农业水利工程概论2014年.doc

农业水利工程概论复习题1.什么是农业水利工程？结合家乡实际，谈谈你对农业水利工程专业的了解。答：农业水利工程是为消除水害和开发利用水资源而修建的工程，是为提高农业综合生产能力和改善农村生态环境与农民生活条件服务的水利措施。它是农业和农村基础设施的重要组成部分，也是民生水利的工作重点和主要内容，具有显著的公益性和公共产品属性。我国的农村水利建设项目主要由各级政府投资或补助引导进行项目建设，项目建设内容不仅涉及农村饮水安全、小型农田水利建设、灌区改造、节水灌溉、牧区水利等方面，也还涉及病险水库除险加固、水土保持生态建设、农村水电建设等领域。根据国家有关政策及相关发展目标和任务要求，当前以及今后一段时期，农村饮水安全工程建设、大中型灌区节水改造、小型农田水利建设等将成为我国农村水利建设国家投资项目的重点领域和主要方向。农业水利是为发展农业生产、确保农村饮水安全、改善农村水环境质量等服务的水利事业，其基本任务是通过水利工程技术措施和非工程措施，改变不利于农业生产发展、农民生活、农村生态环境的自然条件，为农业高产稳产、农民生活、农村经济和农村生态环境提供高效服务。当前的主要目标是：让农村居民都喝上符合卫生标准的饮用水；农业生产条件进一步改善，达到农民人均占有1亩旱涝保收田；农村水生态、水环境恶化趋势得到有效遏制，使“塘变深、水变清、岸变绿”，坡耕地基本得到治理，沙化、退化草原普遍实行轮牧、休牧，农村人居环境得到改善；建立较为完善的农村水利建设和管理机制，促进实现“乡风文明”和“管理民主”；沿海发达地区初步实现农村水利现代化，为新农村建设提供坚实的基础条件，为其他地区积累经验、做好示范。农业水利要通过工程措施和非工程措施才能发挥效能。农业水利工程措施主要包括堤、坝、水闸、涵洞、渡槽、沟渠、井、水泵站、管道、鱼道、码头、电厂、河道整治、水土保持、污水处理以及水产养殖、旅游和环境保护中与水有关的工程设施；农业水利非工程措施特别是防洪的非工程措施，包括洪泛区管理、灾前准备及应急计划、洪水预警、灾害救援、防汛抢险、洪水保险等，可提高人类对洪水的适应能力，减轻洪水灾害损失。从事农业水利活动的各项工作称为农业水利事业，主要包括：防洪、排水、灌溉、供水、水力发电、航运、水土保持、水资源保护以及水产养殖、旅游和改善生态环境等。农业水利的历史随着人类社会的发展而发展，随着人类社会的进步而进步，现代农业水利事业的发展趋势是充分应用现当代科学技术，加强农业水利管理，充分发挥水利工程的经济效益、社会效益和环境效益，实现水资源的可持续发展。2.简述描述流域形状特征的主要几何形态指标。答：（1）流域面积F，流域的封闭分水线内，区域在平面上的投影面积。（2）流域长度L，流域的轴线长度。以流域出口为中心画许多同心圆，由每个同心圆与分水线相交作割线，各割线中点顺序连线的长度即为流域长度。流域长度通常可用干流长度代替。（3）流域平均宽度B，流域面积与流域长度的比值，B=FL。 （5）流域形状系数，流域宽度与流域长度的比值，=BL。影响河流水文特性的主要因素有:流域内的气象条件(降水、蒸发等)，地形和地质条件(山地、丘陵、平原、岩石、湖泊、湿地等)，流域的形状特征(形状、面积、坡度、长度、宽度等)，地理位置(纬度、海拔、临海等)，植被条件和湖泊分布，以及人类活动等。3. 什么是水资源?水资源具有哪些特性?答：水资源是指可资利用或可能被利用的水源，这种水源应当有足够的数量和可用的质量，并在某一地点为满足某种用途而得以利用。水资源是“可资利用或可能被利用的”，是指:水质符合人类利用的要求。在现代技术经济条件下，通过工程措施或净化处理可能利用的水。南极的冰山、深层地下水、净化代价过高的海水，一般均不作为水资源(待用水资源)，但当技术经济发展到一定阶段可以开发利用时，它就成为水资源。因此，水资源量含有一定的技术经济水量，具有相对的动态性。