水利水电工程项目管理讲义（223页）
2014年3月,水利水电工程,一、水利水电工程前沿理论 二、水利水电工程实践探索 三、水利工程项目管理 四、水电工程项目管理 五、建设监理在水利水电工程建设中的作用 六、本章小结（复习重点）,第一章 水利水电工程项目管理,一、水利水电工程前沿理论,第一章,重点：高坝建设中的前沿理论,土石坝 拱坝 碾压混凝土坝 水库诱发地震监测 仿真分析 温度控制,高坝建设中的前沿理论（1）土石坝,长河坝采用砾石土心墙堆石坝，坝高240米，河床覆盖层深约80米，场区地震基本烈度为8度，大坝地震设防烈度为9度，大坝填筑量约3300万立方米。长河坝大坝集中超高心墙堆石坝、河床深厚覆盖层、高地震烈度、狭窄河谷四大难度于一体，坝体和基础的防渗处理设计、大坝抗震安全措施，均无成熟经验可借鉴，给设计、施工和运行带来挑战性难题，目前世界上尚无已建成同等规模的工程。长河坝水电站大坝工程，2010年12月1日开工，预计2016年首台机组发电、2018年4月30日竣工。,高坝建设中的前沿理论（1）土石坝,土石坝泛指由当地土料、石料或混合料，经过抛填、辗压等方法堆筑成的挡水坝。当坝体材料以土和砂砾为主时，称土坝、以石渣、卵石、爆破石料为主时，称堆石坝；当两类当地材料均占相当比例时，称土石混合坝。土石坝是历史最为悠久的一种坝型。近代的土石坝筑坝技术自20世纪50年以后得到发展，并促成了一批高坝的建设。目前，土石坝是世界大坝工程建设中应用最为广泛和发展最快的一种坝型。土石坝对地形、地质条件的要求与混凝土坝相比较低，但在高土石坝的设计与施工中，维持坝体的稳定的土石坝体或堆石坝体质量与控制渗流的心墙或斜墙及防渗面板质量是需要解决的主要课题。设计及施工中可以运用三维有限元解决相关问题。,高坝建设中的前沿理论（1）土石坝,材料选用：根据大坝的应力、变形、坝体沉降、渗流等，合理选用坝体各部位的填筑料。渗流及变形控制：根据三维有限元计算的心墙或斜墙或面板的渗流及变形，确实填筑材料及施工工序,裂缝控制：周边缝附近平行趾板的弯曲性裂缝、中央顶部弯曲性水平裂缝、中央顶部拉伸性水平裂缝，需采取相应措施。,高坝建设中的前沿理论（1）土石坝,集中渗漏控制:高坝面板容易发生集中渗漏，垫层料起限漏的第二防线作用。过渡料的选用：过渡料起竖向排水作用，不让渗漏水进入下游的堆石，并对其起软化作用。观测设计：适时了解堆石体顶部向下游弯曲，应加强观测设施设计。,重点：高坝建设中的前沿理论,土石坝 拱坝 碾压混凝土坝 水库诱发地震监测 仿真分析 温度控制,高坝建设中的前沿理论（2）拱坝,二滩工程是二十世纪建成的中国最大的水电站。总装机容量330万kW，单机容量55万kW，这在21世纪初三峡电站建成之前，均列全国第一，单机容量排世界前10位。 二滩拱坝坝高240m为中国第一高坝。在双曲拱坝排行中，高度居亚洲第一、世界第三；承受总荷载980万t，列世界第一。总泄水量22480m3s，在高坝中为世界第一。,高坝建设中的前沿理论（2）拱坝,拱坝是一种建筑在峡谷中的拦水坝，做成水平拱形，凸边面向上游，两端紧贴着峡谷壁。是指一种在平面上向上游弯曲，呈曲线形、能把一部分水平荷载传给两岸的挡水建筑，是一个空间壳体结构。200m以上的高拱坝与较低的拱坝的本质区别在于：低拱坝总体应力水平较低，高拱坝总体应力水平高。对于高拱坝，可能造成应力普遍超限，从而导致坝体的破坏。高拱坝在温度应力、地震作用以及泄洪消能都有其特殊问题，如果解决不好，将造成致命破坏。目前主要的理论和方法有：,高坝建设中的前沿理论（2）拱坝,减小拉应力：根可以采取“中间路线”的做法，即采用局部的人工缝，既消除了拉应力，又不太削弱坝体的稳定。拱坝优化：基本思路就是在保证坝体安全的条件下，使坝体的体积（或造价）取极小值。优化设计后， 可节省混凝土方量5%30%。总之，在高坝建设上，安全与造价相比，安全更重要。