鄭州大學(xué)-水利科技發(fā)展趨勢

水利科技發(fā)展趨勢李宗坤教授/博導(dǎo)鄭州大學(xué)水利與環(huán)境學(xué)院主要內(nèi)容第一部分：水工建筑新技術(shù)第二部分：防洪減災(zāi)第三部分：農(nóng)村水利2025/5/102第一部分水工建筑新技術(shù)主要內(nèi)容引言水工結(jié)構(gòu)的發(fā)展歷程碾壓砼壩砼面板堆石壩堤防工程水工結(jié)構(gòu)研究的熱點問題2025/5/1031.1

前言20世紀(jì)70年代開始，國家科委和水利電力部把水利水電工程建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)難題列為國家科研計劃項目。此后經(jīng)過“五五”、“六五”、“七五”、“八五”、“九五”5次科技攻關(guān)，我國筑壩技術(shù)取得了很大發(fā)展；尤其在碾壓砼壩、面板堆石壩、高拱壩、抽水蓄能電站建設(shè)技術(shù)等方面取得了重大進(jìn)展。2025/5/1041.1

前言“五五”期間主要針對葛洲壩建設(shè)中出現(xiàn)的技術(shù)難題，組織科研力量，建立了北京、武漢、南京、宜昌等科研基地，進(jìn)行了大量的實用技術(shù)和超前儲備技術(shù)的研究，完成了大批高水平的科研成果，為葛洲壩工程的順利建設(shè)及三峽工程的科學(xué)決策提供了依據(jù)。2025/5/1051.1

前言“六五”、“七五”期間（1986－1990）把高土石壩的關(guān)鍵技術(shù)、深厚覆蓋層基礎(chǔ)上的建筑技術(shù)，大型地下洞室快速施工技術(shù)與圍巖穩(wěn)定和支護(hù)技術(shù)，復(fù)雜地基的勘探與基礎(chǔ)處理的設(shè)計，施工技術(shù)，高土壩原型觀測和土工離心模型試驗技術(shù)等方面列為國家科技攻關(guān)項目，研究工作結(jié)合天生橋一級水電站（壩高178m）和魯布革水電站（壩高101m）兩堆石壩的設(shè)計和施工進(jìn)行，取得一批高水平的成果，為壩高160m的黃河小浪底斜墻堆石壩和壩高186m的瀑布溝水電站心墻堆石壩的設(shè)計提供了依據(jù)。2025/5/1061.1

前言“八五”期間在高砼拱壩的設(shè)計新理論和計算方法，包括高強度，大體積砼材料及其力學(xué)性能方面，結(jié)合當(dāng)時興建的二灘水電站拱壩（壩高240m）和李家峽水電站拱壩（壩高165m）的設(shè)計工作，取得了可喜成果。2025/5/1071.1

前言進(jìn)入21世紀(jì)后全世紀(jì)面臨著水問題的空前挑戰(zhàn)。我國作為和平崛起的大國，正處于全面建設(shè)小康社會的關(guān)鍵時期，然而，受人類活動與氣候變化的影響，我國面臨著水資源短缺、水環(huán)境惡化、水災(zāi)害頻繁、水土流失加劇等問題，已經(jīng)成為全社會的共識，應(yīng)對水危機的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，必然要遵循科學(xué)治水的原則，需要科學(xué)技術(shù)的強大支持。因此，加速發(fā)展水利科技不僅是水利建設(shè)的需要，也是我國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的需要。水問題涉及很廣，下面僅介紹水工結(jié)構(gòu)工程的發(fā)展。2025/5/1081.2

