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中国大坝50年.pdf
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更新时间:2015-10-22 08:45:26
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中国大坝50年.pdf介绍

本书总结了 50年来特別是近20年来中国坝工建设的巨大成就和中国 筑坝的成功经验。全+分21聿,各聿具有神立性,以坝工的专项技术为主 题分別进行介绍,本书的缒写原则是:以技术创新为主线,以介绍实用技 术为主体;编写宗旨是:反映中国国精、创新特色和学术水平4
本书是第20届国际大坝会议的直要交流资料.并是坝工建设者们的一 本极具参考价值、实用性诋驿的科技著作a
图书在版编目(C1P)数据
中国大坝50年/潘家铮,何璟主编.一北京:中国水利水电出版社,
2000. 8
ISBN 7-5084-0360-6
I,中…U.①潘…,②何…I.水利建设^大坝-成就-中国 IV * TV64
中国版本图书馆CIP数据核字(2000)第60608号
B 名 作 者 出版、发行 经 m  中国大坝so年 潘家铮何璟主编 中国水利水电出版社(北京市三里河路6号]00044) 网址:www, waterpub, com. cn E-mail : sale@waterpub. com. cn 电话:(010) 63202266 (总机)、6S331S35 (发行部) 全国各地新华书店
排 版 中国水利水电出版社微机排版中央
ED 刷 北京人卫印刷厂
规 格 787X1092毫米16开本 64. 75印张1513千字
版 次 2000年9月第一版2000年9月北京第一次印刷
定 价 285+ 00 元
凡购买我社图书,如有缺页、倒页、脱萸的,本社发行部负责调换 版权所有*侵权必究
目 录
前言
1 中国大坝建设历史..............................1
1.1 51 t ............................. 1
1.2 古代堰坝发展概况...........................1
1.3 20世纪上半叶坝工技术的进展.....................5
1.4 20世纪下半叶坝工建设速度.....................6
1.5 坝高与坝型..............................9
】.6 最近采用和发展中的三种坝型.....................15
参考文献、参考资料............................20
2水电开发规划技术..............................21
2.1 中国水电开发的资源条件.......................21
2.2 水电开发的宏观决策规划.......................46
2.3 水电建设的微观经济分析......................138
参考文献................................170
3大坝建设的水文水利计算..........................173
3.1 设计洪水.............................173
3.2 水文预报.............................184
3.3径流调节与水能计算........................194
3.4 水库调度.............................198
参考文献、参考资料...........................205
4中国建坝环境技术.............................210
4. 1 概述..............................210
4.2环境彩响评价...........................214
4-3 环埂保护设计...........................223
4.4 大坝工程施工区与库区环境保护规划和管理..............229
4.5 已建工程的回顾if■价......................241
4.6环境监測站网的规划与实施.....................246
4.7中国建坝成功的环境技术与进一步发展的问题.............250
参考文献................................256
S大坝建设中的工程地质与勘測技术......................257
5.1大坝建设工程地质发展回顾.....................257
5.2大坝建设工程地质勘察的主要内容及其研究进展............259
5.3 几个典型工程的地质研究简介.....................263
5.4勘察技术的发展与进步.........................285
