水利工程概論復(fù)習(xí)習(xí)題及答案

PAGE7第一章1.水資源的概念及特質(zhì)：地球上（地表，地下，和空氣中）用于滿足人類生活和生產(chǎn)需要的水源統(tǒng)稱為水資源。B、a資源的循環(huán)性b儲(chǔ)量的有限性c分布的不均勻性d利用的多樣性e利、害的雙重性我國(guó)水資源的特點(diǎn)以及解決我國(guó)水資源面臨問題的途徑：㈠特點(diǎn)：⑴水資源總量豐富⑵水資源均量相對(duì)不足⑶時(shí)空分布不均⑷水土流失及水質(zhì)污染情況不容忽視㈡解決途徑：⑴水資源短缺和用水許可⑵地下水資源的利用和保護(hù)⑶生態(tài)流量⑷水污染的控制和治理3.水利事業(yè)的涵義及效益、防洪措施、水力發(fā)電原理：A、涵義：為了充分利用水資源，研究自然界的水資源，對(duì)河流進(jìn)行控制和改造，采取工程措施合理使用和調(diào)配水資源，以達(dá)到興利除害的各部門從事的事業(yè)統(tǒng)稱為水利事業(yè)B、效益：主要有防洪、農(nóng)田水利、水力發(fā)電、工業(yè)及生活供水、排水、航運(yùn)、水產(chǎn)、旅游等C、防洪措施：⑴增加植被、加強(qiáng)水土保持⑵提高河槽行洪能力⑶提高蓄洪、滯洪能力D、水利發(fā)電原理：樹立發(fā)電就是利用蓄藏在江河、湖泊、海洋的水能發(fā)電，現(xiàn)代技術(shù)，主要是利用大壩欄蓄水流，形成水庫(kù)，抬高水位，依靠落差產(chǎn)生的位能發(fā)電第二章河川徑流形成過(guò)程及階段：河川徑流是自降水開始，到河水從?？跀嗝媪舫龅恼麄€(gè)過(guò)程。一般要經(jīng)歷降水、蓄滲（入滲）、產(chǎn)流和匯流幾個(gè)階段與其他電站相比，水電站的工作特性：發(fā)電能力和發(fā)電量隨天然徑流情況變化（2）發(fā)電機(jī)組開停靈活、迅速（3）建設(shè)周期長(zhǎng)，運(yùn)行費(fèi)用低廉.3壩式、引水式和混合式水電站類型的運(yùn)行特點(diǎn)、投資特點(diǎn)、適用條件壩式水電站是在河道上修筑大壩，截?cái)嗨?，抬高水位，在靠大壩的下游建造水電站廠房，甚至用廠房直接擋水B、引水式水電站一般僅修筑很低的壩，通過(guò)取水口將水引取到較遠(yuǎn)的、能夠集中落差的地方修建水電站廠房。引水式水電站對(duì)上游造成的影響小，造價(jià)相對(duì)較低，為許多中小型水電站采用C、混合式水電站修建有較高的攔河大壩，用水庫(kù)調(diào)節(jié)水量，水電站廠房修建在壩址下游有一定距離的某處合適地方，用輸水隧洞或輸水管道將發(fā)電用水從水庫(kù)引到水電站廠房發(fā)電，混合式多用于土石壩樞紐，以及建于山區(qū)性狹窄河谷的樞紐興利調(diào)節(jié)原理及類型的判斷：A、原理：徑流調(diào)節(jié)的原理為水量平衡，即W來(lái)-W用=△V式中，W來(lái)為時(shí)段T內(nèi)從河道進(jìn)入水庫(kù)的天然來(lái)水量；W用為時(shí)段T內(nèi)水庫(kù)的供水量，△V為庫(kù)容增量，即蓄積在水庫(kù)中的水量，△V>0表示水庫(kù)庫(kù)容增加，水庫(kù)蓄水，△V<0表示水庫(kù)庫(kù)容減少，水庫(kù)供水。B、類型：⑴無(wú)調(diào)節(jié)⑵日調(diào)節(jié)⑶年調(diào)節(jié)⑷多年調(diào)節(jié)C、類型判斷方法：按其調(diào)節(jié)周期（水庫(kù)庫(kù)空—庫(kù)滿—庫(kù)空的整個(gè)蓄放全過(guò)程的時(shí)間）的長(zhǎng)短來(lái)分5.水庫(kù)的特征水位與庫(kù)容的關(guān)系：⑴正常蓄水位⑵.