水利学实习报告

水力学实习报告

姓 名：

专业名称：

年 级：

学 号：

指导教师：

教师职称：

二O 一 一年十二月

一、实习目的

水力学实习是水土保持与荒漠化治理专业教学计划的重要组成部分，也是

专业教学与生产实践、科学实践和社会实践有机结合的好形式，使学生能够广泛接触社会，接受实践的锻炼和考验，有利于巩固所学的知识，进一步提高学生独立工作和解决实践问题的能力，以适应社会的需要。

通过本次实习，进一步巩固和加深课堂上所学到的知识，培养观察、认识、

分析能力、培养动手操作能力。主要达到以下目的：

1. 提高综合运用水土保持专业课及专业基础课知识的能力。

2. 提高综合运用水土保持保持工程学知识的能力。

3. 提高解决实际问题的能力。

4. 提高工程设计的能力。

5. 掌握小型水库的形态、结构、组成要素、材料。

6. 掌握不同组成要件的功能与作用。

7. 掌握不同组成要件之间的组成搭配关系。

8. 掌握大型水库的形态、结构、组成要素、材料。

9. 掌握不同组成要件的功能与作用。

10.

11.

12. 掌握不同组成要件之间的组成搭配关系。 分析对此大型水库和小型水库之间的异同，特别是设计标准、原了解溢洪道的形态、结构与功能，并自行设计一钢筋混凝土结构则与要求、组成要素、功能与作用。

溢洪道。

二、实习时间

2011年12月05日

三、实习地点

福州八一水库（福州市晋安区新店）

四、实习过程及内容

（一）现场实习过程及内容

在老师的带领下我们沿马道观察水库坝体；期间老师给我介绍了八一水库的坝体基本构造和原理。土坝体的结构，表层是由岩层构成，下层有地下水收集系统。水库的总高度包含两个方面，一是设计水位加安全超高，二是校核水位加安全超高。八一水库现在已经是一个病态水库，现在护坡在做加高工程，我们实习时候刚好碰到施工队在施工水库库堤。而现在的八一水库已经没有了蓄水功能只有调水作用了，老师在给我们讲解了一些关于水库的作用如农业灌溉、防洪、拦洪等，接着参观了溢洪道。同时我们也我们参观了泄水闸、闸室，知道以及这些设施的设计原理和工作原理。接下来参观了消力池和下游护坦以及辅助消能工程。

如下图：森林公园的小型水库

图：八一水库

（二）涵洞

涵洞是公路或铁路与沟渠相交的地方使水从路下流过的通道，作用与桥相同，但一般孔径较小，形状有管形、箱形及拱形等。此外，涵洞还是一种洞穴式水利设施，有闸门以调节水量。 涵洞是设于路基下的排水孔道，通常由洞身、洞口建筑两大部分组成。

1

、

洞身：

洞身形成过水孔道的主体，它应具有保证设计流量通过的必要孔径，同时又要求本身坚固而稳定。洞身的作用是一方面保证水流通过，另一方面也直接承受荷载压力和填土压力，并将其传递给地基。洞身通常由承重结构(如拱圈、盖板等)、涵台、基础以及防水层、伸缩缝等部分组成。钢筋混凝土箱涵及圆管涵为封闭结构，涵台、盖板、基础联成整体，其涵身断面由箱节或管节组成，为了便于排水，涵洞涵身还应有适当的纵坡，其最小坡度为0．3％。

2、洞口建筑：洞口是洞身、路基、河道三者的连接构造物。洞口建筑由进水口、出水口和沟床加固三部分组成。洞口的作用是：一方面使涵洞与河道顺接，使水流进出顺畅；另一方面确保路基边坡稳定，使之免受水流冲刷。沟床加固包括进出口调治构造物，减冲防冲设施等。

如图：森林公园涵洞 （三）水库

水库，

一般的解释为

“

拦洪蓄水和调节水流的水利工程建筑物，可以利用来灌溉、发电、防洪和养鱼。”它是指在山沟或河流的狭口处建造拦河坝形成的人工湖泊。水库建成后，可起防洪、蓄水灌溉、供水、发电、养鱼等作用。有时天然湖泊也称为水库（天然水库）。水库规模通常按库容大小划分。

水库规模类型划分：

水库类型

１.小型水库

小（二）型

小（一）型

２.中型水库

中 型

３.大型水库

大（二）型

大（一）型 总库容 10-100万立米 100-1000万立米 1000万立米-1亿立米 1—10亿立米 大于10亿立米

（注：总库容小于10万立米时称为塘坝。）

1、水库的作用

1）、水库的防洪作用 水库是我国防洪广泛采用的工程措施之一。在防洪区上游河道适当位置兴建能调蓄洪水的综合利用水库，利用水库库容拦蓄洪水，削减进入下游河道的洪峰流量，达到减免洪水灾害的目的。水库对洪水的调节作用有两种不同方式，一种起滞洪作用，另一种起蓄洪作用。

