水利工程概论复习题及答案

第一章1. 水资源的概念及特质 A 、地球上地表地下和空气中用于满足人类生活和生产需要的水源统称为水资源。B 、a 资源的循环性 b 储量的有限性 c 分布的不均匀性 、害的双重性2. 我国水资源的特点以及解决我国水资源面临问题的途径 特点水资源总量丰富水资源均量相对不足时空分布不均水土流失及水质污染情况不容忽视解决途径水资源短缺和用水许可地下水资源的利用和保护生态流量水污染的控制和治理 3. 水利事业的涵义及效益、防洪措施、水力发电原理A 、涵义为了充分利用水资源研究自然界的水资源对河流进行控制和改造采取工程措施合理使用和调配水资源以达到兴利除害的各部门从事的事业统称为水利事业 B 、效益主要有防洪、农田水利、水 力发电、工业 及生活供水 、排水、 航运、水产、旅游 等 C 、防洪措施增加植被、加强水土保持提高河槽行洪能力提高蓄洪、滞洪能力 D 、水利发电原理树立发电就是利用蓄藏在江河、湖泊、海洋的水能发电现代技术主要是利用大坝栏蓄水流形成水库抬高水位依靠落差产生的位能发电 第二章 1. 河川径流形成过程及阶段河川径流是自降水开始到河水从海口断面留出的整个过程。一般要经历降水、蓄渗入渗、产流和汇流几个阶段2. 与其他电站相比水电站的工作特性 1 发电能力和发电量随天然径流情况变化2 发电机组开停灵活、迅速3 建设周期长运行费用低廉. 3 坝式、引水式和混合式水电站类型的运行特点、投资特点、适用条件A 、坝式水电站是在河道上修筑大坝截断水流抬高水位在靠大坝的下游建造水电站厂房甚至 用厂房直接挡 水 B 、引水式水 电 站一般仅修筑很低 的坝通过取 水口将水引取到较远的、能够集中落差的地方修建水电站厂房。引水式水电站对上游造成的影响小造价相对较低为许多中小型水电站采用 C 、混合式水电站修建有较高的拦河大坝用水库调节水量水电站厂房修建在坝址下游有一定距离的某处合适地方用输水隧洞或输水管道将发电用水从水库引到水电站厂房发电混合式多用于土石坝枢纽以及建于山区性狭窄河谷的枢纽 4. 兴利调节原理及类型的判断A 、原理径流调节的原理为水量平衡即 用= V 式中W 来为时段T 内从河道进入水库的天然来水量W 用为时段T 内水库的供水量V 为库容增量即蓄积在水库中的水量V0 表示水库库容增加水库蓄水V0 表示水库库容减少水库供水。 B 、类型无调节日调节年调节多年调节C 、类型判断方法按其调节周期水库库空库满库空的整个蓄放全过程的时间的长短来分 5. 水库的特征水位与库容的关系正常蓄水位. 死水位与死库容. 兴利库容防洪限制水位防洪高水位和防洪库容. 设计洪水位和拦洪库容. 校核洪水位和总库容水库的动库容 6. 合理的兴利调度合理的兴利调度能够使书库在供水期枯水期不受到破坏期末正好用尽兴利库容到达死水位在蓄水期洪水期尽量少弃水充分发挥效益期末蓄到正常蓄水位 第三章1. 水利水电工程的等级 2. 水工建 筑物的 特点和分类A 、特点受自然条件 约束 受水的 影响大 施 工复杂 失事 后果严 重 B 、 分 类 1 按 其 作 用分 类 . 挡 水 建 筑 物 . 泄水 建筑物 取水 、输水 建筑 物 . 专 门 建 筑 物 2 按 其使用时 间长短 分类性建 筑物 又分为 主 要建筑物和次要建筑物. 临时性建筑物 第四章1. 