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第1章 绪论 1

1．1 水资源与水能资源 1

1．1．1 水资源 1

1．1．2 水能资源 2

1．2 水利工程 4

1．2．1 防洪工程 4

1．2．2 农村水利工程 4

1．2．3 水力发电工程 5

1．2．4 航道工程 6

1．2．5 跨流域调水工程 7

1．2．6 水土保持 8

1．2．7 生态水利工程 8

1．3 水工建筑物与水利枢纽 9

1．3．1 水工建筑物分类 9

1．3．2 水工建筑物的特点 9

1．3．3 水利枢纽 10

思考题 12

第2章 水利水电工程引论 13

2．1 水利水电工程等级与设计准则 13

2．1．1 水利水电工程分等 13

2．1．2 水工建筑物分级 14

2．1．3 设计准则 15

2．2 水工建筑物的工作条件、荷载（作用）效应与设计方法 16

2．2．1 水工建筑物的工作条件 16

2．2．2 水工建筑物的重力作用 16

2．2．3 水流对水工建筑物的作用 17

2．2．4 水工建筑物与地基相互作用 17

2．2．5 水工建筑物的温度作用 18

2．2．6 地震对水工建筑物的作用 19

2．2．7 荷载作用效应组合与设计方法 21

2．3 水工建筑物的安全性、耐久性与风险管理 23

2．3．1 水工建筑物的安全性 23

2．3．2 水工建筑物的耐久性 24

2．3．3 水工建筑物安全风险管理 25

2．4 水利水电工程规划设计概要 27

2．4．1 河流综合开发利用规划 27

2．4．2 水利水电枢纽工程设计 27

2．4．3 水利水电工程水文研究 28

2．4．4 水利水电枢纽工程地质与建筑材料勘测研究 29

2．4．5 水库淹没与移民安置 30

2．4．6 环境影响评价与保护措施 30

2．4．7 经济评价 30

2．4．8 水工建筑物设计要点 30

2．4．9 施工组织设计要点 31

2．4．10 水利水电枢纽工程的运行与管理 31

2．5 水利水电工程对环境与河流生态的影响 32

2．5．1 水利水电工程对环境与河流生态的有利影响 32

2．5．2 水利水电工程对环境与河流生态的不利影响 33

2．5．3 实现水利水电工程的理想目标——环境友好与可持续发展 37

2．6 水工建筑物的前沿科学技术问题 37

2．6．1 概述 37

2．6．2 高坝建设的主要前沿科学技术问题 38

2．6．3 结语与展望 41

思考题 41

第3章 重力坝 42

3．1 概述 42

3．1．1 重力坝的工作条件与特点 42

3．1．2 重力坝的建设发展历程 43

3．1．3 重力坝的分类和主要设计内容 45

3．2 作用荷载及其组合 46

3．2．1 作用荷载 46

3．2．2 荷载的组合 54

3．3 重力坝的应力分析 55

3．3．1 应力分析方法综述 55

3．3．2 材料力学法 56

3．3．3 有限元法 58

3．3．4 影响重力坝应力的主要因素 64

3．4 重力坝的抗滑稳定分析 68

3．4．1 沿坝基面的抗滑稳定分析 69

3．4．2 坝基深层抗滑稳定分析 72

3．4．3 坝体与厂房联合作用的抗滑稳定分析 75

3．4．4 岸坡坝段的抗滑稳定分析 75

3．4．5 抗滑稳定分析的有限单元法 76

3．4．6 提高坝体抗滑稳定性的工程措施 77

3．5 重力坝的剖面设计 79

3．5．1 重力坝的基本剖面 79

3．5．2 重力坝的实用剖面 81

3．5．3 重力坝体形的优化设计 81

3．6 重力坝的极限状态设计 84

3．6．1 重力坝的承载能力极限状态设计 84

3．6．2 重力坝的正常使用极限状态设计 85

3．7 泄水重力坝 86

3．7．1 重力坝的泄水布置 86

3．7．2 溢流重力坝 87

3．7．3 坝身泄水孔 95

3．7．4 泄水重力坝下游的消能防冲设计 99

3．7．5 泄水重力坝的高速水流问题 108

3．8 重力坝的地震反应分析和抗震设计 113

3．8．1 拟静力法地震反应分析 113

3．8．2 动力法地震反应分析 113

3．8．3 库水附加质量的计算 118

3．8．4 重力坝的抗震措施 120

3．9 重力坝的材料 120

3．9．1 混凝土材料的性能和配合比 121

3．9．2 坝体混凝土材料的分区 125