（1）、滞洪作用

滞洪就是使洪水在水库中暂时停留。当水库的溢洪道上无闸门控制，水库蓄水位与溢洪道堰顶高程平齐时，则水库只能起到暂时滞留洪水的作用。

（2）、蓄洪作用

在溢洪道未设闸门情况下，在水库管理运用阶段，如果能在汛期前用水，将水库水位降到水库限制水位，且水库限制水位低于溢洪道堰顶高程，则限制水位至溢洪道堰顶高程之间的库容，就能起到蓄洪作用。蓄在水库的一部分洪水可在枯水期有计划地用于兴利需要。

当溢洪道设有闸门时，水库就能在更大程度上起到蓄洪作用，水库可以通过改变闸门开启度来调节下泄流量的大小。由于有闸门控制，所以这类水库防洪限制水位可以高出溢洪道堰顶，并在泄洪过程中随时调节闸门开启度来控制下泄流量，具有滞洪和蓄洪双重作用。

2）、水库的兴利作用

降落在流域地面上的降水（部分渗至地下），由地面及地下按不同途径泄入河槽后的水流，称为河川径流。由于河川径流具有多变性和不重复性，

在年与年、季与季以及地区之间来水都不同，且变化很大。大多数用水部门（例如灌溉、发电、供水、航运等）都要求比较固定的用水数量和时间，它们的要求经常不能与天然来水情况完全相适应。人们为了解决径流在时间上和空间上的重新分配问题，充分开发利用水资源，使之适应用水部门的要求，往往在江河上修建一些水库工程。水库的兴利作用就是进行径流调节，蓄洪补枯，使天然来水能在时间上和空间上较好地满足用水部门的要求。

2、兴建水库的原因

1、为附近的地区提供自来水及灌溉用水。

2、利用水坝上的水力发电机来产生电力。

3、运河系统的一部份。

4、水库的防洪效益

5、对库区和下游进行径流调节

6、其他的用处包括渔业

3、兴建水库的弊端

1）. 增加库区地质灾害发生的频率

兴建水库可能会诱发地震，增加库区及附近地区地震发生的频率。山区的水库由于两岸山体下部未来长期处于浸泡之中，发生山体滑坡、塌方和泥石流的频率会有所增加。

2）.造成库区泥沙淤积

由于受水坝的拦截，受水势变缓和库尾地区回水影响，泥沙必然会在水库内尤其是大坝和库尾（回水的影响）淤积。

3）.下游土地的土壤盐碱化

不断的灌溉又使地下水位上升，把深层土壤内的盐分带到地表，再加上灌溉水中的盐分和各种化学残留物的高含量，导致了土壤盐碱化。

4）.库区及下游的水质恶化

库区水面面积大,大量的水被蒸发,土壤盐碱化使土壤中的盐分及化学残留物增加,从而使地下水受到污染,提高了下游河水的含盐量。

5）.河水的水质的改变

由于水质的恶化及水流流速的减慢，使水生植物及藻类到处蔓延，不仅蒸发掉大量河水，还堵塞河道灌渠等等。这些水生植物不仅遍布灌溉渠道，还侵入了主河道。它们阻碍着灌渠的有效运行，需要经常性地采用机械或化学方法清理。这样，又增加了灌溉系统的维护开支。

6）. 对下游河道的影响

由于水势和含沙量的变化，还可能改变下游河段的河水流向和冲积程度，造成河床被严重冲刷侵蚀,入河（海）口向陆地方向后退。

7）.增加发病率

由于水流静态化导致下游血吸虫病等流行病的发病率增加。

8）.移民问题和对库区风景、文物的影响

由于水位上升使库区被淹没，需要进行移民。并且由于兴建水库导致库区的风景名胜和文物古迹被淹没，需要进行搬迁、复原等。

9）.对气候的影响

库区蓄水后，水域面积扩大，水的蒸发量上升，因此会造成附近地区日夜温差缩小，改变库区的气候环境。

10）.外交上的影响

在国际河流上兴建的水库，等于重新分配了水资源，间接的影响了水库所在国家与下游国家的关系。

11）、价值的损失

淹没文物古迹或造成原有自然景观观赏价值的损失。

（四）福州八一水库

据八一水库管理所值班管理员介绍，八一水库建于１９５８年，福州八一水库时常水位很低，连库底的泥土都露出来，昔日一汪湖水，现在像个水坑。”自2005年龙王台风后，八一水库的水位一直没有恢复到原来的位置，湖面水域面积比以前大为缩小，如左上图。龙王台风后，八一水库经过加固改造，溢洪道下降了2米，汛限水位也相应降低2米。这样做可以腾出库容，便于汛期时增加水库的蓄洪调节能力。水库水位下降的另一大原因，是每天向红庙岭焚烧发电厂提供5500立方米的水，还有500立方米是提供给附近一带的蔬菜基地使用的。水库水位下降的原因：八一水库的水坝年久失修，那场台风暴雨导致水库超负荷。之后，水闸低位运作，湖水一直不敢恢复之原位。造成“昔日一汪湖水，今日一个水坑”的现状。