重力坝的工作原理和优缺点A 、原理重力坝是主要依靠自身重量在地基上产生的 摩 擦 力 和 坝 与 地 基 之 间 的 凝 聚 力 抵 抗 坝 前 巨 大 的 水 推 力 来 维 持 自 身 稳 定 的 一 种 坝 型 B 、优点安全可靠容易解决泄水问题对地质、地形条件适应性强便于施工适用于各种气候条件C 、缺点水泥用量大材料强度没用充分发挥坝体场压力大施工期温度应力和收缩应力大2. 重力坝的可能破坏形式和安全运行的三个基本条件A 、破坏形式滑动倾覆坝址压碎 B 、三个基本条件抗滑稳定上游面无拉应力下游面不超过材料或坝基的允许压应力 3. 荷载的分类按作用方式可分为直接荷载间接荷载按作用在建筑物上随时间变异情况可分为永久荷载可变荷载偶然荷载 理及特点A 、体形式有底流消能、挑流消能、面流消能和戽流消能。坝体消能的形式有宽尾墩、阶梯效能工、联合效能工B 、a 底流消能的原理通过水跃将急流转变为缓流而消能主要靠水跃产生的表面旋滚与底流间的强烈紊动、剪切和掺混消能。b 挑流消能的原理利用泄流建筑物出口处设置的挑流鼻坎将急流挑向空中再落入离建筑物较远的下游河道。主要靠急流沿固体边界摩擦而耗能射流在空中与空气摩擦、掺气和扩散等耗能射流落入尾水中淹没紊动扩散耗能。c 面流消能的原理利用鼻坎将急流挑至水面在主流下面形成旋滚而消能。d 消力戽消能的原理急流进入潜在水下的戽内发生旋滚经大量消能后由鼻坎挑向下游水面。C 、a 底流消能的特点通过水跃将急流转变为缓流而消能主要靠水跃产生的表面旋滚与底流间的强烈紊动、剪切和掺混消能流态稳定消能效果好对地质和尾水条件要求低适应性强产生的雾化小方量大投资高。b. 挑流消能工构造简单造价低但是当下游水深不够时可能会影响大坝安全挑流时坝区存在雾化问题。挑流消能适用于上下游落差较大岩基较好的河床情况 c. 面流消能适用于下游水深较大流量变化范围小水位变幅不大或有排漂时的情况 d. 戽流消能工程量比底流消能小冲刷坑比挑流浅基本没有雾化问题其缺点与面流相似 5. 重力坝地基处理的措施A 、 开挖和清理 B 、基础灌浆基础灌浆的类型帷幕灌浆和固结灌浆帷幕灌浆的目的是降低坝底渗透压力防止坝基内产生机械管涌或化学管涌减少坝基渗漏量。固结灌浆的目的是调高基岩的整体性和强度降低坝基的透水性C 、坝基排水 D 、断层破碎带和软弱夹层的处理 6. 拱坝的工作原理拱坝利用拱的作用将水平压力转化为沿着拱轴方向上的推力 7. 什么是顶拱和拱冠梁拱坝最上面的一层拱圈称为顶拱拱坝与河床最深处的铅直剖面称为拱冠梁 8 拱圈中心角对拱坝稳定和应力影响在拱坝的平面布置中圆形拱圈的中心角 2A 对拱坝的稳定和应力影响很大。较大的拱圈中心角 2A 能够更好地发挥拱的作用。但是为了让拱端的推力指向两岸基岩深处2拱坝的设计布置拱端切线与平行于河流的山体等高线交角应不小于30 一般取2A=75 110 9 . 拱坝坝体温度高于或低于封拱温度时对坝肩和应力的影响坝体温度升高时对应力有利对坝肩无利。坝体温度降低时对应力无利对坝肩有利。 10. 土料在 水的渗透力作 用下的渗透变 形的两种基本形 式管涌、 流土的概念A 、流土在渗流作用下某一范围内的部分土体被掀起的现象称为流土B 、管涌在渗流作用下土体中细小颗粒通过粗大颗粒的孔隙发生移动最终被带出土体的现象称为管涌11. 土石坝的工作特点和设计要求A 、工作特点就地取材能够适应各种地质地形条件土石坝构造简单施工方便即可用于大型机械化施工又能适用于小型工程的土法上马施工工作可靠寿命较长 B 、 设计要求 要选择合理 的 上下游坝坡使剖 面经济合理 又能保证 安全 不允 许水流 漫顶 控制 坝体或 坝基 的渗流 避 免发 生有害 裂缝 能抵 御自然 现象的破坏12. 