水工建筑物/普通高等教育“十二五”规划教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

内容简介

　　　　《水工建筑物》是研究水流与建筑物矛盾的科学，是为治河防洪、发电供水、灌溉排涝、航道港口、综合利用、生态水利等工程专业开设的一门主要专业课。全书除绪论外共分三篇（十二章）：第一篇是蓄水枢纽的主要水工建筑物，着重介绍各种坝、溢洪道、隧洞等主要建筑物，还有蓄水枢纽布置；第二篇是取水枢纽的主要水工建筑物，着重介绍水闸等与取水相关的建筑物及枢纽布置；第三篇是渠系中的主要水工建筑物，重点是渠系中常用的渡槽、倒虹吸管及涵洞、陡坡及跌水等建筑物。　　本书还兼顾专科和高职的教学需要，编写的构架可以使教师方便地大块跨过某些章节内容，又不失缺教学内容的系统性。也可作为水利类其他专业的教材，并解决水利工程技术人员工作之需。

内页插图

目录

绪论第一节 我国的水利建设第二节 水工建筑物和水利枢纽第三节 水利工程设计的程序第四节 教学任务、课程内容、教学体系、研究方法第一篇 蓄水枢纽的主要水工建筑物第一章 重力坝第一节 概述第二节 重力坝的荷载及其组合第三节 重力坝的稳定分析第四节 重力坝的应力分析第五节 非溢流重力坝的剖面设计第六节 溢流重力坝第七节 重力坝坝体构造及建材第八节 岩石体地基的处理第九节 宽缝重力坝第二章 拱坝第一节 概述第二节 拱坝的布置第三节 拱坝的应力计算第四节 拱坝的坝肩稳定、重力墩第五节 拱坝的泄流、材料及构造第三章 土石坝第一节 概述第二节 工作特点及设计要求第三节 土石坝的剖面尺寸与构造第四节 筑坝材料的选择第五节 土坝的渗透计算第六节 土坝的稳定计算第四章 河岸溢洪道第一节 概述第二节 开敞式正槽溢洪道第三节 侧槽式溢洪道第四节 非常溢洪道第五章 水工隧洞与坝下涵管第一节 概述第二节 隧洞与涵管的进出口建筑物第三节 隧洞与涵管的线路选择与工程布置第四节 隧洞洞身的型式、尺寸与构造第五节 涵管的型式、尺寸与构造第六节 作用在隧洞衬砌和涵管管身上的荷载第七节 隧洞和涵管的结构计算第六章 蓄水枢纽布置第一节 坝址及坝型选择第二节 枢纽的工程布置第二篇 取水枢纽的主要水工建筑物第七章 水闸第一节 水闸的类型、组成和设计要求第二节 闸址选择和孔口设计第三节 闸室的布置和构造第四节 水闸的消能防冲第五节 水闸的防渗、排水设计第六节 闸室的稳定分析和地基处理第七节 闸室结构计算第八节 水闸与两岸的连接建筑物第九节 闸门及启闭机第十节 其他形式的水闸第八章 取水枢纽布置第一节 概述第二节 无坝取水枢纽的布置第三节 有坝取水枢纽的布置第九章 过坝建筑物第一节 通航建筑物第二节 过木建筑物第三节 过鱼建筑物第三篇 渠系中的主要水工建筑物第十章 渡槽第一节 渡槽的组成及类型第二节 梁式渡槽的槽身及支承结构第三节 拱式渡槽的槽身及支承结构第四节 桁架拱式渡槽的槽身及支承结构第五节 斜拉渡槽的槽身及支承结构第六节 渡槽的基础第七节 渡槽的细部构造第八节 渡槽的总体布置与设计步骤第十一章 倒虹吸管及涵洞第一节 倒虹吸管第二节 涵洞第十二章 跌水和陡坡第一节 跌水第二节 陡坡第三节 其他型式的陡坡和跌水附录一 《水利技术标准汇编卷目》附录二 弹性地基梁弯矩系数表(郭氏表)附录三 弹性地基梁在边荷载作用下的弯矩系数表水工建筑物专业词汇汉英对照表参考文献

