截至2013年我国所有大坝地理位置分布图
十万余座大坝
遍布在中国的河流之上
拦蓄的库容将近90000亿立方米
不同的地质特点和建造方式
形成了不同类型的大坝
今天
就让我们走近大坝
了解有关大坝的基本知识
重力坝
重力坝的定义
重力坝的分类
重力坝的特点
重力坝的剖面图
重力坝的荷载
重力坝的代表性工程
土石坝
土石坝的定义
土石坝的分类
土石坝的特点
土石坝的排水设施
常见的排水设施有贴坡排水、棱体排水、褥垫排水、管式排水、综合式排水。
贴坡排水
贴坡排水是由1-2层堆石或砌石构筑而成,在堆石与坡面间设置反滤层(排水滤土)。
优点:构造简单、节省材料、便于维修
缺点:不能降低坝体浸润面,防冻性差
棱体排水
棱体排水是在下游坝脚处用块石堆成棱体,通常需设反滤层。
优点:可以降低坝体浸润面,防止渗透变形,保护下游坝脚不受尾水淘刷,且有支撑坝体、增加稳定性作用。
缺点:石料用量大、费用较高、与坝体施工有干扰、检修较为困难。
褥垫排水
褥垫排水是伸展到坝体内的排水设施。
优点:下游水位低于排水设施时,能有效降低浸润线,有助于坝基排水固结。
缺点:坝基产生不均匀沉降时,褥垫排水层易断裂,检修困难,施工时干扰较大。
土石坝的代表性工程
名称:小浪底大坝
所在水系:黄河水系
工程任务:小浪底大坝是黄河下游一个综合性水利枢纽工程,起到发电、供水灌溉、防洪、减淤等作用。小浪底水利工程是上游三门峡水利工程建成后并未达到预期目标后做出的补救。
拱坝
拱坝的定义
拱坝是一空间壳体结构,坝体结构可近似看作由一系列凸向上游的水平拱圈和一系列竖向悬臂梁组成。
拱坝的分类
拱坝的剖面图
拱坝的特点
拱坝的荷载
拱坝的荷载和重力坝相似。但是温度荷载对超静定结构的拱坝而言就有着特殊的意义。在水压力和温度荷载共同引起的径向位移变化中,温度荷载占比达一半以上,温度荷载对拱坝坝顶的影响更大。
各种荷载对拱坝的影响大小
福子岭大坝各个拱柱受温度影响下径向位移的变化
当坝体的温度低于封拱温度(温降)时,拱轴线收缩,坝体向下有位移,拱端的上游面受拉、下游面受压,而拱冠则上游面受压、下游面受拉。因此,温降对拱坝应力不利,而对坝肩稳定有利。
当坝体温度高于封拱温度(温升)时,拱坝的上游面受压,下游面受拉,而拱冠则上游面受拉、下游面受压。因此温升对拱坝坝肩稳定不利,而对应力有利。
温升、温降的受力示意图
(a)温升时拱的受力情况
(b)温降时拱的受力情况
(c)温升时梁的受力情况
(d)温降时梁的受力情况
拱坝的代表性工程
支墩坝
支墩坝是由一系列支墩及其支撑的上游挡水盖板所组成的挡水建筑物。
支墩坝
支墩坝的分类
据挡水面板的形状可将支墩坝分为如下三种型式:平板坝、连拱坝、大头坝。
支墩坝的特点
优点:
①节省三材,造价低;
②地基开挖方便,可以节省大量的开挖工作量,施工期短;
③支墩间有空隙渗水易排,减小了扬压力,抗滑稳定性好;
④支墩坝虽不阻水,但止水效果好;
⑤管理方便,运行费用低。
缺点:
①坚固性较差,易老化;
②因为支墩坝是一块单薄的受压板,当作用力超过临界值时,即使计算得到的应力未超过材料的破坏强度,但是它会因为丧失纵向弯曲稳定而破坏;
③支墩因为本身单薄又相互分立,侧向刚度比纵向刚度低,在地震时顺坝轴线方向的抗震能力明显低于重力坝。
支墩坝的代表性工程
名称:梅山大坝
所在水系:淮河水系
工程任务:梅山水库是具有防洪、灌溉、发电、航运与水产养殖等综合利用功能的大型水利枢纽工程,是 “十一五”期间由我国自行设计、自行施工的重点工程之一,也是驰名中外的淠史杭灌区的主要水源之一。
橡胶坝
橡胶坝属薄壁柔性结构,是随着高分子合成材料的发展而出现的一种新型水工建筑物,它可以在旱季提高水位,在雨季释放洪水。
橡胶坝的分类
按填充介质可以分为充气橡胶坝和水充气橡胶坝。
水充气橡胶坝和充气橡胶坝
按坡度分类可以分为枕式橡胶坝和斜面式橡胶坝。
枕式橡胶坝和斜面式橡胶坝
橡胶坝的特点
优点:
①能够方便地蓄水和调节水位和流量;
②由于不受海水浸蚀和海生生物的影响,它可以用于沿海岸作防浪堤或挡潮闸,比金属闸门效果好;
③可以用于施工围堰或活动围堰,橡胶活动围堰高度可升可降,并且可从堰顶溢流,不需取土筑堰可保持河道清洁,节省劳力并缩短工期;
④橡胶坝可以在任意高度调节和溢流,因此在许多地区被广泛用于灌溉、水力发电、防洪、环境改善和娱乐目的。
缺点:
①水头低,调节能力有限;
②容易受到尖利物体的损坏;
③容易老化。
橡胶坝的代表性工程
水利大坝安全监测系统
水库大坝作为重要的水利工程枢纽,发挥着巨大的工程效益,承载着人民日常生活及工农业生产的艰巨任务。水利水电大坝、高边坡、防洪堤、海堤等都是具有高势能的危险源,在地质环境恶劣和气候条件复杂的情况下,坝体和边坡稳定性会受到严重考验。
水库大坝监测系统构成
水库大坝安全在线监测安装示意图
使用科学的方法对水利工程进行监测与管理,完善水利监测预警系统,能及时地对水利工程现状做出评估,可以有效预防洪水灾害,从而保证水利工程造福于民。