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水工建筑物分类及特点解析

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发布日期:2018-08-31 浏览次数:1427
核心提示:随着水利工程设施的建设,加强水工建筑物管理与养护,文章通过水工建筑物分类、主要特点、研究方法及发展前景。妥善解决施工导流、截流和施工期度汛,同时减少水环境污染,加强维修养护与管理,保障水工建筑物顺利实施。

为了加强水利工程设施建设,满足防洪要求,获得灌溉、发电、供水等方面的效益,需要在河流的适宜地段修建不同类型的建筑物,用来控制和分配水流,这些建筑物统称为水工建筑物。

控制和调节水流,防治水害,开发利用水资源的建筑物。实现各项水利工程目标的重要组成部分。水工建筑物涉及许多学科领域,除基础学科外,还与水力学、水文学、工程力学、土力学、岩石力学、工程结构、工程地质、建筑材料以及水利勘测、水利规划、水利管理等密切相关。它的设计和研究方法,主要有理论分析、试验研究、原型观测和工程类比等。

水工建筑物

一、分类

水工建筑物可按使用期限和功能进行分类。

按使用期限可分为永久性水工建筑物和临时性水工建筑物,后者是指在施工期短时间内发挥作用的建筑物,如围堰、导流隧洞、导流明渠等。按功能可分为通用性水工建筑物和专门性水工建筑物两大类。

通用性水工建筑物

主要有:①挡水建筑物,如各种坝、水闸、堤和海塘;

②泄水建筑物,如各种溢流坝、岸边溢洪道、泄水隧洞、分洪闸;

③进水建筑物,也称取水建筑物,如进水闸、深式进水口、泵站;

④输水建筑物,如引(供)水隧洞、渡槽、输水管道、渠道;

⑤河道整治建筑物,如丁坝、顺坝、潜坝、护岸、导流堤。

专门性水工建筑物

主要有:①水电站建筑物,如前池、调压室、压力水管、水电站厂房;②渠系建筑物,如节制闸、分水闸、渡槽、沉沙池、冲沙闸;③港口水工建筑物,如防波堤、码头、船坞、船台和滑道;④过坝设施,如船闸、升船机、放木道、筏道及鱼道等。

有些水工建筑物的功能并非单一,难以严格区分其类型,如各种溢流坝,既是挡水建筑物,又是泄水建筑物;闸门既能挡水和泄水,又是水力发电、灌溉、供水和航运等工程的重要组成部分。有时施工导流隧洞可以与泄水或引水隧洞等结合。

水工建筑物按其功能可分为:

①通用性水工建筑物。主要有挡水建筑物,如各种坝、堤和海塘;泄水建筑物,如各种溢流坝、溢洪道、泄水隧洞、分洪闸;进水建筑物,也称取水建筑物,如进水闸、深式进水口、水泵站;输水建筑物,如引(供)水隧洞、渠道及输水管道;河道整治建筑物,如丁坝、顺坝、护岸、导流堤。②专门性水工建筑物。主要有水力发电专用建筑物,如前池、调压室、压力水管、水电站厂房;灌溉和供水专用建筑物,如节制闸、沉沙池、冲沙闸;港口专用建筑物,如防波堤、码头、船坞、船台;过坝专用建筑物及设施,如船闸、升船机、筏道及鱼道等。

上述两类均属于长期使用的建筑物,称为永久性水工建筑物;另有一些仅在施工期短时间内发挥作用的建筑物,如围堰、导流隧洞等,称为临时性水工建筑物。有些水工建筑物的功能并非单一的,难以严格区分其类型,如各种溢流坝,既是挡水建筑物,又是泄水建筑物;有时施工导流隧洞可以改建成永久性的泄水或引水隧洞等。

二、主要特点

水工建筑物的主要特点是:

①受自然条件制约多,地形、地质、水文、气象等对工程选址、建筑物选型、施工、枢纽布置和工程投资影响很大。

水工建筑物1

②工作条件复杂,如挡水建筑物要承受相当大的水压力,由渗流产生的渗透压力对建筑物的强度和稳定不利;泄水建筑物泄水时,对河床和岸坡具有强烈的冲刷作用等。

③ 施工难度大 ,在江河中兴建水利工程,需要妥善解决施工导流、截流和施工期度汛,此外,复杂地基的处理以及地下工程、水下工程等的施工技术都较复杂。

④大型水利工程的挡水建筑物失事,将会给下游带来巨大损失和灾难。

三、研究方法

水工建筑物设计包括:选址,如坝址、闸址、洞线、渠线的选择;选型,即选定建筑物的结构形式,如坝型选择;水力计算;结构计算;工程细部设计,确定地基处理方案,观测设计以及合理布置各个建筑物等。对大中型和重要工程还应有水力模型试验和结构模型试验配合验证。研究方法归纳起来有以下几种

理论分析:运用力学等方面的知识,通过分析计算,设计和研究水工建筑物,是基本的也是最主要的方法,但不是所有问题都能依靠计算来解决。

试验研究:建立物理模型(水力模型和结构模型),通过试验,研究整个枢纽、建筑物整体或局部在各种不同条件下的工作状况,它能解决许多用理论分析不能解决的问题。

原型观测由于理论分析和试验研究都不能做到与实际情况完全一致,为了验证上述两种方法的研究成果,并指导今后的实践,可对建造中或建成使用中的水工建筑物埋设各种观测仪器,通过对原型观测和分析研究,找出一般规律。

四、工程类比

工程类比参照与本工程条件相近,运用情况良好的已建工程选定有关尺寸和参数,也是较常采用的一种方法。上述各种方法是相辅相成的,一般需要配合应用。

五、发展前景

水工建筑物3

20世纪以来,水工建筑物在世界各国发展迅速,规模也越来越大。如中国在建及拟建水工建筑物与已建成的相比,无论在形式上、规模上都有较大的改进和提高:土石坝的高度将从100m提高到近200m,而混凝土坝的高度则将达到250m左右;电站装机容量将达到300~400万kW甚至1000万kW以上;一些中、低水头的抽水蓄能或混合式抽水蓄能电站已开始兴建;一些大规模的引水、供水、灌溉等工程亦将相继投入实施。

从全世界而言,水工建筑物的前景是向高水头、大容量、新材料、新结构等方面发展。随着施工技术不断提高和大型、高效施工机械及高速、大容量电子计算机的采用,高拱坝、高土石坝、碾压混凝土坝、深埋隧洞及大型地下建筑物等的设计和研究将会有较快的进展。此外,预制构件装配化的中小型水工建筑物的应用,以及水工建筑物监测和管理调度技术等也将随之有较大发展。

综上所述,随着中国水利的发展,相对于水工建筑物的构造,加强维修与养护管理,保证水工建筑物的正常运行。按照工程前景,保障水工建筑物处于完好的工作状态。

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