水工建筑物知識一覽

（1）水工建筑物的分類

水工建筑物一般按它的作用、用途和使用時期等來進行分類。

1）水工建筑物按作用分類
水工建筑物按其作用可分為擋水建筑物、泄水建筑物、輸水建筑物、?。ㄟM）水建筑物、整治建筑物以及專門為灌溉、發(fā)電、過壩需要而興建的建筑物。
擋水建筑物。是用來攔截江河,形成水庫或雍高水位的建筑物，如各種壩和水閘以及抗御洪水，或沿江河海岸修建的堤防、海塘等。
泄水建筑物。是用于宣泄多余洪水量、排放泥沙和冰凌，以及為了人防、檢修而放空水庫、渠道等，以保證大壩和其他建筑物安全的建筑物。如各種溢流壩、壩身泄水孔、岸邊溢洪道和泄水隧洞等。
輸水建筑物。是為了發(fā)電、灌溉和供水的需要，從上游向下游輸水用的建筑物，如引水隧洞、引水涵蓋、渠道、渡槽、倒虹吸等。
?。ㄟM）水建筑物。是輸水建筑物的首部建筑物，如引水隧洞的進水口段、灌溉渠首和供水用的進水閘、揚水站等。
整治建筑物。是用以改善河流的水流條件，調(diào)整河流水流對河床及河岸的作用以及為防護水庫、湖泊中的波浪和水流對岸坡沖刷的建筑物，如丁壩、順壩、導流堤、護底和護岸等。
專門為灌溉、發(fā)電、過壩需要而興建的建筑物。如專為發(fā)電用的引水管道、壓力前池、調(diào)壓室、電站廠房；專為灌溉用的沉沙池、沖砂閘、渠系上的建筑物；專為過壩用的升船機、船閘、魚道、過木道等。

2）按用途分類
水工建筑物按其用途可分為一般性建筑物和專門性建筑物。
一般性水工建筑物具有通用性，如擋水壩、水閘等。
專門性水工建筑物，僅用于某一個水利工程，只實現(xiàn)其特定的用途。專門性水工建筑物又分為水電站建筑物、水運建筑物、農(nóng)田水利建筑物、給水排水建筑物、過魚建筑物等。

3）按使用時期分類
水工建筑物按使用時期分為永久性建筑物和臨時性建筑物。
永久性建筑物是指工程運行期間長期使用的水工建筑物。根據(jù)其重要性又分為主要建筑物和次要建筑物。主要水工建筑物是指失事后將造成下游災害或嚴重影響工程效益的建筑物，如大壩、水閘、泄洪建筑物、輸水建筑物及電站廠房等；次要水工建筑物是指失事后將不致造成下游災害，或者對工程效益影響不大并易于修復的建筑物，如擋土墻、導游墻、工作橋及護岸等。
臨時性建筑物是指工程施工期間使用的建筑物，如圍堰、導流明渠等。

（2）水利工程等級和水工建筑物設(shè)計標準

1）水工建筑物設(shè)計標準
在水利水電工程設(shè)計中不同等級的建筑物所采用的按某種頻率或重現(xiàn)期表示的洪水稱為洪水標準，包括洪峰流量和洪水總量。
永久性水工建筑物所采用的洪水標準，分為設(shè)計洪水標準和校核洪水標準兩種情況。臨時性水工建筑物的洪水標準，應根據(jù)建筑物的結(jié)構(gòu)類型和級別，結(jié)合風險度綜合分析，合理選擇， 對失事后果嚴重的，應考慮超標準洪水的應急措施。各類水利水電工程的洪水標準應按《水利水電工程等級劃分及洪水標準》確定。
①永久性水工建筑物的洪水標準
水利水電工程永久性水工建筑物的洪水標準，應按山區(qū)、丘陵區(qū)和平原、濱海區(qū)分別確定。江河采取梯級開發(fā)方式，在確定各梯級水庫工程的永久性水工建筑物的設(shè)計洪水與校核洪水標準時，還應結(jié)合江河治理和開發(fā)利用規(guī)劃，統(tǒng)籌研究，相互協(xié)調(diào)。
a）山區(qū)、丘陵區(qū)水庫工程的永久性水工建筑物的洪水標準，應按表1確定。
表1    山區(qū)、丘陵區(qū)水庫工程永久性水工建筑物洪水標準

b）平原、濱海區(qū)水庫工程的永久性水工建筑物洪水標準，應按表2確定。
表2        平原、濱海區(qū)水庫工程永久性水工建筑物洪水標準

c）水電站廠房永久性水工建筑物洪水標準，根據(jù)其級別，應按表3確定。
表3   水電站廠房永久性水工建筑物洪水標準
 

當山區(qū)、丘陵區(qū)水庫工程永久性擋水建筑物的擋水高度低于15m，且上下游最大水頭差小于10m時，其洪水標準宜按平原、濱海區(qū)標準確定。當平原、濱海區(qū)水庫工程永久性擋水建筑物的擋水高度高于15m，且上下游最大水頭差大于10m時，其洪水標準宜按山區(qū)、丘陵地區(qū)標準確定。
②臨時性水工建筑物的洪水標準
臨時性水工建筑物的洪水標準，應根據(jù)建筑物的結(jié)構(gòu)類型和級別，按表4的規(guī)定綜合分析確定。
表4   臨時性水工建筑物洪水標準

