为了综合利用水利资源，达到防洪、灌溉、发电、给水、航运等目的，修建的用于控制、支配、利用江河水流的建筑物，称为水工建筑物。

1.2.2.1　水工建筑物的分类

水工建筑物按其用途可分为一般性建筑物与专门性建筑物。

1.2.2.1.1　一般性建筑物

不只为某一项水利事业服务的水工建筑物称为一般性建筑物。根据它们的功能，以其在枢纽中所起的主要作用又可分为以下几种：

（1）挡水建筑物。用以拦截河流，形成水库或壅高水位，如各种坝、水闸以及为抗御洪水用的堤防等。

（2）泄水建筑物。用以在洪水期间或其他情况下渲泄水库（或渠道）的多余水量，以保证坝（或渠道）的安全，如各种溢流坝、溢洪道、泄洪隧洞和泄洪涵管等。

（3）输水建筑物。为灌溉、发电、供水等，从水库（或河道）向库外（或下游）输水用的建筑物，如引水隧洞、引水涵管、渠道和渡槽等。

（4）取水建筑物。是输水建筑物的首部建筑，如为灌溉、发电、供水用的进水闸、扬水站等。

（5）整治建筑物。用以改善河流的水流条件、调整水流对河床及河岸的作用以及为防护水库、湖泊中的波浪和水流对岸坡的冲刷而修筑的建筑物，如丁坝、顺坝、导流堤和护岸等。

1.2.2.1.2　专门性建筑物

凡仅为一项水利事业服务的水工建筑物称为专门性建筑物。根据其服务的对象，可分为如下几种：

（1）水电站建筑物。包括水电站的压力管道、压力前池、调压塔和电站厂房等。

（2）灌溉、排水建筑物。包括灌溉渠道上的节制闸、分水闸和渠道上的建筑物等。

（3）水运建筑物。为保证河流通航及浮运木材而修建的建筑物，如船闸、升船机、筏道、码头等。

（4）给水、排水建筑物。包括自来水厂的抽水站、滤水池和水塔，以及排除污水的下水道等。

（5）渔业建筑物。为了使河流中的鱼类通过坝、闸而修建的鱼道、升鱼机等。

图1-2为甘肃省白龙江碧口水电站工程布置示意图，它是一座以发电为主，结合防洪、灌溉、养鱼等综合利用的大型水利水电工程，工程中的主要建筑物有心墙土石坝（用以截断水流，挡水蓄水）、溢洪道（用以溢泄水库中多余的洪水）、泄洪洞（作用与溢洪道相似，但可提前泄水）、排沙洞（用以将库内部分淤沙排至下游）、电站建筑物、过坝设施（用以向下游运送原木）等。其中心墙土石坝、溢洪道、泄洪洞属于一般性建筑物，其他的则属于专门性建筑物。

图1-2　碧口水电局站工程布置示意图

应当指出的是，有些水工建筑物在枢纽中所起的作用并不是单一的。例如：溢流坝既是挡水建筑物，又是泄水建筑物；水闸既可挡水，又能泄水，还能作为灌溉、发电及供水用的取水建筑物。

1.2.2.2　主要的水工建筑物

主要的水工建筑物包括：

（1）坝。坝是主要的水工建筑物，而且是第一位重要的水工建筑物。这首先因为它是形成水库的基础，是整个水库枢纽中工程量最大、造价最高的建筑物。一旦坝遭到破坏，带来的后果将特别严重。坝的功能是截断水流，如果上游没有较大水域，则可以抬高水位，如果上游有较大水域，不但可以抬高水位，还能形成水库，调节水量。

坝的类型多种多样，按筑坝材料可分为土（石）坝、混凝土坝、浆砌石坝、钢筋混凝土坝、橡胶坝等；按坝体受力特征可分为重力坝、拱坝、支墩坝等；按是否泄水可分为非溢流坝、溢流坝。

（2）水电站。水电站可分为堤坝式水电站和引水式水电站两种。

1）堤坝式水电站。河道上修建坝（或闸）拦蓄河水，一方面调节水流使发电有可靠的水量，另一方面抬高水位，形成水头。用输水管或有压隧洞把水库里的水引入厂房，通过水轮发电机组发电，这种方式就是堤坝式水电站。根据水电站厂房的位置，又可分为河床式与坝后式两种水电站。河床式水电站厂房直接建在河床或渠道上，厂房本身是坝体的一部分，与坝一样承受水压力。坝后式水电站厂房位于坝后，即坝的下游，厂房建筑与坝分开，不承受水库的水压力。水头比河床式水电站高。有时厂房与坝相距较远，几十米至几百米，在坝岸岩体中开凿有压隧洞，于适当地点再用压力水管或有压隧洞引入厂房。这比在坝身埋管引水好，可避免因水管漏水而危及坝体安全。

