「水工建筑物」期末重点考试知识点复习考点归纳总结

水工建筑物期末重点考试考点归纳总结第一章 水利事业与水工建筑物电大考试电大小抄电大复习资料1.我国水能资源 理论蕴藏量：6.76亿kw；技术可开发量：4.93亿kw；经济可开发量：3.78亿kw。我国水能资源居世界首位，但水资源人均则仅约相当于全球平均数的1/4。2. 我国水资源的特点时间上：年内、年际分布不均。空间上：南丰北欠。长江以南人口54%，水资源82%；长江以北人口43.2%，水资源14.4%；3.防洪利用修建水库拦蓄洪水、挖河筑堤宣泄洪水等办法，来防止洪水灾害，保障人民生活及工农业生产的正常进行。防洪工程的基本措施：上拦：治本，蓄洪筑堤；下排：治标，疏通河道，提高行洪能力。两岸分、滞：设蓄滞洪区分洪减流。着重关注水土保持。建立洪水预报、预警系统和洪水保险制度。4.校核洪水位以下的全部库容称总库容。设计蓄水位与死水位间的库容即兴利库容(调节库容、有效库容)。正常运用情况下允许水库消落到最低的水位称为死水位，该水位以下的库容即死库容。5.水力发电的基本原理在天然河流上修建水工建筑物，集中水头，然后将水流输送到水轮机中，使：水能水轮机的旋转机械能 驱动发电机将机械能转化为电能输电线路用户。优点：能源再生性；运行管理人员较少，主要是远程调控；运行灵活；节约煤炭、石油、天然气及人力资源；可兼顾防洪、航运及灌溉等综合效益。污染小。缺点：所处地理位置给建设及输电带来困难；工程量大，工期长；造成水库淹没，对自然生态环境有不利影响。库区：淹没、滑坡坍岸、水库淤积、生态变化、水温变化、水质变化、气象变化、诱发地震、卫生条件恶化。水库下游：水清引起河道冲刷、原河道水量变化、河道水温、水质变化。6.我国水利工程建设概况一、我国水利事业的发展 世界之最高的面板堆石坝：水布垭，高233m。最高碾压混凝土坝：龙滩，高216.5m。在建的最高双曲拱坝：锦屏一级，高305m。世界上在建的最大的水电站：三峡水电站。二、我国古代防洪、水利、水能开发利用(1)春秋时期：黄河大堤，长1600km。(2)公元前485年1293年：纵贯我国南北的京杭大运河，长1794km，为世界最长。(3)公元前256前251年：四川都江堰水利工程，利用鱼嘴分洪、飞沙堰泄洪排沙、宝瓶口引水，是世界上现存最长的无坝引水工程，至今仍在使用。三、我国水电事业的发展趋势 已规划的最大水电站：雅鲁藏布江上的墨脱县的墨脱水电站，若采用40km的引水隧洞，装机容量可达4000万kw。我国大陆地区第一座水电站是昆明的石龙坝水电站，装机480kw，1910年7月开工，1912年4月发电。经过不断扩建，至1949年，全厂总装机容量为2920 kw。 7.河川水力资源的开发方式即讨论在水利枢纽中如何集中水头落差。基本开发方式有：坝式开发（适用于河道坡降较缓，流量较大，有筑坝建库条件的河段）、引水式开发（适用于地形地质等条件不允许筑坝，河段坡降较陡、流量小，建造较短的引水道既能获得所期望水头的山区性河段）、混合式开发（适用于上游有良好坝址，而紧邻水库下游河道突然变陡或河流有较大转弯的情况）、抽水蓄能式开发（一般建有上水库和下水库的有压引水建筑物。装设具有抽水及发电两种功能的机组。）、潮汐式开发、梯级开发、潮汐电站是利用涨潮和退潮时所形成的水头发电的电站，分为单库单向（退潮时发电）、单库双向和双库连续（一高一低两个水库，单向发电）三种潮汐水电站。 梯级开发如在一条河流下游建一个高坝大库，库区淹没损失太大或经济技术水平有限，故可修多个较低的坝形成一系列的较小的水库。8.水利枢纽和水工建筑物的等级划分1、分等分级原因：使工程的安全可靠性与其造价的经济合理性适当统一起来。 2、方法：按规范规定，先按工程的规模、效益及在国民经济中的重要性，将水利枢纽分等，而后再对各组成建筑物按其所属枢纽等别、建筑物作用及重要性进行分级。我国水利枢纽的分等分级，按原水利电力部颁发的水利水电枢纽工程等级划分及设计标准规定进行，如书表1-2、表1-3、表1-4所示。3、不同级别水工建筑物设计基准期(即保质期)不同。如级挡水建筑物100年；其它永久建筑物50年等。 具体设计方法上的区别体现在：(1)抗御洪水能力：如建筑物的设计洪水标准、坝（闸）顶安全超高等。(2)稳定性及控制强度：如建筑物的抗滑稳定、强度安全系数，砼材料的变形及裂缝的控制要求等。(3)建筑材料的选用：如不同级别的水工建筑物中选用材料的品种、质量、标号及耐久性等。9、水工建筑物的分类(一)按用途 1、一般水工建筑物 当一种型式水工建筑物在不同场合或在同一场合，可以服务于几个水利事业部门时，这种水工建筑物称为一般水工建筑物。即通用型的，包括：(1)挡水建筑物：拦截水流，形成水库或者壅高水位。如坝、堤防及施工围堰等。 (2)泄水建筑物：用以宣泄水库或渠道中多余的水量。