水资源的特性：（1）循环性：地球上存在着复杂的、大体以年为周期的水循环。水循环的内因，是固态水、液态水和气态水随温度不同而转移交换。水循环的外因，是太阳的辐射和地球的引力作用。水资源当年的耗用或流逝，又可为来年的大气降水所补给，形成了资源消耗和补给间的循环性。（2）再生性：从宏观上看，所有物质资源在自然界中都是循环地运动着，只是转化再生的快慢不同而已。非再生资源指要经过漫长的地质年代才形成的资源，如煤、石油等。再生资源指在比较短的周期内可以形成的资源，如水。从水资源的再生性看，利用它具有时间价值，利用得越早，其价值越大。（3）有限性：就特定区域一定时段(年)而言，年降水量有或大、或小的变化，但总是个有限值。因而就决定了区域年水资源量的有限性。水资源的超量开发消耗，或动用区域地表、地下水的静态储量，必然造成超量部分难于恢复，甚至不可恢复，从而破坏自然生态环境的平衡。就多年均衡意义来讲，水资源的平均年耗用量不得超过区域的多年平均资源量。无限的水循环和有限的大气降水补给，规定了区域水资源量的可再生性和有限性。（4）利、害两重性：水的两重性是指水利与水害。水利是指可利用水来发电、灌溉、航运、供水、养殖以及改良环境和旅游等，为人类造福；水害是指洪灾、涝灾、水污染等，给人类带来损失和灾害。因此，我们应将兴水利和除水害结合起来，合理、有效地利用水资源。（5）开发利用的多用性：水资源是具有多种用途的自然资源，水量、水能、水体均各有用途。主要的用水部门有：水力发电、防洪与排涝、农田灌溉、工业与民用给水、航运、水产、竹木浮运、环境改良与旅游等。4. 简述水工建筑物的分类。答：水工建筑物按其用途可分为一般性建筑物和专门性建筑物。(1)一般性建筑物不只为某一部门服务的水工建筑物称一般性建筑物。根据建筑物的作用又可分为如下几种：挡水建筑物：用以拦截水流、抬高水位形成水库，如闸、坝、沿河岸修建用以挡御洪水的堤防等。泄水建筑物：用以宣泄挡水建筑物上游的多余水量，如水库的溢洪道、泄洪洞，或引水枢纽的泄水闸等。引水建筑物：用以自水库或河流引出水流供灌溉、发电、给水等需要，如进水闸、抽水站等。输水建筑物：用以将引水建筑物引出的流量输送到用水处，如隧洞、管道、渠道和渡槽等。整治建筑物：用以整治河道，稳定河槽，维持航道，保护河岸，如丁坝、顺坝和护岸工程等。(2)专门性建筑物凡只为一个部门服务的水工建筑物称专门性建筑物。根据其服务的国民经济事业，可分为如下几种：水电站建筑物：如水电站的压力管道、压力前池、调压井和电站厂房等。灌溉、排水建筑物：如灌溉渠道上的节制闸、分水闸和渠道上的建筑物等。水运建筑物：保证河流通航及浮运木材而修建的建筑物，如船闸、升船机、筏道和码头等。给水、下水建筑物：如自来水厂的抽水站、滤水池和水塔，以及排除污水的下水道等。渔业建筑物：为了使河流中的鱼类通过闸坝而修建的鱼道、升鱼机等。5. 地下水源工程有哪几种类型？各适合什么样的条件？答：根据地下水集水建筑物的延伸方向与地面的关系，地下集水建筑物一般可分为垂直系统、水平系统工程、联合系统和引泉工程等类型。垂直系统是指集取地下水的主要建筑物的延伸方向与地表面基本垂直的一种集取地下水的方式。这种形式的集水建筑物适应于多种地质地形条件，因此应用最广泛、最普及。筒井、管井、大口井、轻型井等各种类型的水井都属于垂直系统。集取地下水的主要建筑物的延伸方向基本与地面平行，称为水平系统。水平系统集水建筑物只有在特定的水文地质条件下适用，其应用较垂直系统范围要小。常见的有截潜流工程、坎儿井等。联合系统是指把垂直和水平集水系统联合起来，或将同一系统中的几种形式联合，共同完成集水目标的工程。联合系统主要有辐射井、卧管井、筒管井、水柜、联井、虹吸井等。6. 引水工程分为哪几种类型？答：在农田水利、水力发电、城市给水等水利事业中常需兴建从河道或水库引水的建筑物，然后通过渠道或其他建筑物输水，这种修建于渠首用以保证引水的建筑物群，称为引水枢纽。