1、大壩管理基本概念江西省大壩安全管理中心2015年9月一、水文1、降水降水，指從大氣中降落到地面的雨、雪、雹等以及由水汽凝結(jié)成的露、霜等。其主要特性包括降水量、降水歷時(shí)和降水強(qiáng)度。（1）降水量，指一定時(shí)段內(nèi)降落在某一面積上的降水深度，以mm為單位。通常，水文常用的是日降水量，指一日（24h）內(nèi)的降水深度。（2）降水歷時(shí)，指一次降水所經(jīng)歷的時(shí)間，以分鐘、小時(shí)、日為單位。（3）降水強(qiáng)度，指單位時(shí)段內(nèi)的降水量，以mm/分或mm/時(shí)計(jì)。 等級(jí)小雨中雨大雨暴雨大暴雨特大暴雨降水量（mm）101024.92549.950100100200大于200一、水文2、流域面積（控制）流域面積又稱受水面積或集水面積，

2、指流域地面分水線和出口斷面所包圍的面積，單位是km2。流 域 分 水 線支 流干流支流支流一、水文3、水系水系是地表徑流對(duì)地表土的漫長(zhǎng)侵蝕以后，逐漸從面蝕到溝蝕、槽蝕以至發(fā)展到由若干條大小支流和干流所構(gòu)成的河流系統(tǒng)。水系通常以干流的河名命名，江西省贛江、撫河、信江、饒河、修水均可單獨(dú)為水系，同時(shí)五條河匯入鄱陽(yáng)湖，又稱為鄱陽(yáng)湖水系。所在河流指主壩壩址坐落的水系。應(yīng)至少往上溯源3級(jí)。例如：一、水文4、重現(xiàn)期重現(xiàn)期，指不小于（不大于）一定量級(jí)的水文要素值出現(xiàn)一次的平均間隔年數(shù)。通常我們說(shuō)的100年一遇的大洪水、50年一遇的暴雨就是表達(dá)洪水、暴雨的重現(xiàn)期，即100年才出現(xiàn)一次的洪水、50年才出現(xiàn)一次的

3、暴雨。需要說(shuō)明的是，重現(xiàn)期表示的是某種水文變量大于或等于某一指定值，每出現(xiàn)一次平均所需的時(shí)間間隔數(shù)，并不是說(shuō)正好100年就會(huì)出現(xiàn)一次大洪水或者50年就會(huì)出現(xiàn)一次暴雨。一、水文5、汛期 汛期:指江河中由于流域內(nèi)季節(jié)性或周期性降雨、融冰、化雪而引起的水位流量上漲時(shí)期。 江西省實(shí)施中華人民共和國(guó)防洪法辦法規(guī)定：汛期為每年4月1日至8月31日，特殊情況下，省人民政府防汛指揮機(jī)構(gòu)可宣布提前進(jìn)入或者延長(zhǎng)防汛期。一、水文6、防洪標(biāo)準(zhǔn) 防洪標(biāo)準(zhǔn):又叫洪水標(biāo)準(zhǔn)，指水工建筑物所能防御洪水的能力，用重現(xiàn)期來(lái)表示。GB50201-2014防洪標(biāo)準(zhǔn)小型水庫(kù)一、水文7、特征水位 （1）正常蓄水位，也稱正常高水位，指水庫(kù)在

4、正常運(yùn)用情況下，允許為興利蓄到的上限水位。它是水庫(kù)最重要的特征水位，決定著水庫(kù)的規(guī)模與效益，也在很大程度上決定著水工建筑物的尺寸。注意：正常蓄水位一旦確定，不允許隨意或擅自修改，如要修改，必須經(jīng)原審批單位論證后批復(fù)修改。一、水文7、特征水位情況一：溢洪道無(wú)閘門控制，溢洪道的底高程（或堰頂高程）就是正常蓄水位。一、水文7、特征水位情況二：溢洪道上設(shè)有閘門，水庫(kù)的正常蓄水位一般是閘門關(guān)閉時(shí)的門頂高程（或稍低一些）。一、水文7、特征水位（2）設(shè)計(jì)洪水位，指大壩遭遇設(shè)計(jì)洪水時(shí)，水庫(kù)（壩前）達(dá)到的最高洪水位。它是水庫(kù)在正常運(yùn)用情況下允許達(dá)到的最高洪水位。（3）校核洪水位，指大壩遭遇校核洪水時(shí)，水庫(kù)（壩前

