距离会员到期还有30

水利常识科普

提问 发帖 回复

(一) 什么是警戒水位和保证水位? 警 戒水位是洪水上涨到一定程度,需要引起戒备,及时发现河道、堤防隐患,及时应对的水位。 通常低于设计水位或者保证水位1.0m以上。保证水位是基本保证安全,不发生大的堤防险情对应的水位,一般小于或等于设计水位。

(一) 什么是警戒水位和保证水位?


(二) 高水位下堤防为什么会滑坡?

在枯水期,堤防基本处于一个静态稳定系统,而在洪水期,堤防系统则为开放系统,堤防稳定受外部自然环境和内部水文地质条件共同影响。
外部自然环境:洪水期水流对河道外滩冲刷,使得静态稳定的岸坡产生动态不稳定,危及堤防安全。
内部水文地质条件:堤前高水位使得堤身浸润线抬高,渗透压力增大,同时使得地下的砂土层内承受较高的承压水头。

在承压水头的顶托及渗流压力作用下,堤防背水坡易产生滑坡,如若堤脚附近粘土层被顶穿出现“管涌”,更易产生堤防及堤基整体滑动。


(三) 亲水平台淹了不用慌

河道常水位是不影响两岸正常生产、生活、排灌的水位,一般为常年控制水位或者多年平均水位,而设计水位是将河道每年的一个最高水位按频率统计出来的,是高水位中的高水位,一般几十年或者上百年才会遇到一次,比常水位要高很多,城市都是按设计水位设防的,标准很高。

亲水平台一般设置在常水位以上0.5~1.0m,便于人们近水亲水。即使亲水平台淹了,也不影响城防防洪体系的发挥,所以说亲水平台淹了不用慌。


(四) 为什么水位降落时更应关注堤防的安全?

江河堤防在汛期由于降雨入渗和高水位的浸泡,堤身内地下水位抬高,地下水位下土壤饱和,力学指标大幅降低,堤防背水面由于渗流的作用,往往易产生坍塌的现象,也就是背水坡滑坡;而堤防迎水坡由于水压力的作用,高水位时反而不会产生滑坡和现象。
随着江河水位下降,堤防迎水坡产生不稳定渗流,此时是迎水面最容易产生滑坡的时候。


(五) 洲汀沚,分清楚

《尔雅.释水第十二.水中》有云:“水中可居者曰洲,小洲曰陼(同渚),小陼曰沚,小沚曰坻。”
洲岛(如江心洲)是相对较大的水中陆地,洲沚是小块的水中陆地了,都是相对游离于陆地之外的。
照片由原江苏省工程咨询协会副秘书长季洪举先生提供


而汀指的是水边平地,往往是与岸边相接的。另外园林中常说的汀步则是设置在水上的步石,指在浅水中按一定间距布设块石,微露水面,使人跨步而过,显得质朴自然,别有情趣。


(六)  矶圩堰,碎碎念

矶指的突出江边的岩石或小石山,长江上比较有名的有南京燕子矶、马鞍山采石矶,一般地势陡峭,要小心坠落,毕竟江水浩荡,李白醉酒捞月的传说也只是传说而已。


圩指的是中国江淮低洼地区周围防水的堤,长江中游地区称为垸,统称“圩垸”。平原圩区土地肥沃,但因地势低洼,排水不畅,需严防内涝。


堰指的是挡水的堤坝。已有两千多年的历史的都江堰是闻名中外的古代 水利工程,今天仍在发挥着防洪灌溉的作用。城市里常可见的是溢流堰,顶部过水形成景观。围堰则是指为建造永久性水利设施,修建的临时性围护结构,防止水和土进入建筑物的修建位置,以便在围堰内排水,开挖基坑,围堰一般在用完后拆除。


(七) 水土流失的形成与危害

水土流失又称土壤侵蚀,是指由于自然或人为因素的影响、雨水不能就地消纳,顺势下流、冲刷土壤,造成水分和土壤同时流失的现象。主要原因是地面坡度大、土地利用不当、地面植被遭破坏、耕作技术不合理、土质松散、滥伐森林、过度放牧等。
水土流失的危害主要表现在:土壤耕作层被侵蚀、破坏,使土地肥力日趋衰竭;淤塞河流、渠道、水库,降低水利工程效益,甚至导致水旱灾害发生,严重影响工农业生产;还会对山区农业生产及下游河道带来严重威胁。
水土流失是不利的自然条件与人类不合理的经济活动互相交织作用产生的。不利的自然条件主要是:地面坡度陡峭,土体的性质松软易蚀,高强度暴雨,地面没有林草等植被覆盖;人类不合理的经济活动诸如:毁林毁草,陡坡开荒,草原上过度放牧,开矿、修路等生产建设破坏地表植被后不及时恢复,随意倾倒废土弃石等。水土流失对当地和河流下游的生态环境、生产、生活和经济发展都造成极大的危害。水土流失破坏地面完整,降低土壤肥力,造成土地硬石化、沙化,影响农业生产,威胁城镇安全,加剧干旱等自然灾害的发生、发展,导致群众生活贫困、生产条件恶化,阻碍经济、社会的可持续发展。


