14、水工建筑物基础知识.pdf

修齐修齐土木工程相关知识土木工程相关知识 丶吕子乔丶吕子乔 好好复习好好复习，马到成功马到成功！ 水工建筑物水工建筑物基础知识基础知识 一、水利枢纽 1.1.什么是水利水电工程枢纽？什么是水利水电工程枢纽？ 为了满足防洪需求,获得发电,灌溉,供水,航行等方面的综合效益,需 要在河流的适宜段修建不同类型的建筑物,用来控制和支配水流.这 些建筑物通称为水工建筑物,而不同功能的水工建筑物组成的综合体 称为水利水电工程枢纽. 2.2.水工建筑物按其作用可分为几类？水工建筑物按其作用可分为几类？ 水工建筑物种类繁多， 但按其作用可以分为挡水建筑物， 泄水建筑物， 输水建筑物，取(进)水建筑物，整治建筑物，专门为灌溉、发电、过 坝需要而兴建的建筑物等六类。 但是，应当指出的是，有些水工建筑物的功能并非单一，难以严格区 分其类型。如各种溢流坝既是挡水建筑物，又是泄水建筑物；水闸既 能挡水，又可泄水，有时还作为灌溉渠首或供水工程的取水建筑物， 等等。 3.3.什么是挡水建筑物？什么是挡水建筑物？ 用于拦截江河水流，形成水库或空高上游水位的建筑物。如各种坝和 水闸以及为抗御洪水或挡潮沿江河岸修建的堤防、海塘等。 4.4.水库有哪些特征水位及相应库容？水库有哪些特征水位及相应库容？ 库容大小决定着水库调节径流的能力和它所能提供的效益。因此，确 定水库特征水位及其相应库容是水利水电工程规划、 设计的主要任务 之一。 (1) 死水位和死库容水库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。除特殊情况外，死库容 不参与径流调节，即不能动用这部分水库的水量。 (2) 正常蓄水位和兴利库容水库正常运用情况下， 为满足设计的兴利 要求，在设计枯水年(或枯水段)开始供水时应蓄到的水位，称为正常 蓄水位，又称设计兴利水位。该水位与死水位间的库容即兴利库容。 正常蓄水位到死水位间的水库深度称为消落深度或工作深度。 (3) 防洪限制水位水库在汛期允许兴利蓄水的上限水位称为防洪限 制水位。可根据洪水特性和防洪要求，对汛期不同时期分段拟定。 (4) 防洪高水位和防洪库容当退下游防护对象的设计洪水位时， 水库 为控制下泄流量而拦蓄洪水， 这时在坝前达到的最高水位称为防洪高 水位。该水位与防洪限制水位间的库容称为防洪库容。当防洪限制水 位低于正常蓄水位时，防洪库容与兴利库容的部分库容是重叠的，可 减小专用防洪库容，重叠部分称共用库容或重叠库容，在汛期是防洪 库容的一部分，而在汛后则为兴利库容的一部分。 修齐修齐土木工程相关知识土木工程相关知识 丶吕子乔丶吕子乔 好好复习好好复习，马到成功马到成功！ (5) 设计洪水位和拦洪库容水库遇设计洪水， 在坝前达到的最高水位 称为设计洪水位。该水位与防洪限制水位间的库容称为拦洪库容。 (6) 校核洪水位和调洪库容水库遇校核洪水， 在坝前达到的最高水位 称为校校洪水位。该水位与防洪限制水位间的库容称为调洪库容。 (7) 总库容和有效库容 校核供水位以下的全部库容称总库容。校 核洪水位与死水位之间的库容称有效库容。 5.5.拦水坝按形式可分为几种？拦水坝按形式可分为几种？ 主要有土石坝、重力坝、拱坝、支墩坝和橡胶坝等。其中土石坝又可 分为心墙坝、斜墙坝、堆石坝、均质坝等。 6.6.土石坝的工作特点是什么？土石坝的工作特点是什么？ 土石坝是土坝与堆石坝的总称。 土石坝历史悠久， 在国内外广泛采用。 其优点是：就地取材；结构简单，便于维修和加高、扩建；对 地质条件要求较低，能适应地基变形；施工技术较简单，工序少， 便于组织机械化快速施工；有较丰富的修建经验。 其主要缺点在于：坝身不能溢流，需另设溢洪道；施工导流不如 混凝土坝方便；粘性土料的填筑受气候条件的影响大等。 7.7.土石坝在设计、施工和运行中必须满足哪些要求？土石坝在设计、施工和运行中必须满足哪些要求？ 土石坝坝体主要由散粒材料构成。为使其安全有效地发挥作用，在设 计、施工和运行中必须满足以下各项要求： (1) 不允许水流漫顶由于规划设计时对洪水估计偏低， 致使溢洪道行 洪断面偏小；或因坝顶高程不足，或水库控制运用不当等原因，都可 导致坝顶漫水直至溃坝的严重事故。 (2) 不发生危害性渗透变形水库蓄水后不仅在坝身和坝基内产生渗 流，而且库水还会绕过坝端经两岸渗向下游，形成绕坝渗流。渗透水 流不但损失水量， 更重要的是在渗流逸出处可能将土料中的细颗粒带 走或局部主体被冲动，导致坝身、坝基产生危害性的渗透变形，甚至 引起溃坝。 (3) 坝身和坝基应稳定可靠由于设计不当或施工质量不良， 在外力作 用下，可能造成坝坡或连同坝基的坍滑破坏。国内外土石坝破坏事故 中约有互4 是由滑坡造成的。 (4) 避免产生有害的裂缝由于受坝址地形、筑坝材料性质。坝基不均 匀沉陷、施工质量以及地震荷载等因素的影响，坝身可能产生不均匀 沉陷，一旦形成大的裂缝，就会危及坝身安全。 (5) 能抵抗其他自然现象的破坏作用库区风浪在水位变化范围内可 能淘刷上游坝被； 雨水沿坡面流动可能冲毁坝坡； 冰冻可能破坏坝坡； 坝身粘性土料， 冬季由干冻胀可能产生裂缝， 夏季由于日晒又会龟裂， 等等。 8.8.土石坝有几种类型？土石坝有几种类型？ 