学习笔记第一章水利水电工程技术

11F411000水利水电工程勘测与设计1F411010水利水电工程勘测1F411011熟悉测量仪器的使用1、DS3——D代表大地测量，S代表水准仪，数字3代表每公里往返高差中数的偶然误差为±3mm。2、电磁波测距仪分类：微波、激光和红外测距仪，其中激光和红外测距仪又称为光电测距仪。3、全球定位系统（GPS）在大地测量、城市和矿山测量、建筑物变形测量、水下地形测量等方面得到广泛的应用。4、精密水准测量一般指国家一、二等水准测量，国家三、四等水准测量为普通水准测量。1F411012熟悉水利水电工程施工测量的要求1、我国1988年1月1日，开始采用的1985年国家高程基准作为高程起算的统一基准。也就是新的黄海平均海面。2、地形图比例尺分：1：500，1000，2000，5000，10000——大比例尺1：25000，50000，100000——中比例尺1：250000，500000，1000000——小比例尺。3、施工放样的基本工作：准备、坐标放样方法选择、高程放样方法的选择、仪器和工具的校验。4、平面放样方法有：直角交会法、极坐标法、角度交会法、距离交会法等。5、高程测量放样的方法有：水准测量、光电三角高程、解析三角高程和视距法。6、中误差要求不大于10mm的部位，应采用水准测量法。7、光电测距仪的照准误差、偏调误差及加常数、乘常数，一般每年进行一次校验。8、开挖放样需要确定，坡顶点、转角点和坡脚点。细部放样的方法有：极坐标法、前方交会法和后方交会法。但基本上是极坐标法和前方交会法。前方交会法，2宜用三个交会方向，以“半测回”标定即可。9、距离丈量视距法视距长度不超过50米，视差法端点法线长度不应大雨70米。10、（1）开挖：两次独立测量同一区域的开挖工程量其差值小于5%（岩石）和小于7%（土方）时，可取中数作为最后值。（2）填筑：两次独立测量同一填筑工程，其测算体积较差，在小于该体积的3%时，可去中数作为最后值。11、砼结构高程放样方法：（1）连续垂直上升的建筑物，（除有牛腿、门洞等外）一般高程精度要求较低，主要防止粗差的产生。（2）溢流坝、斜坡面和形体特殊的部位高程测量精度，一般与平面位置的精度一致。（3）砼抹面，有预埋件的部位，其高程精度通常高于平面位置的精度。12、两次独立放样和校核的误差不应超过测量放样中误差的2倍。13、变形观测（1）变形观测的基点，其精度应不低于四等网的标准。垂直位移的基点至少要布设一组，每组不少于三个固定点。（2）采用视准线监测的围堰变形点，其偏离视准线的距离不应大于20mm。（3）一般情况，滑坡、高边坡稳定监测采用交会法；水平位移采用视准线法；垂直位移，宜采用水准观测法。1F411013了解工程地质与水文地质条件与分析1、地质构造按构造形态可分为：倾斜构造、褶皱构造和断裂构造三种类型。2、料场储量——（1）初查阶段（可行阶段），勘察储量一般不少于设计需要量的3倍，勘察储量与实际储量的误差应不超过40%；（2）详查阶段，一般不少于2倍，误差应不超过15%。3、常见的边坡变形破坏主要有：松弛张裂、蠕动变形、崩塌、滑坡四种类型。4、影响边坡稳定的因素有：（1）地形地貌（2）岩土类型和性质（3）地质构造和岩体结构（4）水的影响（5）其他影响---风化、人工挖掘、振动、地震等。1F411020水利水电工程设计1F411021掌握水利水电工程等级划分及工程特征水位1、洪水标准——按某种频率或重现期表示的洪水称洪水标准，包括洪峰流量和洪水总量。32、永久性水工建筑物洪水标准分为设计洪水标准、校核洪水标准。3、临时性水工建筑物洪水标准根据结构类型和级别，结合风险分析合理选择。4、当山区、丘陵地区的水利水电工程永久性水工建筑物的挡水高度15m，且上下游最大水头差10m时，其洪水标准宜按平原、滨海地区标准确定。平原、滨海区大于以上标准，按山区、丘陵地区标准设计。5、水利水电工程等级划分：水引水中工程等别根据工程规模、效益以及工程在国民经济中的重要性划分为五等。