二、水工建筑物
(一)水工建筑物的分类
水工建筑物按其在枢纽中所起的作用可分为以下几种。
1.挡水建筑物
用以拦截江河水流,抬高上游水位以形成水库,如各种坝、闸、堤等。图2-3为水库特征水位与特征库容示意图。

图2-3 水库特征水位与特征库容示意图
(1)水库特征水位:水库在各时期和遭遇特定水文情况下,需控制达到、限制超过或允许消落到的各种特征库水位。主要有:①校核洪水位,水库遇到大坝的校核洪水时,在坝前达到的最高水位;②设计洪水位,水库遇到大坝的设计洪水时,在坝前达到的最高水位;③防洪高水位,水库遇到下游保护对象的设计洪水时,在坝前达到的最高水位;④防洪限制水位(汛前限制水位),水库在汛期允许兴利的上限水位,也是水库汛期防洪运用时的起调水位;⑤正常蓄水位,水库在正常运用的情况下,为满足设计的兴利要求,在供水期开始时应蓄到的最高水位;⑥死水位,水库在正常运用的情况下,允许消落到的最低水位。
(2)水库特征库容:相应于某一水库特征水位以下或两个水库特征水位之间的水库容积,一般均指坝前水位水平面以下的静库容。主要有:①总库容,最高水位以下的水库静库容;②防洪库容,防洪高水位至防洪限制水位之间的水库容积;③调洪库容,校核洪水位至防洪限制水位之间的水库容积;④兴利库容(有效库容、调节库容),正常蓄水位至死水位之间的水库容积;⑤共用库容(重复利用库容、结合库容),正常蓄水位至防洪限制水位之间,汛期用于蓄洪、非汛期用于兴利的水库容积;⑥死库容,死水位以下的水库容积。
2.泄水建筑物
用以在洪水期河道入库洪量超过水库调蓄能力时,宣泄多余的洪水,以保证大坝及有关建筑物的安全,如溢洪道、泄洪洞、泄水孔等。
3.输水建筑物
用以满足发电、供水和灌溉的需求,从上游向下游输送水量,如输水渠道、引水管道、水工隧洞、渡槽、倒虹吸管等。
4.取水建筑物
一般布置在输水系统的首部,用以控制水位、引入的水量或人为提高水头,如进水闸、扬水泵站等。
5.河道整治建筑物(https://www.daowen.com)
用以改善河道的水流条件,防止河道冲刷变形及险工的整治,如顺坝、导流堤、丁坝、护岸等。
6.专门建筑物
为水力发电、过坝、量水而专门修建的建筑物,如调压室、电站厂房、船闸、升船机、筏道、鱼道、各种量水堰等。
需要指出的是,有些建筑物的作用并非单一,在不同的状况下,有不同的功能。如水闸,既可挡水又可泄水,同时还可作为灌溉渠首或供水工程的取水建筑物;泄洪洞,既可泄洪又可引水。
(二)水工建筑物的特点
水工建筑物和一般工业与民用建筑物相比,除了工程量大、投资多、工期长外,还具有以下特点。
1.工作条件复杂
水工建筑物在水中工作,其工作条件较复杂,主要表现在:水工建筑物将受到静水压力、风浪压力、冰压力等推力作用,会对建筑物的稳定性产生不利影响;在水位差作用下,水将通过建筑物及地基向下游渗透,产生渗透压力和浮托力,可能发生渗透破坏而导致工程失事。另外,对泄水建筑物,下泄水流集中且流速高,将对建筑物和下游河床产生冲刷,高速水流还容易使建筑物产生振动和空蚀破坏。
2.施工条件艰巨
水工建筑物的施工比其他土木工程困难和复杂得多,主要表现在:①水工建筑物多在河流中建设,必须进行施工导流;②由于水利工程规模较大,施工技术复杂,工期比较长,且场地狭窄,又受截流、度汛的影响,工程进度紧迫,施工强度高、速度快;③施工受气候、水文地质、工程地质等方面的影响较大,如冬、雨期施工、地下水排除以及重大的复杂的地质情况等。
3.建筑物独特
水工建筑物的型式、构造及尺寸与地形、地质、水文、建筑功能等因素密切相关。特别是地质条件的差异对建筑物的影响更大,这就形成了各式各样的水工建筑物。除一些小型渠系建筑物外,一般都应根据其特性,进行单独设计。
4.与周围环境相关
水利工程可防止洪水灾害,并能发电、灌溉、供水,但同时其对周围自然环境和社会环境也会产生一定影响。工程的建设和运用将改变河道的水文和小区域气候,对河中水生生物和两岸植物的繁殖和生长产生一定影响,即对沿河的生态环境产生影响。另外,由于占用土地、开山破土、库区淹没等而必须迁移村镇及人口,会对人群健康、文物古迹、矿藏造成影响。
5.对国民经济影响巨大
水利工程建设项目规模大、综合性强、组成建筑物多。因此,其本身的投资巨大,尤其是大型水利工程,大坝高、库容大,担负着重要防洪、发电、供水等任务,一旦出现堤坝溃决等险情,将对下游工农业生产造成极大损失,甚至对下游人民群众的生命财产带来灭顶之灾。所以,必须高度重视主要水工建筑物的安全性。