土石坝防渗排水的基本原则A 防渗设施心墙斜墙 B 排水设施贴坡排水堆石棱体排水褥垫式排水综合式排水 13. 土石坝地基处理的措施; 清理 砂卵石 地基处 理 黏性 土截水 墙混 凝土 防渗墙 灌浆帷 幕铺 盖 细砂及 软土地 基处 理 与地基、岸坡的连接14. 不同坝型的超载能力重力坝大于拱坝拱坝大于土石坝 15. 重 力坝 与拱坝 分缝 的异 同点 A 、 重力坝的分 缝有 横缝和纵 缝。横 缝垂直 坝轴线 将坝体分成若干个独立的坝段其作用是减小温度应力适应地基不均匀变形和满足施工要求。横缝有永久性和临时性两种。纵缝平行坝轴线将一个坝段分成几个坝块待其温度接近稳定温度后再进行接缝灌浆纵缝是为了适应混凝土的浇筑能力和减小施工期的温度应力。纵缝按其布置型式分为铅直纵缝、斜缝、错缝。B 拱坝分缝是整体结构一般不作永久性的结构分缝但施工需要分段浇筑各段间设收缩缝待坝体温度冷却至稳定温度时灌浆封填使坝成为整体。1 横缝横缝一般沿径向或近于径向布置具体布置方式有三种在各分层高程处横缝指向水平拱厚中心线的曲率中心对于变厚度拱坝也可用上游坝面弧线代替拱厚中心线。定中心拱坝的横缝为竖向平面双曲拱坝的横缝为分层连续的扭曲面横缝以某一高程的径向为准其他高程均与其一致此时全部横缝均为竖向平面横缝在不同高程分别采用上述两种方式缝面将为分层连续的扭曲面和竖向平面。横缝间距一般为1520m 横缝内应设键槽其结构形式和要求与重力坝的类似。(2) 纵缝a 拱坝断面一般较薄可不设纵缝。当坝体厚度大于40 50m 时则需设置纵缝。纵缝的布置和构造要求与重力坝类似。16. 国内典型大型水电站的坝型三峡是重力坝锦屏是拱坝小浪底是土石坝1 7. 水闸闸基防渗原则和相关措施A 、原则上防下排即在闸基靠近上游侧以防渗为主采取垂直或水平降渗措施阻截渗水、消耗水头或延长渗径降低渗透坡降减少渗透流量在防渗体的下游位置以排水为主尽快排除渗水迅速排除穿过防渗设施的渗水进一步降低渗压 B 、相关措施 1 水平防渗铺盖2 垂直防渗钢板桩、钢筋混凝土板桩、木板桩、帷幕、混凝土防渗墙3 排水措施4 两岸防渗18. 水闸的消能方式和设施 1 消能 方式 水头 低、下 游水位 变幅大 、地 基条 件差 底流 消能2 消 能设 施b. 辅助消能工c. 海漫d. 防冲槽和防淘墙19. 水工隧洞分类及闸门布置 A 、水工隧洞按其功用可分为以下几类a. 泄水隧洞主要用于下泄泄水b. 引水和输水隧洞用于电站、灌溉、工业及生活用水的引取和输送 c. 排沙隧洞又叫冲沙隧洞。排沙隧洞排除淤积在水库中的泥沙延长水库的寿命避免泥沙淤积渠道或磨损水轮机。排沙洞的进口高程比渠道或电站进口高程低。排沙洞在洪水期利用多余的水泄水冲沙 d. 导流隧洞施工导流期间临时过水也可与永久泄洪隧洞相结合 e. 放空隧洞用于放空水库。放空隧洞的进口高程低于死水位并且要有一定的填埋深度 f. 发电尾水隧洞多用于地下厂房水电站g. 通航隧洞因造价太高除规模较小者外国内外很少采用 B 、按隧洞内的水流流态水工隧洞分为有压隧洞和无压隧洞 C 、泄水隧洞按其全洞流态及闸门布置位置分为a. 表孔无压洞工作闸门布置在进口段 b. 深孔无压洞工作闸门与检修闸门均在进口 c. 深孔有压洞工作闸门一般位于隧洞出口处 d. 深孔有压无压洞工作闸门可以放置在隧洞中间任何位置20. 