5、）達(dá)到的最高洪水位。它是水庫(kù)在非常運(yùn)用情況下，允許臨時(shí)達(dá)到的最高洪水位，是確定壩頂高程及進(jìn)行大壩安全校核的主要依據(jù)。一、水文7、特征水位（4）死水位，指水庫(kù)在正常運(yùn)用情況下，允許消落到的最低水位。死水位關(guān)系到水庫(kù)的興利調(diào)節(jié)，所以死水位的確定至關(guān)重要。多數(shù)情況，以最低的壩下涵管的進(jìn)口底高程作為死水位。（5）防洪限制水位，也稱做汛前限制水位，簡(jiǎn)稱汛限水位，指水庫(kù)在汛期允許興利蓄水的上限水位，通常根據(jù)流域洪水特性及防洪要求分期擬定。一、水文8、特征庫(kù)容（1）總庫(kù)容，指校核洪水位以下的水庫(kù)容積。（2）興利庫(kù)容，指正常蓄水位至死水位之間的水庫(kù)容積。（3）調(diào)洪庫(kù)容，指校核洪水位至防洪限制水位之間的水庫(kù)容積

6、。（4）防洪庫(kù)容，指防洪高水位至防洪限制水位之間的水庫(kù)容積。（5）死庫(kù)容，指死水位以下的水庫(kù)容積。下游水位防洪庫(kù)容興利庫(kù)容校核洪水位設(shè)計(jì)洪水位防洪高水位正常蓄水位防洪限制水位死水位總庫(kù)容調(diào)洪庫(kù)容死庫(kù)容庫(kù)容曲線：反映水庫(kù)蓄水能力的圖表。水位庫(kù)容二、大壩1、壩型壩的類型很多，主要按筑壩材料來(lái)劃分，也有少數(shù)按結(jié)構(gòu)性質(zhì)、施工方法、防滲體形式進(jìn)行劃分。u按建筑材料分類： 可分為土壩、混凝土壩、砌石壩、橡膠壩、鋼壩、木壩和土石混合壩等類型。u按結(jié)構(gòu)性質(zhì)分類：面板堆石壩u按施工方法分類：碾壓混凝土壩、拋填式堆石壩u按防滲體形式分類：粘土心墻壩、混凝土心墻壩注意:大壩壩型不應(yīng)局部的變化而進(jìn)行改變。例如均值土壩

7、增設(shè)了混凝土心墻，其壩型仍然是均質(zhì)土壩，不能變?yōu)榛炷列膲?。二、大?、土石壩（1）均質(zhì)壩：壩體的絕大部分由均一的透水性較弱的粘性土填筑而成；整個(gè)壩體起防滲作用。（2）心墻壩：土質(zhì)防滲體設(shè)在壩體中部或稍向上游傾斜，心墻上下游為壩殼。（3）斜墻壩：土質(zhì)防滲體設(shè)在壩體上游面或接近上游面，斜墻下游為壩殼。二、大壩2、土石壩（4）護(hù)坡：上游護(hù)坡的型式有：堆石護(hù)坡、砌石護(hù)坡、混凝土或鋼筋混凝土護(hù)坡、瀝青混凝土護(hù)坡；下游護(hù)坡的型式有：砌石、堆石、碎石和草皮護(hù)坡等。護(hù)坡覆蓋的范圍，上游由壩頂護(hù)至水庫(kù)最低水位以下一定距離，一般在最低水位以下2.5m。下游面則由壩頂護(hù)至排水棱體，無(wú)排水棱體時(shí)則護(hù)至壩腳。護(hù)坡?lián)p