(八) 节制闸,让水有节制

所谓“节制”,指限制而不使过度。节制闸用于控制过闸流量、调节闸前水位。水无常形,有时因势利导,有时逆势而为。汛期,秦淮河上游涨水,节制闸开闸泄洪放水;下游涨潮,关闸防止倒灌;非汛期,通过节制闸调节水位,不仅保证秦淮河腹地的工农业用水和航运畅通,还能美化环境景观。

武定门节制闸于1960年建成,由中国科学院院士杨廷宝教授指导设计,是当时南京地区最大的水利建设工程。


以上两张图为纪录片《武定门节制闸的故事》中的画面截图


整修过后的新闸,现代感的外观与周边环境融为一体,工程调度管理更加科学高效,在防洪减灾、抗旱灌溉、水环境改善等方面将继续发挥着巨大的工程效益。

新闸风貌


(九)防洪标准

我们常听到100年一遇洪水,或者防洪标准是100年一遇,是不是100年后才会发生,或者100年内最多发生一次呢?好多人有类似的困惑,甚至认为这一生都发生不了,标准太高了吧!其实并非如此。
100年一遇是概率统计的概念,以100年一遇防洪水位为例,是指在长时间序列内该水位平均每100年发生一次,实际上可能100年内发生1次或者2次,甚至可能3次,因为洪水并不是均匀发生的,随机性很大。根据概率理论100年一遇标准的洪水在100年内至少发生一次的概率为63.4%,由此可见,重要城市按100年一遇甚至200年一遇设防也就不奇怪了。


(十)何为水力侵蚀

水力侵蚀是在由降水产生的地表径流、地下径流的作用下,土壤、土体或其它地面组成物质被破坏、剥蚀、搬运和沉积的全部过程。它是造成水土流失的重要原因之一,也是最为常见水土流失类型,我们常说的“水滴石穿”其实也是一种水力侵蚀现象。
水力侵蚀的强度决定于土壤或土体的特性、地面坡度、植被情况、降水 特征及水流冲刷力的大小等。其中降水强度是最重要的自然因素,降水强度越大,对土壤的分离、破坏作用越大,产生的地表径流也越大,地表径流的冲刷和搬运能力也增强。少数几次暴雨引起的侵蚀量,可以造成大部分的年侵蚀总量。地表植被可以减少水力侵蚀,植树造林提高地表的林草覆盖率是防治水土流失的重要措施之一。



(十一) 我国历代水利工程

历代兴修的水利工程

  1. 秦国:秦国蜀郡太守李冰主持修建的都江堰(科学地将分洪、泄洪排沙、灌溉三项工程合为一体,立下了“川西第一奇功”)、水工郑国修建的郑国渠。

  2. 秦:开通了秦渠、灵渠和江南运河。

  3. 两汉:农田水利地区特色明显。

    (1)黄河流域以营建灌溉渠系为主,著名工程有六辅渠、白渠、龙首渠等。

    (2)西北主要利用雪水或地下水,修筑特殊的水利工程—坎儿井。

  4. 三国两晋南北朝:曹魏兴复了芍陂、茹陂等许多渠堰堤塘。北魏孝文帝下令有水田之处,都要通渠灌溉。

  5. 隋唐:开通大运河有利于农田灌溉。唐朝设专官管理水利事业,各地修建了不少水利工程,仅江南兴建和修复的水利工程,就大大超过了六朝的总和。

  6. 五代十国:兴修水利工程,如安丰塘(南唐)、捍海塘(吴越)。



古代开挖的运河

  1. 古江南河——开挖于春秋时期的吴国,沟通苏州和扬州间的水道,它是中国开挖最早的运河。

  2. 邗沟——开挖于春秋时期的吴国,沟通长江与淮河水系。

  3. 灵渠——开挖于秦朝,秦始皇伐南越时,由史禄负责兴修,沟通了湘水和漓水。这条运河连接了向北流的湘江和向南流的漓江,使长江水系和珠江水系之间沟通,以后历代又曾多次修缮利用。