死水位與死庫(kù)容⑶.興利庫(kù)容⑷防洪限制水位⑸防洪高水位和防洪庫(kù)容⑹.設(shè)計(jì)洪水位和攔洪庫(kù)容⑺.校核洪水位和總庫(kù)容⑻水庫(kù)的動(dòng)庫(kù)容合理的興利調(diào)度：合理的興利調(diào)度能夠使書庫(kù)在供水期（枯水期）不受到破壞，期末正好用盡興利庫(kù)容，到達(dá)死水位：在蓄水期（洪水期）盡量少棄水，充分發(fā)揮效益，期末蓄到正常蓄水位：1.水利水電工程的等級(jí)水工建筑物的特點(diǎn)和分類：A、特點(diǎn)：⑴受自然條件約束⑵受水的影響大⑶施工復(fù)雜⑷失事后果嚴(yán)重B、分類：（1）按其作用分類①.擋水建筑物②.泄水建筑物③取水、輸水建筑物④.專門建筑物（2）按其使用時(shí)間長(zhǎng)短分類①永久性建筑物（又分為主要建筑物和次要建筑物）②.臨時(shí)性建筑物第四章重力壩的工作原理和優(yōu)缺點(diǎn)：原理：重力壩是主要依靠自身重量在地基上產(chǎn)生的摩擦力和壩與地基之間的凝聚力抵抗壩前巨大的水推力，來(lái)維持自身穩(wěn)定的一種壩型B、優(yōu)點(diǎn)：⑴安全可靠⑵容易解決泄水問題⑶對(duì)地質(zhì)、地形條件適應(yīng)性強(qiáng)⑷便于施工⑸適用于各種氣候條件C、缺點(diǎn)：⑴水泥用量大，材料強(qiáng)度沒用充分發(fā)揮⑵壩體場(chǎng)壓力大⑶施工期溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力大重力壩的可能破壞形式和安全運(yùn)行的三個(gè)基本條件：A、破壞形式：⑴滑動(dòng)⑵傾覆⑶壩址壓碎B、三個(gè)基本條件：⑴抗滑穩(wěn)定⑵上游面無(wú)拉應(yīng)力⑶下游面不超過(guò)材料（或壩基）的允許壓應(yīng)力荷載的分類：⑴按作用方式可分為：①直接荷載②間接荷載；⑵按作用在建筑物上隨時(shí)間變異情況可分為：①永久荷載②可變荷載③偶然荷載重力壩的消能方式、原理及特點(diǎn)：A、體形式有底流消能、挑流消能、面流消能和戽流消能。壩體消能的形式有寬尾墩、階梯效能工、聯(lián)合效能工B、a底流消能的原理：①通過(guò)水躍將急流轉(zhuǎn)變?yōu)榫徚鞫?；②主要靠水躍產(chǎn)生的表面旋滾與底流間的強(qiáng)烈紊動(dòng)、剪切和摻混消能。b挑流消能的原理：利用泄流建筑物出口處設(shè)置的挑流鼻坎，將急流挑向空中，再落入離建筑物較遠(yuǎn)的下游河道。主要靠急流沿固體邊界摩擦而耗能，射流在空中與空氣摩擦、摻氣和擴(kuò)散等耗能，射流落入尾水中淹沒紊動(dòng)擴(kuò)散耗能。c面流消能的原理：利用鼻坎將急流挑至水面，在主流下面形成旋滾而消能。d消力戽消能的原理：急流進(jìn)入潛在水下的戽內(nèi)發(fā)生旋滾，經(jīng)大量消能后由鼻坎挑向下游水面。C、a底流消能的特點(diǎn)：①通過(guò)水躍將急流轉(zhuǎn)變?yōu)榫徚鞫埽虎谥饕克S產(chǎn)生的表面旋滾與底流間的強(qiáng)烈紊動(dòng)、剪切和摻混消能；③流態(tài)穩(wěn)定，消能效果好；④對(duì)地質(zhì)和尾水條件要求低，適應(yīng)性強(qiáng)；⑤產(chǎn)生的霧化??；⑥方量大，投資高。b.挑流消能工構(gòu)造簡(jiǎn)單，造價(jià)低；但是，當(dāng)下游水深不夠時(shí)可能會(huì)影響大壩安全，挑流時(shí)壩區(qū)存在霧化問題。挑流消能適用于上下游落差較大，巖基較好的河床情況c.面流消能適用于下游水深較大，流量變化范圍小，水位變幅不大，或有排漂時(shí)的情況d.