水工結(jié)構(gòu)的發(fā)展歷程水工結(jié)構(gòu)是研究各種水工建筑物型式、強度和穩(wěn)定性以及重要性評價的一門綜合性工程學(xué)科，涉及面極為廣泛，就水工建筑物本身而言，也是種類繁多，各有特色。這里僅選擇具有“水工”特色的“壩”作為代表給予介紹。從材料與結(jié)構(gòu)分析的角度看，無論何種水工建筑物，最終總可以劃規(guī)砼結(jié)構(gòu)或土石結(jié)構(gòu)。主要內(nèi)容綜述大體積砼的溫度應(yīng)力及其控制2025/5/1091.2.1綜述(1)水工建筑物的發(fā)展歷程古代：公元前2900年，古埃及在尼羅河上建造了一座15m，長240m的擋水壩。春秋戰(zhàn)國時期，中國就在黃河下游沿岸修建堤防，經(jīng)歷代整修加固，形成了長約1500km的黃河大壩。公元前256～251年，興建并沿用至今的岷江都江堰工程，利用魚嘴分水，飛河堰泄洪、排沙，寶瓶水飲水，充分發(fā)揮了調(diào)節(jié)與控制水流的作用，工程布置之巧妙、合理，堪稱是一件科學(xué)與藝術(shù)結(jié)合的精品。2025/5/10101.2.1綜述(1)水工建筑物的發(fā)展歷程20世紀(jì)：壩工建設(shè)的高峰期最大壩高已達(dá)335m（前蘇聯(lián)、羅拱壩）西方發(fā)達(dá)國家大型水利水電工程建設(shè)已基本結(jié)束，水電能源的開發(fā)已接近飽和，如法國、瑞士水力資源的開發(fā)程度（已開發(fā)量/可開發(fā)量）已近100％，德國、瑞典、挪威、意大利、日本已分別達(dá)到80％～90％，美國和加拿大已接近70％～80％。我國的開發(fā)率按電量算至今仍不夠20％。2025/5/10111.2.1綜述(1)水工建筑物的發(fā)展歷程21世紀(jì)：建設(shè)高峰在中國三峽水利樞紐壩高181m，壩全長2309m，總庫重393億m3，總裝機1820萬kw，年發(fā)電量847億kw.h，雙線五級船閘。我國自己設(shè)計、自己施工。2025/5/10122025/5/10132025/5/10142025/5/10152025/5/10162025/5/10171.2.1綜述二灘發(fā)電站位于四川雅礱江上，雙曲拱壩，壩高240m，是目前我國已建成的最高拱壩，世界第三高雙曲拱壩，裝機6×55萬kw，地下廠房。我國設(shè)計、中外聯(lián)合施工。2025/5/1018二灘水利樞紐2025/5/1019二灘水利樞紐2025/5/10201.2.1綜述小浪底水利樞紐土壩高154m，全長1667m，壩基為砂礫石覆蓋層，厚30～40m，最高處達(dá)80m左右。左岸砂頁巖體內(nèi)形成洞群、塔群，地質(zhì)條件復(fù)雜，技術(shù)難度大，堪稱世界之最該工程中美聯(lián)合設(shè)計、中外聯(lián)營體施工。2025/5/10212025/5/10221.2.1綜述(2)壩工建設(shè)的發(fā)展趨勢A:壩型選擇方面隨著大型施工機械的發(fā)展，碾壓混凝土壩和面板堆石壩有著明顯的優(yōu)勢，可以縮短工期、提前發(fā)揮效益。我國已建50m以上的碾壓混凝土壩28座，全世界已建的碾壓混凝土壩209座，我國占19.1％位居第一，日本占17.2％位居第二。我省有石漫灘。2025/5/10231.2.1綜述(2)壩工建設(shè)的發(fā)展趨勢A:壩型選擇方面混凝土面板堆石壩是20世紀(jì)60年代末重新崛起的壩型，我國已建成的有70多座，壩高100m以上的有30多座。河南盤石頭105m，規(guī)劃中的河口村水電站，砼面板壩高180m。2025/5/10241.2.1綜述(2)壩工建設(shè)的發(fā)展趨勢B:建壩高度越來越高，趨向200～300m級，如在建的和設(shè)計中的高壩有小灣（292m）、拉西瓦（250m）、西洛渡（273m）、錦屏一級（303m）、白鶴灘（275m）、虎跳峽（278m）。2025/5/10251.2.2大體積砼的溫度應(yīng)力及其控制(1)大體積砼裂縫的成因及防裂措施大體積砼裂縫是常見的，難以避免的，“無壩不裂”。A:裂縫種類（按其深度不同分）貫穿裂縫：破壞結(jié)構(gòu)的整體性和穩(wěn)定性，危害大；深層裂縫：部分地切斷結(jié)構(gòu)面，有一定危害性；表面裂縫：危害性小，但會發(fā)展成深層或貫穿裂縫。2025/5/10261.2.2大體積砼的溫度應(yīng)力及其控制(1)大體積砼裂縫的成因及防裂措施B:成因—溫度應(yīng)力由于水泥水化熱的作用，砼內(nèi)部溫度急劇上升，此時砼彈性模量小，徐變度大，升溫引起的壓應(yīng)力不大；在后期砼逐步冷卻，溫度降低時，彈性模量比較大，徐變小，在一定約束下會產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力。如：三峽，巖基上的閘墩。砼抗拉強度一般僅為抗壓強的1/10。2025/5/10271.2.2大體積砼的溫度應(yīng)力及其控制(1)大體積砼裂縫的成因及防裂措施C:防裂技術(shù)砼結(jié)構(gòu)內(nèi)出現(xiàn)大的裂縫，通過修補很難恢復(fù)結(jié)構(gòu)的整體性，主要是預(yù)防為主。①結(jié)構(gòu)形式：澆筑分縫分塊尺寸控制在15m×15m；約束越強，分縫間距應(yīng)越小。2025/5/10281.2.2大體積砼的溫度應(yīng)力及其控制(1)大體積砼裂縫的成因及防裂措施C:防裂技術(shù)②材料配合比設(shè)計：選擇極限拉應(yīng)力變大，水化熱低，收縮變形小的配合比。加添加劑（如Mgo微膨脹砼），用在大壩的強約束部位，微膨脹會在一定程度上補償溫度收縮，達(dá)到溫控防裂目的。2025/5/10291.2.2大體積砼的溫度應(yīng)力及其控制(1)大體積砼裂縫的成因及防裂措施C:防裂技術(shù)③溫度控制：控制三個溫差（基礎(chǔ)溫差、內(nèi)外溫差、上下層溫差）。這三個溫差都與砼內(nèi)部的最高溫度有關(guān)；控制砼內(nèi)部溫度:入倉溫度、冷卻；減小內(nèi)外溫差：表面保溫（外貼保溫板、噴涂泡沫保溫材料等）。2025/5/10301.2.2大體積砼的溫度應(yīng)力及其控制(2)溫度場和溫度應(yīng)力的仿真分析仿真計算----系指用數(shù)值算法（通常為有限元法）模擬砼壩分塊分層的澆筑過程及竣工后幾十乃至數(shù)百年的運行過程，計算壩內(nèi)溫度場，應(yīng)力壩的時空分布與變化。計算2025/5/10311.2.2大體積砼的溫度應(yīng)力及其控制要考慮的因素：環(huán)境要素：氣溫、水溫、水位、風(fēng)速、云量、日照施工進(jìn)度：各塊各層的澆筑日期，澆筑層厚溫控措施：砼澆筑溫度、水管冷卻、表面保溫、層面灑水、噴霧、養(yǎng)護(hù)壩體結(jié)構(gòu)：分縫分塊、孔洞材料特性：材料分區(qū)、各種熱學(xué)參數(shù)與力學(xué)參數(shù)2025/5/10321.2.2大體積砼的溫度應(yīng)力及其控制(3)今后的研究課題砼壩的實際溫度場、應(yīng)力場的時空變化極其復(fù)雜，盡管工程中采取嚴(yán)格控制措施，裂縫仍然難以避免，仿真分析還局限于假定條件之下的預(yù)測分析，難以反映實際施工時的真實情況。因此，進(jìn)一步研究與改進(jìn)計算方法，開發(fā)能對實際施工過程進(jìn)行跟蹤，反饋與實時仿真分析軟件系統(tǒng)，以指導(dǎo)施工和調(diào)整施工措施，確保工程質(zhì)量，是溫度應(yīng)力和溫度控制領(lǐng)域今后研究的課題。