2）引水式水电站。引水式水电站通过引水道来集中水头，在大的河湾且纵坡降较大时，常用壅水坝适当抬高水头，增加水深，调节流量，然后引水至发电厂房，可获得很大的落差，故称为引水式水电站。引水式水电站可分为无压引水式水电站和有压引水式水电站。前者以渠道或无压隧洞等引水；后者多以有压隧洞引水，水流为有压水流。

水电站的引水建筑物（渠道、有压隧洞）应有良好的工程地质条件，沿途岸坡稳定，岩土体性质良好。电厂的地基必须是稳定的，要避免在软弱土层上修建厂房。

（3）溢洪道。土坝枢纽中的大坝，除专门设计的溢流土坝之外，是不允许漫顶的。为此须在河谷岸边修建溢洪道，以保证洪水时期水库中过多的水流能够顺畅地向下游或邻谷渲泄。这种修建在河岸上的溢洪道称为河岸溢洪道，它和混凝土坝及浆砌石坝利用溢流坝段（建在河床上）的河床式溢洪道完全不同。

由于水文资料的不足，许多中小河流上修建的土坝常因溢洪道不能满足溢洪的要求而漫顶破坏，使下游遭受水害，造成生命财产的损失。为此，修建土坝、支墩坝等一定要慎重研究溢洪的问题。

溢洪道的类型很多，采用最广的是开敞式正槽溢洪道，通常所称的河岸溢洪道即指此而言。这种溢洪道一般由引水渠、溢流堰、泄水渠及出口消能段4个部分组成。洪水经喇叭口进入引水渠。溢流堰位于溢洪道的最高处，起控制溢洪道泄流量的作用，有的设闸门，有的不设闸门。泄水渠的作用是将经过溢流堰的洪水安全地泄入下游河道，由于水流在渠内高速下泄，冲刷力很强，所以在出口设消能段，其作用主要是消除下泄水流的动能，防止水流冲刷坝脚，并保证溢洪道自身的安全。消能的方式有两种：一种是消力池，适用于土质地基和溢洪道出口距坝脚较近的情况；另一种是挑流消能。(www.daowen.com)

溢洪道位址应充分利用有利的地形地质条件。最好离坝远些，以免冲刷坝脚。如果与相邻沟谷间有马鞍形垭口，其高程又接近水库正常高水位，邻谷通向原河道下游或其他河道，岩性和构造条件又较好，那是最理想的。这样，溢洪道既不危及大坝，开挖量又比较小。

（4）水闸。水闸是一种设有活动闸门的低水头水工建筑物，具有挡水和泄水的双重作用，关门时能挡水，开门时能泄水。水闸有着广泛的用途，按其具体担负任务的不同，可分为进水闸、节制闸、排水闸、分洪闸和挡潮闸等。引水枢纽往往由具有不同作用的水闸组合而成，所以水闸是引水枢纽中不可缺少的建筑物。水闸可以单独发挥作用，也可以作为水库枢纽中的泄洪建筑物，这种泄洪建筑物可以通过闸门控制水流量。水库枢纽中的取水建筑物也是一种水闸。水闸一般用混凝土或钢筋混凝土建造。

（5）水工隧洞。水工隧洞是指为水利工程服务的隧洞，供引水用的称为引水隧洞，供泄水用的称为泄水隧洞。它们在枢纽施工阶段都可以作为导流隧洞使用。

水工隧洞有无压的，也有有压的。前者称无压隧洞，通水时洞内水流并不充满全断面，在水流上面保持着和大气相接触的自由水面；后者通水时水流充满全洞，而且洞内还受到一定水头所引起的压力，称有压隧洞。

1.2.2.3　水工建筑物的特征

水工建筑物与其他建筑物相比，具有以下特点：

（1）水的作用使建筑物的工作条件复杂化。水工建筑物在水中工作，水对它产生巨大的作用和影响。水的作用型式有静水压力、浮托力、渗透压力、波浪压力、冰压力、动水压力等。有时是几种作用同时存在，这使得水工建筑物的工作条件比其他建筑物更为复杂。如挡水重力坝在其运行期，由于上、下游的水位差，建筑物要承受巨大的水平推力。为此，它必须有足够的抗推力，以维持自身的稳定。此外，坝基及坝体内水的浮托力和渗透压力也对建筑物的稳定性产生不利的影响。对于水域宽阔、水深较大的水体来说，在风的作用下，波浪对建筑物的破坏作用有时也相当大。过水建筑物的冲刷和淘蚀也往往引起建筑物失事。此外，大型水利枢纽还常引起水库诱发地震。