戽流消能工程量比底流消能小，沖刷坑比挑流淺，基本沒有霧化問題，其缺點(diǎn)與面流相似重力壩地基處理的措施：A、開挖和清理B、基礎(chǔ)灌漿：①基礎(chǔ)灌漿的類型：帷幕灌漿和固結(jié)灌漿②帷幕灌漿的目的：是降低壩底滲透壓力，防止壩基內(nèi)產(chǎn)生機(jī)械管涌或化學(xué)管涌，減少壩基滲漏量。③固結(jié)灌漿的目的：是調(diào)高基巖的整體性和強(qiáng)度，降低壩基的透水性C、壩基排水D、斷層破碎帶和軟弱夾層的處理拱壩的工作原理：拱壩利用拱的作用，將水平壓力轉(zhuǎn)化為沿著拱軸方向上的推力什么是頂拱和拱冠梁：⑴拱壩最上面的一層拱圈稱為頂拱⑵拱壩與河床最深處的鉛直剖面稱為拱冠梁8拱圈中心角對(duì)拱壩穩(wěn)定和應(yīng)力影響：在拱壩的平面布置中，圓形拱圈的中心角2φA對(duì)拱壩的穩(wěn)定和應(yīng)力影響很大。較大的拱圈中心角2φA能夠更好地發(fā)揮拱的作用。但是，為了讓拱端的推力指向兩岸基巖深處，2φA應(yīng)該取較小值。在拱壩的設(shè)計(jì)布置，拱端切線與平行于河流的山體等高線交角應(yīng)不小于30°一般取2φA=75°~110°拱壩壩體溫度高于或低于封拱溫度時(shí)對(duì)壩肩和應(yīng)力的影響：壩體溫度升高時(shí)，對(duì)應(yīng)力有利，對(duì)壩肩無(wú)利。壩體溫度降低時(shí)，對(duì)應(yīng)力無(wú)利，對(duì)壩肩有利。土料在水的滲透力作用下的滲透變形的兩種基本形式管涌、流土的概念：A、流土：在滲流作用下，某一范圍內(nèi)的部分土體被掀起的現(xiàn)象，稱為流土B、管涌：在滲流作用下，土體中細(xì)小顆粒通過(guò)粗大顆粒的孔隙發(fā)生移動(dòng)，最終被帶出土體的現(xiàn)象，稱為管涌土石壩的工作特點(diǎn)和設(shè)計(jì)要求：A、工作特點(diǎn)：⑴就地取材⑵能夠適應(yīng)各種地質(zhì)地形條件⑶土石壩構(gòu)造簡(jiǎn)單，施工方便，即可用于大型機(jī)械化施工，又能適用于小型工程的土法上馬施工⑷工作可靠，壽命較長(zhǎng)B、設(shè)計(jì)要求：⑴要選擇合理的上下游壩坡，使剖面經(jīng)濟(jì)合理，又能保證安全⑵不允許水流漫頂⑶控制壩體或壩基的滲流⑷避免發(fā)生有害裂縫⑸能抵御自然現(xiàn)象的破壞土石壩防滲排水的基本原則：A防滲設(shè)施：⑴心墻⑵斜墻B排水設(shè)施：⑴貼坡排水⑵堆石棱體排水⑶褥墊式排水⑷綜合式排水土石壩地基處理的措施;㈠清理㈡砂卵石地基處理：①黏性土截水墻②混凝土防滲墻③灌漿帷幕④鋪蓋㈢細(xì)砂及軟土地基處理㈣與地基、岸坡的連接不同壩型的超載能力：重力壩大于拱壩，拱壩大于土石壩15.重力壩與拱壩分縫的異同點(diǎn)：A：重力壩的分縫：有橫縫和縱縫。橫縫垂直壩軸線，將壩體分成若干個(gè)獨(dú)立的壩段，其作用是減小溫度應(yīng)力，適應(yīng)地基不均勻變形和滿足施工要求。橫縫有永久性和臨時(shí)性兩種?？v縫平行壩軸線，將一個(gè)壩段分成幾個(gè)壩塊，待其溫度接近穩(wěn)定溫度后再進(jìn)行接縫灌漿，縱縫是為了適應(yīng)混凝土的澆筑能力和減小施工期的溫度應(yīng)力?？v縫按其布置型式分為：鉛直縱縫、斜縫、錯(cuò)縫。B：拱壩分縫：是整體結(jié)構(gòu)，一般不作永久性的結(jié)構(gòu)分縫，但施工需要分段澆筑，各段間設(shè)收縮縫，待壩體溫度冷卻至穩(wěn)定溫度時(shí)灌漿封填，使壩成為整體。（1）橫縫：橫縫一般沿徑向或近于徑向布置，具體布置方式有三種；①在各分層高程處，橫縫指向水平拱厚中心線的曲率中心，對(duì)于變厚度拱壩，也可用上游壩面弧線代替拱厚中心線。