2025/5/10331.3

碾壓砼壩發(fā)展概況碾壓砼壩的特點碾壓砼的施工特點高碾壓砼重力壩的層面抗滑穩(wěn)定尚待解決的問題2025/5/10342025/5/10351.3.1

發(fā)展趨勢20世紀(jì)20年代末，碾壓砼經(jīng)常用于高速公路路基和機場路面，當(dāng)時被稱為貧砼，干貧砼。1941年首次建議將碾壓砼用于大壩施工。1960～1961年碾壓砼首次用于圍堰施工，臺灣石門大壩。1961～1980理論上不斷發(fā)展，大量室內(nèi)試驗對碾壓砼材料進(jìn)行了全面研究。2025/5/10361.3.1

發(fā)展趨勢20世紀(jì)80年代開始，進(jìn)入正式筑壩階段1981年，日本建成89m高的島地川RCD重力壩1982年，美國建成52m高的全碾壓的RCC重力壩――柳溪壩我國第一座RCC壩：1986年建成的福建坑口水電站壩，H=56.8m。2025/5/1037

世界總數(shù)：250余座其中我國45座（50m以上28座），居世界第一，日本第二。目前建設(shè)情況：最高壩：拱壩129m（中國）重力壩192m（龍灘RCC壩，中國）1.3.1

發(fā)展趨勢2025/5/10381.3.2

碾壓砼壩的特點優(yōu)點：施工速度塊（對高壩，每周可實現(xiàn)垂直上升2.5m～3.0m，低壩的速度更快），采用碾壓方法。設(shè)備利用率高，如卡車，推出機，震動碾等。施工費用低（造價低）。不設(shè)縱縫，減少了模板用量，提高了安全性。砼中水泥用量少，60～90㎏/m3，可降低溫度應(yīng)力。2025/5/1039施工機械－－自卸汽車2025/5/1040推土機履帶式推土機2025/5/1041小型挖機履帶式液壓挖掘機2025/5/1042震動碾2025/5/10431.3.2

碾壓砼壩的特點缺點：抗裂能力低，壩體降溫速度慢（粉煤灰使水化熱散發(fā)推遲）。沿層面抗剪性能低，抗?jié)B性能差，層面揚壓力大，高RCC壩的抗滑穩(wěn)定不滿足要求。由大量試驗和計算分析得知，當(dāng)壩高不超過82m，層面抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)K≥3.00，滿足規(guī)范要求；當(dāng)H＞100m時，層面抗滑穩(wěn)定可能成為設(shè)計控制因素。2025/5/10441.3.3碾壓砼的施工特點(1)RCC配合比：

A.低水泥（60~90㎏/m3）

B.高粉煤灰摻量（90~110㎏/m3）由于摻粉煤灰致使砼早期強度降低，設(shè)計一般采用90d強度作為標(biāo)準(zhǔn)；而對耐久性的影響，尚需進(jìn)一步研究。2025/5/10451.3.3碾壓砼的施工特點(2)運輸運輸速度快，要求連續(xù)性，自卸汽車和皮帶運輸較為常用，自卸汽車進(jìn)入倉面前要求對輪胎進(jìn)行清洗。(3)碾壓每層厚30cm左右初凝前鋪一層砼（提高層間抗剪強度）層間間歇時間<200℃·h2025/5/10461.3.3碾壓砼的施工特點(4)變態(tài)砼的采用靠近模板處20～100cm采用變態(tài)砼（加水泥或粉煤灰使干硬性砼變成坍落度為4cm±1cm的流態(tài)砼，用手持振搗棒振搗密實），以提高澆筑質(zhì)量。2025/5/10471.3.4高碾壓砼重力壩的層面抗滑穩(wěn)定(1)壩越高、安全系數(shù)K越小建基面由f’(層面抗剪斷強度，一般f’=1.0)和C’(C’=1.0MPa)產(chǎn)生的總抗力與壩高（水頭h）為近似線性關(guān)系，而大壩受到的總的水推力H與h2成正比。對一個典型的三角形重力壩進(jìn)行各層面抗滑穩(wěn)定計算得h與K的關(guān)系見下表：h(m)82.1100120140160180200220K3.002.702.462.302.172.072.001.932025/5/10481.3.4高碾壓砼重力壩的層面抗滑穩(wěn)定由上頁表見，當(dāng)壩高不超過82m，層面抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)k≥3.00，滿足規(guī)范要求。實際重力壩比三角形壩多以部分壩頂砼，故可近似認(rèn)為，RCC重力壩壩高超過100m時，層面抗滑穩(wěn)定可能成為實際控制因素2025/5/10491.3.4高碾壓砼重力壩的層面抗滑穩(wěn)定(2)層面抗滑增穩(wěn)措施A.常規(guī)砼底座在RCC重力壩的底部，用常規(guī)砼墊底。但不宜太厚，一般為2~3m。B.加大斷面國外一些高壩采用過加大斷面的增穩(wěn)措施，這使RCC壩工程量顯著增大，但在壩下部適當(dāng)改變上游壩面坡比，尚不失為可選對策。2025/5/10501.3.4高碾壓砼重力壩的層面抗滑穩(wěn)定(2)層面抗滑增穩(wěn)措施C．提高RCC層面抗剪強度優(yōu)化配合比和改進(jìn)施工工藝可提高RCC層面的C’值。當(dāng)壩高高達(dá)200m，要滿足K=3時，C’應(yīng)為2.5MPa但此時要求RCC膠凝材料用量大于180kg/m3，且層面需進(jìn)行處理，這對大面積施工的RCC難度相當(dāng)大。D．減少層面上的楊壓力在一定高程以下，上下游面附近各做一排排水孔幕。2025/5/10511.3.4高碾壓砼重力壩的層面抗滑穩(wěn)定(3)上游面防滲措施A.“金包銀”結(jié)構(gòu)在上下游面設(shè)一層深度厚2~3m的常規(guī)砼，以減少滲流量，減少層面揚壓力，增加層面綜合抗剪強度。但施工麻煩，面層砼易出現(xiàn)裂縫。B．瀝青砂漿防滲層適宜氣候溫暖的南方C.鋼筋砼面板D.上游面采用二級配富膠結(jié)材料，并在層面加鋪厚1~1.5cm水泥粉煤灰漿。2025/5/10521.3.5尚待解決的問題A.溫控雖然RCC水泥含量少，水化熱低，但因其施工速度快，散熱慢。據(jù)分析，龍灘（H=192m，RCC＝339萬m3，砼總量532萬m3）自然冷卻到常溫需要50年時間。普定拱壩（H=75m）完工5年后裂縫仍在生成和發(fā)展。施工期的溫控和溫度應(yīng)力分析研究的是RCC高壩尚待解決的關(guān)鍵問題。2025/5/10531.3.5尚待解決的問題B.改進(jìn)材料的配合比水泥用量少，強度高，尤其層間接縫的粘結(jié)強度的提高。C.研究壩體溫度應(yīng)力仿真計算方法，控制壩體裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展。D.開發(fā)新的監(jiān)控儀器，改進(jìn)施工質(zhì)量監(jiān)控方法。E.改進(jìn)壩體的構(gòu)造設(shè)計，便于碾壓施工。2025/5/10541.4

