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水工建筑学(I)教学大纲(现采用)
（I）大纲内容
第一章 绪 论
一、水资源与水利事业
二、水工建筑物与水利枢纽
三、河川水利枢纽对环境的影响
四、水利枢纽与水工建筑物的等级划分
五、水工建筑的发展
六、本门学科的学习、研究方法
第二章 重力坝
一、概述
什么是重力坝；重力坝的工作原理与特点；重力坝的剖面形态；国内外著名的重力坝。
二、重力坝的荷载
自重；水压力；扬压力；浪压力；冰压力；淤沙压力；地震荷载；荷载组合。
三、重力坝的稳定分析
重力坝稳定问题的概念；稳定分析的基本公式与安全系数；稳定分析所需抗剪强度指标的实测和取用；沿坝基深层的抗滑稳定分析；岸坡坝段的稳定分析；提高重力坝稳定性的措施。
四、重力坝的应力分析
重力坝应力分析的目的要求；应力分析的各种方法；重力坝应力分析的材料力学法与应力控制标准；扬压力引起的坝内应力；非荷载因素对应力的影响。
五、重力坝的剖面布置与优化
六、重力坝的材料与构造
七、重力坝的岩基处理
八、宽缝重力坝与空腹重力坝
第三章 拱坝
一、概述
什么是拱坝；拱坝的工作原理与特点；适于建拱坝的地形地质条件；拱坝的平面与剖面形态；国内外拱坝的发展。
二、拱坝的荷载与应力控制指标
拱坝的荷载特点；温度荷载；地震荷载；荷载组合；拱坝的应力控制指标。
三、拱坝布置
拱圈形式选择；拱坝剖面尺寸拟定；拱坝布置图的形成。
四、拱坝应力分析
拱坝应力分析的各种方法和适用场合；坝基变位计算；纯拱法；拱梁分载法。
五、拱座稳定分析
拱座稳定分析方法；局部稳定计算；整体稳定计算；改善拱座稳定性的措施。
六、拱坝的构造及地基处理
第四章 支墩坝
一、概述
什么是支墩坝；支墩坝的类型及工作特点；国内外支墩坝的发展。
二、平板坝
三、大头坝
四、连拱坝
第五章 混凝土溢流坝和坝身泄水孔
一、概述
二、混凝土溢流坝
溢流坝孔口尺寸的拟定；溢流面堰型；重力坝、拱坝、支墩坝的溢流剖面布置；溢流坝的结构布置，闸门，闸墩，边墩，导水墙；溢流坝面的空蚀及减蚀措施。
三、坝身泄水孔
重力坝的泄水孔；拱坝的泄水孔；支墩坝的泄水孔。
四、消能与防冲
消能方式；挑流消能；底流消能；而流消能；戽流消能；宽尾墩联合消能工。
第六章 土石坝
一、概述
土石坝的特点；土石坝的工作条件；设计和建造土石坝的原则要求；土石坝的类型。
二、土石坝的剖面和构造
土石坝剖面的基本尺寸；坝的防渗体；坝的排水设备；护坡；坝顶构造。
三、土石坝的筑坝材料
筑坝材料的选择；土石料填筑标准设计。
四、土石坝的渗流分析
渗流的基本方程及其解法；土石坝渗流的水力学算法；流网法；渗透变形及其稳定性判别。
五、土石坝的稳定分析
土石坝滑动面的形状；作用力与安全系数；土石料抗剪强度指标；稳定分析方法；提高土石坝稳定性的工程措施。
六、土石坝的裂缝及其控制
土石坝裂缝的类型及其成因；土石坝裂缝的防治措施
七、土石坝的地基处理
砂卵石地基的处理；细砂及淤泥地基的处理；软粘土和黄土地基的处理；岩石地基处理；坝与岸坡及其它建筑物的连接。
八、堆石坝
堆石坝的类型；堆石坝的构造。
第七章 河岸溢洪道
一、概述
河岸溢洪道的一般工作方式与分类；河岸溢洪道的适用场合。
二、正槽溢洪道
溢洪道的总体布置；引水渠设计；控制堰设计；泄槽设计；出口消能段设计。
三、侧槽溢洪道
侧槽中的水流特性；侧槽水面曲线的计算；侧槽设计步骤。
四、其它形式的溢洪道
井式溢洪道；虹吸溢洪道。
五、非常泄洪设施
非常溢洪道；自溃式非常溢洪道；破副坝泄洪设施。
第八章 水工地下洞室
一、概述
水工地下洞室的功用和类型；水工地下洞室的工作特点。
二、水工地下洞室的总体布置与选线