  4. 隋朝大运河——开挖于605年,分为永济渠、通济渠、邗沟和江南河四段,全长四五千里,以东都洛阳为中心,东北通到涿郡,东南到余杭,成为南北交通的大动脉。

  5. 元——开凿了从山东东平到临清的会通河。后来又开凿了从通州到大都的通惠河。这就使原有的运河连接起来。


古代对黄河的治理

  1. 大禹用疏导的方法治理黄河

  2. 西汉武帝、东汉明帝都进行过大规模的黄河治理工程

  3. 元朝政府多次征发农民和兵士,治理黄河


中国古代四大水利专家


李冰
战国时期的水利专家,他曾被秦昭王任命为蜀郡太守。李冰在任太守期间,以道家的道法自然和天人合一的思想,主持修建许多水利工程,其中以他和其子一同主持修建的都江堰水利工程最为著名。
都江堰是一座运用水动力学原理,采用无坝引水建筑形式的大型水利工程。都江堰完工以后,蜀郡才成为真正的天府之国,极大提高秦国的国力,为秦国的统一打下坚实的基础。,可以毫不夸张的说,蜀地两千年的富庶安乐,都离不开李冰的都江堰。

郑国
韩国的水利专家,后被韩王派去秦国修建水利工事,从而疲秦。主持修建关中的郑国渠,治理关中水患,改变了关中农业区的面貌,使八百里秦川成为富饶之乡,成为天下粮仓。

史禄
秦始皇时期主持修建灵渠,是秦代三大水利工程之一。灵渠由铧嘴、大小天平、南渠、北渠、泄水天平和陡门组成,设计科学,建筑精巧,铧嘴将湘江水三七分流,三分水向南流入漓江,七分水向北汇入湘江,沟通了长江、珠江两大水系,成为秦代以来中原与岭南的交通枢纽,为秦始皇征服百越起了重要作用。

宇文凯
隋炀帝时期,宇文凯在杨广的命令下主持修建大运河,大运河分为四条:通济渠、邗沟、永济渠、江南运河。大业元年用两百多万民工挖通济渠,连接黄河淮河,同年又用十万民工疏通古邗沟,连接淮河长江,构成下半段。



 

(十二) 汛期


江河、湖泊洪水在一年中明显集中出现,容易形成洪涝灾害的时期。由于各 河流所处的地理位置和涨水季节不同,汛期的长短和时序也不相同。



汛期类型: 根据洪水发生的季节和成因不同,一般要分为4种汛期:

  1. 夏季暴雨为主产生的涨水期称为伏汛期

  2. 秋季暴雨(或强连阴雨)为主产生的涨水期称为秋汛期

  3. 冬、春季河道因冰凌阻塞、解冻引起的涨水期称凌汛期

  4. 春季北方河源冰山或上游封冻冰盖融化为主产生的涨水期以及南方春夏之交进入雨季产生的涨水期称为春汛期。在黄河上,由于上游开河的凌洪传到下游,正值桃花盛开的季节,故又称春汛期为桃汛期。因为伏汛期和秋汛期紧接,又都极易形成大洪水,一般把二者合称为伏秋大汛期,通常简称为汛期。

汛期特点

中国多数江河的暴雨洪水发生在伏秋大汛期,暴雨洪水的季节性与雨带南北移动和台风频繁活动有密切关系,所以各地区汛期的起止时间不一样。汛期(主要指伏秋大汛)起止时间的划分,一般用该时段洪水发生的频率来反映。以超过年最大洪峰流量多年平均值的洪水称为"大洪水"。汛期时段的确定,是要保证90%以上的"大洪水"出现在所划定的时段内;主汛期则以控制80%以上的"大洪水"来确定时段。例如:
分析表明,中国各地汛期开始时间随雨带的变化自南向北逐步推迟,而汛期的长度则自南向北逐渐缩短;珠江、钱塘江、瓯江和黄河、汉水、嘉陵江等有明显的双汛期,前者分前汛期和后汛期,后者分伏汛期和秋汛期;7~8月是全国大洪水出现频率最高的时间。
世界各地汛期各不一样,例如非洲的尼罗河每年的7~10月为汛期,美国的密西西比河2~5月为汛期,南美洲的亚以逊河6~7月为汛期。
另外,由于暴雨比洪水超前,加上防汛工作的需要,政府部门规定的汛期一般要比自然汛期时间长一些。如政府部门规定珠江汛期起止时间为4月1日~9月30日,长江为5月1日~10月31日,黄河为7月1日~10月31日,松花江为6月1日~9月30日等。



