课程介绍
《水工建筑物》课程是水利水电工程专业的主干课。通过课堂教学和课外作业及实验教学环节的训练，培养学生的理论计算、工程设计、工程实验、竞争与合作等方面的能力，为胜任水利水电及相近领域工程规划、设计、施工、科研和管理等方面工作奠定基础。通过学习使学生能够应用数学与自然科学知识的基本原理，对复杂水利水电工程问题的解决方案进行分析、抽象、建模及其求解；并使学生了解与本专业相关的职业和行业的生产、设计、研究与开发、环境保护和可持续发展等方面的方针、政策；使学生掌握各种水工建筑物设计的基本理论、方法和水利枢纽工程中各种水工建筑物的相互关系及其布置原则；能选择恰当的数学模型，用于描述复杂水利水电工程问题，对模型进行推理和求解，培养学生运用基础理论和专业知识分析解决工程实际问题的能力，能认识、分析水利水电工程建成之后的潜在影响，并能客观评价工程对社会、科技以及文化的影响。
课程大纲
1.绪论（2学时）
（1）教学内容
具体的知识点：
水与水利水电工程及其发展现状和趋势；水资源与水环境；水利工程建设；水利枢纽和水工建筑物的定义、分类以及水工建筑物的工作特点；水利建设与可持续发展。
重点难点：
水利事业及其在国民经济中的作用；水利枢纽和水工建筑物的概念；水工建筑物的特点；当前水利水电建设的水平和我国水利水电建设走可持续发展之路。
（2）对教学目标的支撑
支撑教学目标（1）。
（3）课程思政育人要素
举例说明水利水电建设的水平属于世界领先水平，水利水电建设走可持续发展之路，秉承“绿水青山就是金山银山”的发展理念，建设绿色、生态水利工程。
（4）作业及课外学习要求
课外学习要求:
详细阅读教材内容和水利水电工程学习指导，完善课堂笔记，能正确回答以下问题。
1.举例说明水利水电工程在国民经济中起到哪些重要作用？
2.什么叫水资源？我国的水资源状况如何？
3.与其它的土木工程相比，水利水电工程有哪些特点？
4.什么叫水利枢纽，举例说明水利枢纽的功能及所包括的主要水工建筑物。
5.按在水利枢纽中所起的作用，水工建筑物可以分为哪些类型？
6.我国水利水电建设如何走可持续发展之路？
2.水工建筑物设计综述（4学时）
（1）教学内容
具体的知识点：
水利水电工程设计的任务和特点；水工建筑物设计的发展现状和趋势；水工建筑物设计的步骤；水工建筑物的安全性；水工建筑物的抗震分析；水工建筑物设计的规范体系；水工建筑物施工过程的状况分析。
重点难点：
水利水电工程的设计任务；水利水电枢纽分等和水工建筑物分级；水工建筑物的安全储备；极限状态设计准则；水工建筑物的抗震分析方法。
（2）对教学目标的支撑
支撑教学目标（1）、（2）。
（3）课程思政育人要素
明确“工程质量终身负责制”，水工建筑物的安全性尤为重要，增强学生的责任担当，有大局意识和核心意识。
（4）作业及课外学习要求
课外学习要求:
详细阅读教材内容和水利水电工程学习指导，完善课堂笔记，能正确回答以下问题。
1. 在水利水电工程的兴建过程中，水利技术工作的主要任务有哪些？
2. 水利水电工程的设计步骤有哪些？
3. 水利水电工程建设的程序有几个主要阶段？
4. 水利水电工程为什么要分等，水工建筑物为什么要分级？
5. 按照规范规定，水利水电工程可以根据什么指标分成几个等别？
6. 水工建筑物分级的依据是什么？分成几个级别？
7. 什么叫永久性建筑物？什么叫临时性建筑物？
8. 什么叫主要建筑物？什么叫次要建筑物？
3.岩基上的重力坝（14学时）
（1）教学内容
具体的知识点：
重力坝特点及国内外发展现状和趋势；重力坝的荷载及荷载组合；重力坝的抗滑稳定分析；重力坝的应力分析；重力坝的渗流分析；重力坝的温度应力、温度控制和防裂措施；非溢流重力坝的剖面设计；重力坝的极限状态设计法；重力坝的抗震设计；泄水重力坝的设计；重力坝的地基处理；重力坝的材料及构造；碾压混凝土重力坝；其他型式的重力坝。