水工地下洞室的总体布置：泄水隧洞的布置，水电站地下厂房及其引水系统的布置；水工地下洞室的选线和定位。
三、水工地下洞室的进口段
表孔泄洪隧洞的进口；深孔水工隧洞的进口。
四、水工地下洞室的洞身与洞室段
水工隧洞断面尺寸与衬砌构造；地下厂房。
五、水工地下洞室的出口段
水工地下洞室出口段结构体型；泄水隧洞出口消能设施。
六、地下洞室围岩应力分布和稳定性判别
岩石受力破坏规律和强度特性；岩体的初始地应力场；地下洞室围岩应力的弹性理论分析；地下洞室围岩应力的弹塑性理论分析；判别围岩稳定性的自然平衡拱理论；判别围岩稳定性的经验法。
七、水工地下洞室衬砌的荷载
水工地下洞室衬砌的荷载特点；围岩压力；弹性抗力；外水压力；灌浆压力；温度荷载及地震荷载。
八、水工地下洞室衬砌的结构计算
铅直断面为圆形的洞室衬砌结构计算；方圆形洞室的圆拱直墙式衬砌计算；马蹄形衬砌计算；水平截面呈圆形的井式衬砌计算；衬砌边值问题数值解法。
九、无衬砌洞室和围岩的喷锚支护
无衬砌隧洞；围岩的喷锚支护。
第九章 水闸
一、概述
水闸的类型；水闸的组成部分及其功能；水闸的工作特点。
二、水闸的孔口设计
三、水闸的消能防冲设计
四、闸基渗流分析与防渗设施
闸基渗流的危害；闸基防渗长度的确定；水闸地下轮廓布置；闸基渗流计算，改进阻力系数法；闸基抗渗稳定验算；防渗排水设施。
五、闸室布置与构造
底板；闸墩；闸门；胸墙；交通桥及工作桥；分缝及止水。
六、闸室和闸基的稳定分析
荷载及其组合；闸室抗滑稳定验算；基底压力验算；复杂地基整体稳定计算；沉陷计算。
七、闸室结构计算
闸墩结构计算；底板结构计算；胸墙计算
八、水闸与两岸的连接结构
连接结构的作用；连接结构的布置方式；岸墙的布置；翼墙的布置；连接结构的形式与计算要求；连接结构的防渗设计。
九、软基处理与桩基式水闸
第十章 水利枢纽
一、水利枢纽设计阶段划分
二、典型枢纽布置实例
（Ⅱ）使用说明
本大纲是供教师参考使用的水工建筑物课堂讲授大纲，内容顺序大致与我校新版《水工建筑物》（上、下册，左东启、王世夏、林益才主编，河海大学出版社出版）相适应，绝大部分内容都在上册，仅末章可灵活地使用下册少量知识。讲课对象为四年制本科水工建筑专业学生，课内4学分64学时（必修）。未列入本大纲的内容（《水工建筑物》下册的大部分）拟配合本专业选修课“水工建筑物（二）”，使其在一定程度上得到补偿。
水工建筑物的教学全过程还包括教学试验，课程设计，而且还与生产实习、毕业设计密切有关，对于这些环节的内容、要求和做法另列，不在本大纲之内。
使用本大纲应注意以下诸点：
一、考虑到水工建筑物类型众多，不能在课堂上无所不包地介绍，而必须抓住典型建筑物重点介绍，至于重点所在则大致可从大纲所列详细程序以及建议的学时分配中看出（见后）。
二、对于不同章节内容的讲授也不能平均使用力量，应着重讲清基本点、关键点、困难点。大纲虽列，学生应掌握也能掌握的内容可不必讲授而指定自学。
三、重点章的典型建筑物（重力坝、拱坝、土石坝、水工地下洞室、水闸等）应配合课外习题作业（习题集见另册），每届学生应有3—5道由若干小题组成的大习题，使学生能较好地分散使用课外学时，并强调使用计算机。
四、为提高讲授质量，力争配合电化教学。
五、学生成绩考核可据平时作业、期中测验及期末考试三者综合评定。期中测验宜在第五章结束时进行（课外2学时），期末考试则在全课结束时专门进行，条件许可时可用口试。
水工建筑学(II)教学大纲(拟采用)
一、课程编号: 0201011、0201012
二、课程名称: 水工建筑学（Ⅰ、Ⅱ）（Hydraulic Structure
I、Ⅱ）
三、学分：3。5+3.0; 学时: 56+48学时
四、教学对象: 水利水电工程专业本科生
五、开课单位：水利水电工程学院
六、先修课程:理论力学、材料力学、结构力学、土力学、水力学、钢筋混凝土、建筑材料、工程地质等