(十三) 汛期险情抢护


汛期堤、坝、闸、涵等水工建筑物突然出现险情时所进行的紧急抢护措施,又称抢险。大汛期或遇超标准洪水时,或平时高水位时,水压力、流速和风浪加大,各类水工建筑物均可能因高度或强度不足,或存在隐患和缺陷而出现险情。当江河水位由高水位迅速回落时,有时可能出现塌坡和溃堤等险情。寒冷地区的河流,在冬、春汛期还可能产生冰塞、冰坝而壅高水位,使堤防和涵闸出现险情。在非汛期,当水工建筑物运用不当或其他原因,也可能突发险象。凡属险情,必须紧急抢护,避免失事,这是险情抢护的特点,与一般工程的维修和修理的情况不同。

汛期险情:各种水工建筑物,特别是防洪工程可能出现的险情有:
  1. 大坝和堤防的漫溢;

  2. 坝(堤)体和坝(堤)基大面积的渗水、管涌与流土;

  3. 堤身的漏洞、跌窝;

  4. 库岸、堤岸的堤坡的崩塌;

  5. 大风浪对水工建筑物的拍打淘刷

  6. 堤坝和其他挡水挡土建筑物的脱坡、滑动与倾覆

  7. 混凝土建筑物与土工建筑物接触处的严重渗水等。险情有时单一出现,有时几种险情同时在一处出现。



险工作:险情,特别是大汛期的险情发展很快,必须立即迅速抢护。平时应贯彻“以防为主,防重于抢”的方针,对水工建筑物进行经常和定期的检查、观测、养护修理和除险加固,消除隐患和各种缺陷损坏。为了使抢险主动,汛前要做好各项准备工作:
  1. 思想上要克服麻痹思想和侥幸心理

  2. 组织上要建立严格的责任制,成立各级防汛抢险机构和组织,人员落实,责任明确,纪律严明

  3. 要有充分的物质准备,汛前备足必要的料物,可按险工情况和可能出现的问题及既往经验进行备料,并有充分余富汛期风大浪急,尤其是夜晚抢险,一定要准备好通信联络、交通工具和可靠的照明等。

  4. 工程技术上,汛前对工程,特别是堤防及其险工段,进行必要的维修,使之达到一定的防汛标准和防御能力。如有的工程或期局部汛前无法达到相应的标准,则更应具有当险情发生时能进行抢险的各项准备。对所有闸、阀门事先进行启闭操作,避免失灵或临时出现故障。


在抢险进程中,现场必须有坚强的领导,就地统一指挥,要对险情判断正确,措施得当,指挥果断,调动灵活。识别险情是抢险的首要工作,出现险情要立即进行观察、调查和分析,作出正确的判断,随即按不同险情,拟定的有效的抢护方案和措施,组织力量快速排 险。对水库,除抢险排险外,必要时要降低库水位以缓解险情。当出现超标准洪水时,除按预定方案进行防汛抢险外,应有安全转移群众的措施。抢险属于一种紧急临时性的措施,所用的方法都是临时性的或非正规性的,所用的料物也可能不完全适当,因此,大汛过后或水位降低险象停止后,应重新调查研究,拟定正式的较彻底的处理方案,进行修理。


中国沿大江大河的人民,几千年来与洪水进行斗争,积累了丰富的防汛抢险经验,总结和发展了许多抢险技术措施。中国黄河上埽工、柳捆、柳枕、沉排、沉树、堵漏截渗等,长江上应用的开沟导渗等技术,至今仍是险情抢护方面的有效方法。

 


(十四) 全国防汛抗旱体系(水利常识)