水工隧洞布置隧洞布置主要包括洞型选择和洞线选择两个方面有压洞和无压洞洞型选择和洞线选择应从以下几个方面考虑a. 工程布置b. 水流条件c. 结构条件d. 闸门设置及运行e. 工程量及施工难易 第五章 1. 调压室的作用 设置调压室后可以反射水击波缩短压力水管长度改善机组在负荷变化时的运行条件 2. 水击现象在有压输水系统中当电力负荷瞬间变化时压力隧洞中出现压力迅速波动并沿管道传递这种现象称为水击现象3 调压室的类型及工作特点a. 圆筒式: 圆筒式调压室自上而下具有相同的断面结构形式简单反射水击波好。但是需要较大的容积才能得到较好的效果工程量大正常运用时底部水头损失大。简单圆筒式调压室适用于中小型工程 b. 阻抗式阻抗式调压室正常工作时水头损失小。反射水击波的效果较差。c. 双室式双室式调压室适用于水头较高、工作深度较大的水电站 d. 溢流式调压室顶部有溢流堰利用水流通过溢流堰外溢限制水位上升。由于溢水过程中调压室水位保持不变可削减水击波压力 e. 差动式差动式调压室的断面小水位稳定快但是结构复杂。一般用于较高水头的水电站 第六章 1. 主厂房的分层发电机层、水轮机层和尾水管层2. 厂房建筑物构成a. 主厂房b. 装配场c. 副厂房d. 主变压器场e. 高压开关站3. 不同类型水轮机水头范围比较1 反击式水轮机a. 混流式水轮机使用水头为29轴流式水轮机工作范围为2是低中水头、大流量的机型c. 贯流式水轮机用于低水头水电站水头一般小于20斜流式水轮机适用于水头范围较宽可达150m 工作效率高2 冲击式水轮机a. 水斗式水轮机一般用于300m 以上的工作水头最大水头已达1770双击式水轮机多用于农村小水电站其水头一 般在 6抽 水 蓄能 电站 工作 原 理 抽水蓄能电 站将 其他电 站发 出的电 能转换 成水 能储存在水库中等到电力系统负荷高峰时电站利用上下水库落差发电 第七章 1. 船闸 由闸首、闸室和引航道三大部分组成。此外还有输水系统、导航建筑物、靠船建筑物 2. 船只过闸过程以上游通行的船只只通过单级船闸为例a. 船只从下游河道驶入下引航道等待过闸 b. 开启下闸首的输水系统阀门闸室内的水流向下游河道 c. 闸室内水位逐渐下降直至与下游水位齐平 d. 开启下游船闸闸门船只驶入船闸闸室 e. 关闭下游闸门 f. 开启上闸首的输水系统阀门上游水库的水流向闸室 g. 船只随闸室的水位逐渐上升 直至与上游水位齐平h. 开启上游闸门船只驶出船闸闸室3. 过坝建筑物的种类1 通航建筑物 a. 船闸b. 升船机2 过鱼建筑物 a. 鱼道b. 鱼闸c. 水力升鱼道3 过木建筑物 a. 过水机b. 筏道c. 漂木道 4. 船闸的分类1 按船闸的级数分 a. 单级船闸 按船闸的线数分a. 单线船闸b. 多线船闸3 按闸室形式分 a. 普通船闸b. 广厢船闸c. 具有中间闸首的船闸d. 井式船闸5. 船闸和升船机的对比a 船闸一次通航能力大可达万吨级以上。但一级船闸的允许上下游水位差较小一般不超过30m 。所以在落差较大的河道上需要采取多级船闸逐级抬升才能完成船只通航任务。升船机利用机械动力将船只吊起过坝。升船机一次抬升高度大但通航能力小目前最大船舶仅3000t 级。 b 船闸具有运输量大、安全可靠、运行费用低、建筑物运行经验比较丰富等优点缺点是耗水量大过船速度慢。升船机耗水量极小运送船只速度快范围大但机械设备复杂技术要求高运送能力低 第八章1. “三算”设计概算、