■献.................................301
6中国大坝坝型和枢纽布置...........................302
6.1中国大坝枢纽建设特点概述......................302
6.2 高混凝土重力坝枢纽布置.......................317
6.3通航河流上大坝枢纽布置.......................356
6.4 高拱坝枢纽布置...........................370
6.5 高土石坝枢纽布置..........................413
参考文献、参考资料............................442
7拱坝体形优化................................444
7. 1 拱坝优化的几点经验........................444
7.2 拱坝的最优中央角..........................445
7.:i 拱坝的几何模型..........................44S
7.4 拱坝的满应力设计.........................456
7.5拱坝的优化设计...........................458
7.6 拱坝优化中的静态应力分祈......................4S2
7.7 拱坝优化中的动态应力分析......................465
7. 8 优化方法.............................468
7.9拱坝的智能优化辅助设计.......................469
7.10拱埦优化的应用实例........................472
7.11 结束语..............................474
参考文献.................................475
8中国碾压混凝土坝的发展与成就........................477
8.1发展概况..............................477
8.2发展规模..............................477
8.3碾压混凝土重力坝设计........................483
8.4碾压混凝土拱坝的设计........................496
8,5碾压混凝土的配合比.........................505
碾压混凝土坝的施工..........................509
8.7 碾压混凝土坝的运行.........................520
8.8 效益................................521
8. 9 展望...............................522
参考文献、参考资料............................522
9大坝特种浥凝土 ............................. 524
9. 1 概述...............................524
9.2 份煤灰混凝土 .......................... 525
9.3抗磨蚀混凝土 ........................... 536
9. 4 水下不分散混凝土 ....................... 548
9.5 聚合物水泥砂浆及混凝土 ..................... 557
9. 6 MgO 混凝土......................... 563
参考文献、参考资料.............................566
10混凝土面板堆石坝.............................569
10.1 概述..............................569
10.2 坝址选择及枢纽布置........................579
10.3 坝体分区和筑坝材料........................584
10.4 防滲体系.............................591
10. 5 施工..............................604
10.6 结语及展望............................614
11 水工地下结构..............................615
31- 1 引言..............................615
11.2 中国水工地下工程发展概况.....................615
11.3 中囯水工隧洞建设新进展......................622
11.4中国水电站地下厂房建设新进展....................640
参考文献、参考资料.............................652
12岩质边坡工程...............................654