常用的引水方式有自流和机械抽水两类。自流式引水又可分为无坝引水和有坝引水。当河道水位和流量能满足取水的要求，无须建坝抬高水位的枢纽称为无坝引水枢纽；需建坝(闸)抬高水位的枢纽称为有坝引水枢纽。引水枢纽应满足的要求是:保证按用水部门的要求及时供水；防止有害的泥沙及漂浮物等进入输水建筑物和当输水建筑物需要检修或发生事故时能截断水流。总之，引水枢纽应及时满足用水部门对水量和水质的要求。7. 渠系建筑物按其作用可分为哪几类？答：为了安全合理地输配水量以满足农田灌溉、水力发电、工业及生活用水的需要，在渠道(渠系)上修建的水工建筑物，统称渠系建筑物。渠系建筑物按其作用可分为：(1)渠道。是指为农田灌溉、水力发电、工业及生活输水用的、具有自由水面的人工水道。灌溉渠道一般可分为干、支、斗、农四级固定渠道。干、支渠主要起输水作用，称为输水渠道；斗农渠主要起配水作用，称为配水渠道。各级渠道构成渠道系统，简称渠系。(2)调节及配水建筑物。用以调节水位和分配流量，如：节制闸、分水闸等。(3)交叉建筑物。渠道与山谷、河流、道路、山岭等相交时所修建的建筑物，如：渡槽、倒虹吸管、涵洞等。(4)落差建筑物。在渠道落差集中处修建的建筑物，如：跌水、陡坡等。(5)泄水建筑物。为保护渠道及建筑物安全或进行维修，用以放空渠水的建筑物，如：泄水闸、虹吸泄洪道等。(6)冲沙和沉沙建筑物。为防止和减少渠道淤积，在渠首或渠系中设置的冲沙和沉沙设施，如：冲沙闸、沉沙池等。(7)量水建筑物。用以计量输配水量的设施，如：量水堰等。渠系中的建筑物，一般规模不大，但数量多，总的工程量和造价在整个工程中所占比重较大。为此，应尽量简化结构。改进设计和施工，以节约原材料和劳力、降低工程造价。8. 常用的灌溉水源有哪些？答：灌溉水源主要有河川径流、当地地面径流、地下水及城市污水等。随着现代工业的发展和城镇的扩大，可用于灌溉的城市污水和灌溉回归水也逐步成为灌溉水源的一个重要组成部分。(1)河川径流。它是指河流、湖泊的来水，为我国最主要的灌溉水源。这种水源的集水区域均在灌区以外；引河流水源灌溉，应从国民经济发展的要求出发，综合考虑水电、航运与给水等多方面的要求，使河流水资源得到合理的综合利用。(2)当地地面径流。它是指由当地降雨产生的径流。我国南方地区降雨量大，当地地面径流的利用十分普遍，不仅小型灌溉工程(如塘坝、小水库)利用它，而且在大、中型灌区，也必须充分利用它来扩大灌溉面积和提高灌区的灌溉保证率。(3)地下水一般是指潜水。潜水又称浅层地下水，其补给来源主要为大气降雨(包括融雪水)。在靠近河流、湖泊、洼地和人工渠道的地区，潜水也可从附近的地表水得到补给，由于潜水补给容易，在平原地区埋藏又较浅，是地下水的主要开采水源。利用地下水进行灌溉，在我国已有悠久的历史，特别是我国西北、华北平原等比较干旱和缺乏河湖水源的地区，地下水的开发利用，对发展农业生产尤为重要。(4)城市污水。包括工业废水和生活污水，经过净化处理以后，可以作为灌溉水源。随着社会主义建设事业的发展，污水数量将日益增多。利用污水灌溉，不仅是解决灌溉水源的重要途径，而且也是防止水质污染的有效措施。(5)海水。因含盐量较高，一般不能直接用于灌溉农田。9. 简述灌溉制度及其确定方法。答：作物灌溉制度是为了促使农作物获得高产和节约用水而制定的适时、适量的灌水方案，它既是指导农田灌溉的重要依据，也是制定灌溉规划、设计灌溉工程以及编制灌区用水计划的基本依据。作物灌溉制度包括：农作物播种前及全生育期内的灌水次数、灌水时间、灌水定额和灌溉定额。灌水定额是指单位耕地面积上的一次灌水量，而灌溉定额是指单位耕地面积上农作物播种前和全生育期内的总灌溉水量。节水高效灌溉制度是把有限的灌溉水量在作物生育期内进行最优分配，以提高灌溉水向根层贮水的转化效率和光合产物向经济产量转化的效率。