福州八一水库的带胸墙的宽顶堰式河岸溢洪道，用弧形闸门控制泄流量。溢洪道共四孔，在龙王台风来临之前只有三孔。每孔净宽10m。间墩墩头为尖圆形，墩厚2m。翼墙为八字形，闸底板高程为33.00m。胸墙底缘为圆弧形，圆弧半径为0.53m,墙底高程为38.00m。闸门圆弧半径为7.5m,门轴高程为38.00m。闸后接第一斜坡段，底坡i1=0.01，长度为500多米。第一斜坡段后接第二斜坡段，底坡水平长度为i2=1:6，第二斜坡段末端设连续式挑流坎，挑射角α=25°。八一水库建成于1958年，最初的功能定位是防洪和灌溉。2005年“龙王”台风之后，其防洪功能日益凸现。

如下图：八一水库正面砌石及反面草皮坡

如下图：八一水库

五、实习结果与分析

(一) 资料和任务

1. 资料

某平底水闸担负汛期某河部分排洪的任务。在汛期，当邻闸泄流量达

5000m3/s时，本闸开始泄洪。根据工程规划，进行水力计算的有关资料如下：

（1) 水闸宽度设计标准。

1)

2) 设计洪水流量为1680m3/s，相应的上游水位7.18m，下游水位校核洪水流量为1828m3/s，相应的上游水位为7.58m，下游水为6.98m；

位为7.28m。

（2) 消能设计标准。

因水闸通过设计洪水流量时，上下游水位差很小，过闸水流呈淹没出流状态，故不以设计洪水流量作为消能设计标准。现考虑汛期邻闸泄洪量为

5000m3/s时，本闸开始泄洪，此时上下游水位差最大，可作为消能设计标准。其相应的上游水位为5.50m，下游水位为2.50m，并规定闸门第一次开启高度e=12m。

（3) 闸身稳定计算标准（考虑闸门关闭，上下游水位差最大的情况）。

1)

2) 设计情况：上游水位为6.50m,下游水位为－1.20m； 校核情况：上游水位为7.00m，下游水位为1.20m。

（4) 水闸底板采用倒拱型式，底板前段闸坎用浆砌块石填平。为了与河底超高相适应，闸坎高程定为－1.00m，倒拱底板高程为－1.50m。

（5) 闸门、闸墩及翼墙型式：闸门为平面闸门，分上下两扇。闸墩墩头为尖圆形，墩厚d0=1m。翼墙为圆弧形，圆弧半径r=12m。

（6) 闸址处河道断面近似为矩形，河宽B0=160m。

（7) 闸基土壤为中等密实枯土。

（8) 水闸纵剖面图及各部分尺寸。

2.

1)

2)

