1.平面上求解静水总压力

（1）泄洪、引水、灌溉、导流等水利工程中，普遍采用平板闸门或弧形闸门作为工作闸门、检修闸门与事故闸门。在作用于闸门的各种荷载中，静水压力是基本荷载之一，其计算方法应该熟练掌握。

（2）平面上的静水压力是工程中计算静水压力相对简单的情形，也是分析曲面静水压力水平分力的基础。对于规则的矩形受压面而言，图解法比较简洁实用。

（3）重力坝在水压力及其他荷载作用下，主要依靠坝体自重产生的抗滑力满足稳定要求，利用坝体自重产生的压应力来抵消由于水压力所引起的拉应力，以满足强度要求。经理论分析与实践证明，重力坝坝体的基本剖面为三角形，上游段可根据要求设置折坡（图4.12）。

图4.12　重力坝实用剖面及主要荷载

2.曲面上求解静水总压力

（1）弧形闸门的启闭力一般较小，无需门槽，水流条件较好，所以广泛用作开敞式溢洪道或泄洪表孔的工作闸门（图4.13）。

图4.13　开敞式溢洪道及弧形闸门

（2）弧形闸门上静水压力求解应依据静水压强的基本特性，结合弧形闸门表面的几何特点（图4.14），依据曲面上静水压力矢量特点，分别确定水平及铅垂方向的分力，再求其合力。

图4.14　弧形闸门模型及启闭示意图

（3）双曲拱坝。双曲拱坝指的是双向（水平向及竖向）弯曲的拱坝，这是拱坝中最具有代表性的坝型，如我国云南省小湾水电站（图4.15和图4.16），其大坝为混凝土双曲拱坝，坝高292m，坝顶长922.74m，拱冠梁顶宽13m，底宽69.49m。泄水建筑物由坝顶5个开敞式溢流表孔、6个有压深式泄水中孔，左岸两条泄洪洞，坝后水垫塘及二道坝等部分组成。引水发电系统布置在右岸，为地下厂房方案。

图4.15　小湾水电站效果图

图4.16　小湾水电站拱坝及拱坝下游立视图

习题

【思考题】

1.重力坝基本剖面为什么为三角形？上游设置折坡有何利弊？

2.如何考虑图4.1中其他几种水工建筑物水静力学问题？

3.工程案例1中提到的“水布垭面板堆石坝单位宽度”是什么意思？就水布垭面板堆石坝而言，其最大坝高为233m，请问整个坝轴线660m长的范围内，每个单位宽度所受的静水总压力会是一样的吗？(www.daowen.com)

4.如果以力学观点分析平面上静水作用力，则各分力构成平行力系，这种说法对吗？

5.对均质的液体或者气体，平面上的受力分析有何异同？

6.如果分析沿海港口的重力式码头，与本章例题有否区别？

7.弧形闸门的水力条件为什么比较好？

8.如何确定静水总压力的方向？

9.请结合图4.15，搜集工程资料，分析“三峡最大，小湾最难”这句话在处理水力荷载方面的具体含义。

10.如图4.17所示的各曲面如何确定静水总压力？

图4.17　进水口及导墙

【计算题】

1.某混凝土挡水坝，其剖面尺寸如图4.18所示。已知混凝土密度为2400kg/m3，上游水深H=25m，坝基系数f=0.6，若不考虑坝基渗流对坝底作用力的影响，试校核坝的抗滑稳定性。

2.如图4.19所示，管道在输水工作时，压强表的读数为10at，管道直径d=1.0m，求作用在管端法兰堵头上的静水总压力及作用点。

3.图4.20所示为一船闸闸室的闸门，已知闸室的宽度b=10m，上游水深h1=10m，闸室中水深h2=5m，求每扇闸门上的静水总压力P及其作用点。

4.如图4.21所示为一弧形闸门，半径R=7.5m，挡水深度h=4.8m，旋转轴距渠底H=5.8m，闸门宽度b=6.4m。试求作用于闸门上的静水总压力的大小及作用点。

图4.18　某混凝土挡水坝剖面图

图4.19　输水管道示意图

图4.20　船闸闸室的闸门及其示意图

图4.21　弧形闸门示意图