二级建造师《水利工程管理与实务》精讲课第第一讲

 
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2F311011 水利水电工程建筑物的类型

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2F311000   水利水电工程建筑物及建筑材料(一级目录)


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2F311011   水利水电工程建筑物的类型


教材内容:

一、土石坝与堤防的构造及作用

二、混凝土坝的构造及作用

三、水闸的组成及作用

四、泵站的布置及水泵的分类

五、水电站的组成及作用

六、渠系建筑物的构造及作用

(在2018版教材中,本节内容,以6节编排书写,考点也是按照6节编排)

一、土石坝与堤防的构造及作用+二、混凝土坝的构造及作用

开场白

中国是世界上河流最多的国家之一,中国还是世界上水旱灾害最多的国家之一。一边江河奔流、哺育众生;一边灾害频发、民不聊生。

两种截然相反的特征,也促使中国发展成为全球大型水利设施最发达的国家。其中最为突出的便是遍布中国大地拦蓄近9000亿立方米库容的近10万座水坝。(下图为香港、深圳重要饮用水源新丰江水库)


近10万座水坝,它们可以挡水,拦截滔滔洪流。可以蓄水保障供水、灌溉。也可以抬高水位发展水电、改善航道。

中国也因此成为了世界上拥有水库大坝最多的国家。我们究竟是如何建造出数量如此众多的大坝的?

2020年7月,新安江水库九孔泄洪


1.水来土掩

人们就近取土、层层夯实筑起上窄下宽的高墙,拦住上游来水

最古老的土坝便诞生了。


当然,除了土料,卵石、砂石以及人工开采的块石等均可用来堆筑大坝。人称堆石坝。

但与细密的土料不同,石料颗粒粗、硬度大,极易发生渗水,即便机械压实,也收效甚微。


于是工程师们利用石料、土料“双管齐下”或在堆石坝中央增设一道直立的土质防渗墙,成为心墙堆石坝。或是将防渗墙倾斜布置则为斜墙堆石坝。


小浪底水库


堆石坝如能获得混凝土的加持,只要在坝体的上游一侧,铺设一层混凝土面板,便能完成防渗,这便是面板堆石坝。


泥土、碎石等筑坝材料,本身属于松散颗粒,这便注定了土石坝,并非十全十美。一方面,无论如何压实,颗粒间的孔隙依然存在,经年累月下,发生渗流在所难免。另一方面,松散的土石料表面,难以抵抗猛烈的水流冲刷,因此土石坝不允许洪水漫顶,必须在远离坝体的位置,增设专门的泄洪通道。

那么,我们如何才能建起,更加坚固的大坝呢?

2.一夫当关

不妨想象,将一块巨石置于水中,只要其重量足够,就能与地基间产生足够强大的摩擦力,令其在汹涌的水流中岿然不动。类似地,如果能够人工打造一块这样的巨石,便能以其“一己之力”,抵挡奔腾而来的江河之水。堪称“一夫当关,万夫莫开”。这便是重力坝。


坐镇金沙江的向家坝水库大坝,驻守黄河的三门峡大坝。


然而稳立于洪涛的重力坝,却也并非无懈可击,它还必须战胜一个“看不见的敌人”--人称扬压力。这种特殊的作用力,由两部分共同组成。其一是地基渗水和坝体渗水,所产生的渗透压力;其二则是淹没于水下的坝体,所承受的上浮力。在扬压力的作用下,坝体相当于被向上“托举”一般,极不利于坝体稳定。


为此,工程师们千方百计试图在保证坝体稳定的同时,尽可能减小坝体与地基间的接触面,从而避免产生过大的扬压力。比如,将坝体内部分段收缩,形成一节节空腔成为,宽缝重力坝。甚至直接将坝体的下部掏空,形成一座“空腹”的空腹重力坝。


3. 借力打力

依靠坝体自重,更关键的则是利用拱形结构,将绝大部分水体推力传向两岸坚实的山体,以山体产生的反作用力令坝体维持稳定,堪称名副其实的“借力打力”。


金沙江与雅砻江交汇处的二滩拱坝,澜沧江上的小湾拱坝,青海省共和县与贵德县之间的黄河干流上的龙羊峡水电站


更为精妙的是,正常状态的拱坝,在自身重力、水体推力,基岩支撑、温度变化等诸多条件综合作用下维持平衡。如果遭遇突发情况,某个条件发生改变,其余条件仍能保证坝体稳定,这便是超静定结构。因此,拱坝具备,出类拔萃的安全性,其超载能力甚至可以达到设计性能的10倍以上。

扫大家一个兴,超静定结构是2019(2)选择题。

4.十万“勇士”

从“水来土掩”的土石坝,到“一夫当关”的重力坝,再到“借力打力”的拱坝,它们可谓是中国大坝家族的绝对主角。但10万座大坝的精彩,却不止于此。我们还有,结构简洁到只需用一组支墩和挡水盖板便能组成的支墩坝。也有以橡胶等合成材料,做成封闭布囊锚固于河道,“随充随用”的橡胶坝。


它们如同十万个“勇士”,巍然挺立在群山之间、江河之上。守护着农田、乡村、城镇以及一片又一片家园。

最后,让我们开始2021年二级建造师水利课程的学习。

听完整课程请联系老师或致电400-650-6339


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