对旱作物可根据水源供水状况，在水源充足时采用适时、适量的节水灌溉；在水源供水不足的情况下采取非充分灌溉、调亏灌溉、低定额灌溉、储水灌溉等，对水稻可采用浅湿灌溉、控制灌溉等，限制对作物的水分供应，一般可节水30-40%，而对产量无明显影响。充分灌溉是指水源供水充足，能够全部满足作物的需水要求，此时的节水高效灌溉制度应是根据作物需水规律及气象、作物生长发育状况和土壤墒情等对农作物进行适时、适量的灌溉，使其在生长期内不产生水分胁迫情况下获得作物高产的灌水量与灌水时间的合理分配，并且不产生地面径流和深层渗漏，既要确保获得最高产量，又应具有较高的水分生产率。供水不足条件下的节水高效灌溉制度是在水源不足或水量有限条件下，把有限的水量在作物间或作物生育期内进行最优分配，确保各种作物水分敏感期的用水，减少对水分非敏感期的供水，此时所寻求的不是单产最高，而是全灌区总产值最大。供水不足条件下的节水高效灌溉制度包括非充分灌溉的经济用水灌溉制度和调亏灌溉制度。非充分灌溉的经济用水灌溉制度是以经济效益最大或水分生产率最高为目标，确定作物的耗水量与灌溉水量。调亏灌溉制度是根据作物的遗传和生物学特性，在生育期内的某些阶段，人为地施加一定程度的水分胁迫（亏缺），调整光合产物向不同组织器官的分配，调控作物生长状态，促进生殖生长，控制营养生长的灌溉制度。在制定节水高效灌溉制度时，常采用总结群众的灌水经验；根据灌溉试验资料；根据土壤水量平衡分析成果并参考群众灌水经验或试验资料等三种方法。10. 简述管网系统分类。答：管网系统按其输配水方式、管网形式、固定方式、输水压力等可分为以下类型。（1）输配水方式分类水泵提水输水系统：一种形式是水泵直接将水送入管道系统，然后通过分水口向城镇用户供水。另一种形式是水泵通过管道将水输送到某一高位蓄水池，然后由蓄水池通过管道自压向城镇供水。自压输水系统：利用地形自然落差所提供的水头满足管道系统在运行时所需的工作压力。（2）按管网形式分类树状网：管网为树枝状，水流从“树干”流向“树枝”，即在干管、支管、分支管中从上游流向末端，只有分流而无汇流。目前国内管道系统多采用树状网。环状网：管网通过节点将各管道联结成闭合环状网。根据给水栓位置和控制阀启闭情况，水流可作正逆方向流动。这种形式的供水可靠性高，大多在城市供水中采用。农村饮水工程一般采用树状网。（3）按固定方式分类移动式：除水源外，管道及分水设备都可移动，机泵可固定也可移动，管道多采用软管，简单易行，一次性投资低，但劳动强度大，管道易破损。半固定式：管道系统的一部分固定，另一部分移动。固定式：管道系统中的各级管道及分水设施均埋入地下，固定不动。对农村饮水工程而言，一般不宜采用移动式和半固定式管网系统。（4）按管道输水压力分类低压管道系统：其最大工作压力一般不超过0.2MPa，最远出口的水头一般在0.0020.003MPa，该形式对管材承压能力要求不高。非低压管道系统：工作压力超过0.2MPa，该形式对管材质量要求较高。对农村饮水工程而言，一般采用低压管道系统。（5）按管网作用分类骨干管网：把水从水源输送到城镇用户，其出水口一般为给水栓。用户管网：其任务是根据用户需水要求适时适量地把水分配给用户。水源一般是给水栓，出口一般为出水设备。配水管网：将水由水厂送到分配管网以至用户的管道系统。它包括干管、支管、闸阀、消火栓、水塔、高地水池、加压站、接户管、水表及其他附属设施。配水管网是整个城乡供水系统的重要组成部分，它和输水管渠、二级泵站及调节构筑物有密切的联系，其修建费用约占供水工程总投资的50以上。11.论述农村饮用水净化模式。答：（1）常规净水工艺以地表水（山溪水、水库水、湖泊水等）为水源的水厂，水质符合GB3838-2002地表水环境质量标准III类以上的水体。1）浑浊度常年低于20NTU的原水处理原水浑浊度常年低于20NTU，瞬间不超过60NTU，可采用微絮凝直接过滤加消毒或慢滤加消毒净化工艺，常规净水工艺见图12-1。 