,高坝建设中的前沿理论（2）拱坝,拱坝的动力分析：高拱坝修建在强震区，地震作用及抗震设计成为高拱坝研究的重要问题。高拱坝的抗震工程措施研究目前处于起步阶段。拱坝的“上滑失稳”：拱坝沿建基面滑动失稳是可能的，在水压力的作用下整个拱坝向下游并沿着岸坡上爬。拱坝的模型实验：用结构模型试验来指导拱坝设计。现在对一些重要工程，仍常用模型试验来验证。,高坝建设中的前沿理论（2）拱坝,仿真分析与应力控制标准：在满足一定精度前提条件下，出现了许多减小计算规模的高坝仿真应力分析计算方法，如仿真并层算法、分区异步长算法、排水孔与冷却水管的等效算法等。将有限元应用于拱坝设计的研究结合仿真应力分析方法，提出更切合实际的高拱坝应力控制标准。,高坝建设中的前沿理论（2）拱坝,破坏机理与安全度分析：拱坝破损机理，主要划分为以下几种类型,坝基（肩）失稳,库岸滑坡,坝体开裂,强震开裂,上滑（浮）失稳,安全度分析,重点：高坝建设中的前沿理论,土石坝 拱坝 碾压混凝土坝 水库诱发地震监测 仿真分析 温度控制,高坝建设中的前沿理论（3）碾压混凝土坝,龙滩水电工程位于红水河上游的广西天峨县境内，距天峨县城15公里。坝址以上流域面积98，500平方公里，占红水河流域面积的71%，其装机容量占红水河可开发容量的35-40%。龙滩水电工程规划总装机容量630万千瓦，安装9台70万千瓦的水轮发电机组，年均发电量187亿千瓦时。大坝采用碾压混凝土的坝体布置。,高坝建设中的前沿理论（3）碾压混凝土坝,碾压混凝土坝 英文名称：roller compacted concrete ，用振动碾分层碾压干硬性混凝土筑成的坝。施工程序：铺砂浆，入仓，平仓，压实，切缝，沿缝碾压。施工特点：采用干贫混凝土；大量掺加粉煤灰，以减少混凝土发热量；采用薄壁浇筑；采用温控措施和表面防裂措施。20世纪60年代，世界各国开始进行碾压混凝土的试验研究，我国从20世纪80年代初开始探索，1986年建成第一座碾压混凝土重力坝。解决200m以上级高碾压混凝土重力坝和100m以上高碾压混凝土拱坝关键技术是未来的发展方向。,高坝建设中的前沿理论（3）碾压混凝土坝,施工方面的计算理论机具和施工工艺施工进度碾压混凝土高坝的温度碾压混凝土高坝的分裂,重点：高坝建设中的前沿理论,土石坝 拱坝 碾压混凝土坝 水库诱发地震监测 仿真分析 温度控制,高坝建设中的前沿理论（4）水库诱发地震监测,水库蓄水会诱发地震吗？,水库地震主要有两类。一类是水库蓄水后，由于地表破碎的岩体的应力调整，发生的浅层地震，称之为非构造性地震，这些地震的震级一般不超过4级。到目前为止，所谓水库诱发的地震中，绝大多数都是非构造性地震。另一类为构造性地震，水库蓄水诱发此类地震也是有可能的，震级会超过4级。科学研究结果表明，库水的重量对地震来讲是微不足道的。虽然水库地震的震源很浅，但是仍处在地底下几公里的地方。几百米深的水的压力与几公里厚的岩石的重量相比是微不足道的，不足以改变几公里以下岩体的应力状态。之所以会发生水库构造地震，主要是由于水的渗透。水渗入断层后，断层之间的正压力减小，摩擦力就减小了，岩体所能承受的最大剪切力抗剪强度就降低了，岩层就容易错动。,高坝建设中的前沿理论（4）水库诱发地震监测,水库蓄水会诱发地震吗？,高坝建设中的前沿理论（4）水库诱发地震监测,水库蓄水会诱发地震吗？,高坝建设中的前沿理论（4）水库诱发地震监测,三峡水库诱发的地震,在三峡工程论证阶段，根据三峡地区地质勘察结果，专家认为三峡蓄水后有可能发生水库地震。2001年建立了24个当时最先进的监测台站，精密观测。观测结果表明，2003年蓄水后，库区地震活动增加了，而且和水位有比较明显的相关性。到目前为止，水库诱发的地震，99%以上都是0.51级的小震。最大地震发生在2008年11月份，震级为4.1级。近3年来，地震活动一年比一年弱。因为非构造性水库地震表层岩体应力调整的过程是开始阶段调整较大，以后慢慢就比较稳定了。