12.1 引言..............................654
12. 2 边坡工程地质..........................658
12.3 岩体的抗剪强度..........................660
12.4 边坡稳定分析方法和计算机程序...................665
参考文献..................................673
13 大坝抗震................................675
13. 1 大坝地震背景..........................675
13. 2 大坝抗震设计..........................682
13.3 大坝地震工程研究.........................693
13.4 大坝地震监測...........................725
参考文献..................................731
14高坝泄洪消能及高速水流..........................734
14.1髙水头大流量泄洪消能技术发展概况..................734
14.2 高水头大流量泄洪消能技术和设施..................737
14.3 高埦新型消能技术.........................7S2
14.4 高速水流问题...........................770
参考文献、参考资料.............................784
15 高坝通航建筑物.............................786
15.1 前言...............................786
15. 2 输水系统............................790
15.3 阀门水力学.............................7卯
15.4 大型人字闸门运行咀力及启闭机型式.................815
15. 5 升船机.............................822
参考文献、参考资料............................836
16 离坝施工(I ) -^三峡工程.....................837
16. 1 工程概况............................837
16.2 大坝工程进度及分年度工程量.....................M3
16.3 施工导流及施工期通航.......................843
16.4 坝基开挖.............................853
16.5 大坝混凝土施工..........................854
16.6 金属结构安装...........................862
16.7 对外交通.............................865
17 高坝施工(丨)——二滩工程.......................866
17.1 工程概况.............................866
17.2二滩拱坝施工进度及施工布置....................872
17.3 二滩拱坝导流工程及高压旋喷灌浆施工...............877
17. 4 坝基开挖............................882
17.5 拱坝混凝土施工.........................889
17.6环形预应力锚索在拱坝中孔结构上的应用...............898
17.7 二滩拱坝基础灌浆.........................902
17.8 二滩水电站混凝土拱坝接缝灌浆...................908
17.9 工程施工对外交通运输.......................910
参考文献、参考资料............................911
18高坝施工(■)——小浪底工程.......................912
18.1 小浪底水利枢纽工程概况......................912
18.2 大坝施工布置及场内外交通.....................918
18.3 施工导流与大坝施工进度......................921
18.4 基础开挖.............................924
18. 5 料场开采加工..........................924
18-6 坝体填筑............................928
18. 7 基础防滲工程..........................935
18.8 施工期安全监测和外部变形观测..................952
19 水力发电设备..............................955