如设于河床的溢流坝、泄水闸、泄水孔，设于河岸的溢洪道、泄水隧洞等。 (3)输水建筑物：从水库或河道向下输送灌溉、发电或工业用水。如引水隧洞、引水涵管、渠道、渡槽、倒虹吸管、输水涵洞等。(4)取水建筑物：系输水建筑物的首部建筑，用来从水库或河道去睡，满足灌溉、发电，给水的用水要求。如深式进水口、进水塔和各种进水闸等。 (5)整治建筑物：用以调整和改善河道的水流条件，防止水流和波浪对河床、岸坡的冲刷。如丁顺坝、潜坝、导流堤、防波堤、护岸等。2、专门水工建筑物 专门为某一水利事业服务的建筑物。(1)水力发电建筑物：如水电站厂房、前池、调压井等。引水建筑物：进水口、沉沙池、压力前池、调压室、压力管道、尾水道等。发电厂房及附属建筑物：厂房、变电站、开关站等。(2)水运建筑物：如船闸、升船机、过木道等。(3)农田水利建筑物：如专为农田灌溉用的量水设备、沉沙池、渠系建筑物等。(4)给水、排水建筑物：如专门的进水闸、抽水站、滤水设备等。(5)过鱼建筑物：如鱼道、举鱼机等。农田水利建筑物：如专为农田灌溉用沉沙池、冲沙闸等。 水运建筑物：如船闸、升船机、鱼道、过木道等。(二)按使用期1、永久性水工建筑物：工程运用期间长期使用的建筑物。主要建筑物：失事后将造成下游灾害或严重影响工程效益。次要建筑物：失事后不致造成下游灾害或对工程效益影响不大并易于修复的建筑物。2、临时性水工建筑物工程施工期间使用的建筑物。根据用途，竣工后临时建筑物可转化为永久建筑物。第二章 岩基上的重力坝1.坝轴线定义：代表坝平面位置的一根横断河谷的线，拱坝及重力坝一般用坝顶上游面在水平面上的投影线，土坝一般用坝顶中心线。坝高：坝基（一般不包括局部深槽）的最低面至坝顶的高度。坝长：坝顶两端之间沿坝轴线的长度（对拱坝而言，有弧长及弦长两种说法）2.重力坝的类型：按坝体的高度：高坝：h70m；中坝：30mh70m；低坝：h30m。按坝体的结构形式：可分为实体重力坝，宽缝重力坝，空腹重力坝和预应力重力坝、装配式重力坝等。按坝顶是否泄水：分为溢流重力坝和非溢流重力坝段。按筑坝材料：分为砼和浆砌石重力坝。按施工方法：分为浇筑混凝土重力坝和碾压混凝土重力坝工作原理：利用自重在坝基面产生的摩擦力来抵抗水平水压力而满足稳定要求。利用坝体自重在水平截面上引起的压应力来抵消由水压力产生的拉应力以满足强度的要求。特点：优点安全可靠。对地形、地质条件适应性强。枢纽泄洪容易解决，便于枢纽布置。结构简单，施工方便，便于机械化施工结构及受力明确，应力及稳定计算比较简单。缺点剖面尺寸大，水泥石料等用量多。坝体应力较低，材料强度不能充分发挥。扬压力大，对稳定不利。砼体积大，水化热较高，温控要求较高，否易出现裂缝。重力坝设计步骤：1.总体布置2.坡面设计3.抗滑稳定校核4.压力校核5.细部结构设计6.地基处理7.溢流坝或泄水性设计8.监测设计重力坝实用剖面设计 (二)坝顶宽度1、满足设备布置、运行、交通及施工的要求，非溢流坝的坝顶宽度一般可取坝高的810%，并不小于3m。2、若作交通要道或有移动式启闭机设施时，应根据实际需要确定。当有较大的冰压力或漂浮物撞击力时，还应满足强度的要求。(三)坝顶高程防当墙顶高程由下二式中的较大值确定。正常蓄水位+h设 校核洪水位+h校 h2hl+h0+hc 其中h由波浪爬高及安全超高等组成，为坝顶或坝顶上游防浪墙顶应超出水库静水位的高度。（四）坝坡设计：下游坡比一般为m=0.6-0.8；上游坡比一般为n=0-0.2；且坝底宽约为坝高的0.7-0.9倍。3.扬压力：渗透压力和浮托力之和。扬压力形成原因：上下游水位差；砼、岩石都是透水材料。降低扬压力：帷幕灌浆（在地基设置排水道）宽缝重力坝、空腹重力坝。4.消能防冲的原理尽量使下泄水流的动能消耗于水流内部的紊动中，以及与空气的摩擦上使下泄水流对河床的冲刷不致危机坝体安全。消能途径：水与空气、固体边界、水与水常见的消能工形式有：挑流消能、底流消能、面流消能和戽流消能等。挑流消能 结构简单，施工维修方便，耗资省。但冲刷严重，尾水波动大、雾化大。适用：基岩比较坚固的中、高水头坝。底流消能流态稳定、消能效果好，但要在下游修砼护坦，并形成消力池，造价高。适用：水头较小的中、低坝或基岩软弱的河道。坝身泄水孔的布置(一)坝身泄水孔的作用及类型泄水重力坝：重力坝中的溢流重力坝和带有坝身泄水孔的重力坝。作用预泄水库，增大水库调蓄能力；放空水库以检修；排放泥沙，减少水库淤积；随时向下游放水，满足航运或灌溉要求；施工导流。类型(1)按流态：分为有压泄水孔和无压泄水孔。(2)按作用：泄洪孔、发电孔、冲沙孔、灌溉孔、导流孔等，尽量一孔多用。(3)按高程：中孔、底孔。有压泄水孔工作闸门布置在下游出口处，进口处设置事故检修闸门。孔身常需钢板衬砌。(二)泄水孔的结构布置其组成包括以下几部分：1、进口曲线：工程上常采用椭圆曲线或圆弧曲线的三面收缩矩形进水口。