定中心拱壩的橫縫為豎向平面，雙曲拱壩的橫縫為分層連續(xù)的扭曲面；②橫縫以某一高程的徑向?yàn)闇?zhǔn)，其他高程均與其一致，此時(shí)全部橫縫均為豎向平面；③橫縫在不同高程分別采用上述兩種方式，縫面將為分層連續(xù)的扭曲面和豎向平面。橫縫間距一般為15~20m，橫縫內(nèi)應(yīng)設(shè)鍵槽，其結(jié)構(gòu)形式和要求與重力壩的類似。(2)縱縫：a拱壩斷面一般較薄，可不設(shè)縱縫。當(dāng)壩體厚度大于40～50m時(shí)，則需設(shè)置縱縫?？v縫的布置和構(gòu)造要求與重力壩類似。國(guó)內(nèi)典型大型水電站的壩型：三峽是重力壩，錦屏是拱壩，小浪底是土石壩水閘閘基防滲原則和相關(guān)措施A、原則：上防下排，即在閘基靠近上游側(cè)，以防滲為主，采取垂直或水平降滲措施阻截滲水、消耗水頭或延長(zhǎng)滲徑，降低滲透坡降，減少滲透流量，在防滲體的下游位置，以排水為主，盡快排除滲水，迅速排除穿過(guò)防滲設(shè)施的滲水，進(jìn)一步降低滲壓B、相關(guān)措施：（1）水平防滲：鋪蓋（2）垂直防滲：鋼板樁、鋼筋混凝土板樁、木板樁、帷幕、混凝土防滲墻（3）排水措施（4）兩岸防滲18.水閘的消能方式和設(shè)施（1）消能方式：水頭低、下游水位變幅大、地基條件差—底流消能（2）消能設(shè)施：a.護(hù)坦；b.輔助消能工；c.海漫；d.防沖槽和防淘墻19.水工隧洞分類及閘門布置A、水工隧洞按其功用可分為以下幾類：a.泄水隧洞，主要用于下泄泄水b.引水和輸水隧洞，用于電站、灌溉、工業(yè)及生活用水的引取和輸送c.排沙隧洞，又叫沖沙隧洞。排沙隧洞排除淤積在水庫(kù)中的泥沙，延長(zhǎng)水庫(kù)的壽命，避免泥沙淤積渠道或磨損水輪機(jī)。排沙洞的進(jìn)口高程比渠道或電站進(jìn)口高程低。排沙洞在洪水期利用多余的水泄水沖沙d.導(dǎo)流隧洞，施工導(dǎo)流期間臨時(shí)過(guò)水，也可與永久泄洪隧洞相結(jié)合e.放空隧洞，用于放空水庫(kù)。放空隧洞的進(jìn)口高程低于死水位，并且要有一定的填埋深度f(wàn).發(fā)電尾水隧洞，多用于地下廠房水電站g.通航隧洞，因造價(jià)太高，除規(guī)模較小者外，國(guó)內(nèi)外很少采用B、按隧洞內(nèi)的水流流態(tài)，水工隧洞分為有壓隧洞和無(wú)壓隧洞C、泄水隧洞按其全洞流態(tài)及閘門布置位置分為：a.表孔無(wú)壓洞，工作閘門布置在進(jìn)口段b.深孔無(wú)壓洞，工作閘門與檢修閘門均在進(jìn)口c.深孔有壓洞，工作閘門一般位于隧洞出口處d.深孔有壓—無(wú)壓洞，工作閘門可以放置在隧洞中間任何位置20.水工隧洞布置隧洞布置主要包括洞型選擇和洞線選擇兩個(gè)方面，有壓洞和無(wú)壓洞洞型選擇和洞線選擇應(yīng)從以下幾個(gè)方面考慮a.工程布置b.水流條件c.結(jié)構(gòu)條件d.閘門設(shè)置及運(yùn)行e.工程量及施工難易第五章調(diào)壓室的作用：設(shè)置調(diào)壓室后可以反射水擊波，縮短壓力水管長(zhǎng)度，改善機(jī)組在負(fù)荷變化時(shí)的運(yùn)行條件水擊現(xiàn)象：在有壓輸水系統(tǒng)中，當(dāng)電力負(fù)荷瞬間變化時(shí)，壓力隧洞中出現(xiàn)壓力迅速波動(dòng)，并沿管道傳遞，這種現(xiàn)象稱為水擊現(xiàn)象3調(diào)壓室的類型及工作特點(diǎn)：a.圓筒式:圓筒式調(diào)壓室自上而下具有相同的斷面，結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單，反射水擊波好。但是需要較大的容積才能得到較好的效果，工程量大，正常運(yùn)用時(shí)底部水頭損失大。簡(jiǎn)單圓筒式調(diào)壓室適用于中小型工程b.