重点难点：
作用和荷载计算方法及荷载组合；抗滑稳定分析；应力分析；非溢流重力坝面尺寸设计；可靠度设计原则，极限状态设计方法；溢流重力坝的剖面设计；泄水孔设计；泄水重力坝的下游消能；地基处理。
（2）对教学目标的支撑
支撑教学目标（1）、（3）、（4）。
（3）课程思政育人要素
由三峡水利枢纽工程引入的水利工程与民生、经济发展的关系，修建水库大坝的艰辛，培养学生不畏艰辛、追求卓越的工作态度。
（4）作业及课外学习要求
作业:
混凝土重力坝剖面设计。《水利水电工程学习指导》P137-138， 题号7。
课外学习要求:
详细阅读教材内容和水利水电工程学习指导，完善课堂笔记，能正确回答以下问题。
1．重力坝有哪些特点？
2．什么是浮托力？什么是渗透压力？什么是扬压力？
3.作用在重力坝上的荷载有哪些？各种荷载如何计算？
4．如何确定非溢流重力坝的坝顶高程？
5．重力坝的失稳破坏形式有哪些？在稳定验算中主要控制的是哪一种？
6．当重力坝的稳定性不满足要求时，可以采取哪些措施增加稳定？
7．用材料力学法计算重力坝的应力有哪些基本假定？
8．什么叫永久缝？什么叫临时缝？各起什么作用？
9．溢流坝下的消能型式主要有哪些？各种型式有何特点？
10．溢流坝下设置护坦的目的是什么？护坦的厚度如何确定？应考虑哪些荷载？
11．通常在重力坝的地基中设置一道防渗帷幕，其目的是什么？
12．碾压混凝土坝与常态混凝土坝相比，具有以哪些优点？
4.拱坝（8学时）
（1）教学内容
具体的知识点：
拱坝特点及国内外发展现状和趋势；拱坝的工作特点；拱坝的体型及布置；拱坝的荷载及荷载组合；拱坝的应力分析；拱坝坝肩岩体稳定分析；拱坝体型优化设计；拱坝坝身泄水；拱坝的材料及构造；拱坝的建基面与地基处理；浆砌石拱坝；碾压混凝土拱坝。
重点难点：
拱坝的工作特点；地形、地质对拱坝应力和坝肩岩体稳定的影响；解拱坝布置；温度荷载计算；拱坝应力分析方法。拱坝坝肩岩体稳定分析方法，改善坝肩稳定性的技术措施；拱坝坝身泄水方式选择。
（2）对教学目标的支撑
支撑教学目标（1）、（3）、（4）。
（3）课程思政育人要素
拱坝的优化设计，培养学生精益求精的工匠精神。
（4）作业及课外学习要求
作业:
拱坝平面布置。《水利水电工程学习指导》P146-148， 题号2。
课外学习要求:
详细阅读教材内容和水利水电工程学习指导，完善课堂笔记，能正确回答以下问题。
1.与实体重力坝相比，拱坝在形式，工作原理、工程量等方面有哪些特点？
2.按拱冠梁的厚高比，拱坝可以分为哪几种类型？
3.拱坝设计中应考虑哪些荷载？哪些荷载与重力坝不同？为什么？
4.计算拱坝应力的圆筒法、纯拱法、拱梁法，它们的根本区别是什么？
5．拱梁法，拱冠梁法是跟据什么原理解决什么问题？
6．拱坝的泄流方式有哪些？各适用什么条件？
7．温度升高或降低时，对拱冠及拱端的应力有何影响？
8．拱坝应力分析方法有哪几种？
9．分析拱坝坝肩的岩体稳定有哪些方法？改善坝肩稳定性的工程措施有哪些？
5.土石坝（12学时）
（1）教学内容
具体的知识点：
土石坝特点及国内外发展现状和趋势；土石坝的剖面设计；土石坝的渗流分析；土石坝的稳定分析；土石坝的固结、沉降和应力分析；土石坝的筑坝材料及填筑标准；土石坝的构造；土石坝的地基处理；土石坝与坝基、岸坡及其他建筑物的连接；土石坝的抗震设计；堆石坝；土石坝的坝型选择。
重点难点：
土石坝剖面设计；土石坝的渗透分析；土石坝的坝坡稳定；筑坝材料的选定；地基处理；裂缝与控制措施；土料压实标准设计。
（2）对教学目标的支撑
