水工建筑物-擋水建筑物知識(shí)系列

水工建筑物—擋水建筑物知識(shí)系列什么是水利水電工程樞紐？為了滿足防洪需求，獲得發(fā)電、灌溉、供水、航行等方面的綜合效益，需要在河流的適宜段修建不同類型的建筑物，用來(lái)控制和支配水流。這些建筑物通稱為水工建筑物，而不同功能的水工建筑物組成的綜合體稱為水利水電工程樞紐。水工建筑物按其作用可分為幾類？水工建筑物種類繁多，但按其作用可以分為擋水建筑物，泄水建筑物，輸水建筑物，?。ㄟM(jìn)）水建筑物，整治建筑物，專門為灌溉、發(fā)電、過(guò)壩需要而興建的建筑物等六類。但是，應(yīng)當(dāng)指出的是，有些水工建筑物的功能并非單一，難以嚴(yán)格區(qū)分其類型。如各種溢流壩既是擋水建筑物，又是泄水建筑物；水閘既能擋水，又可泄水，有時(shí)還作為灌溉渠首或供水工程的取水建筑物，什么是擋水建筑物？用于攔截江河水流，形成水庫(kù)或空高上游水位的建筑物。如各種壩和水閘以及為抗御洪水或擋潮沿江河岸修建的堤防、海塘等。水庫(kù)有哪些特征水位及相應(yīng)庫(kù)容？庫(kù)容大小決定著水庫(kù)調(diào)節(jié)徑流的能力和它所能提供的效益。因此，確定水庫(kù)特征水位及其相應(yīng)庫(kù)容是水利水電工程規(guī)劃、設(shè)計(jì)的主要任務(wù)之一。（1）死水位和死庫(kù)容水庫(kù)正常運(yùn)用情況下允許水庫(kù)消落到最低的水位稱為死水位，該水位以下的庫(kù)容即死庫(kù)容。除特殊情況外，死庫(kù)容不參與徑流調(diào)節(jié)，即不能動(dòng)用這部分水庫(kù)的水量。（2）正常蓄水位和興利庫(kù)容水庫(kù)正常運(yùn)用情況下，為滿足設(shè)計(jì)的興利要求，在設(shè)計(jì)枯水年（或枯水段）開始供水時(shí)應(yīng)蓄到的水位，稱為正常蓄水位，又稱設(shè)計(jì)興利水位。該水位與死水位間的庫(kù)容即興利庫(kù)容。正常蓄水位到死水位間的水庫(kù)深度稱為消落深度或工作深度。（3）防洪限制水位水庫(kù)在汛期允許興利蓄水的上限水位稱為防洪限制水位?？筛鶕?jù)洪水特性和防洪要求，對(duì)汛期不同時(shí)期分段擬定。（4）防洪高水位和防洪庫(kù)容當(dāng)退下游防護(hù)對(duì)象的設(shè)計(jì)洪水位時(shí)，水庫(kù)為控制下泄流量而攔蓄洪水，這時(shí)在壩前達(dá)到的最高水位稱為防洪高水位。該水位與防洪限制水位間的庫(kù)容稱為防洪庫(kù)容。當(dāng)防洪限制水位低于正常蓄水位時(shí)，防洪庫(kù)容與興利庫(kù)容的部分庫(kù)容是重疊的，可減小專用防洪庫(kù)容，重疊部分稱共用庫(kù)容或重疊庫(kù)容，在汛期是防洪庫(kù)容的一部分，而在汛后則為興利庫(kù)容的一部分。（5）設(shè)計(jì)洪水位和攔洪庫(kù)容水庫(kù)遇設(shè)計(jì)洪水，在壩前達(dá)到的最高水位稱為設(shè)計(jì)洪水位。該水位與防洪限制水位間的庫(kù)容稱為攔洪庫(kù)容。（6）校核洪水位和調(diào)洪庫(kù)容水庫(kù)遇校核洪水，在壩前達(dá)到的最高水位稱為校校洪水位。該水位與防洪限制水位間的庫(kù)容稱為調(diào)洪庫(kù)容。（7）總庫(kù)容和有效庫(kù)容校核供水位以下的全部庫(kù)容稱總庫(kù)容。校核洪水位與死水位之間的庫(kù)容稱有效庫(kù)容。攔水壩按形式可分為幾種？主要有土石壩、重力壩、拱壩、支墩壩和橡膠壩等。