2、闸门和闸门槽深孔常用的闸门也是平面和弧形闸门。为减免门槽空蚀，矩形收缩型门槽较好。3、孔身：有压泄水孔多采用矩形断面；无压泄水孔通常采用矩形断面。4、出口消能段：挑流和底流消能 渐变段重力坝的材料和构造一、混凝土重力坝的材料(一)水工混凝土的特性指标水工混凝土除要求有足够的强度以外，还应有一定的抗渗性、抗侵蚀性、抗冻性、抗裂性、抗磨性和低热性等。1、强度等级龄期涵义：如某混凝土龄期为90天？是试块做好后保存90天后再进行抗拉、压试验确定其强度。混凝土标号：如c10？标准立方体混凝土的极限抗压强度为10mpa。重力坝常用c10、c15、c20、c25等级别。c7.5只用于应力很小的次要部位或作回填用，而c30或更高强度等级的砼应尽量少用。碾压砼强度等级不应低于c5。坝体砼抗压设计龄期一般为90天，且180天，同时规定相应28天龄期的强度，作为早期强计的控制。抗拉强度一般采用28天龄期强度。2、混凝土的耐久性：抗渗性、抗冻性、抗磨性、抗侵蚀性。 (二)坝体混凝土的分区区为上、下游最高水位以上坝体外部表面混凝土。在寒冷地区多采用厚2m-3m的抗冻混凝土，一般用c15。区为上、下游水位变化区的坝体外部表面混凝土，多采用厚3m-5m的抗渗、抗冻并具有抗侵蚀性的混凝土，一般用c15。 区分别为上、下游最低水位以下坝体外部表面混凝土，其抗渗性要求较高，多采用厚2-3m的抗渗混凝土，一般用c20。区为坝体靠近基础的底部混凝土，主要满足强度要求，一般用c20。v区为坝体内部混凝土，多采用低标号低热混凝土，一般用c10-15。区抗冲刷部位的混凝土，如溢流面、泄水孔、导墙和闸墩等。一般用c20-25 ，严寒地区应满足抗冻要求，一般用c25以上。选用各区砼时，应注意：（1）尽量减小整个枢纽中不同砼标号的类别，便于施工。（2）相邻区的强度等级相差不宜超过两级；同一浇筑块中砼的标号也不得超过两种。（3）分区厚度一般不小于2-3m。二、混凝土温度裂缝及防裂措施(一)温度裂缝的成因砼温度发生变化，其体积也随着胀缩，由于砼坝体不能自由伸缩，从而产生温度应力，而当拉应力超过砼的抗拉能力时，出现裂缝。(二)防止温度裂缝的措施加强温度控制；提高砼的抗裂强度；保证砼的施工质量和采用合理的分缝、分块等。加强温度控制措施：a.降低砼的浇筑温度。采用预冷骨料和加冰屑拌制砼；采用低热水泥；运输过程中的隔热保温等。加入粉煤灰等掺和料及减水剂等外加剂；b.减少砼水化热温升。采用冷却水管；减少浇筑层厚度；延长浇筑块之间的间歇时间；在混凝土中埋大块石等。c.加强对砼表面的养护和保护。在砼浇筑后初期冬、夏各如何处理？冬季对坝块表面加覆盖；夏季喷水养护等。重力坝各缝的意义1、横缝定：垂直坝轴线的竖向缝，用于将坝分成若干个独立坝段。可兼作沉降缝、温度缝及施工缝。间距一般12-20m，若作温度缝为24m，作沉降缝可达50-60m。(1)永久性横缝：指由坝底至坝顶的贯通缝。一般在坝段间预留1-2cm的缝；或如基岩良好，也可不留间隙，缝面不凿毛。应设止水：材料为金属，橡胶、塑料、沥青及钢筋等。（2）临时性横缝：施工期起沉降及温度缝的作用，后将其回填灌浆而使相邻坝段形成整体。临时性横缝需设置止浆片及键槽。适用条件：主要用于河谷狭窄、岸坡较陡、坝基地质条件较差或强地震区，以提高坝体的抗滑稳定性。纵缝：平行于坝轴线方向，为适应砼土的浇筑能力和减小施工期的温度应力而设置的临时缝。纵缝布置形式有竖直、错缝、斜缝。（1）.铅直纵缝（竖缝）应设键槽及止浆片。铅直纵缝灌浆时间：待坝体降到稳定温度后，缝张开度达0.5mm以上，水库蓄水运行前应进行。 (2)通仓浇筑水平施工缝：是上下新老层混凝土浇筑块之间的施工接缝，为临时缝。在接近基岩面附近用0.75-1.0m的薄层浇筑，以便通过表面散热。上下层之间间歇3-7天。纵缝两侧的水平缝不宜在同一高程。碾压砼坝“金包银”式布置。即坝体内部用碾压砼填筑，上、下游和坝基面用23m厚的常态砼填筑。在管道及廊道周围布置一定厚度的低含钢率钢筋砼。重力坝的地基处理一、坝基的开挖与清理 二、基础的固结灌浆和帷幕灌浆 三、坝基排水设施 四、坝基软弱破碎带的处理溢流重力坝下游坝面曲线组成溢流面曲线组成：顶部曲线段、中间直线段、顶部曲线段：目前我国广泛采用wes曲线堰下部反弧段：作用为使水流平顺地与下游水面衔接。反弧半径可取r=(610)h。其中h为校核洪水闸门全开时反弧处的水深，流速越大，r越大。中部直线段：与坝顶曲线和反弧段相切，坡度与非溢流坝段的下游坡相同。第三章 拱坝与支墩坝拱坝 固接于基岩的空间壳体结构，在平面上呈凸向上游的拱形。其拱冠剖面呈竖直的或向上游凸出的曲线形，坝体结构既有拱作用又有梁作用。工作原理 水平荷载一部分通过拱的作用压向两岸，另一部分通过竖起梁的作用传到坝底基岩。