我国地处欧亚大陆东南部,东南临太平洋,西南西北深入欧亚大陆腹地,地势西南高、东北低,地理条件和气候条件十分复杂,大部分地区位于世界上著名的季风气候区,降水的时空变化很大,水旱灾害频繁。
为防治水旱灾害,新中国成立以来,我国投入大量人力、物力,加强防洪工程建设,整修加固堤防27万公里,修建水库86000多座,开辟蓄滞洪区近百处,疏浚整治河道,基本建成了七大江河的防洪工程体系,大大增强了我国抗御水旱灾害的能力。
在非工程防洪措施建设方面,首先是确立了行政首长负责制的防汛抗旱组织体系,中央设立国家防汛抗旱总指挥部;七个流域机构中,长江、黄河、淮河、珠江、松花江均设立防汛抗旱总指挥部,辽河、海河、太湖设立防汛办公室,负责流域内防洪管理和关键工程调度;各省、地(市)和有防洪任务的县均设立防汛抗旱指挥部,建立了报汛站网,还在重点地区建立了防汛专用通信网和洪水预报、警报系统,在历年防汛、抗旱工作中发挥了重要作用。
但随着经济的发展,对防汛抗旱工作提出了更高的要求。就当前实际情况而言,采取工程措施如加高堤防以提高防洪标准,不仅难度大,周期长、投资多,而且加高堤防也有一定限度,现实可行的途径是在努力提高江河防洪标准的同时,加强防灾减灾的非工程措施建设,尤其是建设一个高效可靠的防汛指挥系统。当发生洪水时,必须迅速地采集和传输水雨情、工情、灾情信息,并对其发展趋势作出预测和预报,经过分析计算后制定出防洪调度方案,为指挥抢险救灾提供有力保障,这对夺取抗洪斗争胜利具有十分重要的意义。
我国防汛系统的现状与发达国家相比,还有很大差距,信息采集和洪水预报精度都需进一步提高,决策支持系统需进一步完善。因此,亟需在建设防洪工程体系的同时,建设适应我国国情的现代化的国家防汛指挥系统。


(十五) 坝后式水电站

坝后式水电站根据地形与地质情况,采用把发电厂房建在坝侧的山体内的地下厂房,地下厂房由主厂房洞室、主变压器洞室与引水、供气等隧洞组成,在山体内开凿而成。

我国的四川省宜宾县金沙江下游建设的向家坝水电站采用实体重力坝最大坝高161米,坝顶长937.5米。水电站除了在靠左岸建设坝后厂房外,在右岸山体内开挖了地下厂房。地下厂房由主厂房洞室与主变压器洞室组成,4条引水隧洞从上游岸边连通厂房4台水轮机,4条尾水隧洞并为2条后通往下游江边,除此还有进厂交通洞、通风洞、排水洞、出线洞、母线洞、安全兼施工洞等。

上图是向家坝水电站的立体布置示意图,图左侧山体透明显示,可看到内部的地下厂房(橙色部分)与相关隧洞水管、主要通道的布置概况。向家坝水电站的地下厂房与坝后厂房各安装4台80万千瓦的水轮发电机组,总装机容量640万千瓦。


许多采用拱坝的水电站,因地形狭窄,厂房只能建在地下,我国二十世纪建成的最大的水电站二滩水电站就采用地下式厂房


▲二滩水电站

二滩水电站位于 雅砻江下游,距离金沙江的汇合口约 40km ,距 攀枝花市约40km,坝址处于高山狭谷中。大坝为混凝土双曲拱坝 坝顶弧长775m,最大坝高240m。厂房在照片右下方山体内,是地下式厂房,厂房内布置6台单机容量55万kW的混流式水轮发电机组。

坝式水电站建库拦截河水,可通过水库调节流量,使得水能利用程度较充分。同时水库可解决防洪、供水等水利问题,综合利用效益高。但是,由于坝的工程量大,而且会带来库区土地、森林、矿藏淹没损失等环境问题,同时移民安置也是困难问题,所以坝式水电站是投资大、工期长的大型工程。


(十六) 重力坝(Gravity Dam)

重力坝是在水压力及其他外荷载作用下,主要依靠坝体自重来维持稳定的坝。是由混凝土或浆砌石修筑的大体积档水建筑物,其基本剖面是直角三角形,整体由若干坝段组成。


?重力坝剖面图                ?重力坝立面图



据统计,在各国修建的大坝中,重力坝在各种坝型中往往占有较大的比重。中国20座高100m以上的高坝中,混凝土重力坝就有10座。

重力坝之所以得到广泛应用, 是由于有以下优点:

  1. 相对安全可靠,耐久性好,抵抗渗漏、洪水漫溢、地震和战争破坏能力都比较强

  2. 设计、施工技术简单,易于机械化施工

  3. 对不同的地形和地质条件适应性强,对地基条件要求相对来说不太高

  4. 在坝体中可布置引水、泄水孔口,解决发电、泄洪和施工导流等问题。

重力坝的缺点是:

  1. 坝体应力较低,材料强度不能充分发挥

  2. 坝体体积大,耗用水泥多

  3. 施工期混凝土温度应力和收缩应力大,对温度控制要求高。


重力坝按筑坝材料的不同分为:混凝土重力坝和浆砌石重力坝。


重力坝按其结构形式分为: ① 实体重力坝; ② 宽缝重力坝;③ 空腹重力坝。


实体重力坝 (Solid Gravity Dam)

