水工建筑物知识一览

（1）水工建筑物的分类

水工建筑物一般按它的作用、用途和使用时期等来进行分类。

1）水工建筑物按作用分类
水工建筑物按其作用可分为挡水建筑物、泄水建筑物、输水建筑物、取（进）水建筑物、整治建筑物以及专门为灌溉、发电、过坝需要而兴建的建筑物。
挡水建筑物。是用来拦截江河,形成水库或雍高水位的建筑物，如各种坝和水闸以及抗御洪水，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，以及为了人防、检修而放空水库、渠道等，以保证大坝和其他建筑物安全的建筑物。如各种溢流坝、坝身泄水孔、岸边溢洪道和泄水隧洞等。
输水建筑物。是为了发电、灌溉和供水的需要，从上游向下游输水用的建筑物，如引水隧洞、引水涵盖、渠道、渡槽、倒虹吸等。
取（进）水建筑物。是输水建筑物的首部建筑物，如引水隧洞的进水口段、灌溉渠首和供水用的进水闸、扬水站等。
整治建筑物。是用以改善河流的水流条件，调整河流水流对河床及河岸的作用以及为防护水库、湖泊中的波浪和水流对岸坡冲刷的建筑物，如丁坝、顺坝、导流堤、护底和护岸等。
专门为灌溉、发电、过坝需要而兴建的建筑物。如专为发电用的引水管道、压力前池、调压室、电站厂房；专为灌溉用的沉沙池、冲砂闸、渠系上的建筑物；专为过坝用的升船机、船闸、鱼道、过木道等。

2）按用途分类
水工建筑物按其用途可分为一般性建筑物和专门性建筑物。
一般性水工建筑物具有通用性，如挡水坝、水闸等。
专门性水工建筑物，仅用于某一个水利工程，只实现其特定的用途。专门性水工建筑物又分为水电站建筑物、水运建筑物、农田水利建筑物、给水排水建筑物、过鱼建筑物等。

3）按使用时期分类
水工建筑物按使用时期分为永久性建筑物和临时性建筑物。
永久性建筑物是指工程运行期间长期使用的水工建筑物。根据其重要性又分为主要建筑物和次要建筑物。主要水工建筑物是指失事后将造成下游灾害或严重影响工程效益的建筑物，如大坝、水闸、泄洪建筑物、输水建筑物及电站厂房等；次要水工建筑物是指失事后将不致造成下游灾害，或者对工程效益影响不大并易于修复的建筑物，如挡土墙、导游墙、工作桥及护岸等。
临时性建筑物是指工程施工期间使用的建筑物，如围堰、导流明渠等。

（2）水利工程等级和水工建筑物设计标准

1）水工建筑物设计标准
在水利水电工程设计中不同等级的建筑物所采用的按某种频率或重现期表示的洪水称为洪水标准，包括洪峰流量和洪水总量。
永久性水工建筑物所采用的洪水标准，分为设计洪水标准和校核洪水标准两种情况。临时性水工建筑物的洪水标准，应根据建筑物的结构类型和级别，结合风险度综合分析，合理选择， 对失事后果严重的，应考虑超标准洪水的应急措施。各类水利水电工程的洪水标准应按《水利水电工程等级划分及洪水标准》确定。
①永久性水工建筑物的洪水标准
水利水电工程永久性水工建筑物的洪水标准，应按山区、丘陵区和平原、滨海区分别确定。江河采取梯级开发方式，在确定各梯级水库工程的永久性水工建筑物的设计洪水与校核洪水标准时，还应结合江河治理和开发利用规划，统筹研究，相互协调。
a）山区、丘陵区水库工程的永久性水工建筑物的洪水标准，应按表1确定。
表1    山区、丘陵区水库工程永久性水工建筑物洪水标准

b）平原、滨海区水库工程的永久性水工建筑物洪水标准，应按表2确定。
表2        平原、滨海区水库工程永久性水工建筑物洪水标准

c）水电站厂房永久性水工建筑物洪水标准，根据其级别，应按表3确定。
表3   水电站厂房永久性水工建筑物洪水标准
 

当山区、丘陵区水库工程永久性挡水建筑物的挡水高度低于15m，且上下游最大水头差小于10m时，其洪水标准宜按平原、滨海区标准确定。当平原、滨海区水库工程永久性挡水建筑物的挡水高度高于15m，且上下游最大水头差大于10m时，其洪水标准宜按山区、丘陵地区标准确定。
②临时性水工建筑物的洪水标准
临时性水工建筑物的洪水标准，应根据建筑物的结构类型和级别，按表4的规定综合分析确定。
表4   临时性水工建筑物洪水标准

