1、水利与港口,1班2组,水利篇,世界各国都有着开发利用水资源的悠久历史，创造了辉煌的成就，促进和保障了各个时期社会的繁荣和发展。水利在中国也有着重要地位和悠久历史。历代有为的统治者，都把兴修水利作为治国安邦的大计，及至春秋战国时期，中国已先后建成一些相当规模的水利工程,水利设施的逐渐完善,上古：大禹治水 春秋战国：芍陂（安徽淮河）都江堰（四川岷江）郑国渠（陕西关中） 西汉:漕渠、白渠 两汉：治理黄河 特色灌溉工程：坎儿井（西域）,春秋时期楚庄王十六年至二十三年（公元前598年公元前591年）由孙叔敖创建（一说为战国时楚子思所建），与都江堰、漳河渠、郑国渠并称为我国古代四大水利工程，迄今2500多
2、年一直发挥不同程度的灌溉效益。,芍陂工程在安丰城（今安徽省寿县境内）附近，位于大别山的北麓余脉，东、南、西三面地势较高，北面地势低洼，向淮河倾斜。每逢夏秋雨季，山洪暴发，形成涝灾；雨少时又常常出现旱灾。,春秋时期芍陂,战国末期郑国渠,最早在关中建设的大型水利工程，战国末年由秦国穿凿，公元前246年由韩国水工郑国主持兴建，约十年后完工。位于今天的泾阳县西北25公里的泾河北岸。它西引泾水东注洛水，长达 300 余里（灌溉面积号称4万顷）。,王景治理黄河是在新河道上开展大规模治理工程，主要内容有修筑黄河和汴河堤防、建分水和减水水门、整治河道等，实施改河、筑堤、疏浚等工程。这次治理黄河施工一年，动员民
3、工数十万，使黄河新河道与汴渠、济水分流。王景治理黄河以后，一直到唐朝，黄河安流了800年，没有出现过较大的水患。,王景,王景治河，千载无患,两汉时期东汉王景治理黄河,隋唐北宋,隋朝投入巨大的人力，建成了沟通长江和黄河流域的大运河（隋朝大运河一共四段，通济渠，邗沟，永济渠，江南河），把广大地区的水运联系起来，对政治、经济、文化的发展产生了深远影响。唐代除了大力维护运河的畅通，保证粮食的北运外，还在北方和南方大兴农田水利，包括关中的郑白渠、浙江的它山堰等较大的工程共250处。尤为重要的是水利法规、技术规范已经出现，如唐水部式、宋河防通议等。,隋朝大运河,元代建都北京，开通了京杭大运河。明代大力治黄
4、，采用“束水攻沙”，固定黄河流域，修建高家堰，形成洪泽湖水库，“蓄清刷黄”保证漕运。这些措施对明清的社会安定和经济发展起了很大的作用。,主要是通过堤坝稳定河槽，相对缩窄河道横断面，增大流速，提高水流挟沙能力，利用水力刷深河槽，以解决泥沙淤积问题。,把蓄积的清水用于用于冲刷黄河泥沙,元明到清中期,都江堰,都江堰水利工程位于四川 成都平原西部都江堰市西侧的岷江上，距成都56公里。建于公元前256年，是战国时期秦国蜀郡太守李冰率众修建的一座大型水利工程，是现存的最古老而且依旧在灌溉田畴，是造福人民的伟大水利工程，是世界水利文化的鼻祖。是至今为止，年代最久、唯一留存、以无坝引水为特征的宏大水利工程。这
5、项工程主要由鱼嘴分水堤、飞沙堰溢洪道、宝瓶口进水口三大部分和百丈堤、人字堤等附属工程构成，科学地解决了江水自动分流（鱼嘴分水堤四六分水）、自动排沙（鱼嘴分水堤二八分沙）、控制进水流量（宝瓶口与飞沙堰）等问题，消除了水患，使川西平原成为“水旱从人”的“天府之国”。1998年灌溉面积达到66.87万公顷，灌溉面积已达40余县。,三大主体工程介绍,1、鱼嘴：“鱼嘴”是都江堰的分水工程，因其形如鱼嘴而得名，位于岷江江心，把岷江分成内外二江。西边叫外江，是岷江正流，主要用于排洪；东边沿山脚的叫内江，是人工引水渠道，主要用于灌溉。 鱼嘴的设置极为巧妙，它利用地形、地势，巧妙地完成分流引水的任务，而且在洪、
6、枯水季节不同水位条件下，起着自动调节水量的作用。 鱼嘴所分的水量有一定的比例。春天，岷江水流量小；灌区正值春耕，需要灌溉，这时岷江主流直入内江，水量约占六成，外江约占四成，以保证灌溉用水；洪水季节，二者比例又自动颠倒过来，内江四成，外江六成，使灌区不受水潦灾害。 我们的祖先十分聪明，在流量小、用水紧张时，为了不让外江40的流量白白浪费，采用杩搓截流的办法，把外江水截入内江，整就使内江灌区春耕用水更加可靠。1974年，在鱼嘴西岸的外江河口建成一座钢筋混凝土结构的电动制闸，代替过去临时杩搓工程，截流排洪，更加灵活可靠。,鱼嘴的结构原理,鱼嘴的建成将上游奔流的江水一分为二：西边称为外江，它沿岷江河雨