3) 水力计算任务 确定水闸溢流宽度及闸孔数。 闸下消能计算。 闸基渗流问题。

(二) 确定水闸溢流宽度及闸孔数

图：水闸

平底水闸属无坎宽顶堰。先判别堰的出流情况。

已知设计洪水流量Q1680m3/s，相应的上游水位为7.18m，闸坎高程为－1.00m，则宽顶堰堰上水头

H7.18(1.00)8.18m

又知河宽B0160m，则

0

2

0QB0H16801608.1821.28m/s 2g1.01.28

29.80.084m

H0H202g8.180.0848.264m

下游水位在为6.98m，则下游水面超过堰顶的高度

hs6.98(1.00)7.98m

hs

H07.988.2640.9650.86

由资料知，为宽顶堰淹没出流。 据堰流基本公式；QmB2gH03可得水闸溢流宽度

BQ

m2gH30

对无坎宽顶堰。取侧收缩系数=1。因流量系数m和淹没系数均与堰宽B无关，必须用试算法求B。现设B=75m。根据

r

B12

750.16BB0751000.469及，由资料查得m=0.354。 0.965及A

A0BhsB0H757.981608.180.457，由资料查得再根据hsH0

0.604。于是得

B1680

0.60410.35429.88.264374.71m75m

假设与计算B值近似相等，故B=75m即为所求。

每孔闸宽往往决定于闸门形式、闸门启闭机的能力及其他具体条件。取每孔闸宽b=6m，则闸孔数n

Bnb13678mBb75612.5。现取n=13，则水闸实际溢流宽度

求通过水闸得实际流量。根据

hsH0

BB0



78160

0.488

及

rB



1278

0.145

，由资料

查得m=0.355。再根据0.965及

AA0



BhsB0H



787.981608.18

由资料查0.476，

得=0.602。则实际流量

QmB

2gH0

32

0.60210.3557829.88.264

32

1753.1m/s

3

实际流量大于设计流量，所取B值满足要求。

再核算所取B值能否满足通过校核流量1828m3/s的要求。已知相应于校核流量的上游水位为7.58m，则堰上水头

H7.58(1.0)8.58m

QB0H

18281608.58

2

0

2

1.33m/s

v02g



1.01.3329.8

0.09m

H0H

v

2

2g

8.580.098.67m

hs7.28(1.00)8.28m

hsH0



8.288.67

0.9540.86

为宽顶堰淹没出流。按

hsH0

0.954及

AA0



BhsB0H



788.281608.58

0.47，由资

料查得σ=0.676，通过水闸的流量

QmB

2gH0

32

0.76710.355782115m/s

3

29.88.67

32

所取B值满足要求

决定采用水闸溢流宽度B=78m，闸孔数n=13，每孔宽度b=6m。

(三) 闸下消能计算

如图：消能池

根据本闸设计要求，闸下消能按上游水位为5.50m，下游水位为2.50m，闸门开启高度e=1.2m的情况计算。

（1) 判别属于堰流或闸孔出流 闸上水头H5.50(1.00)6.50m

eH1.26.5

0.1850.65

因此属于闸孔出流。

（2) 判别属于自由流或淹没出孔流

因闸孔流量为未知，尚无法判别闸孔出流情况，先假设为自由孔流，算出流量后在行校核。

宽顶堰上平面闸门自由孔流的流量公式计算：

Q1eB

2gH

v02g

2

已知闸孔宽度B=78m；e=1.2m；先不计

，即H0≈H=6.5m。对底部为

锐缘的平面闸门，闸孔流量系数μ1按公式计算：

10.352

0.2642.718

eH

0.352

0.2642.718

0.185

0.571

以上各值代入流量公式计算得

Q0.571781.229.86.5603.2m/s

3

按所得的流量近似值求H0，再计算流量的较精确值：



0

QB0H



603.21606.5

0.85m/s

v02g

2



1.00.5829.8

2

0.017m/s

H0H



20

2g

6.50.0176.517m

故得

Q0.571781.229.86.517604m/s

3

所求流量与第一次近似值甚为接近，不必再算。下面校核是否属于自由出流。

按

eH

0.185

，由相关资料查得锐缘平面闸门的垂向收缩系数'0.618。

由公式可得临界水跃跃后水深

22ehc16H0q1h181133

22ghce

''

c

0.6181.2160.5716.517113.7033

20.6181.

2

下游水深

ht2.50(1.00)3.50m

因为hcht，为自由孔流，与原假设的出流情况相符，所求流量是正确的。 因为是自由出流，闸下发生远离水跃，需要做消能工，采用消力池。 （3) 求消力池深度d

水闸单宽流量qQB604787.74m3/sm 临界水深

hk

q

g

2



3

17.749.8

2

1.828m

T0H06.517m

T0hkhthk



6.5171.8283.51.828

3.565



1.915

由资料查得平底平面闸门的流速系数0.95。按

T0hk

，

hthk

及值，由资

料查得

dhk

0.18

则d

dhk

hk0.181.8280.33m

因闸底为倒拱，可利用闸坎后一段长11m的倒拱底板作为消力池的一部分，故以倒拱底板高程1.5m作为消力池池底高程，即采用池深

d1.0(1.5)0.5m

（4) 求消力池长度LB

消力池长度按公式LB(0.70.8)lj取lk0.8lj，而水跃长度Lj可按公式计算：

hc) Lj6.9(h2h1)6.9(hc

因

T0dhk



6.5170.51.828

3.84

按

T0dhkhchkhchk

，由资料查得

hchk

0.405，

hchk

2.03，则

hc

hk0.4051.8280.74m

hchk2.031.8283.71m

所以水跃长度

Lj6.9(3.710.74)20.49m

则池长

LB00.820.4916.39m

采用池长为17m（包括倒拱底板后段11m及底板外另加的6m）。 六、实习总结

通过一天的实习，老师向我们展示来了许多关于八一水库，以及相关内容。让我对我们的专业有了深入了解,明确了未来工作的方向和工作任务。这样在我以后的学习中更容易抓住重点,学好专业知识。同时在实习当中看到不少工程在当时设计时存在一定的问题。

当然我们看到的不仅是这些工程存在的不合理问题,我们还可以看到一个水利工程所带来的经济效益和生态效益。我们在实习的时候感受了福州市森林公园的美好风光,还有参观八一水库。更重要的是众多的水利工程保护着关中人民免受洪灾之苦,这一切都是水利工程的建设目的。虽然我们这次实习见到的工程主要是起调洪的作用。但做为我们水利水电工程的学生都知道水电站才是水利工程中的重中之重,水电做为一种绿色能源、无污染、不耗能,是国家大力发展的一个项目。 经过老师的介绍,我们还认识做一项水利工程所产生的影响力。水利工程需要投资巨大的财力和物力,整个水利工程不仅是一个地方的水库而是国家的工程。因此做每项工程都必须收集尽可能多的水文、地质、气象等资料,经过严密的科学论证,推断施工当中可能遇到的一切可能的难题最后再结合当时的国力人力,及技术水平,综合一切,最后得出这个工程是该建还是不该建。这样才能做出造福人类的好工程。