重力坝坝体是实心的,称为实体重力坝。实体重力坝对地形、地质条件适应性强,剖面大、自重大使其稳重,分段结构使其有较强的抗地震、抗战争破坏能力。

 ?非溢流重力坝剖面示意图

实体重 力坝的缺点主要是建筑材料用量大,工程量大,而且坝中部许多材料仅起填充、加重作用,对坝体强度贡献很小。坝体与坝基接触面积大,坝底的扬压力也大,不利于坝体的稳定。

 ?坝底的扬压力(Uplift Pressure)是上游蓄水渗透到坝体与坝基之间的缝隙产生的压力,其向上的作用力会抵消部分坝体重量,影响坝体稳定。

为有效利用建筑材料的强度,减少材料消耗,减小坝低扬压力,采用减少坝体中部材料的方法,这就有宽缝重力坝与空腹重力坝出现。


 宽缝重力坝 (Slotted Gravity Dam)

宽缝重力坝就是把坝的横缝(内部部分)加宽,也就是把每节坝体的内部部分减薄,使两节坝体间的横缝加宽。下图是宽缝重力坝结构示意图,在右边图中把靠前的4个坝体水平剖开,可清楚看到每段坝体间的宽缝。
宽缝重力坝坝体比实体重力坝可节省建筑材料10%至20%,坝体与坝基接触面积相对小一些,坝基中的渗透水可从宽缝处排出,使坝低扬压力减小。施工时可根据各坝段地质条件采用不同的缝宽。
宽缝重力坝的主要缺点是施工模板的种类与数量相对实体重力坝要增加,施工难度增大,工作量增大。

图片


空腹重力坝 (Hollow Gravity Dam)
空腹重力坝的下部中间部分是空心的,空洞部分称为腹孔,坝体重量通过前腿与后腿传给坝基,如图,空腹重力坝比宽缝重力坝进一步降低扬压力,而且可利用腹孔作为水电站厂房。
空腹重力坝的主要缺点是结构复杂,施工技术复杂,施工模板的种类与数量多,钢筋等材料多。



重力坝按泄水条件可分为溢流重力坝和非溢流重力坝两种剖面。


溢流重力坝(Overflow Gravity Dam)

坝顶溢流式重力坝

下图中右侧是非溢流重力坝(non-overflow gravity dam),左侧4段是坝顶溢流式重力坝。溢流重力坝分成多段,每段间设有闸墩,闸墩间安装有闸门,在闸墩上方是公路桥,在桥面上还有闸门启闭机负责闸门的启闭(图中未表示)。这种坝顶溢流孔也称为表孔。
在溢流重力坝与非溢流重力坝之间有导水墙,防止溢流漫到非溢流坝段。在溢流坝下游面的尾端有向前上方的挑角,可对泄出的水进行消能减速,以保护下游河床。
把溢流孔设在上游正常水位线以下,溢流孔上方用胸墙拦水,见图左,升起闸门则进行泄水,见图11右图。由于孔口低,库内水位可调节范围大,在大洪水来前可腾出较大的防洪库容。大孔口溢流式重力坝的主要缺点是不利于洪水中漂浮物的排出。


 ?大孔口溢流式重力坝


深式泄水孔水坝在非溢流坝或溢流坝的坝体下方设置排水孔,既可排泄泥沙又可用于放空水库。

 ?深式泄水孔水坝


按照混凝土的施工方式,重力坝分为常态混凝土重力坝、碾压混凝土重力坝。其中碾压混凝土重力坝由于施工方便,技术经济指标优越,近年来得到了迅速的发展。
碾压混凝土重力坝(RCC Gravity dam) 是二十世纪八十年代以来发展较快的一种新的筑坝技术,其是把土石坝施工中的碾压技术应用于混凝土坝,采用自卸汽车或皮带输送机将干硬性混凝土运到仓面,以推土机平仓,分层填筑,振动压实成坝。


(十七) 什么是凌汛呢?

凌汛指冰凌阻塞河道,对水流产生阻力而引起江河水位明显上涨的水文现象。
在冬季,因河道封冻,河槽大量蓄水,在解冻开河时,往往形成凌水洪峰,并伴有大量冰凌下泄,很容易在弯曲狭窄河段卡冰阻水,壅高水位,威胁堤防安全。


凌汛的成因有哪些?


  • 河道内有足够的流冰量和积冰量;

  • 具有阻碍冰凌下泄的边界条件;

  • 有适宜形成凌汛的气候条件和地理位置;

  • 寒潮和冷空气活动。


防凌汛与夏季防汛相比,特点有哪些?