前言/序言

水利工程是国民经济发展的重要基石，而水工建筑物更是构成水利工程的骨架和血肉。从宏伟的大坝到精巧的涵洞，再到保障城市安全的堤防，它们无不凝聚着人类智慧与自然和谐共生的追求。本书旨在深入浅出地剖析各类水工建筑物的基本原理、设计方法、施工技术以及运营管理，为读者提供一个全面而系统的认知框架。 第一章：水工建筑物的分类与功能 本章将首先对水工建筑物进行宏观的分类，从其在水利工程体系中所扮演的角色出发，如调蓄洪水的水库大坝类、输水与配水的水工渠道与管道类、排涝与排水的水工闸门与泵站类、以及保障工程安全的附属建筑物等。我们将详细阐述不同类型建筑物的功能，例如水库大坝如何通过蓄水来调节水量，满足灌溉、发电、供水等需求，同时也能起到防洪的作用；水工渠道和管道又是如何将宝贵的水资源输送到千家万户和农田之中；闸门和泵站则在排水防涝、水位控制等方面发挥着至关重要的作用。在此基础上，我们将探讨水工建筑物在不同地理环境（如高原、平原、山区）、不同气候条件下（如干旱、湿润、季风气候）以及不同社会经济发展水平下的选址原则、布局优化和技术要求上的差异性。同时，本章也将简要介绍水工建筑物在历史长河中的发展演变，从古代的简单水利设施到现代的智能化、大型化工程，展现人类水利智慧的传承与发展。 第二章：水力学基础与水工结构载荷 要设计和建造安全可靠的水工建筑物，必须深刻理解水流的运动规律和作用在建筑物上的各种载荷。本章将系统介绍水力学的基础理论，包括流体的基本性质、静水压力的计算、流体在管道和明渠中的流动，如伯努利方程、连续性方程、能量方程和动量方程等。我们将重点分析明渠均匀流、非均匀流的计算方法，以及水流通过建筑物（如堰、闸、孔口）时产生的能量损失和水头损失。随后，本章将深入探讨作用在水工建筑物上的各种载荷，包括： 静水压力： 水体静止时对建筑物产生的垂直压力，其大小与水深和水的密度成正比。 动水压力： 水流运动时产生的压力，尤其是在跌水、冲刷等情况下。 波浪压力： 作用在水库或海岸工程建筑物上的波浪产生的冲击力，具有周期性和随机性。 泥沙压力： 当水流携带泥沙时，对建筑物产生的附加压力，尤其是在库区淤积或河床冲刷时。 风载荷： 作用在建筑物暴露表面的风产生的力。 冰载荷： 在寒冷地区，冰层对水工建筑物产生的挤压和冲击力。 地震载荷： 地震时作用在建筑物上的动力荷载，是保证工程抗震安全的关键。 自重载荷： 建筑物本身的重量。 我们将详细讲解这些载荷的计算方法，并强调在设计中考虑荷载的组合效应，以确保建筑物在各种工况下的稳定性与安全性。 第三章：各类水工建筑物的结构形式与设计原则 本章将聚焦于各类主要水工建筑物的结构形式和设计原则，从基础理论到具体实践。 水库大坝： 详细介绍土石坝（均质土坝、堆石坝、心墙坝）、混凝土坝（重力坝、拱坝、支重坝）等不同类型大坝的结构特点、受力分析和设计要点。例如，重力坝依靠自身重量抵抗水压力，其设计关键在于确保抗滑稳定；拱坝利用拱的作用将水压力传递给两岸山体，适用于狭窄河谷；土石坝则利用土石材料的堆积形成，经济性强，但需关注渗透和稳定性。我们将探讨渗透稳定、抗滑稳定、抗倾覆稳定等关键设计指标。 溢洪建筑物： 包括溢洪坝、溢洪洞、溢洪管等，它们是水库安全运行的“泄洪通道”。本章将重点介绍不同类型溢洪道的流量计算、水流形态分析（如自由溢流、淹没溢流）、消能防冲设计（如挑流鼻坎、消力池）等。例如，溢洪坝的设计需要考虑其泄洪能力，确保在设计洪水位时能够安全泄洪；溢洪洞的设计则需关注流态的稳定性以及洞身结构的抗冲刷能力。 输水建筑物： 包括水工隧洞、水工渠道、水工管道等。我们将阐述不同输水方式的优缺点，以及相应的结构形式和设计方法。例如，水工隧洞适用于地形复杂、高差大的地区，其设计需考虑围岩的稳定性和衬砌结构的强度；水工渠道适用于平原地区，其设计要关注渠坡、渠底糙率以及边坡稳定；水工管道则适用于跨越河流、地形不便开挖的地区，其设计需考虑水锤效应和管道的抗压强度。 配水建筑物： 包括进水口、闸门、渡槽、倒虹吸等。我们将详细介绍它们的结构形式、工作原理和设计要点。例如，进水口的设计需要考虑进水流量、流速和泥沙控制；闸门是实现水流控制的关键设备，其类型、启闭机构和承载能力是设计的重要考量；渡槽用于跨越沟谷，其结构形式多样，需考虑水流压力和跨度；倒虹吸则用于穿越障碍，其设计需关注水力损失和结构应力。 