7、顺流而下；东边称为内江，它流入宝瓶口。由于内江窄而深，外江宽而浅，这样枯水季节水位较低，则60%的江水流入河床低的内江，保证了成都平原的生产生活用水；而当洪水来临，由于水位较高，于是大部分江水从江面较宽的外江排走，这种自动分配内外江水量的设计就是所谓的“四六分水”。,鱼嘴,飞沙堰,在鱼嘴以下的长堤，即分内、外二江的堤叫金刚堤。堤下段与内江左岸虎头岸相对的地方，有一低平的地段，这里春、秋、冬、三季是人们往返于离堆公园与索桥之间的行道的坦途，洪水季节这里浪花飞溅，是内江的泄洪道。 泄洪道，唐朝名“侍郎堰”、“金提”，后又名“减水河”，它固具有泄洪徘砂的显著功能，故又叫它“飞沙堰”。,飞沙堰的排沙原
8、理,弯道环流。在都江堰河段，悬移质基本属于冲泻质的范围，泥沙淤积问题主要是在洪水季节运动的卵石推移质。在小水时段，卵石难以起动，推移质泥沙很少，所以内江分水六成并无多少泥沙。洪水时主流从外江宣泄，自然也挟带了大部分运动的卵石推移质。此外，内江进口处于微弯河段的凹岸，在弯道环流的作用下，卵石推移质沿凸岸一侧输移而进入外江，根据实测资料分析，进入内江的卵石输移量只占岷江总量的26%左右。 泄流飞沙。水流进入内江以后，局部河势仍属于微弯河段，飞沙堰位于内江弯道的下段。在弯道环流的作用下，底部水流的流向指向飞沙堰，底流横切越过堰顶，卵石和高浓度的近底悬沙能有效地排向外江，表层水流则基本与堰顶平行而流向
9、下游，形成堰顶溢流时底部的单宽流量大、上部的单宽流量小的特殊流态，在中等流量的需水季节，用较少的水量排走进入内江的大部分卵石和泥沙。飞沙堰的排沙作用则随泄洪量的增加而增强。洪水越大，飞沙堰的分流比越高，排沙效果越显著。,宝瓶口,宝瓶口，是前山(今名灌口山、玉垒山)伸向岷江的长脊上凿开的一个口子，它是人工凿成控制内江进水的咽喉，因它形似瓶口而功能奇持，故名宝瓶口。留在宝瓶口右边的山丘，因与其山体相离，故名离堆。宝瓶口宽度和底高都有极严格的控制，古人在岩壁上刻了几十条分划，取名“水则”，那是我国最早的水位标尺。宋史就有“则盈一尺，至十而止； 水及六则、流始足用。”元史有“以尺画之、比十有一。 水及
10、其九，其民喜， 过则忧，没有则困”的记载。内江水流进宝瓶口后，通过干渠经仰天窝节制闸，把江水一分为二。再经蒲柏、走江闸二分为四，顺应西北高、东南低的地势倾斜，一分再分，形成自流灌溉渠系，灌溉成都平原。及绵阳、射洪、简阳、资阳、仁寿、青神等市县近一万平方公里，一千余万亩农田。,古代治水技术,古人的测量技,水准测量又名“几何水准测量”，是用水准仪和水准尺测定地面上两点间高差的方法。在地面两点间安置水准仪，观测竖立在两点上的水准标尺，按尺上读数推算两点间的高差。通常由水准原点或任一已知高程点出发，沿选定的水准路线逐站测定各点的高程。由于不同高程的水准面不平行，沿不同路线测得的两点间高差将有差异，所以
11、在整理国家水准测量成果时，须按所采用的正常高系统加以必要的改正，以求得正确的高程。,筑堤堵水的材料与方法：,竹笼：用竹片编织的盛器。 陈书章昭达传：“ 欧阳紇 闻 昭达 奄至，恇扰不知所为，乃出顿 洭口 ，多聚沙石，盛以竹笼，置于水栅之外，用遏舟舰。” 唐 贾岛 题皇甫荀蓝田厅诗：“竹笼拾山果，瓦瓶担石泉。” 沈从文 从文自传我上许多课仍然不放下那一本大书：“每天还有许多妇人背了竹笼来洗衣，用木棒杵在流水中捶打。” 书上说是战国时成都平原已经开始使用的筑堤堵水材料，就是使用竹编的笼子盛装河道中的卵石。,杩槎,用杆件扎制成支架，内压重物的河工构件。又称闭水三脚、木马。在四川地区使用较多，明嘉靖时
12、（16世纪前半期)已见于文字记载。单架杩槎是由三根长约67m的木桩绑扎而成的三角支架。在施工处若干架杩槎相连，每个杩槎架上置大卵石笼作为压重(见彩图杩槎,用于挡水截流、防冰的木竹石构件),迎水面钉长木条，前铺竹席，形成浑然一体彼此相联的挡水平面，然后在挡水面自下而上层层抛入掺有卵石的粘土，成为一道不透水的截流堰。杩槎可用作水工建筑物的施工围堰，临时调节水量的拦河堰等。此外，还可用于抢险堵口和护岸工程。杩槎的优点是易拆易建，木桩可重复使用，是一种造价低廉的临时性工程结构。,水利篇,运河： 沟通地区或水域间水运的人工河道,作用：,航运、灌溉、分洪、排涝、给水等,分类：,海运河： 巴拿马运河 内陆运