其中土石壩又可分為心墻壩、斜墻壩、堆石壩、均質(zhì)壩等。土石壩的工作特點(diǎn)是什么？土石壩是土壩與堆石壩的總稱。土石壩歷史悠久，在國(guó)內(nèi)外廣泛采用。其優(yōu)點(diǎn)是：就地取材；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于維修和加高、擴(kuò)建；對(duì)地質(zhì)條件要求較低，能適應(yīng)地基變形；施工技術(shù)較簡(jiǎn)單，工序少，便于組織機(jī)械化快速施工；有較豐富的修建經(jīng)驗(yàn)。其主要缺點(diǎn)在于：壩身不能溢流，需另設(shè)溢洪道；施工導(dǎo)流不如混凝土壩方便；粘性土料的填筑受氣候條件的影響大等。土石壩在設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行中必須滿足哪些要求？土石壩壩體主要由散粒材料構(gòu)成。為使其安全有效地發(fā)揮作用，在設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行中必須滿足以下各項(xiàng)要求：（1）不允許水流漫頂由于規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)洪水估計(jì)偏低，致使溢洪道行洪斷面偏??；或因壩頂高程不足，或水庫(kù)控制運(yùn)用不當(dāng)?shù)仍?，都可?dǎo)致壩頂漫水直至潰壩的嚴(yán)重事故。（2）不發(fā)生危害性滲透變形水庫(kù)蓄水后不僅在壩身和壩基內(nèi)產(chǎn)生滲流，而且?guī)焖€會(huì)繞過(guò)壩端經(jīng)兩岸滲向下游，形成繞壩滲流。滲透水流不但損失水量，更重要的是在滲流逸出處可能將土料中的細(xì)顆粒帶走或局部主體被沖動(dòng)，導(dǎo)致壩身、壩基產(chǎn)生危害性的滲透變形，甚至引起潰壩。（3）壩身和壩基應(yīng)穩(wěn)定可靠由于設(shè)計(jì)不當(dāng)或施工質(zhì)量不良，在外力作用下，可能造成壩坡或連同壩基的坍滑破壞。國(guó)內(nèi)外土石壩破壞事故中約有1／4是由滑坡造成的。（4）避免產(chǎn)生有害的裂縫由于受壩址地形、筑壩材料性質(zhì)。壩基不均勻沉陷、施工質(zhì)量以及地震荷載等因素的影響，壩身可能產(chǎn)生不均勻沉陷，一旦形成大的裂縫，就會(huì)危及壩身安全。（5）能抵抗其他自然現(xiàn)象的破壞作用庫(kù)區(qū)風(fēng)浪在水位變化范圍內(nèi)可能淘刷上游壩被；雨水沿坡面流動(dòng)可能沖毀壩坡；冰凍可能破壞壩坡；壩身粘性土料，冬季由干凍脹可能產(chǎn)生裂縫，夏季由于日曬又會(huì)龜裂，等等。土石壩有幾種類型？土石壩既可依筑壩施工方法分類，也可按土料在壩身內(nèi)的配置劃分類型。（1）根據(jù)筑壩施工方法可分為碾壓式上石壩、拋填式堆石壩、定向爆破堆石壩。水力沖填壩等。其中應(yīng)用最廣的是碾壓式上石壩。（2）按照土料在壩身內(nèi)的配置和防滲體的材料，可分為以下幾種主要類型：1）均質(zhì)壩。壩身的絕大部分由一種主料筑成，整個(gè)剖面起防滲和穩(wěn)定作用。2）粘土心墻和斜墻壩。用透水性較好的砂石料作壩殼，以防滲性較好的土質(zhì)做防滲體，設(shè)在壩中央或稍向上游傾斜的防滲墻壩稱為心墻壩或斜心墻壩；設(shè)在靠近上游面的防滲墻壩稱為斜墻壩。3）人工材料心墻或斜墻壩。防滲體由瀝青混凝土、鋼筋混凝土或其他人工材料制成，其余部分用土石料構(gòu)成的壩稱為人工材料心墻或斜墻壩。