砼面板堆石壩主要內(nèi)容發(fā)展趨勢面板堆石壩的優(yōu)點壩體結(jié)構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)問題2025/5/1055西北口面板堆石壩，壩高95m2025/5/10561.4.1

發(fā)展趨勢第一階段：（1985~1940年）為期90年特點：堆石采用拋填式施工，塊石拋落高度高達(dá)50m，利用落石動力獲得一定的堆石密實度。防滲體為剛性：砼、剛面板、木板。堆石區(qū)與面板之間設(shè)干砌石過渡區(qū)（3～5m）高度：25m發(fā)展到100m堆石體密度小，后期變形大，面板裂縫現(xiàn)象普遍。2025/5/10571.4.1

發(fā)展趨勢第二階段：（1940～1960年）土力學(xué)理論發(fā)展（太沙基理論）特點：土料作為防滲體適應(yīng)堆石體變形的能力好如：A:因蘭德（Inland）斜墻堆石壩B:斯蒂文斯（stevens）心墻堆石壩2025/5/10581.4.1

發(fā)展趨勢缺點：壩址附近必須有優(yōu)質(zhì)量大的粘性土壩坡較緩，壩體工程量大粘性土的填筑碾壓受氣候影響大2025/5/10591.4.1

發(fā)展趨勢第三節(jié)階段：（1960年以后）振動碾的問世特點：①堆石體的密實度和變形模量大大增加②裂縫、漏水現(xiàn)象減少③應(yīng)力應(yīng)變非線性有限元分析方法創(chuàng)立④面板澆注中滑模技術(shù)采用⑤該壩型發(fā)展迅速⑥工程量減少，工期短，造價低2025/5/10601.4.1

發(fā)展趨勢如：1966年美國建成的新?？怂蛊娓瘢╪ewexchegner）壩，H=100m1971年澳大利亞建成的塞薩納（Cechana）壩1980年巴西建成的阿利亞河口壩（H=160m）1981年中國建成湖北西北口壩（H＝95m）2025/5/10611.4.2

面板堆石壩的優(yōu)點A.抗滑穩(wěn)定性好水荷載→面板→壩體，整個堆石壩重量及面板上部分水重抵抗水壓；分層碾壓的堆石密實度高，抗剪強度大。壩坡1:1.3或1:1.4，對應(yīng)坡角37.6°或35.5°，接近松散拋填堆石的自然休止角，大大低于碾壓堆石的內(nèi)摩擦角（大于45°），故大多數(shù)堆石壩不做穩(wěn)定分析。2025/5/10621.4.2

面板堆石壩的優(yōu)點壩坡陡，斷面小，樞紐布置緊湊。透水性好，抗震性能強。排水性好，處于無水狀態(tài)，地震時不會產(chǎn)生孔隙水壓力，不會液化或壩坡失穩(wěn)。施工導(dǎo)流方便，壩體可過水。施工受雨季影響小，可分期施工。2025/5/1063壩面碾壓2025/5/10641.4.3

壩體結(jié)構(gòu)混凝土面板堆石壩主要由堆石體和防滲系統(tǒng)組成2025/5/10651.4.3

壩體結(jié)構(gòu)1、堆石體墊層區(qū)過渡區(qū)主堆石區(qū)次堆石區(qū)2025/5/1066名稱位置作用要求墊層區(qū)面板下方平整面板，避免應(yīng)力集中；減少水荷載引起的變形；輔助防滲粒徑不能太大，有較多細(xì)料；良好級配過渡區(qū)墊層區(qū)和主堆石區(qū)之間保護(hù)墊層并起過渡作用級配連續(xù)，最大粒徑≤300mm，低壓縮性和高抗剪強度，自由排水性能主堆石區(qū)壩體上游是承受水荷載的主要支撐體低壓縮性、高抗剪強度、較好的透水性和耐久性。硬巖堆石料或砂礫料次堆石區(qū)壩體下游與主堆石區(qū)共同保持壩體穩(wěn)定，其變形對面板影響輕微軟巖堆石料1.4.3

壩體結(jié)構(gòu)2025/5/10672025/5/10682025/5/10692、防滲系統(tǒng)由鋼筋砼面板、趾板、趾板地基的灌漿帷幕、周邊縫和面板間的接縫止水組成。1.4.3