13、河：京杭大运河 跨岭运河：俄罗斯的伏尔加-顿运河 旁支运河：用于沟通厂矿和附近航道设闸运河和无闸运河,京杭大运河,评价：,运河、长城并称为中国古代的两项伟大工程。 世界上最长、工程最大、最古老的运河之一。 苏伊士运河的16倍 巴拿马运河的33倍,世界最早的运河,2500年前，吴王夫差在扬州开凿人类史上第一条运河邗沟,开挖年代及长度,历史：2500多年 长度：1794公里,流经区域,北京、天津、河北、 山东、江苏、浙江六省贯通海河、黄河、淮河 长江、钱塘江五大水系,运河历史沿革,开凿分为3期 第1期 (运河的萌芽时期) 吴王夫差开凿邗沟 （扬州-淮安），沟通江淮 。 战国时代又先后开凿了大沟 ，
14、沟通江、淮、黄,第二期运河,隋代的运河系统。 以东都洛阳为中心，（605年） 广通渠150公里（长安潼关黄河） 通济渠1000公里 （沟通黄河-淮河） 永济渠900多公里（黄河以北） 江南运河300公里（沟通长江和钱塘江） 形成多枝形运河系统。,第三期运河,元三十年（1293）元代大运河全线通航，漕船可由杭州直达北京， 成为今京杭运河的前身。 明、清两代维持元运河的基础,运河的分段,（1）通惠河；北 京通州区， 82公里 （2）北运河；通州区天 津，186公里 （3）南运河；天 津临 清，400公里 （4）鲁运河；临 清台儿庄，500公里 （5）中运河；台儿庄淮 安，186公里 （6）里运河；
15、淮 安瓜 州，180公里 （7）江南运河 ：镇江杭 州，330公里,中世纪之后欧洲各国纷纷重启运河建造。1618世纪是欧洲运河大发展的时期。,西半球的运河,法国：,1642年建成了布里亚尔运河，把卢瓦尔河与塞纳河连接在一起。这条运河沿线有40座船闸。 1681年完成的朗格多克运河长250公里，把比斯开湾和地中海连接在一起。这条运河沿途建有108座船闸，一条165米长的隧洞和三座大渡槽。一些小溪则利用涵管暗渠从运河下面通过。 1666年10月，法国国王路易十四授权皮埃尔保罗德里凯(1604-1680)，建设后来成为17世纪最宏大的土木工程项目之一的米迪运河。建造布里亚尔运河(1642)时，船闸技
16、术及时高海拔直水道的运用已臻完美。仅仅几十年后建造的米迪运河，其目的是连通大西洋和地中海，“通过避开直布罗陀海峡、海盗和西班牙国王的船队，促进贸易的繁荣”，并“大大提高朗格多克省和吉耶纳省的优势”。该运河有时被称作朗格多克运河或双海运河。,美洲：,在美洲，美国于1825年完成了581公里长的伊利运河，沿河建造了82座船闸，从而促成了中西部大草原地区的开发。1829年，加拿大兴建了韦兰运河 ，其长44公里，建成后使南方的伊利湖和北方的安大略湖之间能通航大船。 伊利运河： 利运河（Erie Canal）的全长为584公里（363 英里），整条运河的为12米（39 英尺）宽、1.2米（4 英尺）深。
17、整条运河总共有83个水闸，每个水闸有27米乘4.5米（90英尺乘15英尺），最高可以行驶排水量68公吨（75吨）的平底驳船。伊利运河是第一条提供美国东海岸与西部内陆的快速运输工具，这比当时最常用的以动物拉动的拖车还快许多。伊利运河不只加快运输的速度，也将沿岸地区与内陆地区的运输成本减少了95%。快捷的运河交通使得纽约州西部更便于到达，因此也造成中西部的人口快速成长。,苏伊士运河,连接红海和地中海,苏伊士运河（又译苏彝士运河）是一 条海平面的水道，在埃及贯通苏伊士地峡，连接地中海与红海，提供从欧洲至印度洋和西太平洋附近土地的最近的航线。它是世界使用最频繁的航线之一。是亚洲与非洲的交界线，是亚洲与
18、非洲人民来往的主要通道。运河北起塞得港南至苏伊士城，长195公里(105哩)，在塞得港北面掘道入地中海至苏伊士的南面。苏伊士运河处于埃及西奈半岛西侧，横跨苏伊士地峡，处于地中海侧的塞德港和红海苏伊士湾侧的苏伊士（al-Suways）两座城市之间，全长约163公里。,苏伊士运河的地理位置,运河历史苏伊士运河全长170多公里，河面平均宽度为135米，平均深度为13米。苏伊士运河从1858年开凿到1869年竣工。运河开通后，英法两国就垄断苏伊士运河公司96%的股份，每年获得巨额利润。 从1882年起，英国在运河地区建立了海外最大的军事基地，驻扎了将近10万军队。第二次世界大战后，埃及人民坚决要求收回
19、苏伊士运河的主权，并为此进行了不懈的斗争。1954年10月，英国被迫同意把它的占领军在1956年6月13日以前完全撤离埃及领土。1956年7月26日，埃及政府宣布将苏伊士运河公司收归国有。10月29日，英国伙同法国，并和以色列相勾结，发动对埃及的侵略战争，战争结局以埃及获胜而告终。,运河优势: (1)世界上最长的无船闸运河。 (2)与其他水域相比，事故发生率几乎为零。 (3)可昼夜通航。 (4)当船尺寸过大时，有可能加深、加宽河道。 (5)VTMS（船运管理系统）被引入，这是一个非常精确的电子雷达观测网络。 (6)苏伊士运河可以为各种超级货轮提供服务。 (7)运河通航之后，欧洲的船只可经地中海