支撑教学目标（1）、（3）、（4）。
（3）课程思政育人要素
土石坝设计作业，从坝型选择到设计、计算、分析、地基的处理等，培养学生综合设计能力，让学生感受到学习科学知识的重要性，培养学生刻苦钻研的探索精神。设计过程中每一个参数的取值必须有理有据，培养学生严谨的工作作风。
（4）作业及课外学习要求
课外学习要求:
详细阅读教材内容和水利水电工程学习指导，完善课堂笔记，能正确回答以下问题。
1．如何初步拟定土坝的剖面？坝顶高程怎样确定？
2．对土坝剖面进行渗流计算的目的是什么？有哪些方法？
3．土坝发生渗透的类型有哪几种？什么叫管涌？什么叫流土？
4．土坝坝坡失稳破坏的形式有哪几种？各种破坏形式与地基特性有何关系？
5．土坝的各个组成部分对土料的要求有什么不同？
6．如何确定土坝的压实标准？施工中的压实合格率如何掌握？
7．土坝为什么要设置护坡？护坡的类型有哪些？上、下游护坡的范围如何确定？
8．在土坝的坝坡上设计马道有什么作用？设计中如何布置马道？
9．土坝设置排水的主要目的是什么？在土坝设计如何考虑？
10．土坝的坝体排水有哪些类型？各种排水有什么优缺点？
11．在土坝的什么位置需要设置反滤层或过渡层？为什么？
12．土坝的裂缝主要有哪些类型？如何评价各种裂缝对坝体的危害性？
13．地震对土坝可能产生哪些破坏？设计施工中如何采取抗震措施？
14．堆石坝与均质土坝相比，有什么特点？
15．在土坝枢纽设计中，如何选择土石坝的坝型？
6.水闸（8学时）
（1）教学内容（8学时）
具体的知识点：
水闸特点及国内外发展现状和趋势；闸址选择和闸孔设计；水闸的防渗、排水设计；水闸的消能、防冲设计；闸室的布置和构造；闸室稳定分析、沉降校核和地基处理；闸室的结构设计；水闸与两岸的连接建筑物；其他闸型。
重点难点：
水闸堰型选择，闸底板高程以及孔口尺寸的拟定；水闸下游消能特点及解决方式；水闸地下轮廓设计；闸底渗流计算；闸室稳定计算；闸室结构应力计算。
（2）对教学目标的支撑
支撑教学目标（1）、（3）、（4）。
（3）作业及课外学习要求
课外学习要求:
详细阅读教材内容和水利水电工程学习指导，完善课堂笔记，能正确回答以下问题。
1．与其他挡水建筑物相比，水闸有哪些特点？
2．水闸的孔口形式有哪些？常用哪些堰型？各有什么特点？
3．如何设计水闸的净宽和水闸的总宽？
4．水闸消能防冲的特点是什么？通常采用哪些措施进行消能？
5．水闸护坦的厚度如何确定？设计时应当考虑哪些荷载？
6．确定水闸闸基防渗长度的方法有哪些？各方法有什么特点？
7．掌握用直线比例法计算闸基渗透压力的基本原理及计算方法。
8．对闸基进行渗透计算的目的是什么？有哪些分析计算方法？
9．水闸的稳定验算应计及哪些荷载？如何组合？
10．闸室沿地基表面抗滑稳定不满足规范要求时，可采取哪些增稳措施？
7. 岸边溢洪道（4学时）
（1）教学内容
具体的知识点：
溢洪道特点及国内外发展现状和趋势；河岸泄水建筑物的功用、类型和运用条件；正槽溢洪道的布置、泄槽设计和消能型式；泄槽的平面布置；侧槽中的水流特点和适用条件；其他型式的溢洪道；非常泄洪设施。
重点难点：
正槽溢洪道的布置、泄槽设计和消能；泄槽的平面布置；纵坡和衬砌构造；泄槽转弯段、收缩段、扩散段的水流现象；侧槽溢洪道的水流特点。
（2）对教学目标的支撑
支撑教学目标（1）、（3）、（4）。
（3）作业及课外学习要求
课外学习要求:
详细阅读教材内容和水利水电工程学习指导，完善课堂笔记，能正确回答以下问题。
1．水库枢纽为什么要设溢洪道？在哪些枢纽中需要设置岸边溢洪道？
2．岸边溢洪道有哪些类型？它们各适用的条件是什么？
3．以正槽溢洪道为例，说明溢洪道由哪些组成部分？各部分起的作用是什么？