阻抗式：阻抗式調(diào)壓室正常工作時(shí)水頭損失小。反射水擊波的效果較差。c.雙室式：雙室式調(diào)壓室適用于水頭較高、工作深度較大的水電站d.溢流式：調(diào)壓室頂部有溢流堰，利用水流通過(guò)溢流堰外溢，限制水位上升。由于溢水過(guò)程中，調(diào)壓室水位保持不變，可削減水擊波壓力e.差動(dòng)式：差動(dòng)式調(diào)壓室的斷面小，水位穩(wěn)定快；但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜。一般用于較高水頭的水電站第六章主廠房的分層：發(fā)電機(jī)層、水輪機(jī)層和尾水管層2.廠房建筑物構(gòu)成：a.主廠房；b.裝配場(chǎng)；c.副廠房；d.主變壓器場(chǎng)；e.高壓開關(guān)站3.不同類型水輪機(jī)水頭范圍比較：（1）反擊式水輪機(jī)a.混流式水輪機(jī)，使用水頭為29-500mb.軸流式水輪機(jī)，工作范圍為2-70m，是低中水頭、大流量的機(jī)型c.貫流式水輪機(jī)，用于低水頭水電站，水頭一般小于20md.斜流式水輪機(jī)，適用于水頭范圍較寬，可達(dá)150m，工作效率高（2）沖擊式水輪機(jī)a.水斗式水輪機(jī)，一般用于300m以上的工作水頭，最大水頭已達(dá)1770mb.雙擊式水輪機(jī)，多用于農(nóng)村小水電站，其水頭一般在6-60m4.抽水蓄能電站工作原理：抽水蓄能電站將其他電站發(fā)出的電能轉(zhuǎn)換成水能儲(chǔ)存在水庫(kù)中，等到電力系統(tǒng)負(fù)荷高峰時(shí)，電站利用上下水庫(kù)落差發(fā)電第七章船閘由閘首、閘室和引航道三大部分組成。此外，還有輸水系統(tǒng)、導(dǎo)航建筑物、靠船建筑物船只過(guò)閘過(guò)程（以上游通行的船只只通過(guò)單級(jí)船閘為例）a.船只從下游河道駛?cè)胂乱降?，等待過(guò)閘b.開啟下閘首的輸水系統(tǒng)閥門，閘室內(nèi)的水流向下游河道c.閘室內(nèi)水位逐漸下降，直至與下游水位齊平d.開啟下游船閘閘門，船只駛?cè)氪l閘室e.關(guān)閉下游閘門f.開啟上閘首的輸水系統(tǒng)閥門，上游水庫(kù)的水流向閘室g.船只隨閘室的水位逐漸上升，直至與上游水位齊平h.開啟上游閘門，船只駛出船閘閘室過(guò)壩建筑物的種類（1）通航建筑物a.船閘；b.升船機(jī)（2）過(guò)魚建筑物a.魚道；b.魚閘；c.水力升魚道（3）過(guò)木建筑物a.過(guò)水機(jī)；b.筏道；c.漂木道船閘的分類（1）按船閘的級(jí)數(shù)分a.單級(jí)船閘；b.多級(jí)船閘（2）按船閘的線數(shù)分a.單線船閘；b.多線船閘（3）按閘室形式分a.普通船閘；b.廣廂船閘；c.具有中間閘首的船閘；d.井式船閘5.船閘和升船機(jī)的對(duì)比：a船閘一次通航能力大，可達(dá)萬(wàn)噸級(jí)以上。但一級(jí)船閘的允許上下游水位差較小，一般不超過(guò)30m。所以，在落差較大的河道上，需要采取多級(jí)船閘逐級(jí)抬升才能完成船只通航任務(wù)。升船機(jī)利用機(jī)械動(dòng)力將船只吊起過(guò)壩。升船機(jī)一次抬升高度大，但通航能力小，目前最大船舶僅3000t級(jí)。b船閘具有運(yùn)輸量大、安全可靠、運(yùn)行費(fèi)用低、建筑物運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)比較豐富等優(yōu)點(diǎn)；缺點(diǎn)是耗水量大，過(guò)船速度慢。升船機(jī)耗水量極小，運(yùn)送船只速度快，范圍大，但