20、，驶过苏伊士运河和红海直接进入印度洋。有人曾计算过，从英国的伦敦港或法国的马赛港到印度的孟买港作一次航行，经苏伊士运河比绕好望角可分别缩短全航程的43和56，时间和燃料都大大地节省了。,连接加勒比海和太平洋,巴拿马运河,最具有战略意义的两条人工水道之一，另一条为苏伊士运河。行驶于美国东西海岸之间的船只，原先不得不绕道南美洲的合恩角（Cape Horn），使用巴拿马运河后可缩短航程约15,000公里（8,000海里）。由北美洲的一侧海岸至另一侧的南美洲港口也可节省航程多达6,500公里（3,500海里）。航行于欧洲与东亚或澳大利亚之间的船只经由该运河也可减少航程3,700公里（2,000海里）。
21、 巴拿马运河全长81.3千米，水深13米15米不等，河宽152米至304米。整个运河的水位高出两大洋26米，设有6座船闸。船舶通过运河一般需要9个小时，可以通航76000吨级的轮船。,巴拿马运河简介：,巴拿马运河的水闸：,运河的水闸靠加通湖、阿拉胡埃拉湖和米拉弗洛雷斯湖等各湖的重力水流运作，这些湖的湖水是由查格雷斯河及其他几条河流入的。各水闸的长度、宽度和深度均一致。每组水闸都是成对的，船只可以双向同时通过。每一座闸门有两扇，宽20公尺(65尺)，厚2公尺(6.5尺)，固定在铰链上。门的高度为1425公尺(46 82尺)不等；门扇由安装在闸墙凹处的电动机驱动。门扇的开合则由坐落在成对船闸闸墙上
22、的控制塔操控，闸室的充水和放水也由控制塔操控。闸室长300公尺(1,000尺)，宽33公尺(110尺)，深12公尺(40尺)。,由于水闸机械装置精巧易损，所以只允许小船以自身的动力驶过水闸。稍大的船只须靠运行于闸壁顶部齿轨上的电动机车牵引通过水闸。船只在进入水闸之前，必须经过一道在入口两壁间拉直的防护链。如果一切进行得恰当无误，防护链就会落入水道底部的凹槽内。万一船只行驶太快，为安全起见，防护链就会张紧，于是船只就会撞上防护链。此时，由闸壁上的液压装置控制的防护链会自动松开，慢慢放出，直到把船只拦截停住。如果船只脱出了牵引机车的牵引，冲破防护链，越过第一道门，15公尺(50尺)外的第二道门就会
23、保护水闸，阻止船只进一步向前。,巴拿马运河的防波堤：,在两边海洋的运河入口航道附近都筑有很长的防波堤。利蒙湾的东、西两面都有防波堤；西面的防波堤保护港口不受大风(gale)侵袭，而东面的防波堤则是为了减少运河航道的淤积。在太平洋这边，自巴尔博亚到3座小岛(瑙斯Naos、佩里科Perico和弗拉明哥Flamenco)筑有堤道，使得从巴拿马城浅水港口流入运河航道的带有软物质的横流改变方向。,现代水利水电工程,现代水利工程的功能和组成：,水利枢纽指在江、河、渠、湖或沿海的适当地点，为了有效地利用水利资源，集中兴修各种水工建筑物，使之成为既各自发挥作用，又彼此协调的综合体，具有防洪、发电、航运、灌溉等
24、综合利用效益。如：葛洲坝、三峡工程。 组成：堤、坝、引水渠、水电站、水库 水库的作用:积蓄上游力量，利用水库的防洪库容调蓄洪水、拦蓄洪峰或错峰，以减免下游洪灾损失，并利用库容保证水库附近地区枯水期的灌溉用水；水库的水位提升后与下游之间产生很大的水落差，蕴含了巨大的水势能，电能就是从这势能转化而来。水电站作用：阻断河道，为保证航运，需与船闸等配合，这样形成了水利枢纽。 坝是建筑在河谷或河流中拦截水流的挡水结构，用以抬高水位，积蓄水量，在上游形成水库以供防洪、灌溉、航运、发电、给水等需要,大坝的分类：,坝体按结构特点和所用材料分为重力坝、拱坝、双曲拱坝、支墩坝、连拱坝、橡胶坝等。,重力坝,重力坝是
25、由砼或浆砌石修筑的大体积挡水建筑物，其基本剖面是直角三角形，整体是由若干坝段组成。,重力坝在水压力及其他荷载作用下，主要依靠坝体自重产生的抗滑力来满足稳定要求;同时依靠坝体自重产生的压力来抵消由于水压力所引起的拉应力以满足强度要求。 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。重力坝的断面基本呈三角形，筑坝材料为混凝土或浆砌石。,重力坝在水压力及其它荷载作用下必需满足：,A、稳定要求：主要依靠坝体自重产生的抗滑力来满足。 B、强度要求：依靠坝体自重产生的压应力来抵消由于水压力所引起的拉应力来满足。,重力坝的优缺点：,优点： 相对安全可靠,耐久性好，抵抗渗漏、洪水漫溢、地震和战争