混凝剂 消毒剂清水池微絮凝过滤混合地表水 管网 用户 消毒剂清水池慢滤池地表水 管网 用户图12-1 浑浊度常年低于20NTU的原水处理a.混合是原水与药剂充分融合的工艺过程，混合设施对于取得良好的混凝效果具有重要作用。混合时间一般为1030s，不宜超过1min。混合方式有利用水流紊动作用进行的水力混合的机械搅拌池机械混合，采用何种形式应根据净水工艺布置，水质、水量等因素确定。b. 微絮凝过滤即原水与混凝剂快速均匀混合即水中胶体颗粒刚脱稳后，直接进入接触过滤池，在过滤过程中边絮凝边过滤使水得以净化。微絮凝过滤（接触过滤）与普通快滤池相比，滤料滤层厚，一般厚度为0.81.2m,滤速一般采用68m/h，原水浑浊度高时取下限，反之可取上限。c. 慢滤池。慢滤池设计的过滤速度0.10.3m/h，即每平方米慢滤池每天仅能处理2.47.2m3的原水，故水厂占地面积大，处理效率低，城市水厂已不采用慢滤池。但对于边远山区的村落或居民点，当原水浑浊度常年较低，可考虑利用地形建造慢滤池。慢滤池选用的石英砂滤料，粒径为0.31.0mm，滤层厚8001200mm，慢滤池管理简单，无需加药，净化效果好。2）浑浊度常年低于500NTU的原水处理原水浑浊度常年低于500NTU，瞬间不超过1000 NTU，采用混凝沉淀（澄清）过滤、消毒的常规净水工艺，见图12-2。 混凝剂 消毒剂清水池过滤沉淀澄清絮凝混合清水池过滤沉淀澄清絮凝混合地表水 管网 用户 图12-2 浑浊度常年低于500NTU的原水处理流程a.絮凝：完成絮凝的胶体在一定的外力扰动下相互碰撞、聚集，以形成较大絮状颗粒的过程。絮凝池型式的选择，应根据原水水质和相似条件下运行经验或通过试验确定。农村供水工程常用的絮凝池池型有穿孔旋流絮凝池、网格絮凝池、折板絮凝池等。穿孔旋流絮凝池：絮凝时间1525min，起端流速宜为0.61.0m/s，末端流速宜为0.20.3m/s，絮凝池分格数不少于6格。该池型容积小，常与斜管沉淀池合建，絮凝效果好，适用于中、小型水厂。网格絮凝池：沿流程一定距离的过水断面中设置网格，通过网格的能量消耗完成任务的絮凝过程。絮凝时间1015min，每格竖向流速，前段和中段分别为0.300.35m/s和0.300.25m/s，末段0.100.15m/s，一般分成618格。该池型絮凝时间短，絮凝效果好，构造简单，适用于中、小型水厂。折板絮凝池：水流以一定的流速在折板之间通过，呈紊流状态，完成絮凝过程。絮凝时间为1220min，絮凝过程速度第一段0.250.35m/s，第二段0.150.25m/s，第三段0.100.15m/s。絮凝时间较短，絮凝效果好，但构造复杂，适用于水量变化不大的水厂。b.沉淀：利用重力沉降作用去除水中杂物的过程。农村供水工程中常用的沉淀池池型有平流沉淀池、异向流斜管沉淀池。平流沉淀池：常常时间宜为2.04.0h,水平流速1020mm/s，液面负荷一般为1.03.0m3/（m2h）。平流沉淀池对原水适应性强，常常效果好，构造简单，管理方便。适用于大、中型水厂。异向流斜管沉淀池：斜管沉淀区液面负荷为7.29.0m3/（m2h），水在斜管内的停留时间一般为5.87.2min。该池型沉淀效率高、池体小、占地省，可用于各种规模的水厂，尤其适用老沉淀池的改造、扩建和挖潜。c.澄清：澄清池是集絮凝和泥水分离过程于一体的净水构筑物。主要有机械搅拌澄清池和水力循环澄清池。工艺特性要求澄清池必须连续运转，适用于供水规模较大的水厂。适用于农村水厂的澄清池主要是水力循环澄清池。d.过滤：是去除沉淀池出水中残留的细小悬浮颗粒及微生物的过程。农村供水工程中常用的滤池池型有普通快滤池、重力式无阀滤池、虹吸滤池等。普通快滤池：单层石英砂滤料滤池的正常滤速一般采用812m/h，滤池数量不得少于2个，冲洗前水头损失一般采用2.02.5m，反冲洗强度15L/（m2s）。