对于综合利用的水利水电工程，当按各综合利用项目的分等指标确定的等别不同时，其工程等别应按其中的最高等别确定。拦河闸工程的等别根据其过闸流量的大小进行分等。（各类工程分等指标）6、水工建筑物的级别（1）永久性水工建筑物级别——根据建筑物所在工程的等别，以及建筑物的重要性确定为五级，其中次结构物仅有三等。（2）水库大坝等级指标，（水电枢纽工程2级土石坝高超过100米，砼、砌石坝超过150米；3级土石坝超过80米，砼、砌石坝超过120米；级别提高一级，但抗震设计标准不提高）级别坝型坝高（m）2土石坝混凝土坝、浆砌石坝901303土石坝混凝土坝、浆砌石坝70100（2）堤防工程级别表：（堤防工程的防洪标准主要由防护对象和防洪要求而定）防洪标准[重现期，年]100以上50-10030—5020-3010-20堤防工程级别123457、临时性水工建筑物级别（1）对于水利水电工程施工期使用的临时性挡水和泄水建筑物的级别，应根据保护对象的重要性、失事造成的后果、使用年限和临时建筑物的规模，按表41F411011－9确定。（2）对于同时分属于不同级别的临时性水工建筑物，其级别应按照其中最高级别确定。但对于3级临时性水工建筑物，符合该级别规定的指标不得少于两项。8、水库特征水位（1）校核洪水位：水库遇大坝的校核洪水时在坝前达到的最高水位。是大坝临时允许达到的最高水位。（2）设计洪水位：水库遇大坝的设计洪水时在坝前达到的最高水位。也是挡水建筑物稳定设计计算的主要依据。（3）防洪高水位:水库遇下游保护对象的设计洪水时在坝前达到的最高水位。只有承担下游防洪任务时，采取确定这一水位。（4）防洪限制水位（汛前限制水位）；水库在汛期允许兴利的上限水位，也是水库汛期防洪运用时的起调水位。（5）正常蓄水位（正常高水位、设计蓄水位、兴利水位）。水库在正常运用的情况下，为满足设计的兴利要求在供水期开始时应蓄到的最高水位。（6）死水位。水库在正常运用的情况下，允许消落到的最低水位。9、水库特征库容：（1）静库容。坝前某一特征水位水平面以下的水库容积。（2）总库容。最高水位以下的水库静库容。（3）防洪库容。防洪高水位至防洪限制水位之间的水库容积。（4）调洪库容。校核洪水位至防洪限制水位之间的水库容积。（5）兴利库容（有效库容、调节库容）。正常蓄水位至死水位之间的水库容积。（6）共用库容（重复利用库容、结合库容）。正常蓄水位至防洪限制水位之间汛期用于蓄洪、非汛期用于兴利的水库容积。（7）死库容。死水位以下的水库容积。水工建筑物的分类1F411022掌握水工建筑物的分类1、水工建筑物一般按它的作用和使用时期等来进行分类。2、通用性水工建筑物：挡水、泄水、输水、取（进）水、河道整治建筑物。53、专用型水工建筑物：水电站建筑物、渠系建筑物、港口水工建筑物、过坝建筑物4、溢流坝既起挡水作用，又起泄水作用；水闸既可挡水，又能泄水，还可作为灌溉渠首或供水工程的取水建筑物等。在水利枢纽布置时，应尽量使一个建筑物起到多种作用。5、水工建筑物按使用时期分为永久性建筑物和临时性建筑物。永久性建筑物是指工程运行期间长期使用的水工建筑物。根据其重要性又分为主要建筑物和次要建筑物。6、临时性建筑物是指工程施工期间使用的建筑物，如围堰、导流明渠等。1F411023掌握水利水电工程建筑材料的应用1、气硬性胶凝材料，只能在空气中硬化，属于这类的材料有石灰、石膏和水玻璃等；只能用于地面上干燥环境的建筑物。2、紫铜片是水工建筑中常用的止水材料。3、硬木材主要包括：榆、槐和栎树等。软木即针叶树材。4、筑坝用土石料：（1）均质土坝的土料是砂质黏土和壤土，要求具有一定的抗渗性和强度，其渗透系数应小于10-4cm/s；黏料含量一般为10%-30%；有机含量5%；易溶盐含量5%。（2）护坡用石料，强度不小于40-50MPa，孔隙率小于3%，吸水率不大于0.8，重度应大于22kN/m3。5、建筑石材：对石料的要求是具有较好的耐水性、抗冻性、耐久性。