8、壞要及時(shí)修復(fù)。草皮護(hù)坡長(zhǎng)太高了要修剪。下游壩坡上不能種樹(shù)。二、大壩2、土石壩（5）排水設(shè)施：排水設(shè)備是土石壩的一個(gè)重要組成部分。主要目的是：防止?jié)B流逸出處的滲透變形；降低壩體浸潤(rùn)線及孔隙壓力，改變滲流方向，增加壩體穩(wěn)定；保護(hù)壩坡，防止凍脹破壞。 壩體排水設(shè)備須保證充分的排水能力，不能堵塞，能自由地向下游排出全部滲水，同時(shí)應(yīng)按排水反濾原則，保證壩體及地基土不發(fā)生滲透破壞。一般有棱體排水、貼坡排水、褥墊排水和綜合式排水等注意：排水設(shè)施不是指排水溝。二、大壩3、混凝土壩（1）重力壩：以自身重量承受上游水、冰、淤泥壓力 和壩基揚(yáng)壓力保持穩(wěn)定的擋水壩。三種基本結(jié)構(gòu)型式：重力壩、支墩壩和拱壩。圖 2-1

9、重 力 壩 剖 面 簡(jiǎn) 圖揚(yáng) 壓 力大 壩 自 重水 荷 載抗 滑 阻 力非溢流壩溢流壩帷幕廊道二、大壩3、混凝土壩（2）支墩壩：由支墩承受上游來(lái)的推力的壩，藉其本身的重量及水重維持穩(wěn)定。三種基本結(jié)構(gòu)型式：重力壩、支墩壩和拱壩。支 墩支 墩支 墩大 頭擋 水 面 板拱二、大壩3、混凝土壩（3）拱壩：通過(guò)拱作用將荷載傳給峽谷兩壁（壩肩）而保持其穩(wěn)定的擋水壩。拱壩在平面上向上游彎曲，呈曲線形。體型較小，是一種經(jīng)濟(jì)性和安全性都很好的壩型。三種基本結(jié)構(gòu)型式：重力壩、支墩壩和拱壩。按最大高度處的壩底厚度和壩高的比值可分為薄拱壩、中厚拱壩和重力拱壩；按體形可分為單曲拱壩和雙曲拱壩。二、大壩4、特性指標(biāo)（1

10、）最大壩高：壩的最低建基面到壩頂面的最大高差。二、大壩4、特性指標(biāo)（2）壩長(zhǎng)：沿著壩軸線從壩頂?shù)囊欢说搅硪欢说拈L(zhǎng)度。壩軸線是直線，壩長(zhǎng)就是直線的長(zhǎng)度；壩軸線是折線，壩長(zhǎng)就是各段折線長(zhǎng)度的和；壩軸線是曲線，壩長(zhǎng)就是曲線的長(zhǎng)度，不能簡(jiǎn)單量取曲線兩端端點(diǎn)間的直線距離。二、大壩4、特性指標(biāo)（3）坡比：坡的垂直高度與水平寬度的比值。p上游坡和下游坡的坡比應(yīng)分開(kāi)計(jì)算。p坡分成了N段，每一段都要分別計(jì)算坡比。面板（厚3050cm）墊層（水平寬300cm）過(guò)渡層（水平寬400cm）豎向主堆石副堆石排水棱體排水區(qū)1:1.41:1.31:1.31:1.3220.00145.00195.00165.00二、大壩4、

11、特性指標(biāo)壩面坡度取決于壩高、筑壩材料性質(zhì)、運(yùn)用情況、地基條件、施工方法及壩型等因素。一般中、低高度的土石壩坡比在1：2.01:4.0，平均坡比約為1：3 ，上游坡比下游坡要緩；重力壩下游坡的坡比在1：0.51：1.0，平均坡比為1：0.7。三、溢洪道用來(lái)宣泄超過(guò)水庫(kù)調(diào)蓄能力洪水及泥沙等的水工建筑物。按位置分有河床式和河岸式兩種。河床式溢洪道多用于混凝土壩，與溢流壩相結(jié)合，在溢流壩頂建泄洪閘門（也有不建閘門的），通過(guò)壩頂泄洪。河岸式溢洪道一般在河道一側(cè)馬鞍形的山凹部（埡口處），有正槽式、側(cè)槽式、井式和虹吸式等四種形式。一般進(jìn)口位于水流順暢處，且與土石壩保持一定距離，避免橫流對(duì)壩的沖刷。1、溢流堰