通过本次实习,让我学到不少知识,也让我感到很兴奋,看到水库中的绿水荡漾,我的心绪总是动荡不已。

图3 图4

图5

图6

水力学实习报告

姓 名：

专业名称：

年 级：

学 号：

指导教师：

教师职称：

二O 一 一年十二月

一、实习目的

水力学实习是水土保持与荒漠化治理专业教学计划的重要组成部分，也是

专业教学与生产实践、科学实践和社会实践有机结合的好形式，使学生能够广泛接触社会，接受实践的锻炼和考验，有利于巩固所学的知识，进一步提高学生独立工作和解决实践问题的能力，以适应社会的需要。

通过本次实习，进一步巩固和加深课堂上所学到的知识，培养观察、认识、

分析能力、培养动手操作能力。主要达到以下目的：

1. 提高综合运用水土保持专业课及专业基础课知识的能力。

2. 提高综合运用水土保持保持工程学知识的能力。

3. 提高解决实际问题的能力。

4. 提高工程设计的能力。

5. 掌握小型水库的形态、结构、组成要素、材料。

6. 掌握不同组成要件的功能与作用。

7. 掌握不同组成要件之间的组成搭配关系。

8. 掌握大型水库的形态、结构、组成要素、材料。

9. 掌握不同组成要件的功能与作用。

10.

11.

12. 掌握不同组成要件之间的组成搭配关系。 分析对此大型水库和小型水库之间的异同，特别是设计标准、原了解溢洪道的形态、结构与功能，并自行设计一钢筋混凝土结构则与要求、组成要素、功能与作用。

溢洪道。

二、实习时间

2011年12月05日

三、实习地点

福州八一水库（福州市晋安区新店）

四、实习过程及内容

（一）现场实习过程及内容

在老师的带领下我们沿马道观察水库坝体；期间老师给我介绍了八一水库的坝体基本构造和原理。土坝体的结构，表层是由岩层构成，下层有地下水收集系统。水库的总高度包含两个方面，一是设计水位加安全超高，二是校核水位加安全超高。八一水库现在已经是一个病态水库，现在护坡在做加高工程，我们实习时候刚好碰到施工队在施工水库库堤。而现在的八一水库已经没有了蓄水功能只有调水作用了，老师在给我们讲解了一些关于水库的作用如农业灌溉、防洪、拦洪等，接着参观了溢洪道。同时我们也我们参观了泄水闸、闸室，知道以及这些设施的设计原理和工作原理。接下来参观了消力池和下游护坦以及辅助消能工程。

如下图：森林公园的小型水库

图：八一水库

（二）涵洞

涵洞是公路或铁路与沟渠相交的地方使水从路下流过的通道，作用与桥相同，但一般孔径较小，形状有管形、箱形及拱形等。此外，涵洞还是一种洞穴式水利设施，有闸门以调节水量。 涵洞是设于路基下的排水孔道，通常由洞身、洞口建筑两大部分组成。

1

、

洞身：

洞身形成过水孔道的主体，它应具有保证设计流量通过的必要孔径，同时又要求本身坚固而稳定。洞身的作用是一方面保证水流通过，另一方面也直接承受荷载压力和填土压力，并将其传递给地基。洞身通常由承重结构(如拱圈、盖板等)、涵台、基础以及防水层、伸缩缝等部分组成。钢筋混凝土箱涵及圆管涵为封闭结构，涵台、盖板、基础联成整体，其涵身断面由箱节或管节组成，为了便于排水，涵洞涵身还应有适当的纵坡，其最小坡度为0．3％。

2、洞口建筑：洞口是洞身、路基、河道三者的连接构造物。洞口建筑由进水口、出水口和沟床加固三部分组成。洞口的作用是：一方面使涵洞与河道顺接，使水流进出顺畅；另一方面确保路基边坡稳定，使之免受水流冲刷。沟床加固包括进出口调治构造物，减冲防冲设施等。

如图：森林公园涵洞 （三）水库

水库，

一般的解释为

“

拦洪蓄水和调节水流的水利工程建筑物，可以利用来灌溉、发电、防洪和养鱼。”它是指在山沟或河流的狭口处建造拦河坝形成的人工湖泊。水库建成后，可起防洪、蓄水灌溉、供水、发电、养鱼等作用。有时天然湖泊也称为水库（天然水库）。水库规模通常按库容大小划分。

水库规模类型划分：

水库类型

１.小型水库

小（二）型

小（一）型

２.中型水库

中 型

３.大型水库

大（二）型

大（一）型 总库容 10-100万立米 100-1000万立米 1000万立米-1亿立米 1—10亿立米 大于10亿立米

（注：总库容小于10万立米时称为塘坝。）

1、水库的作用

1）、水库的防洪作用 水库是我国防洪广泛采用的工程措施之一。在防洪区上游河道适当位置兴建能调蓄洪水的综合利用水库，利用水库库容拦蓄洪水，削减进入下游河道的洪峰流量，达到减免洪水灾害的目的。水库对洪水的调节作用有两种不同方式，一种起滞洪作用，另一种起蓄洪作用。