在三峡的水库地震灾害监测和评价报告中，专家指出：地震活动性随库水位升高已逐步调整，呈明显衰减趋势。初步判断，水库地震的活跃期已过，渐趋平息，不会出现超过论证期间预测的震级。三峡蓄水后发生的地震最大震级为4.1级，在全世界范围内看，所释放的能量远小于其他水库诱发的地震。这样量级的地震，全球每年要发生6200多次。,重点：高坝建设中的前沿理论,土石坝 拱坝 碾压混凝土坝 水库诱发地震监测 仿真分析 温度控制,高坝建设中的前沿理论（5）仿真分析,仿真是以数学和专业基础理论为基础，通过建立实际系统的模型，并以计算机和各种物理效应为工具，利用所建模型和部分实物，对实际（或设想）系统进行试验研究的过程。20世纪初仿真技术已得到应用。例如在实验室中建立水利模型，进行水利学方面的研究。60年代计算机技术的突飞猛进，为仿真技术提供了先进的工具，加速了仿真技术的发展。利用计算机实现对于系统的仿真研究不仅方便、灵活，而且也是经济的。因此计算机仿真在仿真技术中占有重要地位。,重点：高坝建设中的前沿理论,土石坝 拱坝 碾压混凝土坝 水库诱发地震监测 仿真分析 温度控制,高坝建设中的前沿理论（6）温度控制,二、水利水电工程实践探索,第一章,水利水电工程实践探索,土石坝工程 碾压混凝土坝 堤坝防渗加固 安全监测工程,水利水电工程实践探索（1）土石坝工程,国内外土石坝发展进程 土质心墙堆石坝 混凝土面板堆石坝 沥青混凝土防渗土石坝 土工膜防渗土石坝,水利水电工程实践探索（1）土石坝工程,国内外土石坝发展进程:目前世界最高的坝仍为土石坝，坝高达335.我国高土石坝以土质心堆石坝和混凝土面板堆石坝为主要坝形。,罗贡坝位于塔吉克斯坦共和国瓦赫什()河上游，大坝为斜心墙土石坝，最大坝高335m，坝顶长660m。工程具有发电、灌溉和防洪等综合效益。水库总库容133亿m3，水电站装有6台机组，总装机容量为360万kW，年发电量130亿kW·h，向中亚联合电网送电。1975年开工兴建。,水利水电工程实践探索（1）土石坝工程,土质心墙堆石坝: 糯扎渡水电站心墙堆石坝,糯扎渡水电站心墙堆石坝：糯扎渡水电站心墙堆石坝最大坝高261.5米，居同类坝型世界第三，仅次于罗贡坝（325m）、努列克坝（300m）、博鲁卡（267m）。总库容227.41亿立方米，调节库容113.35亿立方米，相当于11个滇池的蓄水量。具有多年调节能力。电站安装9台65万千瓦机组，总装机容量585万千瓦，保证出力为240万千瓦，多年平均发电量239.12亿千瓦时。,水利水电工程实践探索（1）土石坝工程,混凝土面板堆石坝：天生桥一级电站混凝土面板堆石坝,天生桥一级电站混凝土面板堆石坝最大坝高178m，坝顶高程79lm，上游坝坡1:1.4，下游上坝公路间的局部坝坡1:1.25，综合坝坡1:1.4，坝顶宽度12m，坝顶长1104m，填筑量约1800万m3，其中1400万m3的填筑料来源于溢洪道的开挖渣料。天生桥一级混凝土面板堆石坝坝高在20世纪末居世界已建面板坝的第二位，而坝顶长度、坝体填筑方量和面板面积居世界首位。,水利水电工程实践探索（1）土石坝工程,沥青混凝土防渗土石坝：三峡茅坪溪沥青混凝土心墙土石坝,茅坪溪防护坝位于长江三峡坝址上游长江右岸茅坪溪入长江口处，与三峡大坝共同拦挡三峡库水，是三峡水利枢纽的重要组成部分。这座沥青混凝土心墙土石坝，设计坝顶高程为185米，最大坝高104米，防渗轴线总长度1840米，是为保护湖北省秭归县茅坪溪流域的数千亩良田不被三峡水库淹没而专门修建的。,水利水电工程实践探索（1）土石坝工程,土工膜防渗土石坝：西霞院工程,西霞院工程位于黄河干流中游河南省境内，坝址上距小浪底工程16公里，下距郑州市145公里。工程规模为大（2）型，属等工程，坝轴线全长3122米，是黄河上最长的大坝。西霞院工程开发任务是以反调节为主，结合发电，兼顾供水、灌溉等综合利用。,水利水电工程实践探索,土石坝工程 碾压混凝土坝 堤坝防渗加固 安全监测工程,