26、破坏能力都比较强； 设计、施工技术简单，易于机械化施工； 对不同的地形和地质条件适应性强，任何形状河谷都能修建重力坝，对地基条件要求相对来说不太高； 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。,缺点：,坝体应力较低，材料强度不能充分发挥； 坝体体积大，耗用水泥多； 施工期混凝土温度应力和收缩应力大，对温度控制要求高。,重力坝的坝轴线一般采用直线，但有时由于地形、地质条件的限制，采用折线或曲线。设计要点择要叙述如下：,基本荷载 （ 1 ） 坝体及其上固定设备的自重 （ 2 ） 正常蓄水位或设计洪水位时的扬压力 （ 3 ） 相应于正常蓄水位时的静水压力 （ 4 ） 相应于设计洪
27、水位时的动水压力 重力坝 （ 5 ） 相应于正常蓄水位或设计洪水位时的浪压力 （ 6 ） 冰压力 （ 7 ） 土压力 （ 8 ） 泥沙压力 （ 9 ） 其他出现几率多的荷载 特殊荷载 （ 1 ）校核洪水位时的静水压力 （ 2 ）相应于校核洪水位时的扬压力 （ 3 ）相应于校核洪水位时的浪压力 （ 4 ）相应于校核洪水位时的动水压力 （ 5 ）地震荷载 （ 6 ）其他出现机率很少的荷载 断面拟定 坝顶在最高洪水位上要留有一定的安全超高。坝顶宽度视运用和交通的需要而定。,坝基处理：,其任务是采取措施来改善坝基的完整性和均匀性，使具有较高的承载能力和较均匀的变形，并减 重力坝 少地基的渗水性。通常采
28、取的措施有坝基开挖、固结灌浆、帷幕灌浆以及进行排水减压和断层破碎带处理等。（见水工基础工程、地基处理）,拱坝,拱坝简介：,拱坝是在平面上呈凸向上游的拱形挡水建筑物，借助拱的作用将水压力的全部或部分传给河谷两岸的基岩。与重力坝相比，在水压力作用下坝体的稳定不需要依靠本身的重量来维持，主要是利用拱端基岩的反作用来支承。拱圈截面上主要承受轴向反力，可充分利用筑坝材料的强度。因此，是一种经济性和安全性都很好的坝型。 平面上呈拱形并在结构上起拱的作用的坝。拱坝的水平剖面由曲线形拱构成，两端支承在两岸基岩上。竖直剖面呈悬臂梁形式，底部座落在河床或两岸基岩上。拱坝一般依靠拱的作用，即利用两端拱座的反力，同时
29、还依靠自重维持坝体的稳定。拱坝的结构作用可视为两个系统，即水平拱和竖直梁系统。,水荷载及温度荷载等由此二系统共同承担。当河谷宽高比较小时，荷载大部分由水平拱系统承担；当河谷宽高比较大时，荷载大部分由梁承担。拱坝比之重力坝可较充分地利用坝体的强度。其体积一般较重力坝为小。其超载能力常比其他坝型为高。拱坝主要的缺点是对坝址河谷形状及地基要求较高。 拱坝的基础处理要慎重对待。务必查明地质条件的薄弱环节。在工程措施上要不惜代价彻底解决。不能轻率处理。对水文、试验等工作应按规程规范办理，这样才能提高设计精度，不然将造成工程失事的遗留病害。所以应保证在安全的前提下求经济合理。 拱坝坝址地质条件，一般是上部
30、岩石比下部差，左右岸岸坡均有软弱夹层。为了使拱坝传给基岩的推力分散，易于保持稳定，中小型拱坝工程，扩大其拱端尺寸，即将坝布置为变截面圆拱成大头拱坝是有效的。但相对于重力坝，拱坝对坝址岩石基础的要求相对重力坝要少一些。,拱坝的工作特点：,1、拱与梁的共同作用； 2、稳定性主要依靠两岸拱端的反力作用，因而对地基的要求很高； 3、拱是一种推力结构，承受轴向压力，有利于发挥砼及浆砌石材料的抗压强度； 4、拱梁所承受的荷载可相互调整, 因此可以承受超载； 5、拱坝坝身可以泄水； 6 、不设永久性伸缩缝； 7、抗震性能好； 8、几何形状复杂，施工难度大。,荷载：,作用在拱坝上的荷载主要有：水压力（静水压力
31、和动水压力）、温度荷载、自重、扬压力、泥沙压力、浪压力、冰压力和地震荷载（地震惯性力和地震动水压力）等。一般荷载的计算方法与重力坝基本相同，这里只强调作用的拱坝上荷载的某些特点。 1、自重荷载 对薄拱坝而言，自重的影响很小，几乎可忽略不计，对中等厚度拱坝和重力拱坝来说，应考虑自重的作用，自重荷载由梁承担。 2、水平径向荷载 主要为静水压力，其次有泥沙压力、浪压力、冰压力等，由拱和梁共同承担。分担荷载的比例须通过荷载分配的方法来划分。 3、温度荷载 这是拱坝设计中的主要荷载之一，在水压力和温度荷载共同引起的径向变位中，温度荷载约占据1/3至1/2，对坝顶部分的影响更大。通常假定温度荷载由拱圈承担