（1）、滞洪作用

滞洪就是使洪水在水库中暂时停留。当水库的溢洪道上无闸门控制，水库蓄水位与溢洪道堰顶高程平齐时，则水库只能起到暂时滞留洪水的作用。

（2）、蓄洪作用

在溢洪道未设闸门情况下，在水库管理运用阶段，如果能在汛期前用水，将水库水位降到水库限制水位，且水库限制水位低于溢洪道堰顶高程，则限制水位至溢洪道堰顶高程之间的库容，就能起到蓄洪作用。蓄在水库的一部分洪水可在枯水期有计划地用于兴利需要。

当溢洪道设有闸门时，水库就能在更大程度上起到蓄洪作用，水库可以通过改变闸门开启度来调节下泄流量的大小。由于有闸门控制，所以这类水库防洪限制水位可以高出溢洪道堰顶，并在泄洪过程中随时调节闸门开启度来控制下泄流量，具有滞洪和蓄洪双重作用。

2）、水库的兴利作用

降落在流域地面上的降水（部分渗至地下），由地面及地下按不同途径泄入河槽后的水流，称为河川径流。由于河川径流具有多变性和不重复性，

在年与年、季与季以及地区之间来水都不同，且变化很大。大多数用水部门（例如灌溉、发电、供水、航运等）都要求比较固定的用水数量和时间，它们的要求经常不能与天然来水情况完全相适应。人们为了解决径流在时间上和空间上的重新分配问题，充分开发利用水资源，使之适应用水部门的要求，往往在江河上修建一些水库工程。水库的兴利作用就是进行径流调节，蓄洪补枯，使天然来水能在时间上和空间上较好地满足用水部门的要求。

2、兴建水库的原因

1、为附近的地区提供自来水及灌溉用水。

2、利用水坝上的水力发电机来产生电力。

3、运河系统的一部份。

4、水库的防洪效益

5、对库区和下游进行径流调节

6、其他的用处包括渔业

3、兴建水库的弊端

1）. 增加库区地质灾害发生的频率

兴建水库可能会诱发地震，增加库区及附近地区地震发生的频率。山区的水库由于两岸山体下部未来长期处于浸泡之中，发生山体滑坡、塌方和泥石流的频率会有所增加。

2）.造成库区泥沙淤积

由于受水坝的拦截，受水势变缓和库尾地区回水影响，泥沙必然会在水库内尤其是大坝和库尾（回水的影响）淤积。

3）.下游土地的土壤盐碱化

不断的灌溉又使地下水位上升，把深层土壤内的盐分带到地表，再加上灌溉水中的盐分和各种化学残留物的高含量，导致了土壤盐碱化。

4）.库区及下游的水质恶化

库区水面面积大,大量的水被蒸发,土壤盐碱化使土壤中的盐分及化学残留物增加,从而使地下水受到污染,提高了下游河水的含盐量。

5）.河水的水质的改变

由于水质的恶化及水流流速的减慢，使水生植物及藻类到处蔓延，不仅蒸发掉大量河水，还堵塞河道灌渠等等。这些水生植物不仅遍布灌溉渠道，还侵入了主河道。它们阻碍着灌渠的有效运行，需要经常性地采用机械或化学方法清理。这样，又增加了灌溉系统的维护开支。

6）. 对下游河道的影响

由于水势和含沙量的变化，还可能改变下游河段的河水流向和冲积程度，造成河床被严重冲刷侵蚀,入河（海）口向陆地方向后退。

7）.增加发病率

由于水流静态化导致下游血吸虫病等流行病的发病率增加。

8）.移民问题和对库区风景、文物的影响

由于水位上升使库区被淹没，需要进行移民。并且由于兴建水库导致库区的风景名胜和文物古迹被淹没，需要进行搬迁、复原等。

9）.对气候的影响

库区蓄水后，水域面积扩大，水的蒸发量上升，因此会造成附近地区日夜温差缩小，改变库区的气候环境。

10）.外交上的影响

在国际河流上兴建的水库，等于重新分配了水资源，间接的影响了水库所在国家与下游国家的关系。

11）、价值的损失

淹没文物古迹或造成原有自然景观观赏价值的损失。

（四）福州八一水库

据八一水库管理所值班管理员介绍，八一水库建于１９５８年，福州八一水库时常水位很低，连库底的泥土都露出来，昔日一汪湖水，现在像个水坑。”自2005年龙王台风后，八一水库的水位一直没有恢复到原来的位置，湖面水域面积比以前大为缩小，如左上图。龙王台风后，八一水库经过加固改造，溢洪道下降了2米，汛限水位也相应降低2米。这样做可以腾出库容，便于汛期时增加水库的蓄洪调节能力。水库水位下降的另一大原因，是每天向红庙岭焚烧发电厂提供5500立方米的水，还有500立方米是提供给附近一带的蔬菜基地使用的。水库水位下降的原因：八一水库的水坝年久失修，那场台风暴雨导致水库超负荷。之后，水闸低位运作，湖水一直不敢恢复之原位。造成“昔日一汪湖水，今日一个水坑”的现状。