19.1 水力发电设备发展概况.......................955
19.2 水轮机运行关键技术........................964
19.3 长江三峡工程水轮机........................978
2〇 科学研究................................982
20. 1 科学研究工作成果........................982
20.2 科学研究机构..........................995
20.3 重要科学试验设备........................1000
20.4水利水电科学技术领域的中国科学院院士和中国工程院院士 ...... 1006
参考文献、参考资料...........................1007
21 21世纪初中国水电建设将再创新辉煌..................1008
21.1 加快水能资源的开发是中国经济可持续发展的要求.........1008
21.2 为21世纪初大力开发水电的工程技术储备.............1010
21.3 预计在21世纪初建设的大坝工程.................1012
1 中国大琐建设历史
沈崇刚* **郑连第M
1.1引 言
修建大坝、利用水库调节天然水量,是人类防止水旱灾害和合理开发水资源的需要,对 农业灌溉、城市供水、防洪、开发水电以及改善航运等,都起了积极的作用。特别在中国, 由于水资源总量少,而且时空、地区分布又十分不均匀,依赖自然来水28124亿mV年,无 法满意缺水地区或缺水季节的苗要;任凭洪水泛滥t也将无法保证社会生沽的正常运转和 社会的进步,所以,中国自古就重视水利,重视对水资源的控制和调节,因而必须兴修水 库,建设足够的大坝。
修建任何一个工程,总有相对性,不可能只有利益,没有不足^大坝工程也是这样,工 程技术人员主要任务除了使工程自身安全经济外,还要做到尽量发挥效益,把反面的影响 缩减到最小,转弊为利.
现在国际上有一种潮流,某些环境工作者认为建坝破坏了河流的自然流淌,影响生态 平衡,反对修建大坝和水库。这显然是一种偏见,片面夸大了建坝带来的影响而低估了人 类通过自身的努力达到自然和谐发展的能力,
在综合开发水资源的前题下,防洪、灌溉、供水、航运、养殖和发电都要兼顾,同时 为了改善人类的生存环境,天然的和人工的水体是多么重要。不可设想,任何风景名胜如 果没有水面,会有多大的遗憾。因此国家经济建设的发展,大坝建设是不可缺少的。
1.2古代堰坝发展概况
约在五千多年前,农耕已成为中国人民的主要生产方式。当时人们集体居住在河流或 湖泊岸边的阶地上,这里环境湿润* 土地肥沃,取水方便,为生产和生活提供了便利4但 这里也是洪水容易泛溢的地方,人们为了保护自己,受“自然堤”的启示,做土堤挡水,于 是出现了初期的防洪工程t现已为大量的考古发掘所证明》随着生产的发展,工程的挡水 功能被用来蓄水灌溉田地,早期的堤和坝常常是难以分开的&
早期的蓄水工程,是兴建堤坝提高低洼地带蓄水能力以形成淹没很大的平原水库。这
*沈衆刚一中H大坝委员会副主席,中国水利水电科学研究院咨询委员,中国水力发电工程学会#务理事.北京 水利学会副理事长> 教授级高级工程师.博士。
**郑连第—一原中国水利学会秘书长.教授级高级工程师。
中国大坝50年
种堤坝,长度很大,形状不规则,宽度、特别是高度尺寸都很小,但这确实是挡水建筑物, 即堰坝。现保留最完整最典型的是安徽省寿县的安丰塘,也称芍陂,建于公元前598〜前591 年间.至今已有2600年历史,这类水庠在宋代以前的历史上,黄河、淮河、海河以及长江 中下游广泛存在,相应的堰坝很多,著名的如:汉代的鸿隙陂(今河南省信阳地区淮河与 支流汝河之间)、六门陂(今河南省南阳地区,唐白河流域)、鉴湖(今浙江省绍兴市境 内)、练湖(今江苏省丹阳市境内)等,在古代地理名著《水经注》中有大童的关于平原水 库的记载》有的成群存在》
平原水库淹没土地面积大,工程量大,管理和维护很不方便,特别是库区,低水位时, 滩涂易被围垦和挤占,从宋代开始,随人口增加,平原水库的消失就是必然的了,利用山 丘间的沟谷洼地蓄水,堰坝的工程童将大为减少,维护与使用十分方便,也相对节省工程 量<■当然,早期山丘水库堰坝的长度仍较宽度和高度大得多(汉代建造的马仁陂(今河南 省泌阳县境内>、陈公塘(今江苏省仪征市境内)和唐代扩建的东钱湖(今浙江省鄞县境 内)等,都是历史上很有影响的工程。其中,东钱湖至今犹存,马仁陂经改造仍在发挥 作用。
中国历史建造最多的坝是引水工程中的壅水坝,它不形成水库,在古文献中称堰、渴 或遏等,都是这一类。在现有文献中可查到的最早的这类坝是智伯渠坝C今山西省太原市 境内),建于公元前453年11接着,引津十二渠(今河北省邯郸地区)、灵渠(今广西壮族 自治区兴安县境内)、戾陵堰(今北京市西郊)等工程相继出现《 2000年来,这类工程越来 越多.随处可见,广泛利用在农田水利、城市供水和航运水源等方面。其中有许多长时间 利用,保留至今的也有一些,灵渠是最为著名的(图1.1)。