2）工程等級的劃分
①水利水電工程等級劃分
根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標準》的規(guī)定，水利水電工程根據(jù)其工程規(guī)模、效益以及在國民經(jīng)濟中的重要性，劃分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ五等，適用于不同地區(qū)、不同條件下建設(shè)的防洪、灌溉、發(fā)電、供水和治澇等水利水電工程，見表5。
表5  水利水電工程分等指標

注1：水庫總庫容指水庫最高水位以下的靜庫容；治澇面積指設(shè)計治澇面積；灌溉面積指設(shè)計灌溉面積；年引水量指供水工程渠首設(shè)計年均引（?。┧?。
注2：保護區(qū)當量經(jīng)濟規(guī)模指標僅限于城市保護區(qū)；防洪、供水中的多項指標滿足1項即可。
注3：按供水對象的重要性確定工程等別時，該工程應為供水對象的主要水源。
對于綜合利用的水利水電工程，當按各綜合利用項目的分等指標確定的等別不同時，其工程等別應按其中的最高等別確定。

3）水工建筑物的級別
水利水電工程中水工建筑物的級別，反映了工程對水工建筑物的技術(shù)要求和安全要求。應根據(jù)所屬工程的等別及其在工程中的作用和重要性分析確定。
①永久性水工建筑物級別
水利水電工程的永久性水工建筑的級別應該根據(jù)工程的等別或永久性水工建筑物的分級指標綜合分析確定。水庫及水電站工程的永久性水工建筑物級別應按表6確定。
表6  永久性水工建筑物級別

②臨時性水工建筑物級別
對于水利水電工程施工期使用的臨時性擋水、泄水等水工建筑物的級別，應根據(jù)保護對象、失事后果、使用年限和臨時性擋水建筑物規(guī)模，按表7確定。對于同時分屬于不同級別的臨時性水工建筑物，其級別應按照其中最高級別確定。但對于3級臨時性水工建筑物，符合該級規(guī)定的指標不得少于兩項。
表7  臨時性水工建筑物級別

（3）水工建筑材料

水工建筑物所用的基本材料主要有：礦物質(zhì)材料、有機質(zhì)材料、金屬材料和復合材料。

1）礦物質(zhì)材料
礦物質(zhì)材料是以礦物為主要成分的材料，主要包括石料、無機膠凝材料（石灰、水泥、粉煤灰、硅粉、磨細礦渣與天然礦石粉等）。天然石料豐富，且分布很廣，便于就地取材。新鮮石料的抗壓強度較高，堅固耐久。塊狀石料多用于堆石或砌石工程，散粒石料或按一定級配軋制的石料用作混凝土的骨料。石灰與水泥為富含鈣質(zhì)的無機膠凝材料，其中石灰為氣硬性膠凝材料，水泥則為水硬性膠凝材料。粉煤灰、硅粉、磨細礦渣等工業(yè)廢料為現(xiàn)代混凝土的重要輔助膠凝材料。以水泥及其輔助膠凝材料配制的砂漿、混凝土和鋼筋混凝土在水利工程中應用極為廣泛。

2）有機質(zhì)材料
有機質(zhì)材料是含有機質(zhì)的材料，主要包括木材、瀝青及高分子合成材料等。木材具有質(zhì)輕、強度高，能承受沖擊和振動，易于加工，在適宜環(huán)境下經(jīng)久耐用，產(chǎn)地分布廣，易于就地取材等特點，是水利工程中的常用材料。瀝青主要用于防水、防腐材料。瀝青及其改性瀝青常用于渠道、蓄水池防滲、大壩的防滲墻、灌注伸縮縫、止水井及灌漿材料。高分子合成材料主要包括合成樹脂、塑料、涂料、膠黏劑、合成橡膠、合成纖維及合成化學外加劑等。主要用作黏結(jié)劑、防水止水、護面、裝修、改性材料以及加固與修補材料等。高分子合成材料發(fā)展很快，其品種時有更新，性能不斷改善。

3）金屬材料
金屬材料是由金屬元素組成的單質(zhì)與合金材料，具有良好的導電性和導熱性、強度和彈性，以及延展性，其組織均勻密實，為晶體結(jié)構(gòu)。分為黑色金屬和有色金屬兩大類。黑色金屬材料在水利工程中應用廣泛，如用于鋼結(jié)構(gòu)中的型鋼（圓鋼、角鋼、槽鋼、工字鋼）、板材和管材；用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋和鋼絲等。水力發(fā)電工程中的電廠設(shè)備、送變電設(shè)備、施工機械及鋼閘門、鋼模板等都需用大量鋼材和有色金屬材料。

4）復合材料
兩種或兩種以上的材料復合組成的材料，一般常以不同的非金屬（或金屬）材料相復合或非金屬材料與金屬材料相復合。復合材料能發(fā)揮組成材料各自的優(yōu)點，克服單一材料的缺點，其綜合性能往往是單一材料無法相比的。工程復合材料一般由高強度、高彈模的增強材料（如玻璃纖維、鋼纖維、合成纖維、碳纖維、金屬材料等）和基體（如塑料、樹脂、橡膠、水泥砂漿、混凝土等）組成，如水利工程用的聚合物混凝土、土工合成材料、合成膠黏劑等。

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