该池型构造简单，造价低廉，可采用降速过滤，水质较好，但反冲洗需配备反冲洗泵、阀门多。可适用于大、中、小型农村水厂。重力式无阀滤池：滤速可采用610m/h，冲洗前水头损失一般为1.52.0m，平均冲洗强度一般采用15L/（m2s）。该池型可自动进水、自动反冲洗，过滤过程为变水位等速过滤，管理简便，但无法观察运行和冲洗过程的滤层情况，冲洗效果较差，清砂不便，适用于中、小型农村水厂。虹吸滤池：滤速可采用810m/h，冲洗前水头损失1.2m，冲洗强度15L/（m2s）。该池型无需外接水源与水泵，全自动冲洗；缺点是土建结构较复杂，反冲洗耗水量大。适用于大型农村水厂。（2）特殊水质处理1）氟超标的地下水当水中含氟大于1.0mg/L，宜采用活性氧化铝、混凝沉淀、电渗析、反渗透及多介质过滤法进行处理。a. 活性氧化铝吸附法，采用活性氧化铝滤料吸附、交换氟离子，将氟化物从水中除去的过程。工艺流程见图12-3。消毒剂清水池活性兼氧化铝吸附罐 含氟水 管网 用户再生废液排放 NaOH或硫酸铝再生图12-3 活性氧化铝吸附法活性氧化铝颗粒粒径一般为0.41.5mm,当pH小于7.0时，宜采用连续运行方式，滤速为68m/h；当pH大于7.0时，应按间断运行设计，滤速宜为23m/h，连续运行时间46h，间断46h。当采用活性氧化铝吸附法，为了延长过滤周期，一般将原水加酸调pH值为5.56.5，以提高活性氧化铝的吸附容量，降低pH值还能缓解活性氧化铝滤床板结问题，以提高除氟效果，减少再生频率，降低制水成本。b. 混凝沉淀法，采用混凝沉淀法，就是在水中投加具有凝聚能力或与氟化物产生沉淀的物质，以形成大量胶体物质或沉淀，氟化物也随之凝聚或沉淀，再通过过滤将氟离子从中除去的过程。工艺流程见图12-4。混凝剂 消毒剂沉淀清水池过滤絮凝混合含氟水 管网 用户 图12-4 混凝沉淀法凝聚剂可选用聚合氯化铝、硫酸铝等，其投加量按Al2O3计，为氟含量的1015倍。c. 多介质过滤法。多介质过滤法是当代先进的复合式多介质组合原理，依据可吸附氟的介质的降氟过程。该方法操作简单，原水正向通过过滤器即可除氟。操作简便，可自动反冲洗，不必再生，定期更换介质滤料即可。2）砷超标的地下水当原水中砷含量大于0.05mg/L,宜采用铁盐混凝沉淀法、多介质过滤法等净水工艺进行处理。a.当采用铁、锰混凝沉淀法时，需先向含砷水中投加氧化剂（氯、高锰酸钾等），合三价砷氧化成五价砷，再投加三氯铁，经混凝、沉淀、过滤完成除砷过程。本法在我国台湾省已有工程实例。工艺流程见图12-5。氧化剂 FeCl3 消毒剂沉淀清水池过滤絮凝混合 含砷水 管网 用户 图12-5 铁盐混凝沉淀法b.复合式多介质过滤法，是根据当代先进的复合介质的组合原理，由多个不同介质过滤组合而成。整套装置集净化、消毒多功能于一体，操作简便，可自动反冲洗。3）苦咸水当水中溶解性总固体大于1000mg/L，总硬度大于450 mg/L，氯化物大于250 mg/L，硫酸盐大于250 mg/L，上述某一项超标均属含盐量超标的苦咸水。苦咸水除盐宜采用电渗析或反渗透工艺处理。为保证除盐效果的正常运行，电渗析或反渗透工艺处理前，均需对原水进行较为完善的预处理。a.电渗析法，是在外加直流电场的作用下，利用阴离子交换膜和阳离子交换膜的选择透过性，使一部分离子透过离子交换膜而迁移到另一部分水中，从而使一部分水淡化而另一部分水浓缩的过程。工艺流程见图12-6。消毒剂清水池电渗析器预处理 苦咸水 管网 用户 图12-6 电渗析法电渗析器应根据原水水质及出口水质要求，选择主机型号、流量、级、段和膜对数。选择电渗析器主机时，离子交换膜的选择透过率应大于90%。电渗析器进水水压不应大于0.3MPa，浓水流量可略低于淡水流量，但不得低于淡水流量的2/3，极水流量可为1/41/3的淡水流量。