水利工程中常采用單個或若干個不同作用、不同類型的建筑物來調(diào)控水流,以滿足不同部門對水資源的需求。這些為興水利、除水害而修建的建筑物稱水工建筑物。接下來我們了解下水工建筑的分類及特點。
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、取(進)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。
1)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。
2)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。
3)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。
4)取(進)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。
5)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。
6)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。
1)一般性水工建筑物具有通用性,如擋水壩、水閘等。
2)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。
1)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)流墻、工作橋及護岸等。
2)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.水工建筑物的特點
(1)工作條件復(fù)雜
水工建筑物的地基有巖基,也有土基,情況往往比較復(fù)雜。在巖基中經(jīng)常會遇到節(jié)理、裂隙、斷層、破碎帶、軟弱夾層等地質(zhì)構(gòu)造;在土基中,可能會遇到壓縮性大的土層,也可能會遇到流動性較大的細砂層。這些地質(zhì)條件必需認真進行地基處理。
水工建筑物的形式,受地形、地質(zhì)、水文、施工等條件的影響,因此,每個水工建筑物都有其自身的特定條件,都具有一定的個別性。
由于上、下游存在水位差,水工建筑物一般要承受相當大的水壓力作用,因此水工建筑物及其地基必須具有足夠的強度、穩(wěn)定性。高水頭的泄水在做好消能防沖工作的同時,還應(yīng)防止高速水流產(chǎn)生的氣蝕、磨損等破壞;另外,滲流不僅增加了建筑物荷載,也可能造成建筑物失事。
在多泥沙河流中,水工建筑物將長期受泥沙淤積產(chǎn)生的淤沙壓力作用,同時在泄洪或發(fā)電時,還會受到泥沙的磨損作用,嚴重時將影響建筑物的正常工作甚至影響其壽命。
(2)施工難度大
在河道中修建的水工建筑物,需要首先解決好施工導(dǎo)流和截流工作,施工技術(shù)復(fù)雜,施工難度大。截流、導(dǎo)流、渡汛需要搶時間,爭進度,而且往往是在水中施工,施工程度、施工強度和施工組織出現(xiàn)絲毫疏漏,將延誤工期,并造成損失。
水工建筑物的工程量一般都比較大,建筑物往往需要開挖一定深度的基坑,還要做一些相當復(fù)雜的基礎(chǔ)處理。另外,水工建筑物中的大體積的混凝土結(jié)構(gòu),面臨必須解決混凝土的施工及大體積混凝土的溫度控制措施問題。
水工建筑物往往是水下工程、地下工程多,施工條件差,施工干擾多,施工期限長,施工場地狹窄,交通運輸困難,施工難度相當大。
(3)環(huán)境影響大
水工建筑物,尤其是大型水利樞紐,具有顯著的經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益,但也會對環(huán)境造成負面影響,如蓄水區(qū)的土地淹沒、移民、水生生態(tài)系統(tǒng)的破壞、建筑物上游泥沙淤積、下游河道沖刷、誘發(fā)地震等問題,需要進行嚴格的環(huán)境影響評價,并采取有效措施,保護環(huán)境。
(4)失事的后果嚴重
作為蓄水、擋水的水工建筑物,其破壞和失事,往往會給國家和社會造成巨大災(zāi)害和損失。