(1)水工建筑物的分類
水工建筑物一般按它的作用、用途和使用時期等來進行分類。
1)水工建筑物按作用分類
水工建筑物按其作用可分為擋水建筑物、泄水建筑物、輸水建筑物、。ㄟM)水建筑物、整治建筑物以及專門為灌溉、發(fā)電、過壩需要而興建的建筑物。
擋水建筑物。是用來攔截江河,形成水庫或雍高水位的建筑物,如各種壩和水閘以及抗御洪水,或沿江河海岸修建的堤防、海塘等。
泄水建筑物。是用于宣泄多余洪水量、排放泥沙和冰凌,以及為了人防、檢修而放空水庫、渠道等,以保證大壩和其他建筑物安全的建筑物。如各種溢流壩、壩身泄水孔、岸邊溢洪道和泄水隧洞等。
輸水建筑物。是為了發(fā)電、灌溉和供水的需要,從上游向下游輸水用的建筑物,如引水隧洞、引水涵蓋、渠道、渡槽、倒虹吸等。
。ㄟM)水建筑物。是輸水建筑物的首部建筑物,如引水隧洞的進水口段、灌溉渠首和供水用的進水閘、揚水站等。
整治建筑物。是用以改善河流的水流條件,調(diào)整河流水流對河床及河岸的作用以及為防護水庫、湖泊中的波浪和水流對岸坡沖刷的建筑物,如丁壩、順壩、導(dǎo)流堤、護底和護岸等。
專門為灌溉、發(fā)電、過壩需要而興建的建筑物。如專為發(fā)電用的引水管道、壓力前池、調(diào)壓室、電站廠房;專為灌溉用的沉沙池、沖砂閘、渠系上的建筑物;專為過壩用的升船機、船閘、魚道、過木道等。
2)按用途分類
水工建筑物按其用途可分為一般性建筑物和專門性建筑物。
一般性水工建筑物具有通用性,如擋水壩、水閘等。
專門性水工建筑物,僅用于某一個水利工程,只實現(xiàn)其特定的用途。專門性水工建筑物又分為水電站建筑物、水運建筑物、農(nóng)田水利建筑物、給水排水建筑物、過魚建筑物等。
3)按使用時期分類
水工建筑物按使用時期分為永久性建筑物和臨時性建筑物。
永久性建筑物是指工程運行期間長期使用的水工建筑物。根據(jù)其重要性又分為主要建筑物和次要建筑物。主要水工建筑物是指失事后將造成下游災(zāi)害或嚴(yán)重影響工程效益的建筑物,如大壩、水閘、泄洪建筑物、輸水建筑物及電站廠房等;次要水工建筑物是指失事后將不致造成下游災(zāi)害,或者對工程效益影響不大并易于修復(fù)的建筑物,如擋土墻、導(dǎo)游墻、工作橋及護岸等。
臨時性建筑物是指工程施工期間使用的建筑物,如圍堰、導(dǎo)流明渠等。
(2)水利工程等級和水工建筑物設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)
1)水工建筑物設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)
在水利水電工程設(shè)計中不同等級的建筑物所采用的按某種頻率或重現(xiàn)期表示的洪水稱為洪水標(biāo)準(zhǔn),包括洪峰流量和洪水總量。
永久性水工建筑物所采用的洪水標(biāo)準(zhǔn),分為設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)和校核洪水標(biāo)準(zhǔn)兩種情況。臨時性水工建筑物的洪水標(biāo)準(zhǔn),應(yīng)根據(jù)建筑物的結(jié)構(gòu)類型和級別,結(jié)合風(fēng)險度綜合分析,合理選擇, 對失事后果嚴(yán)重的,應(yīng)考慮超標(biāo)準(zhǔn)洪水的應(yīng)急措施。各類水利水電工程的洪水標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)按《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》確定。
①永久性水工建筑物的洪水標(biāo)準(zhǔn)
水利水電工程永久性水工建筑物的洪水標(biāo)準(zhǔn),應(yīng)按山區(qū)、丘陵區(qū)和平原、濱海區(qū)分別確定。江河采取梯級開發(fā)方式,在確定各梯級水庫工程的永久性水工建筑物的設(shè)計洪水與校核洪水標(biāo)準(zhǔn)時,還應(yīng)結(jié)合江河治理和開發(fā)利用規(guī)劃,統(tǒng)籌研究,相互協(xié)調(diào)。
a)山區(qū)、丘陵區(qū)水庫工程的永久性水工建筑物的洪水標(biāo)準(zhǔn),應(yīng)按表1確定。
表1 山區(qū)、丘陵區(qū)水庫工程永久性水工建筑物洪水標(biāo)準(zhǔn)
b)平原、濱海區(qū)水庫工程的永久性水工建筑物洪水標(biāo)準(zhǔn),應(yīng)按表2確定。
表2 平原、濱海區(qū)水庫工程永久性水工建筑物洪水標(biāo)準(zhǔn)
c)水電站廠房永久性水工建筑物洪水標(biāo)準(zhǔn),根據(jù)其級別,應(yīng)按表3確定。
表3 水電站廠房永久性水工建筑物洪水標(biāo)準(zhǔn)
當(dāng)山區(qū)、丘陵區(qū)水庫工程永久性擋水建筑物的擋水高度低于15m,且上下游最大水頭差小于10m時,其洪水標(biāo)準(zhǔn)宜按平原、濱海區(qū)標(biāo)準(zhǔn)確定。當(dāng)平原、濱海區(qū)水庫工程永久性擋水建筑物的擋水高度高于15m,且上下游最大水頭差大于10m時,其洪水標(biāo)準(zhǔn)宜按山區(qū)、丘陵地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)確定。