七、课程性质、作用、教学目标（含知识、能力、素质的要求）：
水工建筑学是水利水电工程专业的一门重要专业课。
本课程的主要任务是使学生掌握各种水工建筑物的基本原理、设计方法用主要构造
八、教学内容基本要求：
讲授水资源、水利建设、水利枢纽、水工建筑物、水利枢纽对环境的影响。介绍水利水电工程的建设程序、水工建筑物的设计方法等。
介绍作用在水工建筑物上荷载的种类和计算方法。包括重力、水压力、渗流力、扬压力、土压力、浪压力、冰压力、温度荷载以及地震荷载等。
讲授混凝土、碾压混凝土、土石料等水工建筑材料的物理力学性能、工程特性以及设计指标等，并对混凝土的温度控制、碾压混凝土的坝体结构布置和施工、土石材料的选择、填筑标准进行介绍。
介绍岩基、砂砾石地基、软土地基处理的措施。对岩基讲授坝基的开挖与清理、坝基的固结灌浆、坝基的帷幕灌浆、坝基排水、软弱破碎带的处理等;
对砂砾石地基讲授其防渗处理的措施。如粘土截水墙、混凝土防渗墙、帷幕灌浆、高压喷射灌浆、防渗铺盖、排水减压等;
对软土地基讲授细砂地基、软粘土地基、湿陷性黄土、软土闸基的处理措施。如换土垫层、预压加固、振冲砂桩或碎石桩、桩基础等。
讲授各种建筑物的布置和构造。包括岩基上的重力坝、拱坝、支墩坝(含平板坝、大头坝、连拱坝)、水闸(底板、闸墩、闸门、胸墙、工作桥与交通桥、分缝与止水、海漫与防冲槽、护岸等)、土石坝(防渗体、坝顶、护坡、排水设备、反滤层及过渡层、土坝与坝基、岸坡及混凝土建筑物的连接、穿越土坝的泄水管道)、河岸溢洪道、水工隧洞(含隧洞的断面形态、围岩的衬砌支护等)、水电站输水系统(含有压引水、无压引水的进水口、压力前池、压力钢管、调压室等)以及水电站厂房(含主副厂房的主要尺寸布置、厂区布置、内部布置等)等。
讲授泄水建筑物控制堰的堰型及泄流能力；
讲授陡槽的水力设计，如陡槽水流冲击波与自掺气、陡槽边墙的合理布置、陡槽弯道水流；
讲授泄水孔洞的水力设计，如短压力进水口式无压泄水孔洞、有压泄水孔洞、泄水孔洞内明满流交替及防止措施；
讲授泄水建筑物的消能防冲。如消能防冲的基本原理、挑流消能水力设计、底流消能水力设计、面流消能水力设计和其他型式的消能设计；
讲授泄水建筑物防蚀抗磨设计。介绍空化空蚀的基本理论、泄水建筑物壁面防蚀措施和泄水建筑物壁面磨蚀与抗磨；
讲授泄水建筑物的脉动与振动。
讲授渗流分析与渗控设计。分别介绍水闸、土石坝的渗流分析，闸坝地基的防渗与排水措施，侧岸绕渗与控制；
讲授水击，包括水击现象及研究目的、水击的基本方程和水击波的传播速度、水击的计算以及反击式水轮机水击计算的特点、机组转速变化的计算、水击计算的条件和减小水击压强的措施；
讲授调压室的涌浪与波动稳定。介绍调压室的工作原理和基本方程、引水道-调压室系统的水力稳定、调压室涌浪计算及调压室水力计算的条件。
讲授重力坝的结构设计与计算，包括稳定分析、应力分析和剖面设计等；
讲授拱坝的结构设计与计算，包括应力分析、稳定分析和拱坝的结构设计；
讲授支墩坝的结构设计与计算，如平板坝的结构设计与计算、大头坝的结构设计与计算和连拱坝的结构设计与计算；
讲授混凝土坝局部结构设计与计算，包括廊道的结构设计与计算、坝顶的结构设计与计算、坝体的分缝设计与计算、坝体的排水设计与计算。
讲授水闸结构设计的原则与作用(荷载)组合。分别介绍水闸的类型及组成、水闸结构设计的原则和内容、水闸结构设计的作用组合；
讲授水闸的稳定分析和沉陷计算。分别介绍闸基承载力验算、闸室沿闸基面的抗滑稳定验算、闸室连同闸基的深层抗滑稳定验算及闸基沉陷计算；
讲授闸室结构计算，介绍闸底板的结构计算、闸墩结构计算和胸墙结构计算；
讲授水闸两岸连接结构设计与计算，分别介绍边墙的荷载及破坏型式、边墙的稳定性验算、边墙的结构设计与计算；