4．如何选择溢洪道的线路？
5．溢洪道的侧墙高度如何确定？
6．在溢洪道泄槽段的底坡设计中，当前后两段的底坡坡度出现i1>i2或i1<i2时，应如何连接？
7．在溢洪道的泄槽段中，遇到转弯，应怎样设计？
8．如何确定引渠段和泄槽段的侧墙高度？
9．非常溢洪道有哪些类型？设计非常溢洪道时应注意什么问题？
8.水工隧洞（10学时）
（1）教学内容
具体的知识点：
水工隧洞的特点及国内外发展现状和趋势；水工隧洞的布置；水工隧洞进口段；水工隧洞洞身段；水工隧洞出口段及消能设施；高速水流泄水隧洞的水流脉动压力与空蚀；水工地下洞室的围岩稳定性；水工隧洞衬砌的荷载及荷载组合；水工隧洞的衬砌计算与支护设计。
重点难点：
隧洞衬砌的荷载计算方法及荷载组合；圆形有压隧洞单层衬砌的计算方法；无压隧洞和渐变段的衬砌计算方法。
（2）对教学目标的支撑
支撑教学目标（1）、（3）、（4）。
（3）课程思政育人要素
中国隧洞技术在世界上的领先性，由典型案例引入科研队伍和工人攻克引汉济渭等水工隧洞建设中遇到的难题，培养学生不断创新、攻克难关、追求卓越的工程态度。
（4）作业及课外学习要求
作业:
圆形有压隧洞的断面设计。《水利水电工程学习指导》P168-169， 题号4。
课外学习要求:
详细阅读教材内容和水利水电工程学习指导，完善课堂笔记，能正确回答以下问题。
1.按用途和洞内水流情况分，水工隧洞可以分为哪些类型？
2．什么叫工作闸门？什么叫检修闸门？什么叫事故闸门？
3．水工隧洞中的工作闸门一般可以布置在隧洞的什么位置？各适用什么样的条件？
4．选择水工隧洞线路时，应考虑什么因素？要达到什么要求？
5．隧洞的首部结构即进口控制建筑物有哪些形式？各有什么优缺点？
6．水工隧洞的通气孔在运行中和检修时各起什么作用？
7．什么叫压力隧洞？什么叫无压隧洞？
8．压力隧洞的断面形式有哪些？最常用的是哪一种？为什么？
9．无压隧洞的断面形式有哪些？各种形式适用什么样的条件？
10．水工隧洞的衬砌形式有哪些？各适用什么条件？
11．对水工隧洞进行衬砌的目的是什么？作用在衬砌上的荷载有哪些？
12．什么叫围岩压力？在什么情况下会产生水平向围岩压力？如何计算围岩压力的大小？
13．什么叫弹性抗力？弹性抗力的考虑与否和什么因素有关？弹性抗力的大小与什么因素有关？
14．圆形压力隧洞衬砌的结构计算中，在均匀内水压力作用下求解衬砌应力的基本方法？在其它荷载作用下的求解衬砌应力的方法？
15．什么是喷锚支护？喷锚支护的基本原理？
9.闸门（属《钢结构A》教学内容，本章不讲）
10.过坝建筑物、渠首及渠系建筑物和河道整治建筑物（4学时）
（1）教学内容
具体的知识点：
过坝建筑物、渠首及渠系建筑物和河道整治建筑物的特点及国内外发展现状和趋势；通航建筑物；阐述船闸的型式，纵剖面，平面尺寸及其布置，船闸的通过能力；过木建筑物的功有和类型；渠首及渠系建筑物；河道整治建筑物。
重点难点：
船闸的组成，基本尺寸和布置；过闸时间，通过能力及耗水量；船闸对输水系统的要求；渠首建筑物；渡槽和倒虹的类型及工作原理。
（2）对教学目标的支撑
支撑教学目标（1）、（3）、（4）。
（3）课程思政育人要素
从船闸类型和建设、安装等，引入科技创新的重要性。
（4）作业及课外学习要求
课外学习要求:
详细阅读教材内容和水利水电工程学习指导，完善课堂笔记，能正确回答以下问题。
1．水利枢纽中主要有哪些过坝建筑物？
2．常用的通航建筑物有哪些，各有何优缺点？
3．试说明船闸的组成及其各部分的作用。
4．怎样区分船闸的级数和线数？
5．如何确定船闸闸室的长度、宽度和闸坎的水深？
6．升船机有哪些类型，它们的工作原理是什么？
7．渠系建筑物哪些属于交叉建筑物？哪些属于落差建筑物？