拱坝的特点体现在：高次超静定结构、抗震性强、节省工程量。对地形地质条件要求较高。坝体不设永久性伸缩缝，温度变化对其稳定性影响较大。河谷的宽比与拱坝厚高比的关系宽高比：河谷宽度l与坝高h的比值。厚高比：坝厚t与坝高h的比值。 l/h1.5，薄拱坝，t/h 4.5，可修重力坝或拱形重力坝。说明：l/h河谷深窄水平拱圈跨度较短，受力大部分传给两岸坝体较薄。目前建设的拱坝中，上述比例界限已被突破。如：奥地利的希勒格尔斯双曲拱坝，坝高130m，l/h=5.5，t/h=0.25；我国四川丰都县联合薄拱坝，l/h达14.25，t/h=0.25。优良的地形条件应该是河谷断面是v形，l/h较小，两岸对称无突变。拱坝封拱温度及封拱时机的选择一、拱坝运行期温度荷载运行期坝体温度封拱温度。二、封拱温度：即拱坝灌浆封拱时的温度。封拱温度一般为年平均气温或略低。(1)温升：外界温度高于封拱温度。对坝肩稳定不利，对应力有利；(2)温降：外界温度低于封拱温度。对坝肩稳定有利，对应力不利。拱坝接缝灌浆时机的选择：拱坝分块浇筑并充分冷却后，待坝体温度冷却至恒温或低于稳定温度2-3后，满足封拱温度条件，缝张开度0.5mm，缝两侧砼龄期4个月，在水库蓄水之前进行。拱坝的泄水方式1、坝顶溢流(1)自由跌落式：适用比较薄的双曲拱坝或小型拱坝。要求基岩良好，单宽流量较小，因水舌在坝坝脚附近，须设防护设施，堰顶可设或不设闸门。(2)鼻坎挑流式：应用比较广泛。为了使泄水跌落远离坝脚，常在溢流堰顶曲线末端以反弧段连接成为挑流鼻坎。2、坝面溢流：适用单宽流量较大的重力拱坝。3、坝肩滑雪道式泄流：适用于泄流量大、较薄的拱坝。4、坝身孔口泄流：一般为压力流，流量大，挑距远。薄拱坝孔口多用矩形断面，重力拱坝孔口多采用圆形断面。支墩坝 是由一系列支墩和挡水面板组成。挡水面板支承在支墩上，库水压力通过挡水面板和支墩传给地基，支墩依靠自重维持稳定。支墩坝的类型(1)按溢流方式：可分为非溢流和溢流两种。(2)按挡水面板的结构：可分为连拱坝、平板坝和大头坝三种，如图3-31。 第四章土石坝土石坝工作特点1、稳定方面。抗剪强度低。(失稳形式主要是坝坡滑动或连同部分地基一起滑动。)2、渗流方面。(渗流会使水库：损失水库水量；产生渗透压力，引起管涌、流土等渗透变形流土：在渗流作用下，土体从坝身或坝基表面被掀起浮动的现象称为流土。) 3、冲刷方面4、沉降方面5、其他方面：如冰的冻胀、地震作用等。优缺点1、土石坝的优点 (1)可以就地取材，节省大量水泥、木材和钢材，减少运输量，降低造价，比其他坝型经济。 (2)适应不同的地形、地质、气候条件。 (3)施工技术简单，工序少，便于组织机械化快速施工。(4)结构简单，工作可靠，便于管理、维修和加高、扩建。2、土石坝的缺点(1) 需在河岸上另设溢洪道或其它泄水建筑物。(2)施工导流不如混凝土坝方便。(3)粘性土料的填筑受气候条件影响较大。(4)坝体断面大，体积大，工程量也较大。管涌：在一定渗流作用下，土体中的细颗粒沿骨架颗粒所形成的孔隙管道移动或被渗流带走的现象称为管涌，发生于无粘性土中（沙砾料）。土石坝的防渗体分类 匀质土坝、心墙坝、斜墙坝、斜心墙坝、多种土质坝。设置防渗设施的目的：减少通过坝体和坝基的渗流量。降低浸润线，增加下游坝坡的稳定性。降低渗透坡降，防止渗透变形。土坝的防渗措施：包括坝体、坝基及坝身与坝基、岸坡及其它连接建筑物连接处的防渗。坝体的防渗体：主要是心墙、斜墙、铺盖、截水墙等。土石坝基本设计步骤土石坝排水体类型、特点土石坝坝身排水方式，各自使用条件1. 贴坡排水(表层排水) 一般适用于中小型工程且下游无水的均质坝和浸润线较低的心墙、斜墙坝。2. 堆石棱体排水但需要的块石较多，造价较高，且与坝体施上有干扰，检修较困难。多用在较高的坝和石料比较丰富的地区。3. 坝体内排水一般适用于下游无水、坝体和坝基土壤的透水性较小的情况4. 综合排水为发挥各种排水型式的优点，在实际工程中常根据具体情况采用几种排水型式组合在一起的综合排水沙砾地基主要问题地基透水性大。 地基处理目的：减少地基的渗流量并保证地基和坝体的抗渗稳定。 处理方法：上防(上游防渗)下排(下游排水减压)。土石坝与混凝土建筑物的连接插入式定义：从砼坝与土石坝的连接部位开始，砼坝的断面逐渐缩小，最后成为砼心墙插入土坝心墙内。特点：结构简单，也较经济，所以在高、中、低坝均采用较多。侧墙式土石坝与溢流坝、溢洪道，水闸或船闸连接时，一般采用侧墙式连接型式。侧墙式包括重力墩式和翼墙式等。翼墙式连接是把连接处的混凝土边墩或边墙向上、下游延伸做成圆弧形或八字形翼墙，第五章 水闸水闸按任务类型基本分类(1)进水闸 (2)节制闸）(3)冲沙闸（4)分洪闸(5)排水闸 (6)挡潮闸 (7)排冰闸(8)船闸（专门建筑物）。二、水闸的组成部分以开敞式水闸为例进行讲述。