4）多種土質(zhì)壩。壩身主要部分由幾種不同的土料所構(gòu)成的壩稱為多種土質(zhì)壩。5）土石混合壩。將多種土質(zhì)壩的某些部位以石料代替，即成為土石混合壩。為改善壩身應(yīng)力狀態(tài)，避免裂縫，近代修建的高土石壩常將心墻略向上游傾斜做成斜心墻土石混合壩。土石壩主要由哪幾動(dòng)分組成？它們各自的作用是什么？土石壩四部分組成，即壩殼、防滲體、排水設(shè)備和護(hù)坡。壩殼是土石壩的主體，壩的穩(wěn)定主要靠它來(lái)維持；防滲體的作用是降低浸潤(rùn)線，防止?jié)B透破壞壩體和減少滲流量；排水設(shè)備的主要作用是要全地排除滲漏水，增加壩體和下游壩坡的穩(wěn)定性，降低揚(yáng)壓力；而護(hù)坡的作用則是防止波浪、冰層、溫度變化、雨水和水流等對(duì)壩坡的破壞。土壩的滲透變形有幾種主要形式？土壤在滲透水流作用下可能產(chǎn)生滲透變形。破壞性的滲透變形可以導(dǎo)致水工建筑物失事。滲透變形主要有以下幾種形式：管涌、流土、接觸沖刷及接觸流土和接觸管涌。什么叫管涌？壩身或壩基內(nèi)的土壤顆粒被滲流帶走的現(xiàn)象稱為管涌。什么叫流土？在滲流作用下，主體從壩身或壩基表面被掀起浮動(dòng)的現(xiàn)象稱為流土。流立現(xiàn)象主要發(fā)生在粘性土及較均勻的非粘性主體的滲流出口處。什么叫接觸沖刷？當(dāng)滲流沿著兩種顆粒不同的土層交界面流動(dòng)時(shí)，在交界面處的土壤顆粒被沖動(dòng)而使兩種顆粒不同的土層混合起來(lái)的現(xiàn)象稱為接觸沖刷。什么叫接融流土和接觸管涌？當(dāng)滲流垂直于兩相鄰?fù)翆拥慕唤缑?，如粘土心墻（或斜墻）與壩體砂礫料之間、壩體或壩基與排水設(shè)備之間以及壩體內(nèi)大小粒徑土層之間，有可能出現(xiàn)由于粘性上的凝聚力降低，形成剝蝕區(qū)或一層的細(xì)顆粒被滲流帶進(jìn)粗顆粒層，前者稱為接觸流上，后者稱為接觸管涌。重力壩的工作特點(diǎn)是什么？重力壩在水利水電工程中得到廣泛應(yīng)用，主要是因?yàn)樗哂幸韵聨追矫娴奶攸c(diǎn)：（1）安全可靠重力壩剖面尺寸大，應(yīng)力較小，筑壩材料強(qiáng)度高，耐久性好，因而抵抗水的滲漏、洪水漫頂、地震和戰(zhàn)爭(zhēng)破壞的能力都比較強(qiáng)。（2）對(duì)地形、地質(zhì)條件適應(yīng)性強(qiáng)任何形狀的河谷都可以修建重力壩，因?yàn)閴误w作用于地面上的壓應(yīng)力不高，所以對(duì)地質(zhì)條件的要求也較低。（3）樞紐泄洪問(wèn)題容易解決重力壩可以做成溢流的，也可以在壩內(nèi)設(shè)置泄水孔，一般不需要另設(shè)溢洪道或泄水隧洞，樞紐布置緊湊。（4）便于施工導(dǎo)流在施工期可以利用壩體導(dǎo)流，一般不需要另開設(shè)導(dǎo)流隧洞。（5）施工方便大體積混凝土，可以采用機(jī)械化施工，在放樣、立模和混凝土澆搗方面都比較簡(jiǎn)便。（6）結(jié)構(gòu)作用明確重力壩沿壩軸線用橫縫分成若干段，各壩段獨(dú)立工作，結(jié)構(gòu)作用明確，應(yīng)力分析和穩(wěn)定計(jì)算都比較簡(jiǎn)單。但是，重力壩也有下面一些缺點(diǎn)：（1）壩體剖面尺寸大，水泥用量多。（2）壩體應(yīng)力較低，材料強(qiáng)度不能充分發(fā)揮。（3）壩體與地基接觸面積大，因而壩底的揚(yáng)壓力較大，對(duì)穩(wěn)定不利。（4）