修齐修齐土木工程相关知识土木工程相关知识 丶吕子乔丶吕子乔 好好复习好好复习，马到成功马到成功！ 土石坝既可依筑坝施工方法分类， 也可按土料在坝身内的配置划分类 型。 (1) 根据筑坝施工方法可分为碾压式上石坝、抛填式堆石坝、定向爆 破堆石坝。水力冲填坝等。其中应用最广的是碾压式上石坝。 (2) 按照土料在坝身内的配置和防渗体的材料， 可分为以下几种主要 类型： 1) 均质坝。坝身的绝大部分由一种主料筑成，整个剖面起防渗和稳 定作用。 2) 粘土心墙和斜墙坝。用透水性较好的砂石料作坝壳，以防渗性较 好的土质做防渗体， 设在坝中央或稍向上游倾斜的防渗墙坝称为心墙 坝或斜心墙坝；设在靠近上游面的防渗墙坝称为斜墙坝。 3) 人工材料心墙或斜墙坝。防渗体由沥青混凝土、钢筋混凝土或其 他人工材料制成， 其余部分用土石料构成的坝称为人工材料心墙或斜 墙坝。 4) 多种土质坝。坝身主要部分由几种不同的土料所构成的坝称为多 种土质坝。 5) 土石混合坝。将多种土质坝的某些部位以石料代替，即成为土石 混合坝。为改善坝身应力状态，避免裂缝，近代修建的高土石坝常将 心墙略向上游倾斜做成斜心墙土石混合坝。 9.9.土石坝主要由哪几动分组成？它们各自的作用是什么土石坝主要由哪几动分组成？它们各自的作用是什么? ? 土石坝四部分组成,即坝壳、防渗体、排水设备和护坡。坝壳是土石 坝的主体，坝的稳定主要靠它来维持；防渗体的作用是降低浸润线， 防止渗透破坏坝体和减少渗流量； 排水设备的主要作用是要全地排除 渗漏水，增加坝体和下游坝坡的稳定性，降低扬压力；而护坡的作用 则是防止波浪、冰层、温度变化、雨水和水流等对坝坡的破坏。 10.10.土坝的渗透变形有几种主要形式？土坝的渗透变形有几种主要形式？ 土壤在渗透水流作用下可能产生渗透变形。 破坏性的渗透变形可以导 致水工建筑物失事。渗透变形主要有以下几种形式：管涌、流土、接 触冲刷及接触流土和接触管涌。 11.11.什么叫管涌？什么叫管涌？ 坝身或坝基内的土壤颗粒被渗流带走的现象称为管涌。 12.12.什么叫流土？什么叫流土？ 在渗流作用下，主体从坝身或坝基表面被掀起浮动的现象称为流土。 流立现象主要发生在粘性土及较均匀的非粘性主体的渗流出口处。 13.13.什么叫接触冲刷？什么叫接触冲刷？ 当渗流沿着两种颗粒不同的土层交界面流动时， 在交界面处的土壤颗 粒被冲动而使两种颗粒不同的土层混合起来的现象称为接触冲刷。 14.14.什么叫接融流土和接触管涌？什么叫接融流土和接触管涌？ 修齐修齐土木工程相关知识土木工程相关知识 丶吕子乔丶吕子乔 好好复习好好复习，马到成功马到成功！ 当渗流垂直于两相邻土层的交界面， 如粘土心墙(或斜墙)与坝体砂砾 料之间、坝体或坝基与排水设备之间以及坝体内大小粒径土层之间， 有可能出现由于粘性上的凝聚力降低， 形成剥蚀区或一层的细颗粒被 渗流带进粗颗粒层，前者称为接触流上，后者称为接触管涌。 15.15.重力坝的工作特点是什么？重力坝的工作特点是什么？ 重力坝在水利水电工程中得到广泛应用， 主要是因为它具有以下几方 面的特点： (1) 安全可靠重力坝剖面尺寸大，应力较小，筑坝材料强度高，耐久 性好，因而抵抗水的渗漏、洪水漫顶、地震和战争破坏的能力都比较 强。 (2) 对地形、地质条件适应性强任何形状的河谷都可以修建重力坝， 因为坝体作用于地面上的压应力不高，所以对地质条件的要求也较 低。 (3) 枢纽泄洪问题容易解决重力坝可以做成溢流的， 也可以在坝内设 置泄水孔，一般不需要另设溢洪道或泄水隧洞，枢纽布置紧凑。 (4) 便于施工导流在施工期可以利用坝体导流， 一般不需要另开设导 流隧洞。 (5) 施工方便大体积混凝土，可以采用机械化施工，在放样、立模和 混凝土浇捣方面都比较简便。 (6) 结构作用明确重力坝沿坝轴线用横缝分成若干段， 各坝段独立工 作，结构作用明确，应力分析和稳定计算都比较简单。 但是，重力坝也有下面一些缺点： (1) 坝体剖面尺寸大，水泥用量多。 (2) 坝体应力较低，材料强度不能充分发挥。 (3) 坝体与地基接触面积大，因而坝底的扬压力较大，对稳定不利。 (4) 坝体体积大，施工期混凝土的温度应力和收缩应力较大，在施工 期对混凝土温度控制的要求较高。 16.16.重力坝主要有几种型式？重力坝主要有几种型式？ 重力坝主要分为混凝土重力坝、浆砌石重力坝、宽缝重力坝、空腹重 力坝、碾压混凝土重力坝等型式。 17.17.作用于重力坝上的荷载主要有哪些？作用于重力坝上的荷载主要有哪些？ 作用于重力坝上的荷载主要有自重、静水压力和扬压力、动水压力、 冰压力、泥沙压力、浪压力、地震力、温度和其他荷载等。 二、泄水建筑物二、泄水建筑物 1.1.什么叫泄水建筑物什么叫泄水建筑物？它有几种型式？它有几种型式. . 在水利工程枢纽中，用来泄放水的水工建筑物称为泄水建筑物。其型 式有岸边溢洪道、溢流坝、泄洪隧洞及坝下涵洞四种型式。 2.2.岸边溢洪道主要有几种型式？岸边溢洪道主要有几种型式？ 修齐修齐土木工程相关知识土木工程相关知识 丶吕子乔丶吕子乔 好好复习好好复习，马到成功马到成功！ 岸边溢洪道主要有以下三种型式： (1) 正槽溢洪道：溢洪道的泄槽与溢流堰轴线正交，过堰水流与泄槽 轴线方向一致。 (2) 侧槽溢洪道： 溢流堰设在泄槽一侧， 溢流堰轴线与泄槽大致平行。 (3) 井式溢洪道：进水口在平面上为一环形的溢流堰，水流过堰后， 经竖井和隧洞流向下游。 3. 溢洪道由哪几部分组成？ 溢洪道从上游水库到下游河道通常由引水段、控制段、泄水槽、消能 设施和尾水渠五个部分组成。 4.溢流堰有哪几种型式？它们的特点是什么？ 溢流堰纵断面一般有实用堰和宽顶堰两种基本型式。 实用堰的流量系 数较大，但结构比宽顶堰复杂，当堰口狭窄、地面高程较低，或地面 高程虽较高，但开挖容易且方量不大时可以采用。宽顶堰的流量系数 较实用堰小，但施工简单，当地面较高，开挖方量大且开挖比较困难 时，采用这种堰型可以减小一些开挖量。 5.为什么溢洪道进口要设计成喇叭形状？ 溢洪道进口设计成喇叭形状的主要目的是使水流平稳均匀地流向溢 洪堰，防止发生漩涡或横向水流，降低局部水头损失，提高溢洪道的 泄洪能力。 6.溢洪道陡槽段底板破坏的主要原因是什么？ 溢洪道陡槽段底板破坏的主要原因有以下几方面： (l) 衬砌表面不平整，特别是横向接缝处下游块有升坎。 (2) 接缝止水不良，施工质量差。 (3) 地基处理不好，衬砌与地基接触不良。 (4) 衬砌底板下排水不畅。 以上因素都将导致底板下产生很大的扬压力和动水压力， 以致使底板 被掀起破坏。 7.为什么溢洪道下游容易引起冲刷破坏？ 从溢洪道下泄的水流，流速很高，单宽流量大，在泄水槽末端集中了 很大的能量。因此，末端必须设置消能设施。在实际中，很 多工程因消能设施考虑不当， 高速水流与下游河道的正常水流不能妥 善衔接，能量没有完全消除，致使下游河床和岸坡遭受冲刷破坏，危 及大坝和溢洪道自身的安全。 8.为什么要在溢洪道陡槽段底板设置排水设施？ 为了排除地基渗水，减小衬砌所受的扬压力，须在衬砌层下面设置排 水系统，排水系统必须确保畅通。排水系统由若干道横向排水沟和几 道纵向排水沟所组成。 9.9.泄水建筑物的消能措施有几种类型泄水建筑物的消能措施有几种类型. . 修齐修齐土木工程相关知识土木工程相关知识 丶吕子乔丶吕子乔 好好复习好好复习，马到成功马到成功！ 泄水建筑物的消能措施，大至可分为三种类型：(l)底流式消能。(2) 挑流式消能。(3)面流式消能。此外，还可以将上述基本的消能结合 起来应用。 10.10.底底流消能的原理是什么？流消能的原理是什么？ 从加强水流的紊动出发，在建筑物下游采取一定的工程措施，控制水 跃发生的位置， 通过水跃产生的表面漩滚和强烈的紊动以达到消能的 目的。 11.11.挑流消能的原理是什么？挑流消能的原理是什么？ 利用下泄水流所挟带的巨大动能， 因势利导将水流挑射远离建筑物的 下游。在挑射过程中，水流受到空气的阻力而扩散，掺入大量空气， 降落到下游水面后， 又受到下游水体的阻力， 形成激烈的漩滚而消能。 12.12.面流消能的原理是什么？面流消能的原理是什么？ 当下游水深较大而且比较稳定时，可采取一定的工程措施，将急流导 向下游水面，主流与河床之间由巨大的底部漩滚隔开，可避免高速生 流对河床的冲刷。 13.13.挑流鼻坎型式有几种？各有何优缺点？挑流鼻坎型式有几种？各有何优缺点？ 挑流鼻坎型式有连续式和差动式两种。连续式鼻坎设施简单，不易气 蚀，在相同水力条件下，挑距比差动式稍远，但水舌较集中，空中扩 散较差，对河床冲刷较深。 14.14.挑流、底流、面流消能的优缺点是什么？挑流、底流、面流消能的优缺点是什么？ 工程实际中，消能方式的选择是一个十分复杂的问题，必须结合具体 工程，兼顾水力、地形、地质及应用条件进行综合分析选定。上述三 种消能型式的优缺点如下： (1) 底流消能的优点：水跃稳定，安全可靠，消能效果好，下游水面 波动小。缺点：消力地的工程量大，增加工程造价。 (2) 挑流消能的优点：节约护坦工程，可降低造价，消能效果好。缺 点：空中雾气大，尾水波动大，要求下游河床抗冲能力强。 (3) 面流消能的优点：主流在表面，底部流速小，不易冲刷河床，有 利于漂木、漂冰和宣泄其他漂浮物。缺点：水流衔接形式复杂多变， 不易控制。下游水面波动很大，两岸易遭冲刷，有碍航运及水轮机工 作。 15.15.底流消能的型式有几种？底流消能的型式有几种？ 底流消能的型式主要有以下三种： (1)降低护坦高所形成的消力地消能。 (2)在护坦末端修建消力坎所形成的消力池消能。 (3)以上两种型式加上趾墩、消力墩、尾槛等辅助消能工程所形成的 综合式消力池消能。 16.16.为什么要在挑流鼻坎内设置通气孔？为什么要在挑流鼻坎内设置通气孔？ 修齐修齐土木工程相关知识土木工程相关知识 丶吕子乔丶吕子乔 好好复习好好复习，马到成功马到成功！ 在挑流鼻坎内设置通气孔主要是为了避免挑流时高水流带走水舌 下面的空气而形成真空，影响挑射距离。 17.17.挑流鼻坎为什么容易被破坏？挑流鼻坎为什么容易被破坏？ 泄水建筑在泄洪时， 挑流鼻坎表面要承受高速水流的冲刷， 磨损很大。 而许多工程因施工等原因，挑流鼻坎表面不平整，混凝土强度及耐磨 达不到设计要求，经常造成鼻坎表面混凝土脱落，钢筋裸露，影响工 程正常运行。 18.18.陡槽段混凝土衬砌为什么分缝？接缝有哪几种型式？并用何种材陡槽段混凝土衬砌为什么分缝？接缝有哪几种型式？并用何种材 料止水？料止水？ 为了适应混凝土因温度变化所引起的膨胀和收缩以及由于地基的不 均匀沉陷所产生的变形，混凝土衬砌需设置纵横缝。