福州八一水库的带胸墙的宽顶堰式河岸溢洪道，用弧形闸门控制泄流量。溢洪道共四孔，在龙王台风来临之前只有三孔。每孔净宽10m。间墩墩头为尖圆形，墩厚2m。翼墙为八字形，闸底板高程为33.00m。胸墙底缘为圆弧形，圆弧半径为0.53m,墙底高程为38.00m。闸门圆弧半径为7.5m,门轴高程为38.00m。闸后接第一斜坡段，底坡i1=0.01，长度为500多米。第一斜坡段后接第二斜坡段，底坡水平长度为i2=1:6，第二斜坡段末端设连续式挑流坎，挑射角α=25°。八一水库建成于1958年，最初的功能定位是防洪和灌溉。2005年“龙王”台风之后，其防洪功能日益凸现。

如下图：八一水库正面砌石及反面草皮坡

如下图：八一水库

五、实习结果与分析

(一) 资料和任务

1. 资料

某平底水闸担负汛期某河部分排洪的任务。在汛期，当邻闸泄流量达

5000m3/s时，本闸开始泄洪。根据工程规划，进行水力计算的有关资料如下：

（1) 水闸宽度设计标准。

1)

2) 设计洪水流量为1680m3/s，相应的上游水位7.18m，下游水位校核洪水流量为1828m3/s，相应的上游水位为7.58m，下游水为6.98m；

位为7.28m。

（2) 消能设计标准。

因水闸通过设计洪水流量时，上下游水位差很小，过闸水流呈淹没出流状态，故不以设计洪水流量作为消能设计标准。现考虑汛期邻闸泄洪量为

5000m3/s时，本闸开始泄洪，此时上下游水位差最大，可作为消能设计标准。其相应的上游水位为5.50m，下游水位为2.50m，并规定闸门第一次开启高度e=12m。

（3) 闸身稳定计算标准（考虑闸门关闭，上下游水位差最大的情况）。

1)

2) 设计情况：上游水位为6.50m,下游水位为－1.20m； 校核情况：上游水位为7.00m，下游水位为1.20m。

（4) 水闸底板采用倒拱型式，底板前段闸坎用浆砌块石填平。为了与河底超高相适应，闸坎高程定为－1.00m，倒拱底板高程为－1.50m。

（5) 闸门、闸墩及翼墙型式：闸门为平面闸门，分上下两扇。闸墩墩头为尖圆形，墩厚d0=1m。翼墙为圆弧形，圆弧半径r=12m。

（6) 闸址处河道断面近似为矩形，河宽B0=160m。

（7) 闸基土壤为中等密实枯土。

（8) 水闸纵剖面图及各部分尺寸。

2.

1)

2)