（1）火成岩——花岗岩、闪长岩、辉长岩、辉绿岩、玄武岩；（2）水成岩——石灰岩、砂岩（3）变质岩——片麻岩、大理岩、石英岩。6、专用水泥包括：中、低热水泥，大坝水泥，道路水泥等；特性水泥包括：快硬硅酸盐水泥、抗硫酸盐水泥、膨胀水泥等。通用水泥密度一般在3.1-3.2T/m3，初凝时间不得低于45分钟，终凝时间不得迟于600min。7、水泥适用范围：（1）水位变化区域外部砼，避免采用火山灰水泥。（2）抗冻--硅酸、普通、大坝，当有环境水加硫酸盐侵蚀时，优先选抗硫酸水泥。（3）大体积砼内部优先选用矿渣大坝水泥、矿渣水泥、粉煤灰水泥、火山灰水泥等。68、水泥存储超过3个月（快硬性水泥超过1个月），需要进行复试。9、（1）新拌砂浆的和易性是指其是否便于施工并保证质量的综合性质。具体指标包括：流动性和保水性。（2）混凝土质量的主要指标包括：和易性、强度和耐久性。其中和易性包括：流动性、黏聚性和保水性三个指标。耐久性包括：抗渗性、抗冻性、抗冲磨性、抗侵蚀性、抗碳化性等，其中影响抗冻性的因素包括：密实度、孔隙构造和数量、孔隙的充水程度。10、砼试块为15cm立方体，标养条件为20±2度，相对湿度95%以上。11、抗拉强度一般约为相应抗拉强度的10%左右。12、砼配合比设计实质上确定四种材料的用量之间的三个对比关系：水灰比、砂率、浆骨比。细骨料为0.16mm-5mm粒径的骨料，细骨料的含泥量不超过3%；坚固性抗冻8%,无抗冻要求10%；粗骨料坚固性5%、12%。1F411024熟悉水力荷载1、按时间变异性分：永久作用荷载、可变作用荷载和偶然作用荷载。其中可变作用荷载包括：静水压力、扬压力、动水压力、水锤压力、浪压力、外水压力、风荷载、雪荷载、冰压力、冻胀力、温度荷载、土壤孔隙水压力、灌浆压力等；偶然作用荷载包括：地震作用、校核洪水位时的静水压力。静水压力、扬压力、浪压力和冰压力是水工建筑物上所承受的主要水力荷载。2、扬压力是指渗流场内作用于计算截面以上的水压强度的集合。扬压力＝浮托力＋渗透压力。3、浪压力：因波浪对水工建筑物临水面形成的浪压力与波浪的几何要素直接相关。波浪的几何要素包括波高、波长、波速等。4、动水压力：是指水流流速和方向改变时，对建筑物过流面所产生的压力，包括：均压力和脉动压力。5、冰压力包括静冰压力和动冰压力。（1）静冰压力是指冰盖膨胀对建筑物表面产生的冰压力称为静冰压力。静冰压力的大小与冰层厚度，开始升温时的气温及温升率有关。（2）动冰压力冰盖解冻后，冰块随水流漂移，撞到建筑物上而产生的撞击力称为动冰压力。，其大小与厚度、冰块流速及流向、冰的抗压强度、建7筑物迎冰面的体形有关。1F411025熟悉渗流分析1、土石坝的渗流分析内容包括：（1）确定浸润线的位置；（2）确定渗流的主要参数——渗流流速与坡降；（3）确定渗流量。2、进行土石坝渗流分析的方法较简单的有水力学法和流网法。（1）水力学法假定坝体内土质是均质的，各方向的渗透系数相同；渗流是层流，符合达西定律，任一铅直线上的流速和水头是常数。（2）流网法是一种图解法，渗流场内由流线和等势线构成的网格称为流网。3、闸基渗流计算的目的，在于求解渗流区内的渗透压力、渗透坡降、渗透流速及渗流量。常用的计算方法有直线比例法、有流网法和改进阻力系数法。4、渗透系数大小主要取决于土的颗粒形状、大小、不均匀系数及水温，一般采用经验法、室内测定法、野外测定法确定。计算公式如下：AHQLk，其中Q－－实测的流量（m3/s）；A－－通过渗流的土样横断面面积（m2）；L－－通过渗流的土样高度（m）；H－－实测的水头损失（m）。5、渗透变形又称为渗透破坏，一般可分为管涌、流土、接触冲刷、接触流失四种基本形式。其中管涌和流土最为主要。（1）管涌：非黏性土体内，细小颗粒穿过大颗粒间的孔隙通道，致使土层中形成孔道而产生集中涌水的现象。管用的水利坡降分临界坡降和破坏坡降。（2）流土：非黏性土体内的颗粒群同时移动的现象或者黏性土发生隆起、断裂、浮动。（3）接触冲刷