3．10 重力坝的裂缝及温度控制 127

3．10．1 裂缝的种类和防止措施 127

3．10．2 坝体温度场的计算 127

3．10．3 坝体温度应力的计算 130

3．10．4 坝体混凝土温度控制的标准 132

3．10．5 温度控制的措施 133

3．11 重力坝的分缝分块和坝体构造 134

3．11．1 重力坝的分缝分块 134

3．11．2 重力坝的坝体构造 138

3．12 重力坝的地基处理 141

3．12．1 坝基处理的目的和要求 141

3．12．2 坝基处理的内容 142

3．13 其他类型的重力坝 152

3．13．1 浆砌石重力坝 152

3．13．2 堆石混凝土重力坝 153

3．13．3 宽缝重力坝 154

3．13．4 空腹重力坝 156

3．13．5 预应力锚索重力坝 157

3．13．6 土基上的重力坝 158

3．14 碾压混凝土坝 159

3．14．1 概述 159

3．14．2 碾压混凝土重力坝的材料设计和分区 160

3．14．3 碾压混凝土重力坝的构造设计 162

3．14．4 碾压混凝土重力坝的施工 164

3．14．5 碾压混凝土坝今后的发展 165

3．15 支墩坝 166

3．15．1 支墩坝的特点和类型 166

3．15．2 大头坝 167

3．15．3 平板坝 169

3．15．4 连拱坝 170

思考题 173

第4章 拱坝 174

4．1 概述 174

4．1．1 拱坝的特点 174

4．1．2 拱坝对地形、地质条件的要求 175

4．1．3 拱坝的类型 177

4．1．4 拱坝的发展简况 179

4．1．5 我国拱坝枢纽布置的特点 182

4．2 拱坝的荷载及其组合 185

4．2．1 自重 186

4．2．2 温度荷载 186

4．2．3 水荷载 188

4．2．4 地震荷载 188

4．2．5 拱坝的荷载组合 189

4．3 拱坝的体形设计和布置 189

4．3．1 拱坝体形设计的步骤 190

4．3．2 拱坝拱端的布置原则 193

4．3．3 拱坝坝体倒悬的处理 193

4．3．4 拱坝体形的评估 193

4．4 拱坝的体形优化设计 195

4．4．1 给定参数和设计变量 195

4．4．2 体形优化设计的目标函数 197

4．4．3 拱坝体形优化的约束条件 197

4．4．4 拱坝体形优化求解方法 198

4．4．5 拱坝体形优化设计的展望 198

4．5 拱坝的应力分析 198

4．5．1 拱梁分载法 199

4．5．2 拱坝应力的有限元法分析 216

4．5．3 拱坝设计的应力控制指标 217

4．6 拱坝的抗滑稳定分析 218

4．6．1 刚体极限平衡法 218

4．6．2 拱坝坝肩抗滑稳定的有限元法分析 227

4．6．3 拱坝坝肩抗滑稳定非连续介质应力应变分析 228

4．6．4 地质力学模型试验 230

4．6．5 拱坝设计的抗滑稳定指标 230

4．7 拱坝的地震动力法反应分析和抗震措施 231

4．7．1 有限元法的地震动力反应分析 231

4．7．2 拱梁分载法的地震动力反应分析 234

1．7．3 拱坝的抗震措施 237

4．8 拱坝的材料与构造 237

4．8．1 拱坝的材料 237

4．8．2 常规混凝土拱坝的构造 237

4．8．3 碾压混凝土拱坝的特殊构造 243

4．8．4 浆砌石拱坝 245

4．9 拱坝的建基面与基础处理 247

4．9．1 坝基的开挖 248

4．9．2 固结灌浆与接触灌浆 249

4．9．3 帷幕灌浆 249

4．9．4 坝基排水 250

4．9．5 断层破碎带和软弱构造面的处理 251

4．9．6 工程高边坡的处理 252

4．10 拱坝的坝身泄水建筑物 252

4．10．1 表孔泄流 253

4．10．2 坝身泄水孔泄流 258

4．10．3 拱坝泄洪的消能防冲 262

4．10．4 高拱坝泄流的高速水流问题 265

4．11 拱坝破坏实例的分析和启示 268

4．11．1 拱坝破坏、失事的典型实例 268

4．11．2 拱坝破坏、失事实例对设计工作的启示 273

思考题 274

第5章 土石坝 275

5．1 概述 275

5．1．1 土石坝的类型 275

5．1．2 土石坝的新发展及其特点 276

5．1．3 土石坝设计的基本要求 278