2）工程等级的划分
①水利水电工程等级划分
根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》的规定，水利水电工程根据其工程规模、效益以及在国民经济中的重要性，划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ五等，适用于不同地区、不同条件下建设的防洪、灌溉、发电、供水和治涝等水利水电工程，见表5。
表5  水利水电工程分等指标

注1：水库总库容指水库最高水位以下的静库容；治涝面积指设计治涝面积；灌溉面积指设计灌溉面积；年引水量指供水工程渠首设计年均引（取）水量。
注2：保护区当量经济规模指标仅限于城市保护区；防洪、供水中的多项指标满足1项即可。
注3：按供水对象的重要性确定工程等别时，该工程应为供水对象的主要水源。
对于综合利用的水利水电工程，当按各综合利用项目的分等指标确定的等别不同时，其工程等别应按其中的最高等别确定。

3）水工建筑物的级别
水利水电工程中水工建筑物的级别，反映了工程对水工建筑物的技术要求和安全要求。应根据所属工程的等别及其在工程中的作用和重要性分析确定。
①永久性水工建筑物级别
水利水电工程的永久性水工建筑的级别应该根据工程的等别或永久性水工建筑物的分级指标综合分析确定。水库及水电站工程的永久性水工建筑物级别应按表6确定。
表6  永久性水工建筑物级别

②临时性水工建筑物级别
对于水利水电工程施工期使用的临时性挡水、泄水等水工建筑物的级别，应根据保护对象、失事后果、使用年限和临时性挡水建筑物规模，按表7确定。对于同时分属于不同级别的临时性水工建筑物，其级别应按照其中最高级别确定。但对于3级临时性水工建筑物，符合该级规定的指标不得少于两项。
表7  临时性水工建筑物级别

（3）水工建筑材料

水工建筑物所用的基本材料主要有：矿物质材料、有机质材料、金属材料和复合材料。

1）矿物质材料
矿物质材料是以矿物为主要成分的材料，主要包括石料、无机胶凝材料（石灰、水泥、粉煤灰、硅粉、磨细矿渣与天然矿石粉等）。天然石料丰富，且分布很广，便于就地取材。新鲜石料的抗压强度较高，坚固耐久。块状石料多用于堆石或砌石工程，散粒石料或按一定级配轧制的石料用作混凝土的骨料。石灰与水泥为富含钙质的无机胶凝材料，其中石灰为气硬性胶凝材料，水泥则为水硬性胶凝材料。粉煤灰、硅粉、磨细矿渣等工业废料为现代混凝土的重要辅助胶凝材料。以水泥及其辅助胶凝材料配制的砂浆、混凝土和钢筋混凝土在水利工程中应用极为广泛。

2）有机质材料
有机质材料是含有机质的材料，主要包括木材、沥青及高分子合成材料等。木材具有质轻、强度高，能承受冲击和振动，易于加工，在适宜环境下经久耐用，产地分布广，易于就地取材等特点，是水利工程中的常用材料。沥青主要用于防水、防腐材料。沥青及其改性沥青常用于渠道、蓄水池防渗、大坝的防渗墙、灌注伸缩缝、止水井及灌浆材料。高分子合成材料主要包括合成树脂、塑料、涂料、胶黏剂、合成橡胶、合成纤维及合成化学外加剂等。主要用作黏结剂、防水止水、护面、装修、改性材料以及加固与修补材料等。高分子合成材料发展很快，其品种时有更新，性能不断改善。

3）金属材料
金属材料是由金属元素组成的单质与合金材料，具有良好的导电性和导热性、强度和弹性，以及延展性，其组织均匀密实，为晶体结构。分为黑色金属和有色金属两大类。黑色金属材料在水利工程中应用广泛，如用于钢结构中的型钢（圆钢、角钢、槽钢、工字钢）、板材和管材；用于钢筋混凝土结构中的钢筋和钢丝等。水力发电工程中的电厂设备、送变电设备、施工机械及钢闸门、钢模板等都需用大量钢材和有色金属材料。

4）复合材料
两种或两种以上的材料复合组成的材料，一般常以不同的非金属（或金属）材料相复合或非金属材料与金属材料相复合。复合材料能发挥组成材料各自的优点，克服单一材料的缺点，其综合性能往往是单一材料无法相比的。工程复合材料一般由高强度、高弹模的增强材料（如玻璃纤维、钢纤维、合成纤维、碳纤维、金属材料等）和基体（如塑料、树脂、橡胶、水泥砂浆、混凝土等）组成，如水利工程用的聚合物混凝土、土工合成材料、合成胶黏剂等。