主要特征
  1. 预报难。涉及因素很多,受地理位置、河道条件、温度变化、流量变化等因素影响,冰塞冰坝发生时间、位置极难预报。

  2. 调度难。 防凌调度既要考虑水库、河道的防凌安全,又要兼顾供水、发电、生态等多目标,调度时间、空间跨度大。

  3. 破坏性强。凌汛洪水中由于掺杂大量的冰块,冲击河道堤防、桥梁等工程设施,破坏力大。


防凌监测
凌情监测的主要包括:流凌密度、岸冰宽度和厚度、封河上首发展、冰盖冰花厚度、冰塞冰坝发展、封河长度、开河上首发展、凌汛洪峰、冰期水位、流量、水温、气温等。



防凌措施
世界各国在高寒地区的河流都有冰凌危害,但冰凌危害有不同的种类,需要采取不同的防治措施:
  1. 冰凌冻结江河、湖泊、港口,影响航运交通,可采用破冰船破冰,或在港岸和船闸附近采用空气筛等防冻措施;

  2. 冰凌冻结水力发电厂的引水渠,或阻塞拦污栅,影响发电出力,可设法抬高渠道中水位,促使形成冰盖,防止水内冰产生的措施;

  3. 冰凌冻结各种泄水建筑物的闸门,影响启闭运用,一般采用加热或其它防冻措施; 

  4. 冰凌撞击建筑物,如桥墩、闸墩、整治河道的丁坝等,多采用局部加固或破碎大块流冰等措施; 

  5. 冰盖膨胀时,会产生很大的膨胀力,增加建筑物的荷载,应在设计建筑物时考虑,也可在建筑物临水面设置表底水流交换器防冻,或按放圆浮筒减少冰压力的传递等措施。


(十八) 土石坝

一、土石坝的类型

  1. 按坝高分: 低坝(30m以下)、中坝(30~70m之间)、高坝(70m以上)。

  2. 按施工方法分: 碾压式土石坝(最常见,分为:均质坝(低坝)、土质防渗体分区坝、非土料防渗体坝)、水力冲填坝、定向爆破堆石坝。

二、土石坝的构造及作用

  1. 坝顶构造: 坝顶宽度(高坝选10~15m、中低坝选5~10m)、护面(Ⅳ级以下的坝下泳也可以采用草皮护面)、防浪墙(1~1.2m)。

  2. 防渗体: 主要有心墙、斜墙、铺盖、截水墙等。作用:减少通过坝体和坝基的渗流量;降低浸润线,增加下游坝坡的稳定性;降低渗透坡降,防止渗透变形。心墙一般布置在坝体中部。斜墙在坝体上游。黏性心墙和斜墙顶部水平厚度一般不小于3m,防渗坝体与坝顶之间保护层不宜小于1m。

  3. 土石坝的护坡与坝坡排水:

    护坡: 防止波浪淘刷、顺坝水流冲刷、冰冻和其他形式破坏。

    坝坡排水: 纵横向联通的排水沟。坝较长时:50~100m设一横向排水沟。

  4. 土石坝排水设施:

    排水设施: 贴坡排水(常用于中小型工程下游无水的均质坝或浸润线较低的中等高度坝)、棱体排水、褥垫排水、管式排水、综合式排水。

    反滤层: 2~3层粒径不同的砂石料。



(十九) 水闸的组成及作用



水闸

水闸是一种 修建在河道、渠道或湖、海口,利用闸门控制流量和调节水位 即能挡水又能泄水的低水头水工建筑物。

一、 水闸的类型
  1. 按承担任务: 进水闸、节制闸、泄水闸、排水闸、挡潮闸。

  2. 按闸室结构: 开敞式水闸、涵洞式水闸。

二、水闸的组成部分及其作用

  1. 闸室: 是水闸的主体,起挡水和调节水流的作用。包括:

    底板: 整体式底板:底板与闸墩连成整体。中等密实以下的地基或地震区适宜采用整体式底板。分离式底板:底板与闸墩之间用用沉降缝分开。基地压力较大、适用于中等密实以上地基。

    闸墩: 多用C15~C30的混凝土浇筑。

    工作桥。

    胸墙: 挡水。减小闸门高度。5m以下用板式结构,5m以上用板梁式结构。

  2. 上游连接段:

