水利工程指对自然界的地表水和地下水进行控制和调配,以达到除害兴利的目的而修建的工程.水工建筑物:为综合利用水资源,达到防洪,灌溉,发电,供水,航运等目的,修建的不同类型的建筑物,以控制和支配水流,满足国民经济的需要.水利工程特点:工程量大,投资多,工期长;工作条件复杂;受自然条件制约,施工难度大;效益大,对环境影响也大;失事后果严重.可靠度:结构在正常设计,正常施工,正常运行的条件下,在设计基准期内完成预定功能的概率;安全性,适用性和耐久性合称为可靠性.流土:在向上渗流作用下,表层局部土体被顶起或是粗细颗粒群发生浮动而流失的现象管涌:在渗流作用下,土中的细颗粒由骨架孔隙通道中被带走而流失的现象,主要发生在无黏性土中接触冲刷:渗流沿两不同土壤接触面流动,带走细颗粒,使临近接触面不同土层混合起来接触流土:渗流方向垂直于两种不同土壤的接触面.坝基不同土层间渗流将一层细颗粒带至另一层粗颗粒(管涌);一层为黏土,含水量大,凝聚力降低而成块移动,甚至形成剥蚀(接触流土).灌浆:回填灌浆(充填衬砌与围岩之间的空隙,使之结合紧密,共同受力,以发挥围岩的弹性抗力作用,并减少渗漏.)和固结灌浆(加固围岩,提高围岩的整体性,减小围岩压力,保证围岩的弹性抗力,减小渗漏).水工隧洞:为满足水利水电工程各项任务的需要,在地面以下开凿的各种隧洞.土石坝指由当地土料,石料或混合料,经过抛填,碾压等方法堆砌成的挡水坝.扬压力:是渗透压力和浮托力的总称.其中渗透水压力由上,下游水位差产生,浮托力由下游水深产生.浸润线:土石坝挡水后,在坝体内形成由上游向下游的渗流,这在坝体中渗流的水面线.节制闸:枯水期用于拦截河道,抬高水位,以利上游取水或航运要求,洪水期则开闸泄洪,控制下泄流量.重力坝指依靠坝体自重所产生的抗滑力来维持稳定的挡水建筑物.其坝轴线一般为直线,垂直于坝轴线方向设横缝,将坝体分成若干个坝段,每一个坝段相当于固接于地基上的悬臂梁.有压隧洞指洞内充满水,没有自由水面,隧洞内壁承受较大的内水压力,断面形状一般为圆形的过水隧洞.水利水电工程分等和水工建筑物分级:(1)分等分级的意义(目的):为贯彻执行国家经济,技术政策,达到既安全又经济的目的.(2)将水利水电工程按其工程规模,效益和在国民经济中的重要性分为5等;(3)将水工建筑物的永久建筑物和临时建筑物按其所属工程等别及其在工程中的作用和重要性分为5级和3级.水闸按作用分为节制闸,进水闸,排水闸,分洪闸,挡潮闸,冲沙闸.书闸按闸室的结构型式可分为开敞式和涵洞式.
水闸组成:上游连接段(作用:使水流平顺进入闸孔,同时保护两岸及河床免受冲刷并具有防渗作用),闸室段,下游连接段.闸门作用:挡水和控制下泄流量.护坦作用:消减过闸水流的能量,防治冲刷下游河床.
上游连接段组成:上游翼墙,铺盖,护底,上游防冲槽,上游护坡.下游:下游翼墙,护坦(消力池),海漫,下游防冲槽,下游护坡.闸室段:底板,闸墩,闸门,胸墙,工作桥,交通桥.
水闸的底流方式,由消力池,海漫和防冲槽等三部分组成.
水闸工作特点：(1)稳定方向：水闸必须具有足够的重力,以维持自身的稳定.(2)渗流方向：应妥善进行防渗设计.(3)消能防冲方面：必须采取有效的消能防冲措施,以防止河道产生有害的冲刷.(4)沉降方面：采取必需的地基处理等措施,以减小过大的地基沉降和不均匀沉降.
提高水闸抗滑稳定措施:①将闸门位置移向低水位一侧,或将水闸底板向高水位一侧加长②适当加大结构尺寸③增加闸室地板的齿墙深度④增加铺盖长度或在不影响防渗安全的条件下将排水设施向水闸底板靠近⑤利用钢筋混凝土铺盖作为阻滑板,但闸室自身抗滑稳定系数应小于1.0,阻滑板应满足限裂要求.
土基特点:抗剪强度低,稳定性差;压缩性较大,容易产生不均匀沉降;易产生渗透变形,抗冲刷能力差;
水闸下游冲刷破坏主要部位是下游河床,下游岸坡.
处理：下游河床：设置消力池,消力槛,海漫,防冲槽等
下游岸坡：①在消力池斜坡段顶部上游预留平台,上设小槛；②使上游引渠具有较长的直线段,并对称布置翼墙；③下游布置翼墙,并控制翼墙扩散角；④下游设置护坡；⑤制订合理的闸门开启程序.水闸防渗长度:L=C△H
坝基加固处理有开挖,清理,固结灌浆和破碎带的处理.