12、寬頂堰實(shí)用堰駝峰堰折線形堰三、溢洪道2、溢流凈寬三、溢洪道溢流凈寬：一般指溢洪道控制斷面的實(shí)際過(guò)水寬度。最大下泄流量：指校核洪水位時(shí)溢洪道能夠下泄洪水的最大流量，可通過(guò)泄流曲線獲得。泄流曲線：又叫水位流量關(guān)系曲線，是反映溢洪道過(guò)水能力的圖表。無(wú)閘控制有閘控制3、最大下泄流量三、溢洪道4、消能三、溢洪道為什么要消能？為什么要消能？* * 建壩后的水頭增加,下泄水流的流速增大，即流速高流速高；* * 建壩時(shí)，為節(jié)省工程造價(jià)，使泄水建筑物的泄水寬度比原河床 寬度小，使泄水時(shí)的單寬流量加大，即水流集中水流集中。* * 所以，泄水時(shí)形成的高速集中水流，破壞性大，對(duì)下游河床具 有較大的破壞力。消能原理消能

13、原理：從加強(qiáng)水流的紊動(dòng)出發(fā)，在建筑物下游采取一定的工程措施，控制水躍發(fā)生的位置，通過(guò)水躍產(chǎn)生的表面漩滾和強(qiáng)烈的紊動(dòng)以達(dá)到消能的目的。 底流消能底流消能 挑流消能挑流消能 面流消能面流消能 （1）底流消能就是在建筑物下游采取一定的工程措施，控制水躍發(fā)生的位置，通過(guò)水躍產(chǎn)生的表面旋滾和強(qiáng)烈的紊動(dòng)以達(dá)到消能的目的。 實(shí)質(zhì)：實(shí)質(zhì)：水躍特點(diǎn)：特點(diǎn)：主流位于底部 消能機(jī)理：消能機(jī)理：通過(guò)水躍產(chǎn)生的表面漩滾和強(qiáng)烈的紊動(dòng)來(lái)消能。應(yīng)用：應(yīng)用：各種地質(zhì)條件的泄水建筑物 （2）挑流消能利用下泄水流所挾帶的巨大動(dòng)能，因勢(shì)利導(dǎo)將水流挑射至遠(yuǎn)離建筑物的下游，使下落水舌對(duì)河床的沖刷不會(huì)危及建筑物的安全。挑流水舌漩滾漩滾水墊

14、急流挑流鼻坎壩址挑流水舌漩滾漩滾水墊急流挑流鼻坎壩址（3）面流消能當(dāng)下游水深較大而且比較穩(wěn)定時(shí)，可采取一定的工程措施，將下泄的高速水流導(dǎo)向下游水流的上層，主流與河床之間由巨大的底部旋滾隔開(kāi)，可避免高速主流對(duì)河床的沖刷。余能主要通過(guò)水舌擴(kuò)散，流速分布調(diào)整及底部旋滾與主流的相互作用而消除。四、壩下涵管（隧洞）按建筑材料分，早期涵管有漿砌石、陶瓷、磚、素混凝土，現(xiàn)在涵管有鋼筋混凝土、鋼管、PVC管、PE管等。隧洞，一般設(shè)在大壩兩岸的山體中，混凝土壩也會(huì)設(shè)在壩的下部壩體中。隧洞巖石的強(qiáng)度較差時(shí)，需要進(jìn)行混凝土襯護(hù)。按斷面型式分，可分為圓形、拱形、矩形、梯形。按構(gòu)造型式分，可分為圓管涵、拱涵、箱涵、蓋板