壩體結(jié)構(gòu)2025/5/10701.4.3

壩體結(jié)構(gòu)2、防滲系統(tǒng)A:面板位于堆石壩體上游面起防滲作用的混凝土結(jié)構(gòu)。應(yīng)根據(jù)壩體變形及施工條件進(jìn)行面板分縫分塊。垂直縫的間距可為12～18m。2025/5/10711.4.3

壩體結(jié)構(gòu)2、防滲系統(tǒng)A:面板在兩壩肩附近的面板應(yīng)設(shè)張性垂直縫（A縫）其余部分的面板設(shè)壓性垂直縫（B縫）。張性垂直縫的數(shù)量可根據(jù)地形地質(zhì)條件參照工程經(jīng)驗或有限元計算確定。兩岸垂直縫在距周邊縫法線方向約0.6～1.0m范圍內(nèi)，應(yīng)垂直于周邊縫布置成折線形式。2025/5/1072施工機械－－振動碾2025/5/10732025/5/10742025/5/10752025/5/10761.4.3

壩體結(jié)構(gòu)2、防滲系統(tǒng)B:趾板：連接地基防滲體與面板的混凝土板。保證面板與河床及岸坡間的不透水連接，同時是基礎(chǔ)帷幕的蓋板和滑模施工的起始工作面。巖基上趾板厚度可小于與其連接的面板厚度，最小設(shè)計厚度應(yīng)不小于0.3m。高壩底部趾板厚度應(yīng)不小于0.5m，可按高程分段采用不同厚A度。

2025/5/10771.4.3

壩體結(jié)構(gòu)2、防滲系統(tǒng)B:趾板：趾板下游面垂直于面板底面的高度應(yīng)不小于0.9m。趾板一般可不作穩(wěn)定分析。厚度超過2m時，需進(jìn)行穩(wěn)定和應(yīng)力分析。趾板穩(wěn)定分析用剛體極限平衡法。計算中不計趾板錨筋作用及面板與趾板之間的傳力。堆石壓力只能考慮堆石的主動壓力，或考慮面板下的堆石在面板承受水庫壓力后產(chǎn)生的側(cè)向壓力。2025/5/10782025/5/10791.4.3

壩體結(jié)構(gòu)C：接縫止水周邊縫應(yīng)設(shè)置止水。底部止水銅片應(yīng)選為最基本的防滲線，中部Pvc或橡膠止水片及頂部止水視情況選用。頂部止水系統(tǒng)一般由柔性填料、粉細(xì)砂(或粉煤灰)等材料構(gòu)成，可以是其中的一種止水材料，也可以是柔性填料和無粘性材料兩種止水材料。低壩和50m以下中壩可以只采用一道底部止水。中壩及100m以下高壩宜設(shè)置底、頂部兩道止水。100m以上的高壩宜選用底、頂部兩道止水，或底、中、頂部三道止水。2025/5/10802025/5/10811.4.3

壩體結(jié)構(gòu)注意事項：面板水平施工縫須用鋼筋穿過，應(yīng)不設(shè)止水。趾板伸縮縫可采用銅片、PVC或橡膠片止水，并應(yīng)與周邊縫止水構(gòu)成封閉系統(tǒng)。防浪墻與面板的水平接縫，宜設(shè)置底、頂部兩道止水。2025/5/10821.4.3

壩體結(jié)構(gòu)注意事項：中間與頂部止水均應(yīng)與相接縫的底部止水連接形成封閉結(jié)構(gòu)；周邊縫PVC止水帶宜用夾具與垂直縫處的底部止水連接；周邊縫柔性止水可用柔性填料塞與垂直縫的底部止水連接。止水面膜宜粘結(jié)或壓結(jié)，固定在面板上。

寒冷地區(qū)在水位變動區(qū)不應(yīng)采用角鋼、膨脹螺栓作為柔性填料面膜的止水固定件，宜采用粘結(jié)材料，以避免遭到凍脹的破壞而失去其固定作用。混凝土防滲墻與連接板之間的接縫止水，應(yīng)按周邊縫止水設(shè)計。2025/5/10832025/5/10841.4.4

關(guān)鍵技術(shù)問題(1)后期變形----流變與濕化變形A.流變的危害及原因原因：在荷載作用下隨時間持續(xù)，塊石軟化而發(fā)生破碎、接觸點的破損、顆粒的重新排列等原因引起變形。危害：堆石料變形對砼面板危害大，可導(dǎo)致周邊縫止水破壞和產(chǎn)生裂縫。2025/5/10851.4.4

關(guān)鍵技術(shù)問題(1)后期變形----流變與濕化變形B．濕化變形堆石料在初次蓄水時會由于浸水而發(fā)生附加變形，會導(dǎo)致壩體的沉降和向下游的水平位移增加，有時會引起嚴(yán)重后果。如：墨西哥的英菲爾尼羅心墻堆石壩高148m，首次快速蓄水時上游堆石突然濕陷，壩面形成長90m，寬40~60m的縱向裂縫。2025/5/10861.4.4

關(guān)鍵技術(shù)問題(2)面板堆石壩中的接觸面問題面板與墊層是兩種不同的材料，容易形成位移的不連續(xù)，致使接觸發(fā)生較大的變形和應(yīng)力集中，成為薄弱環(huán)節(jié)。2025/5/10871.4.4

關(guān)鍵技術(shù)問題(3)深覆蓋層上的砼面板堆石壩我國西部地區(qū)有許多河流有深層覆蓋層，將面板堆石壩趾板建置于覆蓋層上，以連接板將壩基砼防滲墻與砼面板連接起來，形成完整的防滲體，是一種安全而又經(jīng)濟(jì)的解決方案。這種壩型的關(guān)鍵是查清覆蓋層的組成和結(jié)構(gòu)，有沒有軟土或易液化的夾層。2025/5/10881.5

