖刷和風(fēng)化，泄槽一般都要進(jìn)行襯砌。 并且要求襯砌表面平整光滑，避免槽面產(chǎn)生負(fù)壓和空蝕；接縫處止水可靠，防止高速水流鉆入縫將襯砌掀動(dòng)；排水暢通，有效降低襯砌底面的揚(yáng)壓力而增加襯砌的穩(wěn)定性。泄槽一般采用混凝土襯砌，流速不大的中小型工程也可以采用水泥砂漿或細(xì)石混凝土砌 石襯砌，但應(yīng)適當(dāng)控制砌體表面的平整度。襯砌厚度：工程規(guī)模，流速和地質(zhì)條件決定。目前，襯砌厚度尚未形成成熟的計(jì)算方法和公式，工程應(yīng)用中主要還是采用工程類比法確定：一般取0.40.5m左右，不應(yīng)小于 0.3m。當(dāng)單寬流量或流速

52、較大時(shí)，適當(dāng)加厚達(dá)0.8m。為了防止溫變應(yīng)力引起溫度裂縫，重要的工程常在襯砌臨水面配置適量的鋼筋網(wǎng)，縱橫 布置，每方向的含鋼率約為 0.1%0.2%。 巖基上必要的情況下可布置錨筋：插入新鮮巖層，錨筋的直徑 25mm上，間距1.53.0m,插入巖基1.01.5m。土基：可增加襯砌厚度或增設(shè)上下游齒墻。(2)襯砌的分縫、止水和排水為控制溫度裂縫，除了配置溫度鋼筋外，泄槽襯砌還需要在縱、橫方向分縫 一般采用1015m,襯砌較薄時(shí)取小值。 圖6-10襯砌的接縫型式襯砌的接縫：平接、搭接和鍵槽接等如圖6-10所示。垂直于流向的橫縫比縱縫要求高，宜采用搭接式，巖基較堅(jiān)硬且襯砌較厚時(shí)也可采用鍵槽縫；縱縫可

53、采用平接縫。為防止高速水流通過縫口鉆入襯砌底面，將襯砌掀動(dòng)，所有的伸縮縫都應(yīng)布置止水，其布置要求與水閘底板基本相同。襯砌的排水設(shè)施：在縱、橫伸縮縫下面布置，縱、橫貫通。巖基上的橫向排水，通常在巖基開挖溝槽并回填碎石形成。溝槽尺寸一般取0.3m>0.3m,頂面蓋上木板或?yàn)r青油毛氈，防止?jié)仓r砌時(shí)砂漿進(jìn)入而影響排水效果?？v向排水：一般在溝放置透水的混凝土管，直徑 10 cm20cm,視滲水多少而定。施工時(shí)：縱、橫排水溝應(yīng)注意開挖成一定的坡度，保證橫向排水匯集的滲水盡快地匯集到縱 向排水管，并順暢地排往下游。土基平鋪式排水：由30cm厚度的碎石層形成。粘性土地基：應(yīng)先鋪一層厚0.20.5m的砂

54、礫墊層，再鋪碎石，或直接在砂礫墊層中布置透水混凝土管形成排水層。 對(duì)于細(xì)砂地基，則應(yīng)先鋪一層厚0.20.4m的粗砂，再做碎石排水 層。54泄槽兩側(cè)的邊墻：墻頂高程：可由泄槽的水面曲線高程并考慮水流波動(dòng)和摻氣高度及安全超高確定。邊墻的結(jié)構(gòu)：如基巖良好，可做成襯砌式，其結(jié)構(gòu)與底板襯砌相同， 厚度一般不小于30cm, 且用鋼筋與巖坡錨固。 邊墻本身無需設(shè)置縱縫， 但多在與邊墻接近的底板設(shè)置縱縫 （見水閘 分離式底板布置）；橫縫應(yīng)與底板貫通。較差巖基將邊墻做成重力式擋土墻。邊墻止水和排水：排水應(yīng)與底板下面橫向排水連通。注意：止水排水是防止動(dòng)水壓力和揚(yáng)壓力對(duì)襯砌穩(wěn)定影響而采取的有力措施，對(duì)保證泄槽的安全運(yùn)用是很重要的，切勿忽視其作用而馬虎從事，以致造成工程事故。四、消能防沖設(shè)施溢洪道泄水：?jiǎn)螌捔髁看?、流速高，能量集中，如果消能設(shè)施考慮不當(dāng)，出槽的高速水流與下游河道的正常水流不能妥善銜接，易造成下游河床和岸坡沖刷，甚至?xí)＜耙绾榈赖陌踩?河岸溢洪道消能設(shè)施：一般采用挑流消能或底流消能，有時(shí)也可采用其他型式的消能措施。挑能消能：一般適用巖石地基的高中水頭樞紐，消能設(shè)施的平面形式有等寬式，擴(kuò)散式和收縮式（包括窄縫式），挑流鼻坎有連續(xù)式，差動(dòng)式等。采用挑流消能時(shí)，應(yīng)考慮挑射水流的霧化對(duì)樞紐 其他建筑物運(yùn)行的影響。挑流坎的結(jié)構(gòu)型式：如圖6-11所示，圖（a）為重力式，