5．2 土石坝的基本剖面、构造及筑坝土石料 278

5．2．1 土石坝的基本剖面 278

5．2．2 土石坝的构造及筑坝材料 280

5．3 土石坝的渗流分析 290

5．3．1 土石坝中的渗流特性 290

5．3．2 二维渗流分析的基本方程和主要分析方法 291

5．3．3 土坝的渗流变形及其防护 299

5．4 土石坝的稳定分析 301

5．4．1 稳定分析方法 301

5．4．2 碾压式土石坝稳定分析标准 306

5．4．3 抗剪强度指标的测定和选择 307

5．5 土石坝的应力应变分析 310

5．5．1 非线性弹性体模型 310

5．5．2 弹塑性模型 313

5．6 土石坝的沉降与裂缝分析 318

5．6．1 沉降分析 318

5．6．2 土石坝的裂缝控制 320

5．7 土石坝的地基处理 324

5．7．1 岩基处理 324

5．7．2 砂砾石坝基处理 325

5．7．3 细砂、软黏土和湿陷性黄土坝基处理 331

5．8 土石坝的抗震设计 332

5．8．1 土石坝的地震震害 332

5．8．2 土的动力特性和液化判断 334

5．8．3 土石坝的抗震稳定分析 335

5．8．4 土石坝的抗震措施 338

5．9 现代堆石坝 339

5．9．1 堆石坝的特点 339

5．9．2 混凝土面板堆石坝 340

5．9．3 其他型式的堆石坝 349

5．10 土石坝的坝型选择 350

思考题 352

第6章 水闸 353

6．1 概述 353

6．1．1 水闸的功能、分类和等级 353

6．1．2 水闸的组成部分及其主要作用 355

6．1．3 水闸的工作特点 356

6．1．4 水闸设计的主要内容和所需的基本资料 356

6．2 闸址及闸孔型式和尺寸的选择 356

6．2．1 闸址的选择 356

6．2．2 闸孔型式和尺寸的选择 357

6．3 水闸的地下轮廓和防渗、排水设计 360

6．3．1 水闸的地下轮廓布置 360

6．3．2 水闸地下轮廓的渗流计算 361

6．3．3 地下轮廓的构造 365

6．3．4 水闸的侧向绕渗及其防渗、排水设施 367

6．4 闸室的布置和构造 369

6．4．1 底板 369

6：4．2 闸墩与闸门 371

6．4．3 胸墙 372

6．4．4 交通桥及工作桥 372

6．5 闸室的结构分析 373

6．5．1 底板的结构计算 373

6．5．2 闸墩的结构计算 377

6．5．3 胸墙的结构计算 379

6．5．4 工作桥与交通桥的结构计算 380

6．6 水闸的抗滑稳定和沉降分析 380

6．6．1 水闸承受的荷载及其组合 380

6．6．2 闸室的抗滑稳定分析 381

6．6．3 水闸地基的沉降计算 384

6．7 水闸的地基处理 385

6．8 水闸的消能防冲设计 389

6．8．1 过闸水流的特点 390

6．8．2 底流水跃消能设计 390

6．8．3 海漫 393

6．8．4 防冲槽及末端加固 395

6．8．5 土工合成材料在水闸工程中的应用 395

6．9 水闸与两岸的连接建筑物 396

6．9．1 连接建筑物的型式和布置 396

6．9．2 连接建筑物的破坏形式和稳定计算内容 398

6．10 其他型式的水闸 398

6．10．1 装配式水闸 398

6．10．2 橡胶袋水闸 399

6．10．3 灌注桩水闸 400

6．10．4 浮运水闸 401

6．10．5 水力自控翻板水闸 403

6．10．6 岩基上的水闸 403

思考题 405

第7章 岸边溢洪道 406

7．1 概述 406

7．1．1 岸边溢洪道的主要型式 406

7．1．2 岸边溢洪道的适用条件 406

7．1．3 岸边溢洪道的发展趋势及问题 408

7．2 正槽式溢洪道 408

7．2．1 引水渠 408

7．2．2 控制段 409

7．2．3 泄槽 412

7．2．4 出口消能段及与下游河道的衔接 421

7．3 侧流式溢洪道 423

7．3．1 侧流式溢洪道的断面设计 424

7．3．2 侧槽的水力计算 426

7．3．3 侧流式溢洪道的设计步骤 426

7．3．4 侧流式溢洪道的泄槽、消能及与下游衔接的布置 427

7．4 其他型式的溢洪道 427

7．4．1 井式溢洪道 427

7．4．2 虹吸式溢洪道 428

7．4．3 非常溢洪道 430