堤防工程主要內(nèi)容概述堤防防滲與穩(wěn)定堤防工程的加固技術(shù)堤防工程安全性評價2025/5/10891.5.1

堤防工程概述堤防是河流中下游地區(qū)防洪的主要設(shè)施。我國筑堤防洪已有千余年歷史，歷代修筑的各級堤防長達(dá)27萬km，其中長江堤防總長達(dá)3萬km，中下游主干堤防3600km。堤防質(zhì)量參差不齊，地基條件復(fù)雜，河岸多為二元結(jié)構(gòu)，即上部為相對不透水的粉土和粘性土層，下部為透水的砂層或砂礫層。高洪水位下，背水一面堤后地基極易發(fā)生滲透破壞，堤身滲漏和散浸也時有發(fā)生。2025/5/10901.5.2

堤防防滲與穩(wěn)定對土坡的穩(wěn)定、變形、滲透及其引起的破壞問題國內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)進(jìn)行了長期系統(tǒng)的研究，但多集中于天然土坡和土石壩，盡管它們對于堤防工程有重要的參考價值，但針對堤防工程的特殊性和復(fù)雜性的研究相對薄弱。2025/5/10911.5.3堤防工程的加固技術(shù)(1)垂直防滲設(shè)施深層攪拌水泥防滲墻技術(shù)，將地基土作為墻體的主要材料，使垂直防滲墻造價大大降低等水法、拉槽法修建房壁砼墻技術(shù)，提高工作效率。(2)減壓井技術(shù)減壓井造價低，又不影響地下水環(huán)境，是防止管涌的有效措施，但淤堵問題長期以來一直影響著這一技術(shù)的推廣。近年新型產(chǎn)品問世解決這一問題，可拆卸，沖洗和更換。2025/5/10921.5.4堤防工程安全性評價堤防工程安全性評價最近幾年才引起重視，堤防工程的技術(shù)分析、風(fēng)險評估和安全性評價已成為今后堤防工程科學(xué)管理的發(fā)展方向。(1)評價指標(biāo)體系包括堤防及地基土層的地質(zhì)特點，外力條件和受災(zāi)歷史、工程措施和非工程措施等。劃分為四級：優(yōu)（安全性高），良（安全性較高），中（安全性較低），差（安全性低）2025/5/10931.5.4堤防工程安全性評價(2)評價方法確定社會能接受的安全性標(biāo)準(zhǔn)———堤防工程的風(fēng)險分析測試和評價結(jié)構(gòu)物強度的方法———單項工程的安全評價確定和評價水力邊界（荷載）的方法堤防工程的安全性綜合評價2025/5/10941.6水工結(jié)構(gòu)研究的熱點問題(1)大體積砼結(jié)構(gòu)應(yīng)力與開裂溫度應(yīng)力與控制措施高砼壩的抗震水工新材料水工結(jié)構(gòu)的科學(xué)計算2025/5/10951.6水工結(jié)構(gòu)研究的熱點問題2、土石結(jié)構(gòu)土的本構(gòu)模型非線性（復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)河加載序列）非飽和土高土石壩的抗震分析土石壩的數(shù)值分析：本構(gòu)模型滲流第一部分完2025/5/1096第二部分防洪減災(zāi)主要內(nèi)容現(xiàn)狀國內(nèi)外防洪減災(zāi)領(lǐng)域發(fā)展的總趨勢重大突發(fā)性洪水災(zāi)害的應(yīng)急管理2025/5/10972.1

防洪減災(zāi)現(xiàn)狀

提到“防洪減災(zāi)”大家并不陌生，回顧過去50年，我國大規(guī)模興建水庫、修筑提防、政治河道、開辟蓄洪區(qū)等，形成了前所未有的防洪除澇工程體系，為20世紀(jì)人類社會的繁榮和發(fā)展發(fā)揮了重要的支撐和保障作用。2025/5/10982.1

防洪減災(zāi)現(xiàn)狀這一時期，圍繞著防洪工程的大規(guī)模建設(shè)，主要研究大型防洪樞紐工程的規(guī)劃理論、設(shè)計規(guī)范、計算方法、建造技術(shù)、洪水預(yù)報調(diào)度的理論與技術(shù)等，治水理念主要是如何“控制洪水”。支撐水利科技發(fā)展的基礎(chǔ)學(xué)科以自然科學(xué)中的理、工科為主。2025/5/10992.1

防洪減災(zāi)現(xiàn)狀到了21世紀(jì)，全社會強調(diào)以人為本、可持續(xù)發(fā)展、人與自然和諧等，人們對防洪工程體系合理布局、科學(xué)調(diào)度運用、更可靠的風(fēng)險分擔(dān)模式等要求大為提高，治水理念也由“控制洪水”轉(zhuǎn)向“洪水管理”，逐步規(guī)范人類自身調(diào)控洪水的行為，并且努力增強自身適應(yīng)及承擔(dān)洪水風(fēng)險的能力。2025/5/101002.2

國內(nèi)外防洪減災(zāi)領(lǐng)域發(fā)展總趨勢在歷史時期，我國的防洪與世界各國一樣，多是依靠建設(shè)單一的防洪工程，或堵或疏，以保護(hù)局部重要的地區(qū)。近代，隨著水利科學(xué)工程技術(shù)的發(fā)展，人類開始以河流整體為對象，規(guī)劃建設(shè)由大壩、堤防、蓄滯洪區(qū)、控導(dǎo)工程等構(gòu)成的流域防洪工程體系，同時又逐步建立了水情測報、洪水預(yù)報、防洪調(diào)度、防洪指揮等非工程系統(tǒng)，為戰(zhàn)勝歷年的洪水災(zāi)害發(fā)揮了重要作用。2025/5/101012.2

國內(nèi)外防洪減災(zāi)領(lǐng)域發(fā)展總趨勢然而，隨著全球人口的快速增長，人水爭地想象加劇，以往天然調(diào)蓄洪水的洪泛區(qū)土地被廣泛開發(fā)利用，洪泛區(qū)中人口、資源密度急速加大，使及全球的水災(zāi)依然呈現(xiàn)上升趨勢。2025/5/101022.2