本方法净水效果好，无需加药，但需频繁倒极，定期酸洗，而且造价与制水成本高，产生的废水多，需要妥善处理，其中高盐浓水的排放量达30%左右。多用于分质供水的农村供水工程。b.反渗透法，在膜的原水一侧施加溶液渗透压高的外界压力，原水透过半透膜时，只允许水透过，其它物质不能透过而被截留在膜表面的过程。工艺流程见图12-7。消毒剂清水池反渗透装置高压泵精密过滤器预处理苦咸水 管网 用户 图12-7 反渗透法4）其它污染水a.铁、锰超标的地下水：当水中铁大于0.3mg/L、锰大于0.1mg/L时，需采用氧化、过滤、消毒的净水工去除铁、锰。地下水除铁：地下水除铁方法很多，农村供水工程采用较多的有曝气氧化法、氯氧化法和接触氧化法等。曝气氧化法。是利用空气中的氧将二价铁氧化成三价铁，然后再沉淀、过滤予以去除。工艺流程见图12-8。曝气装置根据原水水质，可选用跌水、淋水、喷水、射流曝气、压缩空气、板条式曝气塔、接触式曝气塔或叶轮式表面曝气装置等。消毒剂滤池曝气清水池沉淀池 原水 管网 用户图12-8 曝气氧化法氯氧化法。氯是强氧化剂，可在广泛的pH范围内将二价铁氧化成三价铁，经过沉淀、过滤予以去除。当原水含铁量较少时，可省去沉淀池。工艺流程见图12-9。Cl2 消毒剂清水池滤池沉淀池 含铁水 管网 用户 图12-9 氯氧化法接触过滤氧化法。是以水中溶解氧为氧化剂，以固体催化剂为滤料，利用接触催化作用，以加速二价铁氧化的除铁方法。工艺流程见图12-10。消毒剂清水池接触过滤池曝气 含铁水 管网 用户 图12-10 接触过滤氧化法地下水除铁、锰：当原水中铁、锰共存，含铁量低于6mg/L、含锰量低于1.5mg/L，可采用图12-11处理工艺。消毒剂清水池滤池曝气 含铁、锰水 管网 用户 图12-11 地下水除铁、锰工艺一 当原水中含铁量或含锰量超过上述数值时，必要时可采用图12-12处理工艺。消毒剂清水池除锰滤池除铁滤池曝气含铁、锰水 管网 用户 图12-12 地下水除铁、锰工艺二当受硅酸盐影响时，必要时可采用两级曝气、两级过滤流程或采用先空气氧化过滤除铁后，再用高锰酸钾氧化、过滤除锰。工艺流程分别见图12-13。消毒剂清水池除锰滤池曝气除铁滤池曝气含铁、锰水 管网 用户 KMnO4 消毒剂沉淀池除铁滤池曝气清水池除锰滤池含铁、锰水 管网 用户 图12-13 地下水除铁、锰工艺三 除铁与除铁、锰滤池。除铁滤池、除锰滤池可采用石英砂或锰砂滤料，石英砂滤料粒径为0.51.2mm；锰砂滤料粒径宜为dmin=0.6mm，dmax=2.0mm，厚度8001200mm,滤速宜为57m/h。b.微污染地表水当原水中部分指标如氨氮、化学耗氧量等超过饮用水源水质标准时，需针对原水水质，在常规净水工艺前增加生物预处理、化学氧化处理或在常规净水处理工艺后增加活性炭吸附深度处理工艺。当原水中有机物、氨氮含量较高时，宜在常规净水工艺前增加生物预处理工艺。工艺流程见图12-14。凝聚剂 消毒剂清水池过滤沉淀絮凝混合生物预处理微污染水 用户 管网 图12-14 微污染地表水处理工艺一生物预处理过程，一般在生物滤池或生物接触氧化池中完成。生物滤池内装填惰性颗粒填料，作为生物载体，颗粒填料可选用比表面积大，有足够机械强度的陶粒、砂子、沸石、麦饭石等，粒径约为2.05.0mm，滤料厚度2m，由上部进水、下部曝气，滤速46m/h。当原水中藻类含量较高，且含有微量有机物污染时，宜在常规处理工艺前增加化学预氧化工艺。化学预氧化系在混凝工序前投加氧化剂，用以去除原水中的有机微污染物、臭味，或起助凝作用的净水工艺。工艺流程见图12-15。氧化剂 凝聚剂清水池过滤沉淀气浮絮凝混合微污染水 管网 用户 图12-15 微污染地表水处理工艺二目前用于给水处理的氧化剂有高锰酸钾、臭氧、氯、二氧化氯等。采用高锰酸钾预氧化时，高锰酸钾及其复合盐宜在水厂取水口投加，若在水处理流程中投加时，先于其它水处理药剂的投加时间不宜少于3min，用于去除微污染物、藻类和控制臭味的高锰酸钾及其复合盐的投加量可为0.52.5mg/L；采用其它氧化剂预氧化时，均应合理确定投加量和投加点。