3) 水力计算任务 确定水闸溢流宽度及闸孔数。 闸下消能计算。 闸基渗流问题。

(二) 确定水闸溢流宽度及闸孔数

图：水闸

平底水闸属无坎宽顶堰。先判别堰的出流情况。

已知设计洪水流量Q1680m3/s，相应的上游水位为7.18m，闸坎高程为－1.00m，则宽顶堰堰上水头

H7.18(1.00)8.18m

又知河宽B0160m，则

0

2

0QB0H16801608.1821.28m/s 2g1.01.28

29.80.084m

H0H202g8.180.0848.264m

下游水位在为6.98m，则下游水面超过堰顶的高度

hs6.98(1.00)7.98m

hs

H07.988.2640.9650.86

由资料知，为宽顶堰淹没出流。 据堰流基本公式；QmB2gH03可得水闸溢流宽度

BQ

m2gH30

对无坎宽顶堰。取侧收缩系数=1。因流量系数m和淹没系数均与堰宽B无关，必须用试算法求B。现设B=75m。根据

r

B12

750.16BB0751000.469及，由资料查得m=0.354。 0.965及A

A0BhsB0H757.981608.180.457，由资料查得再根据hsH0

0.604。于是得

B1680

0.60410.35429.88.264374.71m75m

假设与计算B值近似相等，故B=75m即为所求。

每孔闸宽往往决定于闸门形式、闸门启闭机的能力及其他具体条件。取每孔闸宽b=6m，则闸孔数n

Bnb13678mBb75612.5。现取n=13，则水闸实际溢流宽度

求通过水闸得实际流量。根据

hsH0

BB0



78160

0.488

及

rB



1278

0.145

，由资料

查得m=0.355。再根据0.965及

AA0



BhsB0H



787.981608.18

由资料查0.476，

得=0.602。则实际流量

QmB

2gH0

32

0.60210.3557829.88.264

32

1753.1m/s

3

实际流量大于设计流量，所取B值满足要求。

再核算所取B值能否满足通过校核流量1828m3/s的要求。已知相应于校核流量的上游水位为7.58m，则堰上水头

H7.58(1.0)8.58m

QB0H

18281608.58

2

0

2

1.33m/s

v02g



1.01.3329.8

0.09m

H0H

v

2

2g

8.580.098.67m

hs7.28(1.00)8.28m

hsH0



8.288.67

0.9540.86

为宽顶堰淹没出流。按

hsH0

0.954及

AA0



BhsB0H



788.281608.58

0.47，由资

料查得σ=0.676，通过水闸的流量

QmB

2gH0

32

0.76710.355782115m/s

3

29.88.67

32

所取B值满足要求

决定采用水闸溢流宽度B=78m，闸孔数n=13，每孔宽度b=6m。

(三) 闸下消能计算

如图：消能池

根据本闸设计要求，闸下消能按上游水位为5.50m，下游水位为2.50m，闸门开启高度e=1.2m的情况计算。

（1) 判别属于堰流或闸孔出流 闸上水头H5.50(1.00)6.50m

eH1.26.5

0.1850.65

因此属于闸孔出流。

（2) 判别属于自由流或淹没出孔流

因闸孔流量为未知，尚无法判别闸孔出流情况，先假设为自由孔流，算出流量后在行校核。

宽顶堰上平面闸门自由孔流的流量公式计算：

Q1eB

2gH

v02g

2

已知闸孔宽度B=78m；e=1.2m；先不计

，即H0≈H=6.5m。对底部为

锐缘的平面闸门，闸孔流量系数μ1按公式计算：

10.352

0.2642.718

eH

0.352

0.2642.718

0.185

0.571

以上各值代入流量公式计算得

Q0.571781.229.86.5603.2m/s

3

按所得的流量近似值求H0，再计算流量的较精确值：



0

QB0H



603.21606.5

0.85m/s

v02g

2



1.00.5829.8

2

0.017m/s

H0H



20

2g

6.50.0176.517m

故得

Q0.571781.229.86.517604m/s

3

所求流量与第一次近似值甚为接近，不必再算。下面校核是否属于自由出流。

按

eH

0.185

，由相关资料查得锐缘平面闸门的垂向收缩系数'0.618。

由公式可得临界水跃跃后水深

22ehc16H0q1h181133

22ghce

''

c

0.6181.2160.5716.517113.7033

20.6181.

2

下游水深

ht2.50(1.00)3.50m

因为hcht，为自由孔流，与原假设的出流情况相符，所求流量是正确的。 因为是自由出流，闸下发生远离水跃，需要做消能工，采用消力池。 （3) 求消力池深度d

水闸单宽流量qQB604787.74m3/sm 临界水深

hk

q

g

2



3

17.749.8

2

1.828m

T0H06.517m

T0hkhthk



6.5171.8283.51.828

3.565



1.915

由资料查得平底平面闸门的流速系数0.95。按

T0hk

，

hthk

及值，由资

料查得

dhk

0.18

则d

dhk

hk0.181.8280.33m

因闸底为倒拱，可利用闸坎后一段长11m的倒拱底板作为消力池的一部分，故以倒拱底板高程1.5m作为消力池池底高程，即采用池深

d1.0(1.5)0.5m

（4) 求消力池长度LB

消力池长度按公式LB(0.70.8)lj取lk0.8lj，而水跃长度Lj可按公式计算：

hc) Lj6.9(h2h1)6.9(hc

因

T0dhk



6.5170.51.828

3.84

按

T0dhkhchkhchk

，由资料查得

hchk

0.405，

hchk

2.03，则

hc

hk0.4051.8280.74m

hchk2.031.8283.71m

所以水跃长度

Lj6.9(3.710.74)20.49m

则池长

LB00.820.4916.39m

采用池长为17m（包括倒拱底板后段11m及底板外另加的6m）。 六、实习总结

通过一天的实习，老师向我们展示来了许多关于八一水库，以及相关内容。让我对我们的专业有了深入了解,明确了未来工作的方向和工作任务。这样在我以后的学习中更容易抓住重点,学好专业知识。同时在实习当中看到不少工程在当时设计时存在一定的问题。

当然我们看到的不仅是这些工程存在的不合理问题,我们还可以看到一个水利工程所带来的经济效益和生态效益。我们在实习的时候感受了福州市森林公园的美好风光,还有参观八一水库。更重要的是众多的水利工程保护着关中人民免受洪灾之苦,这一切都是水利工程的建设目的。虽然我们这次实习见到的工程主要是起调洪的作用。但做为我们水利水电工程的学生都知道水电站才是水利工程中的重中之重,水电做为一种绿色能源、无污染、不耗能,是国家大力发展的一个项目。 经过老师的介绍,我们还认识做一项水利工程所产生的影响力。水利工程需要投资巨大的财力和物力,整个水利工程不仅是一个地方的水库而是国家的工程。因此做每项工程都必须收集尽可能多的水文、地质、气象等资料,经过严密的科学论证,推断施工当中可能遇到的一切可能的难题最后再结合当时的国力人力,及技术水平,综合一切,最后得出这个工程是该建还是不该建。这样才能做出造福人类的好工程。

通过本次实习,让我学到不少知识,也让我感到很兴奋,看到水库中的绿水荡漾,我的心绪总是动荡不已。

图3 图4

图5

图6