其他水工建筑物： 简要介绍水工堤防、水闸、涵洞、泵站等建筑物的基本类型、功能和设计原则，例如堤防是保护土地免受洪水侵袭的屏障，其设计需考虑防渗、防冲刷和稳定性；水闸用于控制河道水位和流量；涵洞是穿越道路或铁路的排水通道；泵站则用于提升水或排水。 第四章：水工建筑物材料与施工技术 优质的材料和精湛的施工技术是水工建筑物工程质量的保证。本章将详细介绍水工建筑物常用的材料及其性能，如混凝土（包括普通混凝土、高性能混凝土、碾压混凝土）、砂浆、土工材料（土、石、砂）、钢材（钢筋、钢结构）等。我们将分析这些材料的物理力学性能、耐久性以及它们在不同水工建筑物中的适用性。 在施工技术方面，本章将系统阐述水工建筑物的施工流程和关键技术。 地基处理： 对于大坝等大型建筑物，地基的处理至关重要。我们将介绍不同的地基处理方法，如帷幕灌浆、固结灌浆、土工加固、排水固结等，以提高地基的承载能力和抗渗透性。 模板与支架： 讲解混凝土结构施工中模板和支架的设计、安装与拆除技术，包括各种新型模板的应用。 混凝土施工： 详细介绍混凝土的拌合、运输、浇筑、振捣、养护等工艺，以及针对不同类型混凝土（如碾压混凝土）的特殊施工要求。 土石方工程： 介绍土石坝的填筑、压实技术，以及土石方的开挖、运输和回填。 金属结构安装： 阐述闸门、启闭机等金属结构设备的安装、调试技术。 防渗与排水： 介绍水工建筑物防渗墙、防渗心墙、排水固结等关键技术的施工方法。 安全与质量控制： 强调施工过程中的安全生产管理和工程质量的监控手段，包括原材料检验、施工过程监控、以及竣工验收等。 第五章：水工建筑物的运营管理与养护 水工建筑物的价值在于其长期的稳定运行和有效服务。本章将聚焦于水工建筑物的运营管理与养护，旨在延长工程寿命，提高工程效益。 日常巡查与监测： 强调定期对建筑物进行巡查，检查其外观、结构状态，并利用各种监测设备（如位移计、渗流计、应力计、温度计等）对建筑物进行实时监测，及时发现潜在的病害。 运行管理： 详细介绍水库调度、闸门操作、泵站运行等日常运行管理，以及在不同工况下（如枯水期、洪水期、特大洪水）的操作规程。 维修与加固： 讲解常见病害的诊断与处理，如裂缝、渗漏、冲刷、侵蚀等。我们将介绍各种维修加固技术，如灌浆封堵、结构修补、外加保护层、加固改造等。 除险加固： 对于存在重大安全隐患的老旧水工建筑物，将介绍除险加固的原则、方法和工程实例。 泥沙淤积管理： 针对水库等建筑物，重点阐述泥沙的监测、预测和清理方法，以及相关的疏浚工程技术。 风险管理与应急预案： 强调建立健全风险评估机制，制定详细的应急预案，以应对突发性事件，如溃坝、漏水、设备故障等。 现代化管理技术： 介绍数字化、智能化管理手段在水工建筑物管养中的应用，如BIM技术、物联网监测、大数据分析等。 第六章：水工建筑物与生态环境 水工建筑物的建设和运行不可避免地会对生态环境产生影响，因此，在规划、设计、建设和运行过程中，必须充分考虑生态环境保护。本章将深入探讨水工建筑物对河流生态系统的影响，包括： 水文情势改变： 大坝的修建会改变下游河流的流量、水位、流速和水温，影响水生生物的生存环境。 泥沙输移改变： 大坝拦截泥沙，导致下游河流泥沙量减少，影响河床演变和河口三角洲发育。 鱼类迁徙阻碍： 大坝可能阻碍鱼类洄游，影响种群繁衍。 栖息地改变： 水库蓄水会形成人工湖泊，改变河流原有的栖息地类型。 生态流量管理： 介绍如何通过科学的调度，维持河流的生态流量，保障下游生态系统的健康。 鱼道与过鱼设施： 讲解鱼道、升鱼机等过鱼设施的设计与应用，以减缓大坝对鱼类迁徙的影响。 环境影响评价： 强调在项目立项前进行全面的环境影响评价，并在工程建设和运行过程中采取相应的减缓措施。 生态修复技术： 介绍针对水工建筑物对环境影响的生态修复技术，如河岸带植被恢复、人工鱼巢构建等。 结语 水工建筑物是人类与水和谐共生的重要载体，其发展演变深刻反映了社会进步和科技发展。本书力求为读者勾勒出一幅水工建筑物从理论到实践、从宏观到微观的完整图景，旨在培养读者对这一领域的基本认知和专业素养，为未来从事相关领域的学习、研究和工程实践奠定坚实基础。通过对水工建筑物的深入了解，我们不仅能够更好地利用和管理宝贵的水资源，更能为建设一个更加安全、美好、可持续的家园贡献力量。