8．修建渡槽的目的是什么，它由哪些部分组成，可以分成哪几大类？
9．渡槽槽身的断面有哪几种形式，各有什么特点？
10．什么叫倒虹吸，与渡槽相比有何特点？
11.水利水电工程设计（2学时）
（1）教学内容
具体的知识点：
水利水电工程设计的特点及国内外发展现状和趋势；设计阶段的划分；设计所需的基本资料；水利水电工程对环境的影响；水利枢纽设计的主要内容。
重点难点：
基本建设程序设计阶段及设计内容；设计所需基本资料；坝址，坝轴线、坝型选择和枢纽布置；设计原则、对环境影响等。
（2）对教学目标的支撑
支撑教学目标（1）、（2）、（5）。
（3）作业及课外学习要求
课外学习要求:
详细阅读教材内容和水利水电工程学习指导，完善课堂笔记，能正确回答以下问题。
1．水利资源开发利用的原则是什么？
2．水利水电工程的设计一般分成哪几个阶段？
3．水利水电工程的初步设计阶段主要工作报考哪些？
4．水库对库区造成的影响有哪些？
5．库区的滑坡、坍岸产生的原因是什么？
6．水库枢纽对下游的影响有哪些？
7．在选择坝址、坝型时应当考虑的因素有哪些？
8．水利枢纽布置的一般原则有哪些？
9．水利枢纽设计方案的优劣如何来衡量？
10．举例说明水利枢纽的布置。
12.水工建筑物管理（2学时）
具体的知识点：
水工建筑物管理的特点及国内外发展现状和趋势；水工建筑物的检查观测；观测工作的意义和内容；大坝安全性；水工建筑物监测；大坝安全评价与监控；水工建筑物维修。
重点难点：
水工建筑物管理的重要性；水工建筑物监测内容；大坝安全评价与监控；水工建筑物维修。
（2）对教学目标的支撑
支撑教学目标（1）、（2）、（5）。
（3）作业及课外学习要求
课外学习要求:
详细阅读教材内容和水利水电工程学习指导，完善课堂笔记，能正确回答以下问题。
1．工程管理的意义么？
2．对水工建筑物进行原型观测的目的是什么？主要从哪些方面进行观测？
3．水工建筑物变位观测的观测点应当如何布设？
4．对土坝进行观察的目的是什么？
5．对土坝的渗透观测如何进行？其意义是什么？
6．对水流观测的主要内容有哪些？如何布设观测点？
7．水工建筑物养护的基本要求是什么？
8．水工建筑物的养护工作包括哪几个方面？
9．如何对大坝安全进行安全评价？
10．处理水工混凝土裂缝的方法有哪些？
13.教学实验（10学时）
（1）教学内容
具体的知识点：
水工整体模型试验；水工断面模型试验；土坝渗流模型试验；拱坝结构模型实验；地下洞室结构模型试验；数据采集；实验数据分析、建模。
重点难点：
模型实验相似原理；数据采集仪器操作方法；选择研究线路；独立设计实验方案；数据采集；实验数据分析、建模；实验报告撰写。
（2）对教学目标的支撑
支撑教学目标（6）。
（3）课程思政育人要素
试验过程严格按照操作规范、安全有序，实验结果实事求是，培养学生尊重规律、尊重科学的观念。
（4）作业及课外学习要求
要求学生实验前预习实验指导书，根据实验任务选择研究线路、设计实验方案；利用现有实验设备采集实验数据；独立采集、整理实验数据，对实验结果进行关联、建模；对试验结果进行分析和解释，并与理论模型进行比较。
考核标准
课程成绩由平时（课外作业）成绩、实验成绩和期终考试三个环节的成绩综合评定产生。平时成绩为20%，实验成绩为10%，期终考试成绩为70%。期终考试为闭卷形式，考试内容覆盖全部教学内容，考试题型包括单项选择题、多项选择题、判断题、名词解释、简答题、论述题、计算题等。试题由试题库随机抽取。
教材教参
1.《水工建筑物》(第6版)，林继镛主编，北京：中国水利水电出版社，2019
2.《水利水电工程基础知识与学习指导》，司政主编，北京：中国电力出版社，2018