(一) 上游连接段1、功用：引导水流平顺、均匀地进入闸室，同时起防冲、防渗、挡土作用。2、组成：上游防冲槽、铺盖、护底、上游两岸护坡和翼墙等组成。等。 (二) 闸室段1、功用：是水闸的主体部分，起挡水和调节水流作用。2、结构：闸室可通常为砼或钢筋砼结构。小型水闸有些部分可采用浆砌石。3、组成：底板、闸墩、边墩、闸门、胸墙 、工作桥 、交通桥 、启闭机(13) (三)下游连接段1、功用：引导水流均匀扩散，消能、防冲及安全排出流经闸基和两岸的渗流。2、组成：消力池、海漫、下游防冲槽、下游翼墙、两岸护坡等。第六章 岸边溢洪道溢洪道的适用条件：拦河坝为土石坝。在薄拱坝或轻型支墩坝的水库枢纽中，当q较大，h较高时。 河谷狭窄，布置溢洪道和坝后电站有矛盾，而河岸又有适于修建溢洪道的条件时。 有垭口地形。利用施工导流洞改建。 正槽溢洪道是以面向水库上游的宽顶堰或实用堰作溢流控制堰的坝外表孔溢洪道。正槽溢洪道由引水渠（使水流平顺地进入控制段，改善堰身及泄槽的流态。）、控制段（控制水库水位和下泄流量的关键部位，故而又称控制堰。）、泄水槽（泄槽段布置在溢流堰后，与出口消能段相接，将下泄洪水由水库上游水位高程降到下游水位高程。泄槽底纵坡常取较陡，故又称陡槽。）、消能段及尾水渠组成（将经过消能后的水流，比较平稳地泄入原河道。）。其中控制段、泄槽、消能段为主体。第六章 水工隧洞进水口建筑物一、无压进水口二、有压进水口(深孔式进水口建筑)1、竖井式进水口。适用：地质条件良好，岸坡岩体完整、稳定、坚固，坡度适宜，易于开挖平洞和竖井的情况。2、塔式进水口。可分为封闭式和框架式两类。适用：土石坝，或进口处山岩地质条件较差，岸坡又比较平缓，不宜开凿竖井的情况。3、岸塔式(岸墙式)。适用：地质条件较好，岸坡较陡，进口处岩石坚固，不易挖井，可开挖成近于直立的陡壁。4、斜坡式。适用：岸坡地形地质条件适合的中小型工程或仅安装检修闸门的进水口，要求较为完整的岩坡。 5、组合式进水口6、坝式进水口：它位于混凝土坝或河床式电站厂房的上游坝体内，成为统一整体。适用：砼重力坝的坝后式厂房、坝内式厂房和河床式厂房。三、进水口附属构造水工隧洞进口段包括：进水喇叭口、闸门室、通气孔、平压管、渐变段等几部分。1、闸门前、后渐变段(同重力坝坝身泄水孔)2、通气孔 3、平压管(充水阀)当隧洞进口设两道闸门时，常采用。作用：开启闸门(检修闸门)前向引水道充水，平衡闸门前后水压，以便在静水中开启闸门，从而减小闸门起门力。 位置：其可以布置在工作闸门上，但更常用的是设置连通闸门上下游侧的旁通管，在管中设充水阀，充水阀可以设置在廊道内。4、拦污栅：防止有害污物及漂浮物进入进水口，影响过水能力。水工隧洞的洞身段断面型式1、有压隧洞的断面型式一般采用圆形，在围岩较好，内水压力不大时，为了施工方便，也可采用无压隧洞常用的断面形式(城门洞形、马蹄形等)。2、无压隧洞的断面形式(1)圆拱直墙形(城门洞形)：适用于地质条件较好，垂直山岩压力较大而无侧向山岩压力，或侧向山岩压力很小的情况。(2)马蹄形或蛋形：适用于山岩压力较大(岩石比较软弱破碎)，垂直山岩压力和侧向山岩压力均较大的情况。(3)圆形：适用于地质（围岩条件）较差，且地下水压力较大，掘进机施工情况。水工隧洞的适用条件：1.山坡起伏地区的引水段2.采用明渠挖方下经济或可能采用地质灾害威胁时。3.土石坝无条件采用其他导流及泄洪建筑物4.地下厂房。喷锚支护是利用锚杆和喷混凝土进行围岩加固的总称。两者可单独使用，也可联合使用，还可附加钢筋网。喷锚支护的基本类型1)锚杆支护(节理发育的围岩常采用)2)喷混凝土支护3)喷混凝土+锚杆支护4)喷混凝土+锚杆+钢筋网支护地下埋管施工过程：开挖岩洞（清理石渣、支护）、安装钢管、回填混凝土、回填灌浆（之后14天后进行）、固结灌浆（接缝灌浆于固结灌浆14天后进行）降低施工缝、降低钢筋厚度。通航建筑物：船闸（利用闸室中水位的升降将船舶浮运过坝，通航能力大，安全可靠）升船机（利用水力或者机械力垂直或斜面方向升降承船箱）压力管道按照布置方式分为：明管、地下埋管、坝体压力管道。地下埋管施工要点：开挖岩洞、清理石渣、喷锚支护安装钢管回填混凝土各种灌浆（回填、结固、接缝）压力管道供水方式各自条件1、单元供水：一管一机。结构简单、工作可靠、灵活性好，易于制作，无岔管，但造价高。适用：单机流量大、长度短的地下埋管或明管；砼坝内管道和明管道。2、联合供水：一根主管，向多台机组供水。造价低，但结构复杂、灵活性差。适用：水头高、流量小、引水道长的地下埋管和明管。3、分组供水：设多根主管，每根主管向数台机组供水。优缺点介于单元供水及联合供水之间。 适用：管道较长，机组台数多，需要限制管径过大的地下埋管和明管。第九章 渠首 以灌溉渠首工程为例，可分为无坝渠首、有坝渠首、水库渠首及提水渠首等四种类型，而通常所说的灌溉渠首工程为无坝渠首和有坝渠首。