32、。产生温度荷载的两个原因是： （1）混凝土施工过程中水化热的散发； （2）外界气温的变化。 封拱温度：选用下游以年平均气温、上游以年平均水温作为边界条件，求出此时的坝体温度场作为稳定温度场。工程中，一般选在年平均气温或略低时进行封拱。 温升：温度高于封拱温度。温升对坝肩稳定不利，对应力有利； 温降：温度低于封拱温度。温降对坝肩稳定有利，对应力不利。,橡胶坝,简介：,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。1957年世界上首座橡胶坝诞生于美国洛杉矶，坝高1.52m，长6.1m，坝袋胶布厚为3mm，强度为90kN /m。此后世界各国相继开始兴建橡胶坝。我国于1
33、965年下半年开始进行橡胶坝的研制建设工作，于1966年6月建成我国第一座橡胶坝北京右安门橡胶坝，坝高3.4m，坝顶长37.6m，该橡胶坝曾两次更换坝袋，至今运行正常。,分类和特点：,橡胶坝分为充水式和充气式两种。充水坝的充排时间要长于 橡胶坝 充气坝。在造价方面，两种坝型相差不多。橡胶坝运用条件与水闸相似，与常规闸坝相比又有以下特点： 一是造价低。可减少投资 30%70%，可节省钢材30%50%，水泥50%左右，木材60%以上。 二是施工期短。坝袋只需3天15天即可安装完毕，多数橡胶坝工程当年施工当年受益。 三是坝体为柔性软壳结构，能抵抗地震、波浪等冲击，且止水效果好，跨度大，汛期不阻水，可
34、用于城区园林美化。 四是维修少，管理方便。橡胶坝袋的使用寿命一般为1525年。,应用：,橡胶坝主要适用于低水头、大跨度的闸坝工程，如用于水库溢洪道上作为闸门或活动溢流堰，以增加水库库容及发电水头；用于河道上作为低水头、大跨度的滚水坝或溢流堰，可以不用常规闸的启闭机、工作桥等；用于渠系上作为进水闸、分水闸、节制闸，能够方便地 蓄水和调节水位和流量；用于沿海岸作防浪堤或挡潮闸，由于不受海水浸蚀和海生生物的影 响，比金属闸门效果好；用于跨度较大的孔口船闸的上、下游闸门；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；用于城区园林
35、工程，采用彩色坝袋，造型优美，线条流畅，可为城市建设 增添一道优美的风景。,其他大坝,水利水电工程对环境的影响：,引发地质灾害。 库区沿岸产生滑坡。 导致周边地区地震频发。 造成河流形态的均一化和不连续化，其后果是生物群落多样性水平下降。,港口篇,概念：港口是具有水陆联运设备和条件，供船舶安全进出和停泊的运输枢纽。港口设备：包括装卸机械设备、供电照明设备、通讯设备、给水排水设备、防火设备等。 港口组成：由水域和陆域所组成水域：通常包括进港航道、锚泊地和港池。其中大型船舶的进港航道宽度为80300米，小型船舶的为5060米。 陆域：指港口供货物装卸、堆存、转运和旅客集散之用的陆地面积。,港口的分
36、类：,一般分类 （1）基本港(Base Port)： （2）非基本港(Non-Base Port)： 按用途分类 港口按用途分，有商港、军港、渔港、工业港、避风港等。 按位置分类 按所在位置可分为海岸港、河口港和内河港，海岸港和河口港统称为海港。 （1）河口港 如鹿特丹港、伦敦港、纽约港、列宁格勒港、上海港等。河口港的特点是，码头设施沿河岸布置，离海不远而又不需建防波堤，如岸线长度不够，可增设挖入式港池。 （2）海港 如大连港、青岛港、连云港、基隆港、意大利的热那亚港等。 （3）河港 位于天然河流或人工运河上的港口，包括湖泊港和水库港。湖泊港和水库港水面宽阔，有时风浪较大，因此同海港有许多相似
37、处，如往往需修建防波堤等。苏联古比雪夫、齐姆良斯克等大型水库上的港口和中国洪泽湖上的小型港口均属此类。,按潮汐的影响分类 （1）开敞港 港内水位潮汐变化与港外相同的港口称为开敞口 （2）闭合港 在港口入口处设闸，将港内水域与外海隔开，是港内水位不随潮汐变化而升降，保证在低潮时港内仍有足够水深的港口称为闭合港。如英国的伦敦港属于此类。 （3）混合港 兼有开敞港池和闭合港池的港口称为混和港。如比利时的安特卫普港属于此类。 按地位分类 （1）国际性港 靠泊来自世界各国港口的船舶的港口称为国际性港。如我国的上海港和大连港等、国外的鹿特丹和伦敦港等均属于此类。 （2）国家性港 主要靠舶往来于国内港口的船
