水利工程中常采用單個(gè)或若干個(gè)不同作用、不同類(lèi)型的建筑物來(lái)調(diào)控水流,以滿(mǎn)足不同部門(mén)對(duì)水資源的需求。這些為興水利、除水害而修建的建筑物稱(chēng)水工建筑物。接下來(lái)我們了解下水工建筑的分類(lèi)及特點(diǎn)。
1.水工建筑物的分類(lèi)
水工建筑物一般按它的作用、用途和使用時(shí)期等來(lái)進(jìn)行分類(lèi)。
(1)水工建筑物按作用分類(lèi)
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(jìn))水建筑物、整治建筑物以及專(zhuān)門(mén)為灌溉、發(fā)電、過(guò)壩需要而興建的建筑物。
1)擋水建筑物。是用來(lái)攔截江河,形成水庫(kù)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(kù)、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(jìn))水建筑物。是輸水建筑物的首部建筑物,如引水隧洞的進(jìn)水口段、灌溉渠首和供水用的進(jìn)水閘、揚(yáng)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(duì)河床及河岸的作用以及為防護(hù)水庫(kù)、湖泊中的波浪和水流對(duì)岸坡沖刷的建筑物,如丁壩、順壩、導(dǎo)流堤、護(hù)底和護(hù)岸等。
6)專(zhuān)門(mén)為灌溉、發(fā)電、過(guò)壩需要而興建的建筑物。如專(zhuān)為發(fā)電用的引水管道、壓力前池、調(diào)壓室、電站廠(chǎng)房;專(zhuān)為灌溉用的沉沙池、沖砂閘、渠系上的建筑物;專(zhuān)為過(guò)壩用的升船機(jī)、船閘、魚(yú)道、過(guò)木道等。
(2)按用途分類(lèi)
水工建筑物按其用途可分為一般性建筑物和專(zhuān)門(mén)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(zhuān)門(mén)性水工建筑物,僅用于某一個(gè)水利工程,只實(shí)現(xiàn)其特定的用途。專(zhuān)門(mén)性水工建筑物又分為水電站建筑物、水運(yùn)建筑物、農(nóng)田水利建筑物、給水排水建筑物、過(guò)魚(yú)建筑物等。
(3)按使用時(shí)期分類(lèi)
水工建筑物按使用時(shí)期分為永久性建筑物和臨時(shí)性建筑物。
1)永久性建筑物是指工程運(yùn)行期間長(zhǎng)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(chǎng)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(duì)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(hù)岸等。
2)臨時(shí)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(diǎn)
(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(huì)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(huì)遇到壓縮性大的土層,也可能會(huì)遇到流動(dòng)性較大的細(xì)砂層。這些地質(zhì)條件必需認(rèn)真進(jìn)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(gè)水工建筑物都有其自身的特定條件,都具有一定的個(gè)別性。
由于上、下游存在水位差,水工建筑物一般要承受相當(dāng)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(qiáng)度、穩(wěn)定性。高水頭的泄水在做好消能防沖工作的同時(shí),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(zhǎng)期受泥沙淤積產(chǎn)生的淤沙壓力作用,同時(shí)在泄洪或發(fā)電時(shí),還會(huì)受到泥沙的磨損作用,嚴(yán)重時(shí)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(shí)間,爭(zhēng)進(jìn)度,而且往往是在水中施工,施工程度、施工強(qiáng)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(kāi)挖一定深度的基坑,還要做一些相當(dāng)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(wèn)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(zhǎng),施工場(chǎng)地狹窄,交通運(yùn)輸困難,施工難度相當(dāng)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(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益,但也會(huì)對(duì)環(huán)境造成負(fù)面影響,如蓄水區(qū)的土地淹沒(méi)、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(wèn)題,需要進(jìn)行嚴(yán)格的環(huán)境影響評(píng)價(jià),并采取有效措施,保護(hù)環(huán)境。
(4)失事的后果嚴(yán)重
作為蓄水、擋水的水工建筑物,其破壞和失事,往往會(huì)給國(guó)家和社會(huì)造成巨大災(zāi)害和損失。