15、涵。按運(yùn)行方式分，可分為有無(wú)壓運(yùn)行和有壓運(yùn)行兩種方式。注意：無(wú)壓運(yùn)行的涵洞絕對(duì)不允許有壓運(yùn)行。注意：無(wú)壓運(yùn)行的涵洞絕對(duì)不允許有壓運(yùn)行。1、型式2、進(jìn)口四、壩下涵管（隧洞）進(jìn)口段根據(jù)地形狀況進(jìn)行布置，主要有分級(jí)臥管式、塔式、豎井式和斜坡式四種結(jié)構(gòu)型式。分級(jí)臥管式進(jìn)水口斜臥在壩前或山體的斜坡上，每隔一定的高程設(shè)置一個(gè)進(jìn)水口，也稱為斜涵管。分級(jí)臥管結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工方便，引取水庫(kù)表層水。進(jìn)水口控制設(shè)施形式多樣，有混凝土塞、木塞、木板壓重等。斜坡式沿庫(kù)區(qū)山坡或上游壩面斜坡布置，在斜坡上設(shè)置閘門軌道，進(jìn)水口在斜坡底部，啟閉機(jī)安裝在山坡平臺(tái)上或壩頂，一般采用拍門、閘門進(jìn)行控制。這種布置方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、

16、造價(jià)小、啟閉力小；缺點(diǎn)是閘門不易關(guān)閉、檢修困難。布置在山坡上布置在壩坡上豎井式在進(jìn)水口所在的山體中開(kāi)鑿出豎井，內(nèi)設(shè)閘門，豎井口設(shè)操縱平臺(tái)和啟閉機(jī)。塔式在涵洞進(jìn)口所在的山體外部豎立的塔狀建筑物，塔底部設(shè)有閘門，以控制水流，塔頂設(shè)操縱平臺(tái)和啟閉機(jī)，用工作橋與岸相連。五、金屬結(jié)構(gòu)按閘門的工作性質(zhì)分，可分為工作閘門、檢修閘門和事故閘門。按門葉的外觀形狀分，可分為平面閘門、弧形閘門、人字閘門、拱形閘門、球形閘門和圓筒閘門等。按制造門葉的材料分，可分為鋼閘門、鑄鐵閘門、木閘門、鋼筋混凝土閘門和組合材料閘門。1、閘門五、金屬結(jié)構(gòu)（1 1）型式）型式按類型分，可分為液壓式啟閉機(jī)，卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)，螺桿式啟閉機(jī)。按

17、操作方式分，可分為手動(dòng)式、電動(dòng)式、手電兩用式2、啟閉機(jī)液壓式啟閉機(jī)卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)螺桿式啟閉機(jī)五、金屬結(jié)構(gòu)（2 2）型號(hào)）型號(hào)液壓式啟閉機(jī)QPPY卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)QPQ螺桿式啟閉機(jī)QL（3 3）啟閉機(jī)容量）啟閉機(jī)容量 （在銘牌上看的到）啟閉機(jī)容量，指啟閉機(jī)最大能達(dá)到的啟門力。單位是KN,如50KN、100KN，也常用T表示，如10T、15T。例如：QPQ-6表示單吊點(diǎn)卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)的啟門力為6T QPQ-26表示雙吊點(diǎn)卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)的啟門力為12T2、啟閉機(jī)六、安全管理大壩安全狀況分為三類：一類壩實(shí)際抗御洪水標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到GB50201-2014防洪標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，大壩工作狀態(tài)正常，工程無(wú)重大質(zhì)量問(wèn)題，能按設(shè)計(jì)正常運(yùn)行的大壩。二類壩實(shí)際抗御洪水標(biāo)準(zhǔn)不低于近期非常運(yùn)行洪水標(biāo)準(zhǔn)，但達(dá)不到GB50201-2014防洪標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，大壩工作狀態(tài)基本正常，在一定控制運(yùn)用條件下能安全運(yùn)行的大壩。三類壩實(shí)際抗御洪水標(biāo)準(zhǔn)低于近期非常運(yùn)行洪水標(biāo)準(zhǔn)，或者工程存在較嚴(yán)重的安全