《水工建筑物》教学大纲
（HydraulicStructure）
总学时：72学时总学分：4.5分开课学期：第7学期
课程类型：专业技术基础课教学对象：水利水电建筑专业本科生
一、课程性质、目的和任务
本课程是水利水电建筑工程专业的主干专业技术基础课程。开课时间为第六
学期，总学时72学时。
本课程的主要目的和任务是：使学生掌握大中型水利枢纽中各种水工建筑物
的设计理论、方法以及运行管理的知识；了解本专业发展的新动向；懂得各种建
筑物在水利枢纽中的相互关系及其布置原则。通过课堂教学、课程作业、实验、
课程设计、实习等教学环节，培养学生运用所学知识解决实际工程问题的能力，
配合其它有关课程的学习，为今后从事大、中型水工建筑物的设计、施工、管理
和科学研究等工作打下基础。
二、本课程的基本要求
1．对水利枢纽中典型建筑物（重力坝、土石坝、拱坝、水闸、河岸式溢洪
道及隧洞等）的工作原理及工作条件有较深入的了解；对其它水工建筑物的基本
型式和工作原理也有一般的了解。
2．能从安全、经济、实用、美观及方便施工的原则出发，按照水利枢纽中
各种水工建筑物在枢纽布置中的任务和要求，根据当地的地形、地质、水文、施
工、建材、环保等条件，初步掌握进行水利枢纽布置及水工建筑物的选型、体型
设计及拟定基本尺寸的方法与步骤。
3．能运用所学的基本理论，选择合理的设计条件和计算方法，对水工建筑
物进行水力计算、渗流分析、稳定验算及强度校核等。
4．能根据水工建筑物的工作原理及具体条件确定地基处理及主要细部构造
方案。
5．了解我国大中型水利枢纽及水工建筑物当前实施的设计阶段、程序所需
的原始资料及内容。
6．对水工建筑物的运行、管理和观测有所了解。
7．具有绘制水工建筑物的设计图纸、编制设计文件的技能。
三、本课题与其它课程的联系和分工
1．水力计算、渗流计算的基础理论在《水力学》课程中讲授。
2．土坡稳定的圆弧法及折线法、地基承载力、地基深层滑动稳定计算的基
本理论在《土力学》课程中讲授。
3．钢闸门的结构设计原理与计算方法在《钢结构》课程中讲授。
4．有压隧洞、压力管道、深式进水口及隧洞经济断面计算等均在《水电站
建筑物》课程中讲授。
5．碾压砼坝、面板堆石坝、定向爆破筑坝的施工工艺和大体积砼施工温度
控制措施等问题在《水利工程施工》课程中讲授。
6．涉及钢筋混凝土结构配筋的原理等在《混凝土结构原理》课程中讲授，
但涉及构造等在本课程中讲授。
四、本课程的基本内容（讲课64学时）
第一章绪论（2学时）
了解水利工程的基本内容、水利枢纽的组成与水工建筑物类型；学习并讨论
水利建设与可持续发展的关系、水电建设对环境影响。了解本课程的特点和解决
水工问题的方法。
第二章水工建筑物设计综述（6学时）
本章是工科学生建立设计理念、系统思想，了解研究思路，掌握设计方法的
重要章节。
了解水利工程设计的任务方法；重点掌握水工建筑物设计的步骤、水工建筑
物的安全性定义的不同概念、水工建筑物的工作特点、水利工程的分等及建筑物
分级；了解和复习水工建筑物的可靠度分析、抗震分析的基本方法；了解水工建
筑物设计的规范体系和施工过程分析。
第三章重力坝（14学时）
重力坝一章是学习水工建筑物设计和计算分析的入门章节，通过学习应掌握
设计工作所设计的几个基本方面：荷载计算、剖面拟定、稳定和强度计算分析、
过坝水流处理和控制、地基处理、构造设计等。
了解重力坝建设历史；掌握重力坝的工作特点；学习各种荷载及其组合的计
算；掌握重力坝的抗滑稳定分析计算，并注意不同计算方法的区别；掌握重力坝
应力分析材料力学方法，了解数值计算方法；掌握温度和温度应力在施工期和运
行期的分布形式、影响因素和变化规律，制定温控措施；掌握重力坝的构造设计、
掌握坝体分缝分块和材料分区；掌握固结灌浆、帷幕灌浆、排水、断层和软弱夹
层等基础地质缺陷的处理方法；熟悉掌握碾压混凝土的特点和优越性、了解施工
方法；掌握泄水坝段的水力设计、布置与构造，熟悉泄水坝段的下游消能措施；
了解其它形式重力坝。