7．5 岸边溢洪道的总体布置及型式选择 431

7．5．1 地形、地质条件 431

7．5．2 总体布置及安全运行管理 431

7．5．3 施工条件 432

思考题 432

第8章 水工隧洞 433

8．1 概述 433

8．1．1 水工隧洞的类型和功能 433

8．1．2 水工隧洞的特点 433

8．1．3 水工隧洞的组成 434

8．1．4 水工建筑物中的洞群 435

8．2 水工隧洞的布置 436

8．2．1 水工隧洞总体布置及要求 436

8．2．2 水工隧洞中的闸门布置 437

8．2．3 多用途隧洞的布置 438

8．2．4 隧洞群的布置 440

8．3 水工隧洞进口建筑物 441

8．3．1 进水口的型式和计算要点 441

8．3．2 进口建筑物的组成 444

8．4 水工隧洞洞身结构 446

8．4．1 洞身断面形式 446

8．4．2 洞身断面尺寸 446

8．4．3 洞身的支护与衬砌 447

8．5 水工隧洞的出口建筑物及消能设施 450

8．5．1 出口建筑物布置 450

8．5．2 消能设施 450

8．6 高流速泄水隧洞的空蚀及减蚀措施 453

8．6．1 脉动压力、空化与空蚀 453

8．6．2 减蚀措施 454

8．7 水工隧洞围岩的应力和稳定分析 457

8．7．1 岩体与围岩的基本概念 457

8．7．2 岩体初始应力场 458

8．7．3 隧洞开挖后的洞周围岩应力 459

8．7．4 影响隧洞围岩稳定的主要因素 462

8．7．5 隧洞围岩失稳的主要形式 463

8．7．6 隧洞围岩稳定的分析方法 465

8．7．7 小结 467

8．8 水工隧洞衬砌计算 467

8．8．1 荷载及其组合 468

8．8．2 衬砌的内力和应力计算 471

8．9 新奥法与隧洞的喷锚支护 474

8．9．1 新奥法的基本原理 474

8．9．2 喷锚支护的作用与类型 475

8．9．3 喷锚支护设计 476

8．9．4 水工隧洞喷锚支护设计中的几个问题 478

思考题 479

第9章 取水及输水建筑物 480

9．1 取水建筑物 480

9．1．1 无坝取水枢纽 480

9．1．2 有坝取水枢纽 482

9．1．3 取水防沙设施 486

9．2 输水建筑物 490

9．2．1 渡槽 490

9．2．2 渠道 493

9．2．3 倒虹吸管 496

9．2．4 涵洞 500

9．2．5 跌水与陡坡 502

思考题 504

第10章 过坝建筑物 505

10．1 通航建筑物 505

10．1．1 船闸 505

10．1．2 升船机 510

10．1．3 通航建筑物的规划布置及型式选择 512

10．2 过鱼建筑物 513

10．2．1 过鱼建筑物的分类 513

10．2．2 鱼道 513

10．2．3 鱼闸 516

10．2．4 升鱼机及人工孵化场 517

10．2．5 鱼类的下行问题 518

10．2．6 过鱼建筑物在水利枢纽中的布置 518

10．3 过木建筑物 518

10．3．1 筏道 519

10．3．2 漂木道 520

10．3．3 过木机 521

10．3．4 过木建筑物型式的选择 521

思考题 521

第11章 水工闸门 522

11．1 概述 522

11．1．1 水工闸门的组成和类型 522

11．1．2 闸门的设计要求 525

11．2 平面闸门 525

11．2．1 平面闸门的组成、布置与提升方式 526

11．2．2 平面闸门结构受力计算 527

11．2．3 平面闸门的行走支承 530

11．2．4 平面闸门的止水 534

11．2．5 平面闸门的启闭力 536

11．2．6 闸门启闭机 536

11．2．7 反钩门——一种新型的平面闸门 538

11．3 弧形闸门 539

11．3．1 总体布置 539

11．3．2 结构选型及结构计算 540

11．3．3 支承铰 540

11．3．4 止水和止水座埋件 541

11．3．5 启闭机、吊耳 544

11．3．6 启闭力 545

11．4 平面闸门与弧形闸门的比较与选用 545

11．5 阀门 548

11．5．1 高压平面滑动阀门 548

11．5．2 蝴蝶阀 549

11．5．3 锥形阀 549

11．5．4 空注阀 550

思考题 551

参考文献 552