接缝一般有平接 缝、键槽缝、搭接缝及齿槽缝等四种型式。缝内要设置止水，止水可 用金属片或沥青砂浆。止水的施工质量必须严格保证，以防急流钻入 衬砌下面产生很大的动水压力而掀起衬砌板。 19.19.溢洪道有闸控制和无闸控制，各有什么优缺点？溢洪道有闸控制和无闸控制，各有什么优缺点？ 对于蓄水工程来说， 溢洪道可设闸门， 也可以不设闸门。 一般情况下， 小型工程溢洪道常不设置闸门， 大、 中型工程溢洪道设置闸门的较多。 溢流堰上不设闸门时， 堰顶高程就是水库的正常蓄水位。 设置闸门时， 溢流堰顶高程低于水库的正常蓄水位。 闸门控制可根据当地气象预报 而定，而在汛期提前开闸放水，则有利于降低洪水位，减小库区的临 时淹没和大坝及其他非溢流建筑物的高度，并可削减下泄的洪峰流 量。但设置闸门却要增加闸门及启闭设备的投资。由于溢流堰的堰顶 高程降低，则就要增加其开挖量，并且汛期还必须加强管理。 三、引水建筑物三、引水建筑物 1.1.渠道有哪几种断面型式？渠道有哪几种断面型式？ 渠道断面型式一般采用梯形。 当流量变化较大时， 往往采用复式断面。 衬砌的渠道也可采用矩形、U 形、抛物线形断面，暗渠也可采用圆形 断面。 2.2.什么是渠道水力最优断面？什么是渠道水力最优断面？ 当渠道的坡度、粗糙系数以及过水断面面积一定时，具有最大输水能 力或具有最小湿周的过水断面称为水力最优断面。 3.3.什么是渠道的实用经济断面？什么是渠道的实用经济断面？ 对于常用的梯形渠道， 按水力最佳断面设计的渠道断面往往是窄深式 的。对土渠来说，这种窄深式渠道对施工是很不利的，不能达到经济 的目的，在实际应用中有很大的局限性。为此，应求一个宽浅式的梯 形断面， 使其水深和底宽有一个较广的选择范围以适应各种情况的需 要，而在此范围内又能基本上满足水力最佳断面的要求，这种断面称 为实用经济断面。 修齐修齐土木工程相关知识土木工程相关知识 丶吕子乔丶吕子乔 好好复习好好复习，马到成功马到成功！ 4.4.影响渠道输水能力的因素有哪些？影响渠道输水能力的因素有哪些？ 影响渠道输水能力的因素有边坡系数、 糙率、 底坡、 底宽和渠道水深。 5.5.什么是渠道什么是渠道的不冲流速？的不冲流速？ 挟带一定含沙量的水流通过渠道时，若渠床上的泥沙不致冲刷，这时 的断面平均流速就称为渠道的不冲流速。 6.6.什么是渠道的不淤流通？什么是渠道的不淤流通？ 在挟带含沙量的渠道水流中， 水流的挟沙能力若刚能挟运这定量的泥 沙而不致淤积，这时的断面平均流速就称为渠道的不淤流速。 7.7.输水渠道交叉建筑物有哪些？输水渠道交叉建筑物有哪些？ 当渠道与山谷、河流、公路或铁路交叉时，需要修交叉建筑物来跨越 这些障碍，常见的交叉建筑物有渡槽、涵洞或涵管、倒虹吸管、无压 隧洞、桥梁等。 8.8.对水电站引水渠道的基本要求是什么？对水电站引水渠道的基本要求是什么？ 对水电站渠道的基本要求如下：。 (l) 有足够的输水能力渠道要能随时输送水电站所需要的设计流量， 并有适应此流量变化的能力。 (2) 水质符合要求要防止有害的污物及泥沙进入渠道， 不仅在渠首要 采取适当措施，更要防止渠道沿线上的污物及泥沙随暴雨涌入渠道， 在渠末端是压力前地。压力前池的出口处，即为压力管道的进口处。 该进口处还要再次采取拦污、防沙及排污措施。 (3) 运行安全可靠渠道在运行中要防止冲刷及淤积， 渠道的渗漏要限 制在一定的范围内，过大的渗漏不但会造成水量损失，而且可能影响 渠道的安全。另外，要抑制渠中杂草生长，以减小渠道糙率，增加渠 道输水能力。 9.9.什么叫什么叫水工隧洞？其作用是什么？水工隧洞？其作用是什么？ 在水利工程中为了输水或泄洪，常穿山开挖建成封闭式的输水道，称 为水工隧洞。按其担负任务的不同，可分为放水隧洞和泄水隧洞。放 水隧洞用来由水库放出用于灌溉、发电和给水等所需的水量；泄水隧 洞可以用于配合溢洪道宣泄部分洪水，泄放水电站尾水、为检修枢纽 建筑物或因战备等的需要而放空水库以及排沙等。 10.10.水工隧洞的工作特点是什么？水工隧洞的工作特点是什么？ 水工隧洞具有以下工作特点： (1) 为了控制流量和便于工程的检修， 蓄水枢纽中的隧洞必须设置控 制建筑物，用以安设工作闸门和检修闸门以及门门启闭设备等。 (2) 隧洞位于深水下，除承受较大的山岩压力(或土压力)外，还要承 受高水压及高速水流的作用力。 修齐修齐土木工程相关知识土木工程相关知识 丶吕子乔丶吕子乔 好好复习好好复习，马到成功马到成功！ (3) 隧洞是在岩层中开凿的，开凿后破坏了岩体的自然平衡状态，使 得岩体可能产生变形和崩塌，因此，往往需要设置衬砌和临时支撑进 行防护。 (4) 高水头无压泄水隧洞，要求体形设计得当，施工质量好，否则容 易产生空蚀破坏，水流脉动也会引起闸门等的振动。 (5) 隧洞的断面较小，洞线较长，从开挖、衬砌到灌浆，工序多、干 扰大。 11.11.水工隧洞的总体布置包括哪些内容？水工隧洞的总体布置包括哪些内容？ (1) 根据枢纽任务，确定隧洞属专建专用，或是一洞多用。针对不同 要求，结合地形和水流条件拟定进口的位置、高程和相应的布置。 (2) 在选定线路方案的基础上，根据地形、地质等条件，选择进口段 的结构型式，确定闸门在隧洞中的布置。 (3) 确定洞身的纵向底坡和横断面的形状及尺寸。 (4) 根据地形、 地质、 尾水位和施工条件等确定出口位置和底板高程， 选用适宜的消能方式。 12.12.隧洞洞线选择的一般原则和要求是什么？隧洞洞线选择的一般原则和要求是什么？ (1) 洞线直选在沿线地质结构简单、岩体坚硬完整、洞顶以上应具有 足够的岩层厚度、地下水微弱和围岩稳定的地段，以减小作用于衬砌 层上的山岩压力和外水压力。 (2) 洞线要与岩层层面、构造破碎带和主要节理面有较大的交角。 (3) 洞线在平面上应力求短、 直， 这样不仅可减少工程量、 降低造价， 而且可减小水头损失，便于施工，并且具有良好的水流条件。 (4) 进出口应选在覆盖层或风化层浅、岩石比较坚固完整的陡坡地 段，避开有严重的顺卸荷裂缝、危岩和滑坡地带。 (5) 隧洞的纵坡应满足水流条件、运行和维修的要求。 (6) 泄水隧洞的出口方向要与下游河道顺畅衔接， 以减轻对岸边的冲 刷。 (7) 洞线遇沟谷时，应根据地形、地质、水文及施工条件，进行绕沟 或跨沟方案的技术经济比较。 (8) 当洞线穿过坝基、坝肩或其他建筑物地基时，要求隧洞与其他建 筑物之间留有足够的厚度，以满足结构和防渗上的要求。 (9) 对于长隧洞，为了增加工作面，加快施工进度和均衡各段的工程 量， 便于通风， 根据地形、地质条件， 需要设置一些施工支洞或竖井。 13.13.什么是有压隧洞和无压隧洞？其适用条件是什么？什么是有压隧洞和无压隧洞？其适用条件是什么？ 水流充满整个断面的隧洞，称为有压隧洞。当洞内水流存在自由表面 时，称为无压隧洞。有压隧洞和无压隧洞在工程布置、水力计算、受 力情况及运行条件等方面差别较大，对于有较大消落深度的水库，一 般采用有压隧洞。面对低水头的取水坝或消落深度小的水库，一般采 修齐修齐土木工程相关知识土木工程相关知识 丶吕子乔丶吕子乔 好好复习好好复习，马到成功马到成功！ 用无压隧洞引水。有时，可以设计成有压的，也可以设计成无压的， 需要通过技术经济比较后确定。 14. 14. 隧洞断面形式有几种？隧洞断面形式有几种？ 隧洞断面型式有三种。对于有压隧洞一般采用圆形断面，对于无压隧 洞一般采用门洞形或马蹄形。 1515，隧洞衬砌的作用是什么？，隧洞衬砌的作用是什么？ 隧洞衬砌的作用是：承受山岩压力、内水压力和其他荷载；填塞岩层 裂隙，防止水流、空气和温度变化及干湿度变化对岩石的破坏作用； 防止漏水和减小洞身表面糙率。 16.16.隧洞与渠道输水相比有什么优缺点？隧洞与渠道输水相比有什么优缺点？ 隧洞与渠道相比具有以下优点： (1) 可以采用较短的路线，可以避开沿线地表不利的地形及地质条 件。 (2) 有压隧洞能够适应水库水位的大幅度变化， 也能够适应水电站引 用流量的迅速变化。 (3) 不受地表气候的影响，可以避免沿途对水质的污染。但隧洞对地 质条件、施工技术及机械化的要求较高、工期较长，投资大。 17.17.隧洞常用的进口型式有哪几种？它们有什么特点？隧洞常用的进口型式有哪几种？它们有什么特点？ 隧洞常用的进口型式主要有以下三种：隧洞常用的进口型式主要有以下三种： (1) 竖井式进水口 闸门安装在由山体中开挖出来的竖井中，其后 接引水隧洞,其前则为隧洞的进口段.由于充分利用了岩石的作用,钢 筋混凝土工种量少,投资少,但地质条件差时不宜采用这种型式。 (2) 塔式进水口 混凝土塔式结构建筑在水库边上，用工作桥与河 岸相连。当进口山岩不好、岸坡又较平缓时，一般采用这种结构。 (3) 斜卧式进水口 进水塔斜靠在岸坡上，以增加塔身的稳定性。 它的特点是喇叭口，闸门槽都在山岩外面，启闭机室与山岩之间不用 架桥。 18.18.对水电站进水建筑物有什么基本要求？对水电站进水建筑物有什么基本要求？ 对进水建筑物有以下基本要求： (1) 要有足够的进水能力， 在任何工作水位都能保证按要求引进必须 的流量。 (2) 水质要符合要求，木允许有害的泥沙、冰块及各种污物进入进水 口。 (3) 水头损失要小。使水流能平顺地进入进水口，并将流速控制在一 定的范围内。 (4) 可控制流量，以便于引水系统的检修和紧急事故关闭。 (5) 要有足够的强度、刚度和稳定性，结构简单，施工方便，造型美 观，造价低廉，便于运行、检修和维护。 修齐修齐土木工程相关知识土木工程相关知识 丶吕子乔丶吕子乔 好好复习好好复习，马到成功马到成功！ 19.19.进水口建筑由哪几部分组成？进水口建筑由哪几部分组成？ 进水口建筑一般由喇叭口、拦污栅、检修闸门与工作闸门(也可能设 在出口处)、平压管、通气孔及渐变段等几部分组成。 20.20.隧洞进口闸门后为什么要设通气孔？隧洞进口闸门后为什么要设通气孔？ 当闸部分开启时，闸门后的空气逐渐被水流带走，形成负压区，当压 力降低到某一极限时， 就会引起气蚀和振动。 为防止产生气蚀和振动， 常在闸门后设置通气孔，以保证输进足够的空气。 21. 21. 压力前池的作用是什么压力前池的作用是什么？ 压力前池是引水渠道或无压引水隧洞与压力管道之间的连接建筑物。 它的作用是： 将引水渠道或无压引水隧洞中的流量均匀地分配给各压 力管道，并加以必要的控制，再次清除水中的污物、泥沙、浮冰等； 宣泄多余的水量，当水轮机引用流量迅速改变时，压力前池的容积可 以起一定的调节作用。 22.压力前池主要由哪几部分组成？ 压力前池主要由池身及渐变段， 压力管道进水口， 泄水建筑物， 排污、 排沙、排冰建筑物等四大部分组成。 