②臨時性水工建筑物的洪水標(biāo)準(zhǔn)
臨時性水工建筑物的洪水標(biāo)準(zhǔn),應(yīng)根據(jù)建筑物的結(jié)構(gòu)類型和級別,按表4的規(guī)定綜合分析確定。
表4 臨時性水工建筑物洪水標(biāo)準(zhǔn)
2)工程等級的劃分
①水利水電工程等級劃分
根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定,水利水電工程根據(jù)其工程規(guī)模、效益以及在國民經(jīng)濟中的重要性,劃分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ五等,適用于不同地區(qū)、不同條件下建設(shè)的防洪、灌溉、發(fā)電、供水和治澇等水利水電工程,見表5。
表5 水利水電工程分等指標(biāo)
注1:水庫總庫容指水庫最高水位以下的靜庫容;治澇面積指設(shè)計治澇面積;灌溉面積指設(shè)計灌溉面積;年引水量指供水工程渠首設(shè)計年均引(。┧。
注2:保護區(qū)當(dāng)量經(jīng)濟規(guī)模指標(biāo)僅限于城市保護區(qū);防洪、供水中的多項指標(biāo)滿足1項即可。
注3:按供水對象的重要性確定工程等別時,該工程應(yīng)為供水對象的主要水源。
對于綜合利用的水利水電工程,當(dāng)按各綜合利用項目的分等指標(biāo)確定的等別不同時,其工程等別應(yīng)按其中的最高等別確定。
3)水工建筑物的級別
水利水電工程中水工建筑物的級別,反映了工程對水工建筑物的技術(shù)要求和安全要求。應(yīng)根據(jù)所屬工程的等別及其在工程中的作用和重要性分析確定。
①永久性水工建筑物級別
水利水電工程的永久性水工建筑的級別應(yīng)該根據(jù)工程的等別或永久性水工建筑物的分級指標(biāo)綜合分析確定。水庫及水電站工程的永久性水工建筑物級別應(yīng)按表6確定。
表6 永久性水工建筑物級別
②臨時性水工建筑物級別
對于水利水電工程施工期使用的臨時性擋水、泄水等水工建筑物的級別,應(yīng)根據(jù)保護對象、失事后果、使用年限和臨時性擋水建筑物規(guī)模,按表7確定。對于同時分屬于不同級別的臨時性水工建筑物,其級別應(yīng)按照其中最高級別確定。但對于3級臨時性水工建筑物,符合該級規(guī)定的指標(biāo)不得少于兩項。
表7 臨時性水工建筑物級別
(3)水工建筑材料
水工建筑物所用的基本材料主要有:礦物質(zhì)材料、有機質(zhì)材料、金屬材料和復(fù)合材料。
1)礦物質(zhì)材料
礦物質(zhì)材料是以礦物為主要成分的材料,主要包括石料、無機膠凝材料(石灰、水泥、粉煤灰、硅粉、磨細礦渣與天然礦石粉等)。天然石料豐富,且分布很廣,便于就地取材。新鮮石料的抗壓強度較高,堅固耐久。塊狀石料多用于堆石或砌石工程,散粒石料或按一定級配軋制的石料用作混凝土的骨料。石灰與水泥為富含鈣質(zhì)的無機膠凝材料,其中石灰為氣硬性膠凝材料,水泥則為水硬性膠凝材料。粉煤灰、硅粉、磨細礦渣等工業(yè)廢料為現(xiàn)代混凝土的重要輔助膠凝材料。以水泥及其輔助膠凝材料配制的砂漿、混凝土和鋼筋混凝土在水利工程中應(yīng)用極為廣泛。
2)有機質(zhì)材料
有機質(zhì)材料是含有機質(zhì)的材料,主要包括木材、瀝青及高分子合成材料等。木材具有質(zhì)輕、強度高,能承受沖擊和振動,易于加工,在適宜環(huán)境下經(jīng)久耐用,產(chǎn)地分布廣,易于就地取材等特點,是水利工程中的常用材料。瀝青主要用于防水、防腐材料。瀝青及其改性瀝青常用于渠道、蓄水池防滲、大壩的防滲墻、灌注伸縮縫、止水井及灌漿材料。高分子合成材料主要包括合成樹脂、塑料、涂料、膠黏劑、合成橡膠、合成纖維及合成化學(xué)外加劑等。主要用作黏結(jié)劑、防水止水、護面、裝修、改性材料以及加固與修補材料等。高分子合成材料發(fā)展很快,其品種時有更新,性能不斷改善。
3)金屬材料
金屬材料是由金屬元素組成的單質(zhì)與合金材料,具有良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性、強度和彈性,以及延展性,其組織均勻密實,為晶體結(jié)構(gòu)。分為黑色金屬和有色金屬兩大類。黑色金屬材料在水利工程中應(yīng)用廣泛,如用于鋼結(jié)構(gòu)中的型鋼(圓鋼、角鋼、槽鋼、工字鋼)、板材和管材;用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋和鋼絲等。水力發(fā)電工程中的電廠設(shè)備、送變電設(shè)備、施工機械及鋼閘門、鋼模板等都需用大量鋼材和有色金屬材料。
4)復(fù)合材料
兩種或兩種以上的材料復(fù)合組成的材料,一般常以不同的非金屬(或金屬)材料相復(fù)合或非金屬材料與金屬材料相復(fù)合。復(fù)合材料能發(fā)揮組成材料各自的優(yōu)點,克服單一材料的缺點,其綜合性能往往是單一材料無法相比的。工程復(fù)合材料一般由高強度、高彈模的增強材料(如玻璃纖維、鋼纖維、合成纖維、碳纖維、金屬材料等)和基體(如塑料、樹脂、橡膠、水泥砂漿、混凝土等)組成,如水利工程用的聚合物混凝土、土工合成材料、合成膠黏劑等。