38、舶的港口称为国家性港。 （3）地区性港 主要靠泊往来于国内某一地区港口的船舶的港口称为地区性港口,港口的功能,港口的功能,港口的功能,港口历来在一国的经济发展中扮演着重要的角色。运输将全世界连成一片，而港口是运输中的重要环节。世界上的发达国家一般都具有自己的海岸线和功能较为完善的港口。港口的功能可归纳为以下四个方面： 1.物流服务功能。 2.信息服务功能。 3.商业功能。 4.产业功能。,防波堤,防波堤定义：,防波堤为阻断波浪的冲击力、围护港池、维持水面平稳以保护港口免受坏天气影响、以便船舶安全停泊和作业而修建的水中建筑物。防波堤还可起到防止港池淤积和波浪冲蚀岸线的作用。它是人工掩护的沿海港口
39、的重要组成部分。一般规定港内的容许波高在0.51.0米之间，具体按水域的不同部位、船舶的不同类型与吨位的需要确定。防波堤常由一、二道与岸连接的突堤或不连接的岛堤组成，或由突堤和岛堤共同组成。防波堤掩护的水域常有一个或几个口门供船只进出,防波堤功能：,1、防御波浪、冰棱的袭击，保证港内水域平稳，为船舶提供平稳、安全的停泊和作业条件 2、(砂质或泥质海岸)减少或阻止泥沙进港，减轻港内淤积，保证港内水深堤内侧可兼作码头，或安放系锚设备，供船舶停靠，节省投资,防波堤的结构类型：,防波堤的结构一般可分为重型和轻型两类：前者是传统和常用的防波堤型式，包括斜坡堤、直墙堤和混成堤等，后者是近数十年来发展起来的
40、,根据波能集中于表层的特点,结合工程的特殊需要而研究出来的各种轻型防波堤，如透空堤、浮堤、喷气堤和射水堤等。,斜坡堤 波浪同斜坡堤相遇将发生显著变形，在斜坡上破碎，给斜坡带来局部集中的动水压力和底流，水下坡面还出现向上的反压力。因此，堤外坡常用天然大块石、人工混凝土方块或异形块体护面，防止波浪淘刷；堤身一般用分层分级块石堆成梯形断面；堤顶高程主要根据波浪在护面上的上爬高度和容许越波量来确定。斜坡堤适用于水深较小和软土地基的条件。 直墙堤 正向波浪在直墙堤前将发生完全或不完全反射，形成立波（驻波）。完全立波波高约为两倍原始波高，波长不变；在墙面和墙前半波长处波峰与波谷交替出现，称为波腹；在墙前四
41、分之一波长处水面几乎不动，称为波节。这样，直墙将承受立波的压力和浮托力，因此常采用钢筋混凝土沉箱或混凝土巨块构筑，波浪较小时也可采用木笼，近来也有采用大型管柱排列的结构。直墙堤适用于岩基或较密实的地基，墙底常铺一层碎石基床，堤外基床面视需要铺设护面块石，堤内侧可兼作码头用。容许越浪时堤顶高程可降低，有时还采用削角顶盖和带消浪空室的沉箱以减少立波压力。斜向波浪或不规则波的方向谱分量，在直墙前反射形成三向波，峰谷呈棋盘状交替出现，确定沿堤线波浪的合压力需要考虑直墙分段的影响。 混成堤 上部为混凝土直墙、下部用斜坡式抛石突基床混合组成的防波堤。根据突基床顶高程的不同，波浪在直墙前的破碎临界水深变化于
42、0.81.7倍波高范围内。在满足地基承载力的前提下，应尽量采用较低的突基床，使直墙前水深大于临界水深形成立波。突基床过低，直墙前水深小于临界水深，则不可避免地形成破波，直墙上将承受压强比立波压力大得多的破波压力，直接影响直墙的稳定。因此，在破波条件下，应尽量采用较高的基床，使波浪破碎在基床上，不直接冲击直墙，此时，直墙上承受的是部分波浪或破波水流的波压力。突基床外侧需采用大块石或人工块体护面和压肩。堤内侧也可兼作码头。,透空堤 把上部防浪结构安设在桩、柱支撑上，构成下部可以透水的防波堤。在波浪小、水深大的水域修建重型防波堤工程量大，不经济。根据波浪能量集中于海水表层的特点,可以采用这种轻型透空
43、堤。由于3倍波高的表层水深内集中了90%以上的波能，防浪结构伸入水下22.5倍波高处就可以发挥防浪掩护作用。结构型式有空箱、一两道直挡板、斜板、平板等，其中箱和板也可做成透水的。桩、柱等支撑为透空结构，下部波能仍可以穿越。透空堤是采用挡板固定在桩台两侧的结构，一侧用来防浪，另一侧可以作码头用。透空堤要按波浪荷载设计。 浮堤 是由浮体和锚系设备组成的防波堤，可以消减表面波能。浮体结构有排筏、气囊、空箱或其他特殊形体，常用铁锚系在沉块上。每道浮堤要有足够的宽度，有时需设数道浮堤才能有效地防浪，再加上其结构的活动性，常须考虑平面布置问题。浮堤有易于搬移的特点，可以多处使用。浮堤结构有较多的局限性，主