國內(nèi)外防洪減災(zāi)領(lǐng)域發(fā)展總趨勢今天，在防洪減災(zāi)領(lǐng)域，人們思考的問題與追求的目標(biāo)，已經(jīng)不在局限于局部地區(qū)如何保障防洪安全，減少生命財產(chǎn)損失，維護(hù)社會安定與經(jīng)濟(jì)的平穩(wěn)發(fā)展，而是深入探討如何更為合理地處理區(qū)域之間、人與自然之間基于洪水風(fēng)險的厲害關(guān)系，爭取整體與長遠(yuǎn)的更大利益，在保障生命安全、減輕財產(chǎn)損失的前提下，通過承受適度分險與洪水資源化等途徑來保障供水安全、糧食安全與水生態(tài)環(huán)境安全，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)、社會、環(huán)境的協(xié)調(diào)和可持續(xù)發(fā)展。2025/5/101032.2

國內(nèi)外防洪減災(zāi)領(lǐng)域發(fā)展總趨勢展望新世紀(jì)的發(fā)展要求，國內(nèi)外防洪減災(zāi)發(fā)展的總趨勢為：(1)從“人定勝天”到“追求人與自然的和諧”在20世紀(jì)中，憑借不斷增強的工程技術(shù)手段，人類曾以“人定勝天”的豪邁氣魄去征服自然，讓“山山水水聽安排”。2025/5/101042.2

國內(nèi)外防洪減災(zāi)領(lǐng)域發(fā)展總趨勢(1)從“人定勝天”到“追求人與自然的和諧”然而，“洪水災(zāi)害是不可避免的”，“根治洪水”或“消除洪水”是不可能的，也是沒有必要的。因為洪水“雖然有為害的一面”，但也有補給兩岸地下水和湖泊洼地的水源、塑造河床、稀釋污水等作用。從長遠(yuǎn)發(fā)展考慮，既要適當(dāng)控制洪水、改造自然，又要適應(yīng)洪水、與自然和諧共處。2025/5/101052.2

國內(nèi)外防洪減災(zāi)領(lǐng)域發(fā)展總趨勢(2)從“工程防洪”到“工程與非工程措施有機結(jié)合”以往興建防洪工程體系，主要是為了防御控制河道洪水。實踐表明，單靠工程措施防洪，人與自然之間難免陷入惡性互動的關(guān)系。因此，只有更為理性地規(guī)范人類調(diào)控洪水的行為，并且努力增強自身適應(yīng)及承受洪水風(fēng)險的能力，才能實現(xiàn)人與自然和諧共處。從"控制洪水”轉(zhuǎn)向“洪水管理”已成為當(dāng)代防洪戰(zhàn)略轉(zhuǎn)移的重要標(biāo)志和必然趨向。2025/5/101062.2

國內(nèi)外防洪減災(zāi)領(lǐng)域發(fā)展總趨勢(3)從“萬無一失”到“風(fēng)險抉擇”以往為了減輕水災(zāi)損失，以工程手段防御既往最大洪水；或者限制洪泛區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，減少其中的人口和資產(chǎn)，即使淹了也沒多大損失。2025/5/101072.2

國內(nèi)外防洪減災(zāi)領(lǐng)域發(fā)展總趨勢(3)從“萬無一失”到“風(fēng)險抉擇”洪水風(fēng)險管理是介于這兩個極端之間的抉擇，是考慮如何將受淹范圍，幾率，水深與淹沒持續(xù)時間控制在可承受的限度之間，并進(jìn)一步減少水災(zāi)的損失。2025/5/101082.2

國內(nèi)外防洪減災(zāi)領(lǐng)域發(fā)展總趨勢(3)從“萬無一失”到“風(fēng)險抉擇”另外，洪水風(fēng)險管理區(qū)分了固有風(fēng)險與附加風(fēng)險，要求以立法的形式建立相應(yīng)的風(fēng)險分擔(dān)和風(fēng)險補償機制。如：城市防洪建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)高，安全保障范圍不斷擴(kuò)大，周邊農(nóng)村的洪水風(fēng)險必然加大，容易形成城鄉(xiāng)對立的矛盾。洪水的風(fēng)險管理要求城市本身也要消化有限的風(fēng)險，同時對于風(fēng)險加大了的周邊農(nóng)村建立其公平的補償機制。2025/5/101092.2

國內(nèi)外防洪減災(zāi)領(lǐng)域發(fā)展總趨勢(4)從河道防洪到流域綜合治理即從河道控制工程的“點”與河流堤岸的“線”的管理模式，轉(zhuǎn)向制定整個流域（包括洪泛區(qū)）的防洪減災(zāi)規(guī)劃和洪水風(fēng)險圖，以指導(dǎo)整個流域的建設(shè)。(5)從“大災(zāi)之后才有大治”到“建立穩(wěn)定的投入機制”保障規(guī)劃的科學(xué)性和實施計劃的合理性。2025/5/101102.2

國內(nèi)外防洪減災(zāi)領(lǐng)域發(fā)展總趨勢(6)提高防洪減災(zāi)手段的科技含量防汛指揮決策科學(xué)化水平與應(yīng)急反應(yīng)能力的提高，對于洪水仿真模擬、情景分析、遙感、地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、計算機網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)代化通訊等新技術(shù)的運用提出了更高的要求。如：洪水監(jiān)測、預(yù)報、預(yù)警、調(diào)度與災(zāi)情評估，防洪工程體系的隱患監(jiān)測、安全評價、除險加固以及風(fēng)險分析，情景分析與決策支持等方面都是高新技術(shù)的運用。2025/5/10111目前，對于流域性超標(biāo)準(zhǔn)特大洪水的調(diào)控能力明顯不足，仍會對社會造成沖擊性的影響。對與稀遇特大洪水，應(yīng)該看作是不確定事件，對其進(jìn)行概率統(tǒng)計型的風(fēng)險分析，意義已經(jīng)不大。應(yīng)急管理和風(fēng)險管理有明顯的不同，如下表:2.3

