水工建筑物重点知识总结

水利专业《水工建筑物》复习资料 第一章 绪论 1.水利工程的分类方法及其分类(重点) (1)按工程承担的任务分类:防洪工程、农田水利工程、水力发电工程、供排水工程、港 航工程、环境水利工程、综合利用水利工程 (2)按工程对水的作用分类:蓄水工程、排水工程、取水工程、输水工程、提水工程、水 质净化及污水处理工程 2.水利枢纽的概念 由不同类型的水工建筑物组成的综合体。 3.水工建筑物的类别有哪些？ 按其作用分为以下几类： （1）挡水建筑物：坝、闸和堤防等 （2）泄水建筑物：坝身泄水孔、溢洪道、泄洪洞等 （3）输水建筑物：输水洞、引水涵管、渠道、渡槽 （4）取水建筑物：输水建筑物的首部建筑物：进水闸、泵站 （5）专门建筑物：电厂、船闸、升船机、鱼道、筏道 （6）整治建筑物：用来整治河道、改善河道的水流条件，如丁坝、顺坝、导流堤、护 岸等。 *注意：有时分类不十分严格，闸可取水也可挡水；渠道可取水也可输水；溢流坝可挡水也 可泄水…… 4.水利工程的特点（了解） （1）工作条件复杂，考虑因素多； （2）受自然条件制约，施工难度大； （3）效益大，对环 境的影响也大； （4）失事后后果严重； （5）工程量大，投资巨大，工期长 第二章 水工建筑物设计综述 1.水电工程和水工建筑物如何分等分级？依据是什么？(重点) （1）水利工程(水利枢纽)的分等 水利工程分等 工程失常影响效益，工程失事造成灾难 工程规模有大小，安全程度有高低 分等依据：工程规模、效益、重要性 级别：五等 （2）水工建筑物的分级 永久性主要建筑物：大坝、厂房、泄洪闸… 水工建筑物 永久性次要建筑物：挡墙、导墙、护岸… 临时建筑物：施工围堰、导流建筑物… 分级依据：工程等别、作用、重要性 级别：五级 2.永久性建筑物、临时性建筑物(重点) 永久性建筑物是指工程运行期间使用的建筑物。 临时性建筑物是指工程施工期间使用的建筑物。 3.表达水工建筑物安全储备的方法(重点) （1）单一安全系数法（2）分项系数极限状态设计法 4.极限状态的类型(重点) （1）承载能力极限状态 当出现下列状态之一时，即认为超过了承载能力极限状态：①刚体失去平衡；②材料强度不 足而破坏；③结构失稳；④结构转变为机动体系；⑤结构体产生渗透失稳等现象； （2）正常使用极限状态 定义： 当结构或构件影响正常使用或达到耐久性的极限值时， 认为达到了正常使用极限状态。 ①影响结构正常使用或外观变形②对运行人员、设备、仪表等有不良影响的振动 ③对结构外形、耐久性以及防渗结构抗渗能力有不良影响的局部损坏等 5.结构功能函数的含义(重点) 当 Z=0 时，结构处于极限状态 6.安全系数法、分项系数极限状态设计法的含义 （1）单一安全系数法（水工规范） 表达式： 安全系数 K 考虑的因素：结构的安全等级；工作状况和作用效应组合；结构和地基的受力特 点和计算方法:模拟准确度；材料抗力、作用的实验、勘测方法和取值规则。 不足之处：是定性的标准，没有定量的意义；不同建筑物不可比较；同一结构的不同破坏状 况之间不可比较。 （2）分项系数极限状态设计法 理论基础：基于概率原理的结构可靠度分析理论 失效概率：不能完成预定功能的概率，pf =P[g(.) 2m，b 满足交通、运行管理、设备安全等要求。 13.重力坝极限状态设计的方法（看教材） 14.溢流重力坝孔口尺寸设计方法 溢流重力坝泄洪要求 ①足够的孔口尺寸,良好的孔形,较高的流量系数。 ②水流平顺, 不产生负压和振动, 避免发生空蚀。 ③保证下游河床不产生危及大坝安全的局部冲刷。 ④下泄水流不产生折冲水流等,不影响其他建筑正常运行。 ⑤有灵活控制下泄水流的设备。 孔口设计的步骤： （1）选定泄水方式（2）拟定泄水布置方案 （3）初步确定孔口尺寸（4）按规定洪水设计标准进行调洪演算 （5）求出各方案的防洪库容、设计和校核洪水位和下泄流量 （6）估算淹没损失和枢纽造价（7）综合比较，选出最佳方案 15.空化、空蚀、掺气的概念(重点) （1）空化：当高速水流在某点的压强低于饱和蒸汽压强时，水体中固有的小气核迅速膨胀 而成小空泡，这种现象称为空化。 （2）空蚀：当空气泡进入高压区受压而溃灭,因溃灭时间短暂,产生很高的局部冲击力，当 坝面冲击力大于材料凝聚力时，坝面遭到破坏。 （3）掺气：当下泄水流流速超过 7～8m/s 后，空气经水面被卷入水体，发生掺气现象。 1）自掺气：边界层水流发展到表面而掺气、水流射入空中扩散而掺气、水流射入水垫卷 吸空气而掺气。 maxmax :: rjj TTTTT水化热温升：（最高温度，入仓温度） 2）强迫掺气：因结构物的扰动、振动而掺气。 16.溢流重力坝消能工的型式、原理及其适用性(重点) 消能原理：通过水跃等局部水力现象，将水流动能转换为热能。 消能工形式: 底流消能,挑流消能,面流消能,消力戽消能 （1）底流消能的原理：通过水跃将急流转变为缓流而消能，主要靠水跃产生的表面旋滚与 底流间的强烈紊动、剪切和掺混消能。 底流消能的应用：多用于中、小型工程，高坝应用较少 （2）挑流消能：利用泄流建筑物出口处设置的挑流鼻坎，将急流挑向空中，再落入离建筑 物较远的下游河道，这种消能方式就叫挑流消能。 挑流消能能量耗散的组成：急流沿固体边界摩擦而耗能；射流在空中与空气摩擦、掺气和扩 散等耗能；射流落入尾水中淹没,紊动扩散耗能。 挑流消能适用于基岩比较坚固的中高水头各类泄水建筑物，应用广泛。 （3）面流消能的原理：利用鼻坎将急流挑至水面，在主流下面形成旋滚而消能。 适用条件：尾水深且变幅小,有排冰、漂木等要求 （4）消力戽消能的原理：消力戽的挑流鼻坎潜没在水下，形成不自由水舌，水流在戽内产 生漩滚，经鼻坎将高速的主流挑至表面。 适用条件：尾水深且变幅小,附近水域无航运要求,河床河岸抗冲能力强 17.坝身泄水孔的型式 主要型式：有压泄水孔，无压泄水孔，双层泄水孔 18.平压管、通气管的作用 平压管布置在检修闸门和工作闸门之间，用以在检修闸门提起前冲水平压，减小启门力。 进口工作闸门提起后，后面的空气被水流带走而形成负压，需于工作闸门后设通气管充气。 19.固结灌浆、帷幕灌浆的作用(重点) 固结灌浆的目的：增强基岩的整体性和强度，降低地基的透水性。 帷幕灌浆的目的：降低坝底渗透压力,防止坝基产生管涌，减少坝基渗流量。 20.断层破碎带、软弱夹层对重力坝的影响 断层的影响： （1）易产生不均匀沉降，引起坝体应力不均而开裂 （2）连通坝体、增大渗流压力，甚至产生管涌危及大坝安全 软弱夹层的影响： 软弱夹层较薄,遇水易泥化、软化，使坝基抗剪强度降低，影响坝体抗滑稳定性。 21.为什么要对重力坝进行材料分区(重点) 分区的目的：坝体各部位的工作条件不同,对砼各种性能要求各不同，为了节约和合理利用 水泥,常将坝体砼分区,各区可采用不同标号的砼。 22.重力坝坝体分缝的原因、类型(重点) （一）横缝 横缝的作用：将坝体分成若干独立工作的坝段,可减少温度应力、适应地基不均匀变形和满 足施工要求。               有压泄水孔 按水流条件分 无压泄水孔 中孔 坝身泄水孔 按高