44、要用于水深大而波浪小的水域或某些需临时防波设施之处。 喷气堤和射水堤 利用空压机，通过安置在水底的有孔管道喷排气泡，形成气幕和两侧的环流，阻碍并消减波浪的装置为喷气堤）；利用水泵，通过安置在水面的喷嘴喷射水流，以达到消减波能的装置为射水堤。两者都易于搬移，适用于施工、维修等临时性工程，喷气堤还用于防护爆炸冲击波。喷气堤与射水堤耗电量大，易发生锈蚀和生物附着，实际应用中还存在不少具体问题。,码头概述：,码头又称渡头，是一条由岸边伸往水中的长堤，也可能只是一排由岸上伸入水中的楼梯，它多数是人造的土木工程建筑物，也可能能是天然形成的。,重力式码头：,靠建筑物自重和结构范围的填料重量保持稳定，结构整体
45、性好，坚固耐用，损坏后易于修复，有整体砌筑式和预制装配式，适用于较好的地基。,高桩码头：,由基桩和上部结构组成，桩的下部打入土中，上部高出水面，上部结构有梁板式、无梁大板式、框架式和承台式等。高桩码头属透空结构，波浪和水流可在码头平面以下通过，对波浪不发生反射，不影响泄洪，并可减少淤积，适用于软土地基。近年来广泛采用长桩、大跨结构，并逐步用大型预应力混凝土管柱或钢管柱代替断面较小的桩，而成管柱码头。,板桩码头：,由板桩墙和锚碇设施组成，并借助板桩和锚碇设施承受地面使用荷载和墙后填土产生的侧压力。板桩码头结构简单，施工速度快，除特别坚硬或过于软弱的地基外，均可采用，但结构整体性和耐久性较差。,顺
46、岸港：,码头的前沿线与自然岸线大体平行，在河港、河口港及部分中小型海港中较为常用。其优点是陆域宽阔、疏运交通布置方便，工程量较小。,突堤式：,码头的前沿线布置成与自然岸线有较大的角度，如大连、天津、青岛等港口均采用了这种型式。其优点是在一定的水域范围内可以建设较多的泊位，缺点是突堤宽度往往有限，每泊位的平均库场面积较小，作业不方便。,挖入式：,港池由人工开挖形成，在大型的河港及河口港中较为常见，如德国汉堡港、荷兰的鹿特丹港等。挖入式港池布置，也适用于泻湖及沿岸低洼地建港，利用挖方填筑陆域，有条件的码头可采用陆上施工。近年来曰本建设的鹿岛港、中国的唐山港均属这一类型。,中国港口建设的发展历程,中
47、国在汉代建立了广州港，同东南亚和印度洋沿岸各国通商。后来，建立了杭州港、温州港、泉州港和登州港等对外贸易港口。到唐代，还有明州港(今宁波港)和扬州港。由明州港可渡海直达日本；扬州港处于大运河和长江的交汇点，为当时水陆交通枢纽，出长江东通日本，或经南海西达阿拉伯。宋元时期，又建立了福州港、厦门港和上海港等对外贸易港口。1840年鸦片战争后，英国强迫清政府签订南京条约，开放广州、福州、厦门、宁波、上海五港为通商港口。此后帝国主义者强迫清政府开辟的通商港口有天津、青岛、汉口等港。他们在各自占据的租界区内修建码头，夺取在中国的筑港权以至港口管理权。中华人民共和国成立后，中国港口事业开始了新的发展。50
48、年代初，建成有万吨级泊位的湛江港和有近代化煤码头的裕溪口港。70年代中期以来，在大连港建成万吨级石油码头，在宁波北仑港建成万吨级矿石码头。天津、上海、黄埔等港的集装箱码头也已建成投产。山东石臼所将于1985年建成万吨级的煤炭出口码头。 历史悠久的广州港 改革开放以后，政府集中力量在大连、天津、青岛、上海、宁波、厦门和深圳等港建设了一批深水集装箱码头，为中国集装箱枢纽港的形成奠定了基础；到2004年底，沿海港口共有中级以上泊位2500多个，其中万吨级泊位650多个；全年完成集装箱吞吐量6150万标准箱，跃居世界第一位。一些大港口年总吞吐量超过亿吨，上海港、深圳港、青岛港、天津港、广州港、厦门港、
49、宁波港、大连港等八个港口已进入集装箱港口世界50强。,世界上最大的港口,上海港是指由上海市所管辖的港口，分为多个港区，主要位于黄浦江两岸、长江入海口南岸、杭州湾口上，自1843年上海开埠后很快成为中国最大港口，自2010年起为世界最大的集装箱港口。2012年上海港集装箱吞吐量达到3252万标准箱。 洋山港，又称洋山深水港，是位于中国上海外海、杭州湾口的浙江嵊泗崎岖列岛上的一个大型深水海港，是上海港的重要组成部分，主体部分位于小洋山上。设于洋山港的洋山保税港区是中国大陆的首个保税港区。其中，小洋山港口区域面积2.14平方公里,主要由洋山集装箱码头、洋山天然气码头和洋山申港油库等部分组成；陆地区域位于上海市浦东新区芦潮港，面积六平方公里。行政管辖权属于浙江，经营权划归上海。 洋山港和上海港一道组成了世界上最大的港口。,谢谢观看,