第十章 水电站建筑物1、冲击式水轮机：转轮在大气压下工作。类型(范围)：可分为水斗式（高水斗电站）、斜击式（20m300m）和双击式斜击式水轮机 由喷嘴出来射流，是沿着与转轮平面成某一角度(约为22.5)的方向冲击转轮。双击式水轮机 由喷嘴出来的射流首先从转轮外缘冲击叶片，接着水流又自内缘再一次冲击叶片。水斗式水轮机 组成：喷管、折流板、转轮、机壳、尾水槽等。水流过程：高压水流喷管转轮(或拆流板)机壳、引水板 尾水槽。混流式水流过程：水流蜗壳座环导叶转轮尾水管下游。2、反击式水轮（1.从十几米到六七百米。2.适用于低水头3.适用水头较宽广、高达200m。）转轮完全浸泡在水中。蜗壳：使水流产生圆周运动，形成环流，根据作用水头不同可选用混凝土和金属蜗壳两种。当hmax40m，蜗壳用钢筋砼浇筑，简称砼蜗壳，断面为梯形。目前hmax可达80m。蜗壳进口断面：蜗壳进口垂直水流方向，且延长线通过机组轴心的断面。尾水管：引导水流进入下游河道，并回收部分动能和压能。 3、可逆式水轮机根据旋转方向的不同，可兼作水泵与水轮机使用，故又称水泵水轮机。适用于抽水蓄能电站及潮汐电站。水电站厂房组成部分厂区枢纽：主厂房、副厂房、主变压器场、开关站、厂区交通、引水道、尾水道。主厂房平面：主机房（房、间）、安装房（装机场）。zz440 -lh - 430：表示轴流转浆式水轮机，型号440，立轴，混凝土蜗壳，转轮直径430cm。 2cj30w 120/(210)：表示一根轴上有两个转轮的水斗式水轮机，转轮型号为30，卧轴，转轮直径为120cm，每个转轮上有两个喷嘴，射流直径为10cm。水工建筑物复习题 1.1 何为水利工程？何为水工建筑物？ 1.2 水利工程按承担的任务和对水的作用是如何分类的？ 1.3 水工建筑物主要按什么分类？并简述其分类1.1答：水利工程：对自然界的地表水和地下水进行控制和调配，以达到除害兴利的目的而修建的工程。如拦河坝，电站，污水处理，港口码头，航道整治等工程。水工建筑物：用来控制和调配江河湖海等水流而修建的建筑物。1.2 答： 按工程承担的任务分为：防洪工程、农田水利工程、水力发电工程、供排水工程、港航工程、环境水利工程、综合利用水利工程按工程对水的作用分为：蓄水工程、排水工程、取水工程、输水工程、提水工程、水质净化及污水处理工程1.3 答：主要是按对水的作用分类。主要分为：挡水建筑物：坝、闸和堤防等泄水建筑物：溢洪道、泄洪洞等输水建筑物：输水洞、引水管、渠道、渡槽取水建筑物：输水建筑物的首部建筑物：进水闸、泵站专门建筑物：电厂、船闸、升船机、鱼道、筏道整治建筑物：用来整治河道、改善河道的水流条件，如丁坝、顺坝、导流堤等。第二章 2.1 绘制水利工程建设系统，并指出其中的关键环节。 2.2 水利枢纽分等的依据是什么？共分为几等？ 2.3 水工建筑物分级的依据是什么？共分为几级？ 2.4 水工建筑物承受的主要荷载有哪些？并掌握自重、静水压力、扬压力的计算方法。 2.5 简述水工建筑物作用效应的分析方法。 2.6 水工建筑物工作状况有哪三种？作用效应有哪三种？效应组合有哪三种？ 2.7 建筑物设计安全储备的表达形式有哪两类？并详述极限状态设计的概念和类型？ 2.8 正确理解结构功能函数z=r-s的意义，z0安全吗？ 2.9 正确理解可靠指标的含义，可靠指标越大越可靠吗？ 2.10 水工建筑物抗震设计含哪两部分的内容？ 2.1 答：关键环节：规划和设计工作。2.2 答：依据：规模、效益、重要性；共分五等。2.3 答：依据：工程等别、作用、重要性；共分五级。2.4 答：主要荷在载有自重、水压力（包含静水压力、动水压力、水重等）、波浪压力、泥沙压力、扬压力等。计算方法见教材。2.5 答：分析方法主要有：物理模型试验法，含水力学模型试验和结构模型试验。数学模型模拟法，含解析法、差分法和有限元法经验类比法2.6 答：工作状况：持久状况，短暂状况，偶然状况。作用效应：永久作用，可变作用，偶然作用。作用效应组合：基本组合，施工、检修组合，特殊组合。2.7 答：设计安全储备的表达形式有单一安全系数法和分项系数极限状态设计法两类。极限状态是指当整个结构或结构的一部分超过某一特定状态，结构就不能满足设计规定的某种功能要求，那这一特定状态就叫该功能的极限状态。极限状态设计的类型有：承载能力极限状态当出现刚体失去平衡,材料强度不足而破坏,结构失稳,结构转变为机动体系,结构体产生渗透失稳等现象时，表明结构已超过承载能力极限状态，已不安全。正常使用极限状态当出现影响结构正常使用或外观变形,不良振动,局部损害等现象时，表明结构已超过正常使用极限状态，不能正常使用。2.8 答：结构功能函数z=r-s中的z表示结构功能，r表示结构抗力，s表示作用效应。z0表示结构抗力小于作用效应，已不安全。