中国古代堰坝数量众多,规模不最大的工程是在南北朝时建造的浮山堰和明代开 始形成的高家堰,今称洪泽湖大堤》有大量的古代文献包括历史著作、地理著作、工程专 著、个人文集、地方志,对古代堰坝的建设、使用和效益做了多方面的记述,是发掘和研 究古代堰坝发生、发展和效益的贵重资料依据。
—些蓄水工程中的堰坝举例如下.
1-2. 1芍陂
今称安丰塘,在安徽省寿县境内,创始人为孙叔敖,至今已有2600年的历史。它位于 淮水支流淠水和肥水之间的一大片洼地上,在北、西两面筑堤,即挡水长坝以蓄水,以南 面诸水为源,并与淠、淝二水相通.史料表明,历史上它的规模很大且有多次变化,周长 为60km、100km、162km不等;灌溉面积从数千顷到四万顷不等,1959年5月,安撤省 文化局文物工作队在芍陂曾发掘出一座汉代草土堰坝遗址,系在生土层上铺一层砂礓石,上 面是层土层草.逐层叠筑,并打进一排整齐有序的栗木桩,深人生土层内。根据伴随出土 的文物断定,这是汉代建筑无疑,给我们认识汉代平原水库的堰坝提供了一个难得的实物 例证。
安丰塘现在是一个附近筑堤的平原水库,塘堤周长24. 3 km,是淠史杭灌区东干渠的主 要反调节水库,水面34 km£,合53万亩(3.53万可蓄水近1亿对近64万亩 <4.27万hmO农田进行自流灌溉,
J中国大坝建没历史
3
大天平
田l.i灵渠大小天平平面、K面图 (商S单位:m,本书以下网;尺寸单位:m)
1-2. 2鸿隙陂
比芍陂规模还大的平原水库是汉代所建的鸿隙陂,它位于今河南省淮河干流与汝河间 的正阳、息县一带》据《水经,推水注》载:该工程堰坝长200km,可见规模之大。受益 地区因为有了鸿隙陂的灌溉而富足。可惜,这项工程早已荡然无存了》在南北朝以前,淮 河两岸,还有很多这样的平原水库,类似现在“长藤结瓜”的灌溉系统,当时的堰坝工程 应十分浩大。
中国大坝so年
1.2.3浮山堰
南北朝期间(420〜5S9年),各种军事势力对峙,形成大混战的局面。在战役中,常采 用残酷的水攻作战方式。所谓“水攻”,就是用水工建筑物蓄水引水或破坏堤防达到用水攻 击对方,使之处于不利、失败或毁灭的境地。水利工程,本来兴建的目的是造福人类,但 在战役中却人为加以破坏,使成千上万的无辜百姓遭受不幸据可査文献统计,此期间水 攻战例不下20次.浮山堰是最大的一次5
浮山堰位于今江苏省泗洪县、安徽省五河县、嘉山县交界的淮河干流上。南朝梁天监 十五年(516年),梁武帝建此坝蓄水以淹驻在寿阳(安徽省寿县)的北朝魏的军队,以夺 取该战略要地。浮山堰坝址在淮河的浮山峡口,为剡庐断裂上升地形所形成的缺口上。天 监十三年(514年)冬第一次兴建,刚刚建成就溃决了 ^第二次兴建,在坝体合龙时抛下了 几千万斤铁器,又造大木笼等,才得以成功。据文献记载.这座坝长九里(4.5km),底宽 140丈(约合336 m),顶宽45丈(约合108 m),高20丈(约合4S m),坝前水深19, 5丈 (约合46. Sm)。现在,泗洪县潼河山下还残留着浮山堰的一段土体,长约240 m,宽60 m, 顶高程20. 7 m,名铁锁岭》在土体侧面的断面上,尚可见到明显的夯土痕迹。据说50年代 培修淮河大堤时曾在此取土*挖出过铁块、砖头,古代箭头等。嘉山县浮山南侧也有一处 类似的土体,二者方向、高程隔河遥相对应,为今日研究浮山堰提供了实物证据。前面引 证的文献记载数据与今日地形条件相比,显然差距较大,建造那样的高坝地形上似不可能, 且为淹寿阳也不需要。据对此作过研究工作的人估计,坝高当在30〜32 m左右^以此为据, 形成的水域面积估计约有6700多km2,积水覆盖了今安徽省五河、泗县、凤阳、蚌埠、灵 壁、固镇、凤台、寿县以及颍上、霍邱等县市大部或部分5总蓄水量'在100亿m3以上5浮 山堰主副坝填筑土方总量达200多万这些指标在当时世界上都是第一位。尽管建坝的 直接目的是为战役服务,但坝的成功却表现了当时我国劳动人民的建坝能力和相应的技术 水平,浮山堰工程中曾挖了两条溢洪道..一条是北魏在北岸为泄洪水而挖,50年代初尚可 见到,宽70〜80 m,深10 m,在治淮工程中又加以扩展利用!另一条在南岸,为梁军自己 所挖。这两条溢洪道实际过水能力与淮河洪水不相适应,恰值建成坝当年的汛期,淮河发 生大洪水.造成漫顶决视,库中蓄积的100余亿的大水直倾而下,“其声若雷,闻三百 里”,下游十余万居民被洪水吞没,十分悲惨,浮山堰存在于世仅4个月,事过1400多年, 它留在人间值得深思的问题还常唤起人们的追忆。
1.2.4高家堰
洪泽湖是我国现存五大淡水湖之一。它承受淮河上中游15.8万km2流域面积的来水, 总容量达130亿m3多,年人湖洪水总量可超过800亿m3,规模之大,世所公认。但它不 是天然的湖泊,而确实是一座水库。其依托是洪泽湖大堤,实际就是一道拦淮大坝(图 1.2),古时称高家堰t•现在,苏北地区3000万亩农田和1650万人口以这条大坝作为主要 防洪屏障,它所蓄存的洪泽湖水又是广大地区灌溉、供水和航运的宝贵水源,
北宋以前,洪泽湖区本是淮河岸边上的一些洼地和小型湖塘。北宋末金初,黄河南徙, 夺泗淮人海.使淮河出路不畅,这片湖泊洼地成为溢水停蓄之处a洼地小湖,连接成片,一

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