进口建筑物型式:竖井式,塔式,岸塔式,斜坡式进水口.
重力坝特点:优点:1工作安全,运行可靠2对地形,地质条件适应性强3泄洪方便,导流容易4施工方便,维护简单5,受力明确,结构简单缺点:1坝体剖面尺寸大,材料用量多2材料的强度不能够得到充分发挥3坝底扬压力大,对坝体稳定不利4砼体积大,易产生不利的温度应力和收缩应力.
重力坝分类:按坝高分为低坝,中坝,高坝三类;按泄水条件分为溢流和非溢流重力坝;按坝体结构形式分为实体,宽缝,预应力,装配式和空腹重力坝.按材料科分为混凝土和浆砌石重力坝.
重力坝分缝原因：在水工建筑物中,为适应施工期和运行期的温度变化,地基不均匀沉降,施工时混凝土的浇筑能力及散热要求以及结构布置要求等设置的接缝构造.
缝的类型按作用分为温度缝(伸缩缝),沉陷缝和施工缝,按使用期限分为永久缝和临时缝.温度缝和沉陷缝多为永久缝,施工缝多为临时缝.
重力坝工作原理:在水压及其他荷载作用下,依靠坝体自重在坝基面产生的抗滑力来抵抗水平水压力已达到稳定的要求.提高重力坝抗滑稳定措施:设置倾斜的上游坝面,利用坝面上水重以增加稳定;采用有利的开挖轮廓线;设置齿墙;抽水降压措施;加固地基; 基本剖面:指坝体在自重,静水压力(水位与坝顶齐平)和扬压力3项主要荷载的作用下,满足稳定和强度的要求,并使工程量最小的三角形剖面.重力坝承受的主要荷载是呈三角形分布的静水压力,控制坝体剖面尺寸的主要指标是稳定,强度要求,重力坝基本剖面是三角形.
非溢流坝的坝顶或防浪墙顶必须高出库水位,其高出库水位的高度为:△h=hl+hz+hc,其中hl表示波浪高度,hz表示波浪中心线高
出静水位的高程,hc表示安全超高.
溢流坝的溢流面由顶部的曲线段,中间的直线段,底部的反弧段组成.溢流重力坝消能方式为挑流式,底流式,面流式和户斗流式.重力坝地基处理措施:①坝基的开挖与清理;②坝基固结灌浆:提高基岩的整体性和强度,降低地基的透水性;③帷幕灌浆:降低坝底渗流压力,防止坝基内产生机械或化学管涌,减少坝基渗流量.④坝基排水;⑤对断层破碎带,软弱夹层和溶洞进行处理.
重力坝坝体排水措施是:靠近上游坝面设置排水管幕,其上下端与坝顶和廊道直通.坝基排水措施是在灌浆帷幕后设排水孔幕.重力坝对地基要求：1重力坝地基应具有足够的抗压和抗剪强度,以承受坝体的压力2应具有良好的整体性和均匀性,以满足坝基的抗滑稳定要求和减少不均匀沉降3应具有足够的抗渗性和耐久性,以满足渗透稳定的要求和防止渗渗水作用下的岩体变质恶化.重力坝分缝:(1)横缝(2)纵缝(3)水平缝
土石坝分类:按施工方法分:碾压式土石坝,水力冲填坝,定向爆破堆石坝按坝体材料分:土坝,土石混合坝,堆石坝;在坝身内的配置和防渗体的额材料分:均质坝,黏土心墙心墙坝,斜墙坝和多种土质坝.
土石坝:优点:易于取材,工程造价低;适应地形条件能力强;运用较安全可靠;结构简单,易于维修和扩建;提高了土石坝的施工质量缺点:断面大,体积大;坝身一般不能溢流,需另设溢洪道;施工不如混凝土坝方便;粘性土料的填筑受气候条件影响.
坝坡比:上游:1:2.5,1:2.75,1:3;下游:1:2.25,1:2.5,1:12.75
渗流计算的水力学法原理:等效原理和叠加原理.
土石坝稳定破坏的状态:滑动(圆柱面,折线,复合滑动面),液化,塑性流动.
土石坝工作特点:稳定,渗流,沉陷,冲刷方面.
确定土石坝坝顶高程的确定:土石坝坝顶高程:水库静水位+超高(Y)Y=R+e+A①设计洪水位+正常运用情况的坝顶超高;②校核洪水位+非常运用情况的坝顶超高;③正常蓄水位加正常运用条件的坝顶超高;④正常蓄水位加非常运用条件的坝顶超高,再加地震安全加高
提高土石坝稳定性措施:提高了土的填筑标准;坝脚加压重;加强防渗排水措施;加固地基.
土石坝坝坡滑裂面形状：曲线滑裂面,直线或折线滑裂面,复合滑裂面.
面板堆石坝特点:就地取材;施工度汛问题比土坝容易解决;对地形地质和自然条=条件适应性较混凝土坝强;方便机械化施工,有利于加快施工工期和减少沉降;坝身不能泄洪,一般需另设泄洪和导流措施.