2.9 答：可靠指标为结构功能函数的平均值与其均方差的比值，它可表征结构的可靠度大小。可靠指标越大越可靠。2.10 答：主要包含：抗震计算；抗震工程措施。第三章 3.1 重力坝的工作特点是什么？基本剖面是何形状？一般采用什么材料？ 3.2 简述重力坝的优缺点。 3.3 重力坝的设计内容包括哪几个部分？ 3.4 简述重力坝失稳破坏的机理？ 3.5 掌握单滑面的抗剪强度和抗剪断公式。 3.6 简述深层抗滑稳定的计算方法类型。 3.7 岸坡坝段与河床坝段相比，抗滑稳定有何特点？ 3.8 简述提高坝体抗滑稳定的工程措施。 3.9 简述重力坝应力分析的方法，掌握重力坝水平截面边缘应力的计算公式，边缘主应力面于何处？为何边缘应力是首先需计算的应力？ 3.10 除主要荷载以外，对坝体应力的影响还有哪些因素？ 3.11 简述坝体温度变化的阶段？何为水热化温升和温度回降值？ 3.12 施工期温度引起的应力主要有哪两类？ 3.13 简述温度裂缝的类型和温度控制的措施。 3.14 重力坝最小剖面如何确定？常用剖面形态有哪几类？坝顶高程如何确定？ 3.15 重力坝极限状态设计分哪两类？其验算的主要内容是什么？ 3.16 掌握重力坝在水压力,水重,扬压力,自重荷载下的边缘应力和抗滑稳定验算。 3.17 简述重力坝易出现地震震害的位置和抗震措施。 3.18 简述溢流重力坝的工作特点和类型。 3.19 简述溢流重力坝的基本要求。 3.20 溢流重力坝孔口设计的影响因素有哪些？简述孔口形式类型及其特点。 3.21 溢流重力坝通常设计成等同的奇数孔，为什么？ 3.22 为什么说单宽流量是溢流重力坝设计中很主要的控制性指标？ 3.23 简述孔口尺寸设计应考虑的因素。掌握两种孔口形式过流量的计算公式。 3.24 为何闸墩上游端需做成圆弧形或流线型？溢流坝设置边墙的作用是什么？ 3.25 简述空化和空蚀的概念，流速大于多少时就可能发生空蚀？什么是引起溢流面发生空蚀的主要原因？空化数大于初生空化数时会发生空蚀现象吗？ 3.26 掺气虽然可减少空蚀，但也存在什么不利之处？ 3.27 水流脉动对溢流坝有什么害处？ 3.28 溢流面体形包括哪三段？上游第一段一般采用什么曲线？ 3.29 消能工的原理是什么?能量转换的途径有哪些?辅助消能工主要有哪几种? 3.30 详述泄水重力坝消能工的主要形式和原理？ 3.31 简述底流消能的特点及其与下游水流的衔接形式、形成消力池的主要措施。 3.32 护坦的主要作用是什么？稳定验算主要验算其什么内容？ 3.33 挑流消能工的主要设计内容有哪些？ 3.34 折冲水流是如何形成的？ 3.35 简述坝身泄水孔的作用和特点及其分类。 3.36 坝身泄水孔进口通常用什么曲线？为何需设平压管和通气孔？ 3.37 重力坝地基处理的作用是什么？它主要包括哪些内容？ 3.38 坝基固结灌浆和帷幕灌浆的目的是什么？灌浆一般布置何处？ 3.39 坝基排水主要采用什么措施？其目的是什么？ 3.40 陡、缓倾角顺流方向断层通常采用什么措施处理？横流方向断层又如何？ 3.41 坝基软弱夹层有何害处？一般采用什么方法处理？ 3.42 水工混凝土一般应满足哪些性能的要求？其材料组成有哪几种？ 3.43 混凝土重力坝为何要分区？分缝的类型和目的是什么？ 3.44 重力坝为何需设廊道系统？ 3.45 何为碾压混凝土重力坝？与常态混凝土相比它有何优点？ 3.46 简述浆砌石重力坝的优缺点，其防渗设施有哪些？ 3.47 浆砌石重力坝主要有哪些材料？ 3.48 何为宽缝重力坝？并简述其优缺点? 3.49 何为空腹重力坝？并简述其优缺点? 3.50 何为支墩坝？并简述其结构形式? 3.51 简述大头坝的头部和支墩形式。 第三章3.1答重力坝的工作特点：主要依靠坝体自重产生的抗滑力满足稳定要求；依靠坝体自重产生的压应力来抵消水压力产生的拉应力。基本剖面：三角形。材料：混凝土和浆砌石。3.2答优点：安全可靠；对地形、地质条件的适应性强；枢纽泄洪问题容易解决；便于施工导流；施工方便；结构作用明确。缺点：耗材多；材料强度未充分发挥；坝底扬压力大；施工温度控制严格。3.3答主要包括剖面设计稳定分析应力分析构造设计地基处理泄洪设计监测设计。3.4答重力坝失稳破坏的机理：坝踵胶结面出现微裂松弛区坝址胶结面出现局部剪切屈服屈服范围向上游延伸形成整体滑动失稳。3.5答（见教材）3.6答深层抗滑稳定计算方法类型分为：分区计算法，含剩余推力法；被动抗力法；等安全系数法整体计算法。3.7答岸坡坝段坝基是倾向河心的斜面或折面，有向下游和河心滑动的双重趋势，稳定性不如河床坝段。3.8答提高坝体抗滑稳定的工程措施主要有：利用水重：将上游面做成倾斜以利用水重。利用有利的开挖轮廓线设置齿墙：齿墙阻断软弱面，改变滑动面位置，增加抗滑力抽水措施：抽去坝底渗透水，减少浮托力。