    铺盖 :防渗,不透水性,防冲。混凝土铺盖最常见,常用C15混凝土浇筑,厚度0.2~0.4m。

    护底与护坡 :防止冲刷,长度为3~5倍堰顶水头。

    上游翼墙: 结构形式有重力式、悬臂式、扶壁式和空箱式等。

    重力式翼墙: 适用于地基承载力较高、高度在5~6m以下的。

    悬臂式翼墙: 高度在6~9m,地质条件较好的。

    扶壁式翼墙: 8~9m以上、地质条件较好的。

    空箱式翼墙: 高度较高、地质条件较差的。

  3. 下游连接段:

    护坦: 缝中应设止水。

    海漫与防冲槽(齿墙) :消除水流余能,调整流速。海漫构造要求:表面粗糙、透水性好、有一定柔性。

    下游翼墙与护坡: 总扩散角在15°~24°之间。



(二十) 水库与堤防的特征水位

  1. 水库的特征水位:校核洪水位、设计洪水位、防洪高水位、正常蓄水位、防洪限制水位、死水位。

  2. 提防工程特征水位:设防(防汛)水位(开始防汛的水位)、警戒水位(准备抢险的水位)、保证水位(设计的洪水位)。

库容

总库容: 校核洪水位以下的全部水库容积。


死水位 ——又称设计低水位

水库在正常运用情况下,允许消落到的最低水位,称死水位。

死库容: 死水位以下的水库容积。

确定死水位应考虑的主要因素:保证水库有足够的能发挥正常效用的使用年限,特别应考虑部分库容供泥沙淤积;保证水电站所需要的最低水头和自流灌溉必要的引水高程;库区航运和渔业的要求。


正常蓄水位 ——又称正常高水位、兴利水位,或设计蓄水位

水库在正常运用情况下,为满足兴利要求在开始供水时应蓄到的水位,称正常蓄水位。正常蓄水位决定水库的规模、效益和调节方式,也在很大程度上决定水工建筑物的尺寸、型式和水库的淹没损失,是水库最重要的一项特征水位。

兴利库容: 正常蓄水位与死水位之间的库容,是水库可用于兴利径流调节的库容,又称调节库容或有效库容。正常蓄水位与死水位之间的深度,称为消落深度或工作深度。


防洪限制水位 —— 又简称汛限水位

水库在汛期允许兴利蓄水的上限水位,也是水库在汛期防洪运用时的起调水位,称防洪限制水位。

结合库容:当防洪限制水位低于正常蓄水位,则将两个水位之间的水库容积称为结合库容,也称共用库容或重叠库容。


防洪高水位

水库遇到下游防护对象的设计标准洪水时,在坝前达到的最高水位,称防洪高水位。只有当水库承担下游防洪任务时,才需确定防洪高水位。此水位可采用相应下游防洪标准的各种典型洪水,按拟定的防洪调度方式,自防洪限制水位开始进行水库调洪计算求得。

防洪库容 :防洪高水位至防洪限制水位间的水库容积称防洪库容V防。


设计洪水位

水库遇到大坝的设计洪水时,在坝前达到的最高水位,称设计洪水位。设计洪水位是水库在正常运用情况下允许达到的最高洪水位。也是挡水建筑物稳定计算的主要依据,可采用相应大坝设计标准的各种典型洪水,按拟定的调度方式,自防洪限制水位开始进行调洪计算求得。

拦洪库容 ——又称设计调洪库容

设计洪水位至防洪限制水位间的水库容积。


校核洪水位

水库遇到大坝的校核洪水时,经水库调洪后,在坝前达到的最高水位,称校核洪水位。校核洪水位是水库在非常运用情况下,允许临时达到的最高洪水位,是确定大坝顶高及进行大坝安全校核的主要依据。此水位可采用相应大坝校核标准的各种典型洪水,按拟定的调洪方式,自防洪限制水位开始进行调洪计算求得。

调洪库容: 校核洪水位至防洪限制水位之间的水库容积称为调洪库容。

免责声明: 本公众号所载文/图等稿件均出于为公众传播有益资讯信息之目的,内容为作者个人观点,仅供参考。 本文内容来源于互联网,版权归原作者所有,如有侵权,请联系删除。本公众号拥有对此声明的最终解释权。

  • 收藏0

  • 打赏0

  • 点赞

分享至:

评论 文明留言,专业沟通

请先 登录,再评论!

全部评论
  • 喻雨鱼
    喻雨鱼 2021年01月14日 10:24:44 2楼

    很好,很有用,普及的很规范。

    回复 举报 点赞
  • cof1602119343740
    cof1602119343740 2021年01月15日 13:44:37 3楼

    谢谢科普

    回复 举报 点赞
相关推荐
加载更多资料
TA的关注
相关标签
上传
上传

回帖成功

经验值 +10

请选择删除原因