讲授土石坝的结构特点与设计内容。分别介绍土石坝的类型、组成和结构特点、土石坝的计算内容和设计状况及作用组合等；
讲授土石坝的稳定分析，介绍土石坝的失稳型式、土体抗剪强度指标的取值、土石坝的稳定验算及增加土石坝稳定性的措施等；
讲授土石坝的应力和变形计算。介绍土石料的非线性应力应变关系、非线性问题的有限元分析方法和土石坝应力和变形计算的要点。
讲授压力钢管的应力计算和稳定分析，分别介绍压力钢管的应力计算、压力钢管的稳定分析和分岔管的结构设计；
讲授调压室的结构设计，分别介绍调压井结构的荷载及组合、调压室的结构计算；
讲授水电站厂房的稳定和结构计算。介绍厂房上部的结构计算、计算情况和荷载组合以及计算方法和要求；
讲授发电机机墩、蜗壳、尾水管结构设计。分别介绍发电机机墩的结构计算、发电机风罩的结构计算、蜗壳的结构计算和尾水管结构计算。
讲授地下洞室围岩应力和稳定性判别，介绍岩石强度特性和破坏准则、岩体初始应力场、岩体弹性分析、岩体弹塑性分析及稳定性评价；
讲授水工隧洞衬砌结构计算。介绍水工隧洞衬砌受力分析、圆形隧洞衬砌结构计算、方形隧洞衬砌结构计算及隧洞衬砌结构计算的有限元法（含地下分岔管的结构设计）；
讲授无衬砌洞室、围岩的喷锚支护、钢纤维混凝土支护及其他新型支护结构。
讲授船闸、升船机及其他过坝建筑物的工作原理、结构型式和适用场合；
讲授渠系建筑物包括渠道、渠系建筑物（如水闸(见第七章)、涵洞、渡槽、倒虹吸管、跌水与陡坡）。
讲授河道整治建筑物，介绍非透水整治建筑物、环流整治建筑物、护岸护脚建筑物；
讲授火电站水工建筑物，介绍火电厂水工建筑物的组成及火电厂水库冷却池的取水建筑物；
讲授核电站水工建筑物。介绍核电站冷却池的典型布置型式、水库冷却池的布置、冷却池的取水建筑物、挡水建筑物的边坡护固；
讲授潮汐电站水工建筑物，介绍潮汐电站的枢纽布置、潮汐电站的水工建筑物、潮汐电站的浮运法施工、潮汐电站水工建筑物及金属结构的防腐与防生物附着、潮汐电站的厂房；
讲授抽水蓄能电站枢纽。介绍抽水蓄能电站布置的类型、上下水库、进（出）水口、电站厂房。
讲授水工建筑物的运行管理，介绍安全管理的必要性和作用、安全管理的内容、安全管理的主要规章、定期检查鉴定的程序及内容、安全性评价等；
讲授水工建筑物的养护与维修，分别介绍土坝的维修、混凝土及钢筋混凝土建筑物的维修、水工建筑物的养护；
讲授水工建筑物的安全监控，介绍安全监控的内容和要求、监测资料整理、整编和常规分析、监测资料分析的数学模型和监测信息处理系统。
九、实践性环节的内容、要求
实践性环节包括本课程开设前的认识实习、习题、答疑、课程实验以及课程设计等。
十、多媒体教学手段运用的内容、要求及占用学时（或学时比例）
课堂教学运用多种媒体，概述内容、复杂图形、新材料新技术等以POWERPOINT为主，辅以少量动画，公式推导演示采用粉笔板书。计算机媒体运用约占总学时的65%。
十一、教材及参考书
教材：新教材《水工建筑学》正在编写中，在新教材出版前，使用《水工建筑物》和《水电站建筑物》两本教材；
参考书：华东水利学院主编 水工设计手册;
潘家铮主编水工建筑物设计丛书 重力坝、拱坝、土石坝等;
左东启 王世夏 林益才主编 水工建筑物;
孙明权 沈长松主编 水工建筑物;
十二、考核方式
期中考查(笔试) 作业、期末闭卷或开卷笔试。
十三、教学大纲说明
本课程共12章，重点介绍前10章各种建筑物的组成、工作原理、结构设计方法、计算工况及步骤、主要构造及其布置等。认识实习安排在本课程开设前的前一个学期，先修课程大多在本课程开设前学完，课程实验穿插其中，课程设计安排在主要建筑物学完之后(详见培养方案)。
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