23.23.调压室有哪几种基本结构型式？调压室有哪几种基本结构型式？ 调压室有以下五种基本结构型式： (1) 简单圆筒式调压室。 (2) 阻抗式调压室 (3) 双室式调压室 (4) 溢流式调压室 (5) 差动式调压室 四、拦污栅四、拦污栅 1.1.电站进水口设拦污栅起何作用？电站进水口设拦污栅起何作用？ 在河流及水库中，常有漂木、树枝、树叶、杂草、垃圾、浮冰等漂浮 物顺流而下，尤以洪水期为甚。拦污设备的作用就是防止这些漂浮物 进入进水口，影响进水能力。 2.2.拦污栅的清污有哪几种型式？拦污栅的清污有哪几种型式？ 拦污栅的清污常用的有人工清污和机械清污两种。 对于小型水电站的 浅水倾斜栏污栅一般是人工用齿耙扒掉拦污栅上的污物；大、中型水 电站常用清污机清除污物。 3.3.拦污栅主要由哪几部分组成拦污栅主要由哪几部分组成？ 拦污栅主要包括拦污栅栅叶和拦污栅栅槽两部分， 拦污栅栅叶结构是 由栅面和支承框架所组成。 4.4.拦污栅栅条间距根据什么确定？如何计算拦污栅栅条间距根据什么确定？如何计算？ 拦污栅栅条间距除了冲击式水轮机是根据喷嘴出口尺寸确定外， 其他 是根据水轮机转轮直径确定的。 修齐修齐土木工程相关知识土木工程相关知识 丶吕子乔丶吕子乔 好好复习好好复习，马到成功马到成功！ 轴流式水轮机，拦污栅栅条间距是水轮机转轮直径的亚20，贯流式 水轮机时可以参照上述规定。 混流式水轮机拦污栅栅条间距是水轮机转轮直径的 130，即拦污珊 珊条间距不小于转轮叶片最小间距。 5.5.拦污栅条一般常用所面形状有哪几种？拦污栅条一般常用所面形状有哪几种？ 一般常用断面形状有四种：迎水面和背水面加工圆形，迎水面加工圆 形，矩形，圆形。 6.6.拦污栅运行中定期维护和定期保养的要点有哪些？拦污栅运行中定期维护和定期保养的要点有哪些？ (1) 开机前应彻底消除拦污栅内的漂浮物及淤积物。运行期间，每次 交接班都要作一次认真观测，清除污物，保持水轮机用水清洁、减少 水头损失。 (2) 当拦污栅被淤塞或折断而失去效用时，应停止机组运行进行处 理。 (3) 一般小型水电站拦污栅有铁制栅条，也有铁框栅的，容易生锈腐 烂，所以要经常维护。一般每年进行一次除锈和涂漆。 (4) 拦污栅工作桥要有安全措施。如设置栏杆和照明等措施，以保证 清污时的操作安全。 7.7.拦污栅防冻有哪些措施？拦污栅防冻有哪些措施？ 除设计上考虑的外，应采取如下措施： (1) 冬季到来时提高水库水位、淹没拦污栅，使拦污栅工作于封冻层 以下。 (2) 采用蒸汽加热，局部提高水温。 (3) 采用电气加热，加热电压不超过 50V，加热时耗电量通常为每平 方米面积需要 1.845kw。 五、压力管道五、压力管道 1.1.压力管道一般采用哪些材料制造？压力管道一般采用哪些材料制造？ 压力管道一般采用钢管、混凝土(预制、现场浇筑)、木制三种材料。 2.2.压力钢管最小转弯半径一般选用多少为宜？为什么？压力钢管最小转弯半径一般选用多少为宜？为什么？ 压力管道转弯半径一般以管道直径的 3 倍为宜。 转弯半径大，虽然水力损失小，但是施工工程量大，投资增加。转弯 半径小，虽然投资小，但是水力损失大。 3.3.根据什么条件选择焊接材料？根据什么条件选择焊接材料？ 根据焊件钢材性能来决定选用合适的焊接材料， 其焊接材料主要是指 焊条、焊丝和焊药。 4.4.压力管道对环向焊缝的检查有哪些要求？压力管道对环向焊缝的检查有哪些要求？ 环向焊缝检查要求是每一道环向焊缝检查数量， 不少于该环向焊缝总 长的 10。 5.5.压力管道对纵向焊缝检查有哪些要求压力管道对纵向焊缝检查有哪些要求？ 修齐修齐土木工程相关知识土木工程相关知识 丶吕子乔丶吕子乔 好好复习好好复习，马到成功马到成功！ 对纵向焊缝检查量不少于全部纵向焊缝的 25长度。 6.6.焊接压力钢管必须采用哪种焊接方法？焊接压力钢管必须采用哪种焊接方法？ 焊接压力钢管必须采用与压力钢管材料相符合的焊条和电弧焊接方 法。 7.7.压力钢管基本荷载有哪些？压力钢管基本荷载有哪些？ (l) 内水压力。 (2) 在管径变化处及钢管转弯处由水压力所引起的轴向力。 (3) 压力钢管的金属结构自重，钢管内的水重和镇墩、支墩自重。 (4) 压力钢管发生轴向位移时，沿支墩及伸缩接头内产生的摩擦阻 力，以及水对管壁产生的摩擦力。 (5) 钢管转弯处由于管内水流引起的离心力。 (6) 由于温度变化，钢管变形所产生的力。 (7) 钢管内水压力作用下，直径方向产生变形所引起的轴向力。 (8) 土壤作用在镇墩或支墩时的主动土压力。 (9) 中间支墩不均匀沉陷时，所产生的作用力。 8.8.压力管道发生外压力有几种情况？压力管道发生外压力有几种情况？ (1) 当压力管道内的水放空时，因为通气管(阀)的失灵，使压力管道 内发生真空现象，管壁外受大气压力的作用，使压力管道转变为承受 外压力作用。 (2) 埋设于地下的钢管， 管内的水放空后管壁外承受地下水或土压力 的作用。 (3) 埋填于混凝土内的部分管段，施工时承受未硬化的混凝土压力。 (4) 灌浆压力。 9.9.压力钢管振动现象有哪几种？压力钢管振动现象有哪几种？ (1)压力钢管发生振动时，只出现在某些管段，并不是全长范围都发 生。 (2)管段的振动型式，基本上是管壁出现径向往复变形，其变形方式 与钢管承受外压失稳破坏时出现皱曲的波浪形相似。 整个圆周可能有 两个以上波浪形或者更多的波浪形变形。 (3)压力钢管振动很少出现管轴线方向以连续梁形式的振动，即以跨 中烧度频率为振幅的往复变形。 10.10.对发生振动压力钢管采取哪些有效措施消除振动？对发生振动压力钢管采取哪些有效措施消除振动？ (1)加装刚性环紧箍于管壁外，以改善原来管壁的椭圆度。 (2)加装刚性坏后，即改变了钢管的原来自然振动频率，使它与管内 水流的压力波频率错开，不形成共振，从而消除振动。 11.11.按型立场用于主承钢管，钢管直径范围是多少？按型立场用于主承钢管，钢管直径范围是多少？ 鞍型支墩一般用于管道直径小于 1m 的压力管道。 12.12.在压力钢管上设置进人孔主要有哪几个原则？在压力钢管上设置进人孔主要有哪几个原则？ 修齐修齐土木工程相关知识土木工程相关知识 丶吕子乔丶吕子乔 好好复习好好复习，马到成功马到成功！ (1) 压力钢管人孔一般都设置在管段的下游镇墩的上方。 (2) 没有特殊情况时，人孔在钢管断面的位置为水平直径以下 45 度 角处，应设在交通方便的一侧。 (3) 特殊情况下，人孔可以设置在钢管顶部或水平直径 45 度以上。 13.13.伸缩节在压力管道中起什么作用？伸缩节在压力管道中起什么作用？ (1) 钢管能够沿着管轴线方向自由伸长或缩短。 (2) 钢管产生轴向位移时，伸缩节处的摩擦阻力很小。 (3) 伸缩节不但对轴向位移起到伸缩作用， 还能适应管段产生的横向 位移。 14.14.套管式伸缩节由哪几部分组成？套管式伸缩节由哪几部分组成？ 由套筒、插入管、水封填料及填料压紧环组成。 15.15.压力钢管在什么情况下采用封头？压力钢管在什么情况下采用封头？ (1) 水电站的装机需要分期施工， 对已安装好的钢管在进口或者末端 需要使用封头封堵。 (2) 钢管在安装过程中需要做水压试验时， 用封头来封堵试验段的钢 管，以便进行水压试验。 (3) 为远期工程或其他设施从钢管预留出分支管。 16.16.压力钢管为什么没有进气及排气阀压力钢管为什么没有进气及排气阀( (孔孔) )？ 压力钢管在放空管内的水时，需要外充入空气以避免管内发生真空， 所以要设有进气阀(孔)。 压力钢管冲水时，需要排出管内空气，在压力钢管高点设有排气阀 (孔)。 17.17.焊接件厚度小于焊接件厚度小于 6mm6mm，焊接接头有哪些技术要求？，焊接接头有哪些技术要求？ (1) 厚度大于 2mm 时，为了保证焊透，接头处应留 12mm 的间隙。 (2) 厚度小于 4mm 时，只在一面施焊。 (3) 厚度为 56mm 时，应在两面施焊。 18.18.焊接焊接 V V 形坡国对接接头一般适应钢板厚度范围？形坡国对接接头一般适应钢板厚度范围？ 焊接 V 形坡口对接接头适应在 630mm。 19.19.压力钢管一、压力钢管一、H H 类焊缝内部质量检查选用什么设备？检查技术要类焊缝内部质量检查选用什么设备？检查技术要 求是什么？求是什么？ 一、二类压力钢管应选用超声波或射线等仪器设备进行检查。 检查技术要求有： (l) 超声波探伤的检查长度占焊缝全长：一类焊缝不小于 50；Th 类焊缝不少于 30。 (2) 射线透照的检查长度占焊缝全长：一类焊缝不少于 20；二类 焊缝不少于 10。 (3) 明管(指暴露于大气中的钢管)如不作水压试验， 则其焊缝无损伤 的检查长度：纵缝为 100；环缝不少于 50。 修齐修齐土木工程相关知识土木工程相关知识 丶吕子乔丶吕子乔 好好复习好好复习，马到成功马到成功！ 六、水电站厂房六、水电站厂房 1.1.水电站厂房的功用是什么？水电站厂房的功用是什么？ 水电站厂房的任务是通过一系列工程措施， 将水流平顺地引入及引出 水轮机，将各种必需的机电设备安置在恰当的位置，给它们创造良好 的安装、检修及运行条件，并给运行人员以良好的工作环境。 2.2.水电站厂房的基本类型有几种？水电站厂房的基本类型有几种？ 水电站厂房按其结构特征分类有三种基本类型：引水式、坝后式和河 床式。随着水电技术的发展，每种基本类型又发展出若干型式，从坝 后式厂房发展的溢流式和坝内式厂房； 从河床式厂房发展竖轴轴流式 机组的河床式厂房；贯流式机组的河床式厂房，泄水式厂房、闸墩式 厂房，引水式地下厂房广泛用于水电建设中，已成为一种独特的厂房 型式。 3.3.什么叫溢流式厂房？什么叫溢流式厂房？ 厂房布置在溢流坝段后，水流通过厂房顶下泄，这样的厂房称为溢流 式厂房。 4.4.什么叫坝内式厂房？什么叫坝内式厂房？ 主机房布置在坝体空腔内的厂房称为坝内式厂房。 5.5.水电站厂房主要由哪几部分组成？水电站厂房主要由哪几部分组成？ 厂房枢纽的建筑物一般由主厂房、副厂房、变压器场及高压开关站等 四部分组成。 6.6.什么是主厂房？什么是主厂房？ 水电站主厂房是指由主厂房构架及其下的厂房块体结构所形成的建 筑物，并布置主要动力设备。 7.7.什么是副厂房？什么是副厂房？ 副厂房是指为了布置各种辅助设备及工作、 生活用房而在主厂房邻近 所建筑的房屋。 8.8.主厂房的布置原则是什么？主厂房的布置原则是什么？ 主厂房的布置原则有以下四点： (l) 为了缩短压力管道，以节省投资，减小水锤压力，改善机组运行 条件，主厂房的位置，对坝后式厂房应尽量靠近拦河坝，对引水式电 站厂房应尽量接近前地或调压室。 (2) 主厂房的尾水渠应远离溢洪道或泄洪洞的出口， 以免下游水位波 动对机组运行不利， 尾水渠的位置还应使尾水与原河道水流能平顺衔 接， 并不被河道泥沙淤塞， 在保证这些要求下， 尽量缩短尾水渠长度， 以减少工程量。 (3) 主厂房应建于较好的地基上， 其位置还应考虑对外交通与出线的 方便，不受施工导流干扰。 修齐修齐土木工程相关知识土木工程相关知识 丶吕子乔丶吕子乔 好好复习好好复习，马到成功马到成功！ (4) 下游水位变幅大的水电站，在厂房布置时，应考虑厂房必要的防 洪措施。 9.9.卧式机组厂房与立式机组厂房相比有什么特点？卧式机组厂房与立式机组厂房相比有什么特点？ 卧式机组厂房有以下特点： (1) 厂房不直接挡水，水流由压力水管经蜗壳引入水轮机，因而厂房 挡水部分的高程布置不受上游水位的影响. (2) 厂房布置分层少，通常水上部分与水下部分只各一层,水上部分 的一层(发电机层)有集水井，有时还有蝴蝶阀坑等；水分的一层布置 尾水管和尾水渠(室)。 10.10.立式机组主厂房的轮廓尺寸如何确定？立式机组主厂房的轮廓尺寸如何确定？ 立式机组主厂房的轮廓尺寸是指土厂房的长度、 宽度和主厂房的长度 是装配场的长度与机组段总长度之和。 主厂房度首先取决于水轮机和 发电机外形尺寸，还取决于桥吊的跨各层的布置，也可能受吊运最大 部件的影响。主厂房的高度水定水轮机的安装高程，向下可定出尾水 管底板高程及厂房底板高程，向上可定出以上各层的高程；水上取决 于发电机转子轮机转动部分高度及吊装方法。 11.11.什么叫厂房的上部结构，下部结构、下部块体结构？什么叫厂房的上部结构，下部结构、下部块体结构？ 按照一般习惯，发电机层以上称上部结构，发电机层以下下部结构， 而水轮机层以下则称下部块体结构。 12.12.什么叫水流系统？什么叫水流系统？ 水流系统是指水轮机及其进出口设备，包括钢管、蝴蝶阀、蜗壳、水 轮机、尾水管、尾水闸门等。 13.13.发电机机场的作用是什么？发电机机场的作用是什么？ 发电机机墩的作用是将发电视支承在预定的位置上，并组的运行、维 护、安装、检修创造有利的条件。机墩必须具有足强度和刚度，振动 的振幅要小，保证弹性稳定。 14.14.发电机机墩有哪几种型式？发电机机墩有哪几种型式？ 常见的机墩有以下几种： (1) 圆筒式机墩。 (2) 框架式机墩。 (3) 块体机墩。 (4) 平行墙式机墩。 (5) 钢机墩。 15.15.电站厂房受的主要荷载有哪些？电站厂房受的主要荷载有哪些？ 主要有以下几种荷载： (1) 结构自重和压力水管、蜗壳、尾水管的水重。 (2) 厂房内机电设备自重，机组运转时的动荷载。 修齐修齐土木工程相关知识土木工程相关知识 丶吕子乔丶吕子乔 好好复习好好复习，马到成功马到成功！ (3) 静水压力、尾水压力、基底场压力，压力水管，蜗壳、尾水管的 内水压力， 永久缝内的水压力。 若为河床式厂房， 还有上游侧水压力。 (4) 厂房四周的土压力。 (5) 活荷载：吊车运输荷载、人群荷载及运输工具荷载。 (6) 温度荷载。 (7) 风荷载。 (8) 雪荷载。 (9) 严寒地区的冰压力。 (10) 地震力。 16.16.对厂房中央控制室有什么要求？对厂房中央控制室有什么要求？ 厂房中央控制室是全厂监视、 控制的中心， 要求宽敞、 明亮、 干燥、 安静、气温适宜，以利于各种仪表正常工作，并给值班人员创造良好 的工作环境。中央控制室最好靠近发电机层，与主厂房联系方便，处 理故障迅速。它最好位于主厂房与高压开关站之间，并尽可能与主机 室位于同一高程，若受地形限制，不能布置在同一高程时，其高程差 不宜超过 5.0-6.0m，并应在中央控制室外侧设观察平台，用以观察 主机组运行情况。 (1) 机组轴线与厂房纵轴线平行。 (2) 机组轴线与厂房纵轴线垂直。 (3) 机组轴线与厂房纵轴线成一个角度。 17.17.如何确如何确定水轮机层的地面高程？定水轮机层的地面高程？ 根据已定出的水轮机安装高程， 按照蜗壳的断面尺寸及其顶部混凝土 保护层的厚度，即可定出水轮机层的地面高程。 18.18.如何确定发电机层的地面高程？如何确定发电机层的地面高程？ 根据水轮机层地面高程加上水轮机层的高度， 再加上发电机层地板的 厚度，即得出发电机层的地面高程。 19.19.如何确定厂房的地面高程？如何确定厂房的地面高程？ 厂房的地面高程最好与对外交通道路的高程相同， 并高出下游最高洪 水位。但有时限于电站的地形条件或下游洪水位太高，不能完全满足 上述要求，此时可根据具体情况，使厂房地面高程与对外道路的高程 相同，而高于发电机层的地面高程，或厂房地面高程与发电机层地面 高程相同，且都低于下游最高洪水位，此时厂房应采取挡水墙等防洪 措施。如档水墙的工程太大时，还有一种方式是将主厂房大门做成止 水门，洪水来时将大门关闭，断绝对外运输，值班人员则可由高处的 通道进入厂房。 20.20.如何确定吊车轨道的顶部高程？如何确定吊车轨道的顶部高程？ 吊车轨道的顶部高程应根据厂内最大安装部件的长度、 吊钧的极限高 度以及吊起部件与运行机组的安全距离等因素确定。 修齐修齐土木工程相关知识土木工程相关知识 丶吕子乔丶吕子乔 好好复习好好复习，马到成功马到成功！ 21.21.副