重大突發(fā)性洪水災(zāi)害的應(yīng)急管理2025/5/101122.3

重大突發(fā)性洪水災(zāi)害的應(yīng)急管理應(yīng)急管理風(fēng)險管理預(yù)測不能能先例，前例不存在存在處理判斷時間短長概念減少頁面防交層判斷決斷（減少損失）決裁（利害關(guān)系）應(yīng)急管理與風(fēng)險管理2025/5/101132.3

重大突發(fā)性洪水災(zāi)害的應(yīng)急管理應(yīng)急管理的重點是：(1)流域性超標(biāo)準(zhǔn)特大洪災(zāi)——應(yīng)急管理研究（應(yīng)急預(yù)案、減災(zāi)對象）(2)惡性水庫潰壩事件——潰壩減災(zāi)防護(hù)技術(shù)研究（潰壩洪水風(fēng)險分析模型、安全監(jiān)測新技術(shù)、大壩安全評價方法、潰壩應(yīng)急管理機制）(3)暴雨山洪災(zāi)害與臺風(fēng)風(fēng)暴災(zāi)害風(fēng)險評價、災(zāi)害的監(jiān)測、預(yù)報、預(yù)警系統(tǒng)。2025/5/101142.3

重大突發(fā)性洪水災(zāi)害的應(yīng)急管理總之，在防洪減災(zāi)領(lǐng)域，人們思考的問題與追求的目標(biāo)，已經(jīng)不再局限于局部地區(qū)如何保障防洪安全，減少生命財產(chǎn)損失，維護(hù)社會安定和經(jīng)濟(jì)的平穩(wěn)發(fā)展，而是深入探討如何更為合理地處理區(qū)域之間、人與自然之間基于洪水風(fēng)險的厲利害關(guān)系爭，取整體與長遠(yuǎn)的更大利益，在保障生命安全、減輕財產(chǎn)損失的前提下，通過承受適度風(fēng)險與洪水資源化等途徑來保障洪水安全、糧食安全和水生態(tài)環(huán)境安全，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)、社會、環(huán)境的協(xié)調(diào)和可持續(xù)發(fā)展。2025/5/10115第三部分農(nóng)村水利農(nóng)田水利（服務(wù)于農(nóng)田灌溉事業(yè)）————農(nóng)村水利（服務(wù)于農(nóng)田灌溉事業(yè)、牧區(qū)灌溉、農(nóng)村生活及生產(chǎn)供水和農(nóng)村生態(tài)環(huán)境保護(hù)與建設(shè)。）主要內(nèi)容農(nóng)業(yè)節(jié)水灌區(qū)管理現(xiàn)代化2025/5/101163.1

農(nóng)業(yè)節(jié)水(1)發(fā)達(dá)國家農(nóng)業(yè)節(jié)水的幾個發(fā)展階段：第一階段：建立完善的輸水系統(tǒng)，提高輸水效率，減小水量損失；第二階段：采用先進(jìn)的灌水技術(shù)（噴灌、微灌、地面灌溉），改進(jìn)農(nóng)業(yè)栽培、耕作等農(nóng)藝節(jié)水技術(shù)，提高作物的水分利用效率。第三階段：利用生物節(jié)水（選育水分利用效率高的作物品種），作物耗量控制灌溉，達(dá)到節(jié)水系統(tǒng)的科學(xué)管理。2025/5/101173.1

農(nóng)業(yè)節(jié)水(2)農(nóng)業(yè)節(jié)水的4個基本環(huán)節(jié)：A.減少渠系（管道）輸水過程中的水量蒸發(fā)和滲漏損失，提高灌溉水的輸水效率。B.減少田間灌溉過程中水分的深層滲漏和地表流失，提高灌溉水的利用率，減少單位灌溉面積的用水量。2025/5/101183.1

農(nóng)業(yè)節(jié)水(2)農(nóng)業(yè)節(jié)水的4個基本環(huán)節(jié)：C.蓄水保滴，減少農(nóng)田土壤的水分蒸發(fā)損失，最大限度地利用天然降水和灌溉水資源。D.提高作物水分利用率，減少作物的水分奢侈性蒸騰消耗，獲得較高的作物產(chǎn)量和用水效益。發(fā)達(dá)國家在生產(chǎn)實踐中，將B、D作為重點。2025/5/101193.1

農(nóng)業(yè)節(jié)水

(3)農(nóng)業(yè)節(jié)水發(fā)展趨勢重點已經(jīng)由輸水過程節(jié)水和田間灌水過程節(jié)水轉(zhuǎn)移到生物節(jié)水，作物耗量控制用水以及節(jié)水系統(tǒng)的科學(xué)管理，并重視節(jié)水與生態(tài)環(huán)境保護(hù)的密切結(jié)合。2025/5/101203.2

灌區(qū)管理現(xiàn)代化我國年灌溉用水約3800億立方米，占我國年總用量5600億立方米的2/3左右，是水資源利用的最大用戶。然而，用水效率目前還非常低，灌溉水利用系數(shù)平均只有0.4左右，因此，提高灌區(qū)用水效率是實現(xiàn)水資源可持續(xù)利用的有效途徑，用現(xiàn)代化的手段挺高灌管理水就是提高灌區(qū)用水效率的重要措施之一。

2025/5/101213.2

灌區(qū)管理現(xiàn)代化(1)灌區(qū)現(xiàn)代化管理的現(xiàn)狀A(yù):灌區(qū)管理的熱點及影響因素從世界各國情況來看，無論是發(fā)達(dá)國家還是發(fā)展中國家，大規(guī)模開發(fā)和建設(shè)灌排設(shè)施