第四章拱坝（8学时）
掌握拱坝的工作原理和特点；熟悉拱坝对地形、地质的要求和拱坝的布置，
并掌握体形设计方法；掌握拱坝荷载计算、温度荷载的重要性及荷载组合；掌握
拱坝的应力分析的各种方法、了解数值计算方法；了解拱坝断面优化基本内容；
掌握拱坝坝肩稳定分析的内容和各种方法；熟悉拱坝的分缝与细部构造；掌握拱
座开挖、固结灌浆、帷幕灌浆、排水、断层和软弱夹层等地基处理的内容和要求。
第五章土石坝（10学时）
了解当地材料坝的工作条件及一般要求；熟悉土石坝的类型、筑坝材料和断
面设计方法；掌握土石坝材料分区方法、筑坝材料选择与土料设计；和要求；掌
握渗流分析与控制措施；掌握稳定分析各类方法，熟练掌握毕肖普法或简化的毕
肖普法；掌握土石坝的沉降分析方法；掌握裂缝成因、处理措施和防治措施，学
会土石坝地基处理和细部构造设计。
第六章水闸（6学时）
了解土基上水闸的工作特点；学会闸室布置、闸孔型式选择、泄流能力计算
和孔口尺寸的确定，掌握地下轮廓设计和闸基防渗设计；掌握闸室稳定计算和结
构计算，熟悉闸下消能及防护设计。
第七章岸边溢洪道（4学时）
了解河岸溢洪道的作用、类型及工作条件；熟悉正槽式溢洪道的组成与布置、
熟悉引水渠设计；控制堰设计；泄槽设计；出口消能段设计；掌握侧槽溢洪道中
侧槽的水流特性、水面曲线的计算、侧槽设计步骤；了解其它形式溢洪道。了解
非常泄洪设施。
第八章水工隧洞（6学时）
了解水工隧洞的工作特点和类型；掌握水工隧洞的总体布置与选线；掌握隧
洞的水力计算、组成；学会首部建筑物、洞身段出口段结构体型设计；熟悉泄水
隧洞出口消能设施的设计；了解围岩稳定的基本概念；基本掌握地下洞室围岩应
力的弹性理论分析；一般了解地下洞室围岩应力的弹塑性理论分析；掌握衬砌计
算方法与细部构造；一般了解衬砌边值问题数值解法；了解锚喷技术。
第九章闸门（2学时）
了解水工闸门的基本分类、应用环境和闸门构造。
第十章过坝建筑物、渠首及渠系建筑物和河道整治建筑物（1.5学时）
了解过坝建筑物（单级船闸、筏道与鱼梯）与渠首、系建筑物的类型、布置
及构成。
第十一章水利工程设计（2学时）
掌握设计阶段的基本划分；了解设计需要的基本资料；了解水利枢纽设计的
主要内容；了解水利枢纽的组成、类型、布置的原则、方法与步骤。
第十二章水工建筑物管理（2学时）
了解大坝安全、大坝寿命、大坝老化等基本概念；掌握大坝施工和运行期安
全检测的基本内容，了解典型建筑物的监测布置；了解大坝安全评价的基本内容
和要求；了解水工建筑物养护和维修的内容。
五、课程的习题与作业
主要章节计算习题，一般章节为思考题，综合练习为专题报告。
六、课程教材及主要参考文献
1.林继镛主编，水工建筑物，北京：中国水利水电出版社，2006年
2.麦家煊，水工建筑物，北京：清华大学出版社，2005年
3.张光斗,王光纶著，水工建筑物，北京：水利电力出版社，1994年
4.M·M.格里申主编，水工建筑物，北京：水利电力出版社1986年
5.李珍照主编,中国水利百科全书-水工建筑物分册，北京：中国水利水电
出版社，2004年
6.P.Novak,A.I.B.Moffat,《HydraulicStructures》（4edition），Spon
Press,2007.
七、学时分配
讲课学时：64学时
章节教学内容学时
第一章绪论2
第二章水工建筑物设计综述6
第三章重力坝14
第四章拱坝8
第五章土石坝10
第六章水闸6
第七章岸边溢洪道4
第八章水工隧洞6
第九章闸门2
第十章过坝建筑物、渠首及渠系建筑物和河道整治建筑物2
第十一章水利工程设计2
第十二章水工建筑物管理2
实验学时：8学时
实验名称实验内容学时
光弹实验用偏光弹性力学法测坝体应力2
泄洪消能实验测量溢流坝面压力、泄流能力和水跃特征值2
取水实验测量进水口不同取水工况下水头损失2
水弹性实验测量流固相互作用2
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