变形裂缝:由于不均匀变形,在坝的某些部应变和剪应变而产生的裂缝.
防渗体指该部位土体比坝壳其他部位土体更不透水,作用是控制坝体浸润线的位置,保持渗流稳定.设防渗体原因:土石坝挡水后,在坝体内会形成由上游的渗流,这会使水库损失水量,还引起管涌,流图等渗透变形,对坝颇稳定不利.形式:黏土心墙;黏土斜墙;非土料防渗体;
常用坝体排水形式:1贴坡排水2棱体排水3褥垫排水4管式排水5综合式排水土坝按防渗体的位置分为均质坝;粘土心墙坝;粘土斜心墙坝;粘土斜墙坝.
底流消能设施有挖深;消力槛;综合式三种形式.
常用泄水建筑物:河床式溢洪道,河岸溢洪道.
河岸溢洪道的分类:按结构形式分为正槽式,侧槽式 ,井式和虹吸式四种;按其泄洪标准和运用情况分为:正常溢洪道和非正常溢洪道(漫流式,自溃式,爆破引溃式三种).
泄槽水流特点:高速,紊乱,渗气,惯性大,对边界变化非常敏感.
正槽溢洪道由进水渠(将水库的水平顺地引向溢流堰),控制段(控制溢洪道泄流能力的关键部位),泄槽(将过堰洪水安全地泄向下游河道),消能防冲设施(消除多余能量),出水渠(溢洪道下泄水流经消能后,直接进入下游河床易造成伤害,应设置出水渠)等部分组成,溢流堰轴线与泄槽轴线接近正交,过堰水流流向与泄槽轴线方向一致.
侧槽溢洪道通常由溢流堰,侧槽,泄水道和出口消能段等部分组成.
正槽溢洪道和侧槽溢洪道区别：正槽溢洪道的泄槽轴线与溢流堰的轴线正交,过堰水流方向与泄槽轴线方向一致.侧槽溢洪道的泄槽轴线与溢流堰的轴线接近平行,过堰水流在侧槽内转900弯后顺泄槽而下.
水工隧洞衬砌作用: ①防止围岩变形,保证围岩的稳定②承受围岩压力,内水压力和其他荷载③防止渗漏④保护围岩免受水流,空气,温度,干湿变化等冲蚀破坏作用⑤平整围岩,减小表面粗糙,增大过流能力.
类型:1无衬砌隧洞2平整衬砌3受力衬砌(单层衬砌,组合式衬砌,预应力衬砌,喷锚衬砌)
隧洞选线:从地质条件考虑;布置泄水隧洞的进口应注意使水平平顺;泄水隧洞一般流速较高;隧洞沿线应有一定的埋置深度;从施工方面要求;
有压隧洞的底坡由进出口高程决定.
无压隧洞断面形式:城门洞形,马蹄形,圆形.
衬砌上荷载计算:围岩压力;弹性压力;内水压力(无压隧洞,有压隧洞);外水压力
泄水隧洞作用:配合溢洪道泄放水,使水库调度灵活;泄防下游兴利用水;在多沙的河道上泄洪排沙;为人防或检修建筑物的要求而放空水库;施工导流,往往与永久泄水建筑物结合.
地下轮廓布置原则:“上防下排”,即在闸室底板的上游侧布置铺盖,板桩和齿墙等防渗措施,用以延长渗径,减少底板下的渗透压力和渗透比降;在下游侧布置排水孔,减压井等排水设施,以便尽快排水渗水,减少底板下的渗透压力,防止发生渗透变形.闸基渗流计算方法:流网法,改进阻力系数法和直线比例法.直线比例法包括勃莱法和莱因法.底板作用:防冲,防渗.
荷载计算:自重,水重,水平水压力,扬压力,波浪压力,泥沙压力,地震力.
水平水压力指作用在胸墙,闸门,闸墩及底板上的水平水压力.
对于软土地基上的水闸,当计算地基最大沉降量或相邻部位的最大沉降差超过允许值时,采用措施:①变更结构形势②采用沉降缝隔开③调整闸室布置.尽量使基底压力均匀分布④调整基础尺寸,加大底板长度,以减少基底压力⑤必要时对地基进行人工加固,以提高地基承载力⑥选择合适的施工程序,将重大的建筑物安排在前期施工,使它提前沉降.
防渗,排水措施:排水孔;连续排水垫层.
侧向绕渗:水闸挡水后,除闸基有渗流外,水流同时还从上游经水闸两岸渗向下游的形式.
管路布置:竖井式,斜管式,折线形,桥式.
涵洞包括:圆涵,箱涵,盖板涵及拱涵.
拱形涵组成:拱圈,侧墙及底板.
跌水的上下游渠底高差为跌差.跌差小于3—5米时布置为单级跌水,超过5米为多级跌水,常采用等落差布置,每级跌差控制在3—5米.
渡槽按支承结构分为梁式,拱式,桁架式,组合式及悬吊或斜拉式