加固地基：帷幕灌浆以减少坝基渗透能力，固结灌浆以增加坝基强度和整体性，断层处理以减少坝基软弱结构面。横缝灌浆：将局部或全部横缝灌浆，增加坝体的整体稳定性。预加应力措施3.9答重力坝应力分析的方法主要有：模型试验法；材料力学法；弹性理论的解析法；弹性理论的差分法；弹性理论的有限元法。边缘最小主应力为坝面，最大主应力为垂直于坝面的剖面。因最大最小应力均出现在坝面，所以需首先校核边缘应力。3.10答除主要荷载以外，对坝体应力的影响还有如下影响：地基变形模量对坝体应力的影响坝体混凝土分区对坝体应力的影响纵缝对坝体应力的影响分期施工对坝体应力的影响温度变化及施工过程对坝体应力的影响3.11答坝体温度变化主要有温度上升期、降温期和稳定期三个阶段。水热化温升是指最高温度与入仓温度之差；温度回降值是指最高温度与年均气温之差。3.12答地基约束引起的应力内外温差引起的应力3.13答温度裂缝的类型主要有：贯穿性裂缝：含横向贯穿性裂缝、纵向贯穿性裂缝、水平向贯穿性裂缝。表面裂缝温度控制的措施主要有：降低砼的入仓温度tj降低砼的水热化温升tr加强砼表面的养护3.14答重力坝最小剖面确定：根据自重、上游静水压力(库水位与坝顶平,通常是校核洪水位)和扬压力三项主荷载作用下，满足稳定和强度要求的工程量最小的三角形。常用剖面形态：上游面铅直；上游面上直下斜；上游面斜向上游。坝顶高程取设计洪水位相应坝顶超高与校核洪水位相应坝顶超高中的最大者，其中安全超高包括波高、波浪中心线距静水面高度和安全加高三部分。3.15答重力坝极限状态设计包含承载能力极限状态；正常使用极限状态。其中承载能力极限状态需验算坝基面或深层抗滑稳定和坝趾抗压强度，正常使用极限状态需验算坝踵不出现拉应力。3.16答见作业3.17答重力坝易出现地震震害的位置：坝顶和断面突变处易出现裂缝；原有裂缝易扩展延伸；孔口及廊道附近易开裂；接缝止水易破坏。重力坝抗震措施：作好地基处理，加强接触面的结合；加强施工质量控制和养护,防止出现早期裂缝；重量、变形、刚度、几何等突变部位设缝；增加坝顶强度、刚度以及布筋；孔口、廊道附近布筋；坝后设置检修桥。3.18答工作特点：将规划库容不能容纳的洪水经由坝顶泄向下游，以满足防洪和大坝安全要求。类型：开敞溢流式；大孔口溢流式3.19答足够的孔口尺寸,良好的孔形,较高的流量系数；水流平顺, 不产生负压和振动, 避免发生空蚀；保证下游河床不产生危及大坝安全的局部冲刷；下泄水流不产生折冲水流等,不影响其他建筑正常运行；有灵活控制下泄水流的设备。3.20答影响因素主要有洪水设计标准；下游防洪要求；库水位壅高限制；洪水预报的准确度；泄水方式；地形、地质条件。孔口形式类型：开敞溢流式；大孔口溢流式开敞溢流式的特点：坝体不设胸墙，出流常为堰流；孔口埋深浅，闸门水压力较小，孔口尺寸可以较大，泄流量较大，超泄能力强；可排泄冰凌和其他漂浮物；闸门于坝顶，易检修；应用较广泛。大孔口溢流式的特点：坝体上部设胸墙，出流常为孔口出流，但当水位低于胸墙时为堰流；堰顶较低，需设工作闸门和检修闸门；超泄能力常比开敞溢流式小。3.21答采用相同闸孔诣在检修闸门、启闭设备等设施可共用，且泄流量相同可对称泄流。采用奇数孔目的在于闸门对称布置，可对称泄流以减轻消能负担，避免折冲水流等。3.22答因为单宽流量是确定溢流坝的净宽和堰顶高程的主要参数；单宽流量是影响消能工设计的关键因素；单宽流量是影响坝下冲刷的主要因素。3.23答孔口尺寸设计应考虑的主要因素：泄洪要求：泄流单宽流量是关键因素；闸门和起闭机械：闸门承载能力和起闭能力等；枢纽布置：枢纽中其他建筑的布置是否宽松；下游水流、地质条件：下游水的深度、岩石硬度等；下游消能工的性能：消能工消能效果等。两种孔口形式过流量的计算公式见教材。3.24答闸墩上游端需做成圆弧形或流线型是为了进口水流平顺、减少水流侧收缩。溢流坝设置边墙的作用是起闸墩和分隔作用。3.25答空化：当高速水流在某点的压力低于饱和蒸汽压强时，水体中固有的小气核迅速膨胀而成小空泡，这种现象称为空化。空蚀：当空气泡进行高压区受压而溃灭,因溃灭时间短暂,产生很高的局部冲击力，当坝面冲击力大于材料凝聚力时，坝面遭到破坏，这种现象称为空蚀。流速大于15m/s时就可能发生空蚀。坝面不平整是引起溢流面发生空蚀的主要原因。空化数大于初生空化数时不会发生空蚀现象。3.26答掺气虽然存在减少空蚀；射流掺气消耗大量能量而有利于消能工等益处。但也存在增加水深从而加大工程投资；形成雾化区等的不利之处。3.27答增大建筑物的瞬时荷载；脉动周期性引起的振动可能对轻质建筑造成振动；增加空蚀破坏的可能性。3.28答溢流面体形由顶部曲线段、中间直线段、反弧段组成。上游第一段一般采用复合圆弧或椭圆曲线。3.29答消能工的原理：通过水跃等局部水力现象，将水流动能转换为热