（2）水工建筑物具有较大的个别性。水工建筑物的型式、结构、尺寸和工作条件与建筑物所在地区的地形、地质及水文条件有密切关系。由于各个地区的情况不同，加上自然条件多变，因而水工建筑物具有较大的个别性。为此，修建大型水利枢纽总是伴随着崭新的科研工作进行，都必须充分运用理论与实践相结合的方法，研究具体的地形、地质和水文条件，进行审慎的设计。此外，还会遇到一些不可预见的问题，需要在施工中和建成后跟踪观察和研究，不断改进改善。对于中小型建筑物，尽管可以使用定型设计，也要根据具体情况选择采用。

（3）施工条件复杂。水工建筑物的施工首先要解决的一个问题就是施工导流。要求在整个施工期间，在保证建筑物安全施工的前提下，让河水改道并顺利下泄。这是一项重要而艰巨的工作，处理不好势必影响施工、延误工期。其次，水工建筑物的工程量一般较大，建筑物往往需要开挖一定深度的基坑，进行一些较复杂的基础处理。第三，洪水对施工有很大威胁，一般要在洪水到来之前完成关键性工程，这使施工常感到紧迫。所有这些，带来了水工建筑物施工的复杂性、艰巨性和紧迫性。

（4）对国民经济和自然地质环境的影响大。水利工程特别是大型水利枢纽的兴建，对发展国民经济具有重要作用，它所产生的效果及影响的范围都很大。例如，刘家峡水电站装机容量116×104kW，库容60.9×108m3，对我国西北地区的甘肃、宁夏以及华北地区的内蒙古等省区的工农业发展都起到了巨大作用。

大水库就是人工湖，水库蓄水后，一方面可以调节当地的气候条件，美化周围环境，同时，由于库水位抬高，在库区内造成淹没损失，需要迁建居民点，同时引起库区周围地下水位升高，对矿井、房屋、耕地产生不利影响，还常常产生库岸再造、诱发地震等地质灾害。此外，一旦工程失事，带来的后果也特别严重。因此，在规划、设计、修建水利工程时，必须科学分析，既要做到最有利地开发水利资源，又要确保工程安全。

1.2.2.4　水利水电工程与水工建筑物的等级

水利水电工程的等级划分及设计标准，关系到工程及下游人民生命财产和经济建设的安全，也关系到工程造价和建设速度等各个方面，是设计中体现经济政策和技术政策的一个重要环节。为了使工程的安全可靠性与其造价的合理性统一起来，水利水电工程及其组成建筑物要分等分级。首先，按工程的规模、效益及其在国民经济中的重要性，将水利水电工程分等，然后再将其中的不同建筑物按其作用和重要性分级。水工建筑物的级别不同，对它们的规划、设计、施工和运行管理的要求也各异，级别高的要求高，级别低的则可适当降低要求。

1.2.2.4.1　水利水电工程等别

《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252—2000）依据工程规模、效益及在国民经济中的重要性，将水利水电工程划分为5等，如表1-1所示。

表1-1中水库总库容系指水库最高水位以下的静库容；治涝面积和灌溉面积均指设计面积。对于综合利用的水利水电工程，如按表中指标分属几个不同等别时，整个工程的等别应按其中最高的等别确定。

表1-1　水利水电工程分等指标

1.2.2.4.2　水工建筑物的分级

（1）永久性水工建筑物的级别。水利水电工程的永久性水工建筑物的级别，根据其所在工程的等别和建筑物的重要性分为5级，如表1-2所示。

失事后损失巨大或影响十分严重的水利水电工程的2～5级主要永久性水工建筑物，经过论证并报主管部门批准，可提高一级；失事后造成损失不大的水利水电工程的1～4级主要永久性水工建筑物，经过论证并报主管部门批准，可降低一级。

水库大坝按表1-3规定为2级、3级的永久性水工建筑物，如坝高超过表1-3的指标，其级别可提高一级；当永久性水工建筑物的基础工程地质条件复杂或采用新型结构时，对2～5级建筑物可提高一级。

表1-2　永久性水工建筑物级别

表1-3　水库大坝提级指标

（2）临时性水工建筑物的级别。水利水电工程施工期使用的临时性挡水和泄水建筑物的级别，应根据保护对象的重要性、失事后果、使用年限和临时性建筑物规模，按表1-4确定。若按表1-4各指标分属不同级别时，其级别按其中最高级别确定。但对于3级临时性水工建筑物，符合该级别规定的指标不得少于2项。利用临时性水工建筑物挡水发电、通航时，经技术经济论证，3级以下临时性水工建筑物的级别可提高一级。

表1-4　临时性水工建筑物级别