在预氧化过程中，氧化剂可与水中多种有机污染物作用，能够提高对有害成分的去除效果，但投加量过高会产生某些副产物，有害于人体健康。活性炭深度处理，宜用于经混凝、沉淀、过滤处理后某些有机、有毒物质含量或色、臭味等感官指标仍不能满足出水要求时的净水处理。工艺流程见图12-16。凝聚剂活性炭吸附过滤沉淀絮凝混合微污染水 消毒剂 清水池 用户 管网 图12-16 微污染地表水处理工艺三活性炭吸附滤池的进水浊度应小于3NTU，活性炭柱径1.55mm，长度1.02.5mm，炭层厚度1.52.5m，水与炭床的空床接触时间宜采用1020min，滤速810m。活性炭能吸附水中大部分有机微污染物，如腐殖酸，异臭、色度、氯化的农药、烃类有机物，有机氯化物，重金属，洗涤剂等。12. 名词解释：水土流失。答：水土流失是指在水力、风力、重力等外营力作用下，山丘区及风沙区水土资源和土地生产力的破坏和损失。水土流失包括土壤侵蚀及水的损失，也称水土损失。土壤侵蚀的形式除雨滴溅蚀、片蚀、细沟侵蚀、浅沟侵蚀、切沟侵蚀等典型的形式外，还包括山洪侵蚀、泥石流侵蚀以及滑坡等形式。水的损失一般是指植物截留损失、地面及水面蒸发损失、植物蒸腾损失、深层渗漏损失、坡地径流损失。在我国水土流失概念中水的损失主要指坡地径流损失。13. 防洪治河工程措施有哪些？答：防洪治河工程措施是防洪规划的具体表现。防洪工程措施是指采取修建水利工程防止洪水对人类生活形成灾害或将洪水灾害降低到最低程度。防洪工程措施一般有水土保持、堤防工程、分(蓄、滞)洪工程、河道整治工程措施等。除此之外，还有非工程性防洪措施，如洪水预报、社会保险、社会救济等。（1）土保持工程水土保持是指在山地沟壑区采用水土保持措施防止或减少地表径流对地面土壤形成冲蚀，通过采取相应的工程措施、生物措施、农业耕种措施，有效地减少地表径流，降低洪水灾害。（2）蓄水工程蓄水工程是指在山区干支流适宜地段兴建水库拦蓄洪水的工程措施。蓄水工程不但能有效地防止下游河道洪水的发生，还能在干旱季节供下游作物用水。除满足灌溉外，还可利用水库修建水电站、开发旅游、渔业养殖等进行综合利用。（3）堤防工程堤防工程是在河流的两岸修筑防护堤，以增加河道过水能力，减轻洪水威胁，保护两岸农田及沿岸村镇人民生活安全。堤防工程是目前河流防洪治河采取的主要工程措施之一。（4）分洪工程分洪工程是在河流适当位置修建分洪闸将一部分洪水泄入滞洪区，待河道洪水位下降后再将滞洪区洪水排入河道，防止行洪期间洪水冲毁堤防对两岸人民造成灾害。分洪工程常常与滞洪工程配套使用。（5）河道整治工程河道整治是指由于河道冲淤演变妨碍了正常的行洪、航运、引水灌溉、工业与生活用水等，这种现象在北方多泥沙河道上尤为突出，因而必须采取相应措施，使河道得到控制和改善。河道整治一般包括河床整理、疏浚、裁弯、护岸等工程措施。防洪工程措施不是孤立的，对同一条河流，必须遵循上下游和左右岸统筹兼顾、近远期结合的原则，全面规划，综合治理。14. 试述水电站的类型有哪些？答：水电站可按不同方法分类。按其装机容量分为大型(250MW)、中型(50250MW)、小型(50MW)；按其厂房位置与拦河坝之间的关系可分为坝后式、河床式、引水式和混合式。抽水蓄能电站和潮汐电站也是水能利用的重要形式。（1）坝后式水电站当水库上下游水头落差较大时，机组和厂房的尺寸相对较小，厂房难以独立承受库水的巨大推力，因此，需要用拦河大坝承担挡水任务，抬高水位、集中落差。水电站厂房紧靠在大坝的后面布置，厂坝之间设置沉陷缝，使两者之间互不传力，厂房不承受上下游水位差所形成的压力。坝后式水电站适用于中高水头的混凝土坝。（2）河床式水电站河床式水电站适用于较低水头的水电站。在上下游水头落差较小的地方，可以用水电站的厂房直接挡水，使之成为