2015年二级建造师-水利水电-考试专用WORD版.docx

2F311000 水利水电工程建筑物及建筑材料
一、水利水电工程等级划分
1、水利水电工程根据其工程规模、效益以及在国民经济中的重要性，划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ五等。如下表：

综合利用的水利水电工程可能同时具有防洪、发电、灌溉、供水等任务。当各项任务指标对应的等别不同，整个工程等别应按其中最高的等别确定。
2、拦河水闸工程的等别，应根据其最大过闸流量（即校核流量），按下表确定。

永久水工建筑物等别
工程等别
主要建筑物
次要建筑物
Ⅰ
1
3
Ⅱ
2
3
Ⅲ
3
4
Ⅳ
4
5
Ⅴ
5
5
3、灌溉、排水泵站的等别，应根据其装机流量与装机功率确定。工业、城镇供水泵站的等别，应根据其供水对象的重要性，按上表确定。
4、水工建筑物的级别，应根据所属工程的等别及其在工程中的作用和重要性分析确定。
灌溉、排水泵站分等指标
级别
坝型
坝高（m）
2
土石坝
90
混凝土坝、浆砌石坝
130
3
土石坝
70
混凝土坝、浆砌石坝
100
永久性水工建筑物的级别应根据建筑物所在工程的等别，以及建筑物的重要性分为五级，分别为1、2、3、4、5、级。（先等别后级别）如右表。
5、水库大坝按上述规定为2级、3级的永久水工建筑物，如坝高超过下表指标，其级别可提高一级，但洪水标准可不提高。
6、当永久性水工建筑物基础的工程地质条件复杂或采用新型结构时，对2~5级建筑物可提高一级设计，但洪水标准不予提高。
7、堤防工程的防洪标准主要由防洪对象的防洪要求而定。堤防工程的级别根据堤防工程的防洪标准确定。

穿堤水工建筑的级别，按其所在堤防工程的级别和建筑物规模相应的级别中的最高级别确定。
8、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。

二、水工建筑物的分类及作用
水工建筑物按其作用分为挡水建筑物、泄水建筑物、输水建筑物、取(进)水建筑物、整治建筑物和专门建筑物。
(1)挡水建筑物是用来拦截水流、抬高水位及调蓄水量的建筑物，如:各种坝和水闸以及沿江河海岸修建的堤防、海塘（挡双向水位，属于堤防的一种）等。
(2)泄水建筑物是用于宣泄水库、渠道及压力前池的多余洪水、排放泥沙和冰凌，以保证大坝和其他建筑物安全的建筑物，如:各种溢流坝、坝身泄水孔、岸边溢洪道等。
(3)输水建筑物是为了发电、灌溉和供水的需要，从上游向下游输水用的建筑物，如:引水隧洞、引水涵洞、渠道、渡槽、倒虹吸等。
(4)整治建筑物是用以改善河流的水流条件、调整河势、稳定河槽、维护航道以及为防护河流、水库、湖泊中的波浪和水流对岸坡冲刷的建筑物，如:顺坝(和堤防平行的，调整流态)、丁坝(和堤防垂直的，调整流态)、导流堤(永久调整流态的建筑物)、护堤和护岸等。
(5)专门建筑物是为灌溉、发电、过坝等需要兴建的建筑物，如：专为发电用的引水管道、压力前池、调压室、电站厂房；专为灌溉用的沉砂池、冲砂闸；专为过坝用的升船机、船闸、鱼道、过木道等。
三、水库与堤防的特征水位
1、水库的特征水位（从高到低）
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。
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。
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。
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。
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。（打开闸门放水）
死水位→水库在正常运用的情况下，允许消落到的最低水位。它在取水口之上并保证取水口有一定的淹没深度。
2、堤防工程特征水位
设防(防汛)水位→开始组织人员防汛的水位。
警戒水位→当水位达到设防水位后继续上升到某一水位时，防洪堤随时可能出险，防汛人员必须迅速开赴防汛前线，准备抢险，这一水位称警戒水位。
保证水位→即堤防的设计洪水位，河道遇堤防的设计洪水时在堤前达到的最高水位。
四、土石坝的类型
1、土石坝按坝高分为低坝(30m以下)、中坝30m～70m(含30和70m)和高坝(超过70m)。
2、土石坝按施工方法分为碾压式土石坝、水力冲填坝、定向爆破堆石坝等，其中碾压式土石坝最常见。碾压式土石坝分为三种：
(1)均质坝：坝体断面部分防渗体和坝壳，坝体基本上是由均一的黏性土料（壤土、砂壤土）筑成，如图(a)。
(2)土质防渗体分区坝。包括黏土心墙坝和黏土斜墙坝，即用透水性较大的土料作坝的主体，用透水性较小的黏土作防渗体的坝。防渗体设在坝中央的或稍向上游且略微倾斜的坝称为黏土心墙坝，防渗体设在坝体上游部位且倾斜的坝称为黏土斜墙坝，是高、中坝中最常见的坝型，如图(b)(c)(d)。
(3)非土料防渗体坝。以沥青混凝土、钢筋混凝土或其他人工材料（如土工膜）为防渗体的坝。按其位置也可分为心墙坝和面板坝两种，如图(e)(f)。
五、土石坝的构造和作用
土石坝的基本剖面是梯形，主要由坝顶、防渗体、上下游坝坡、坝体排水、堤基处理等部分组成。
1、坝顶构造。
坝顶宽度。坝顶宽度应根据构造、施工、运行和抗震等因素确定，如无特殊要求，高坝可选用10～15m，中、低坝可选用5～10m。同时，坝顶宽度必须充分考虑心墙或斜墙顶部及反滤层、保护层的构造需要。为了排除雨水坝顶应做出向一侧或两侧倾斜的横向坡度，坡度采用2%～3%。对于有防浪墙的坝顶，则宜采用仅向下游倾斜的横坡。
护面。护面的材料可采用碎石、砌石、沥青或混凝土，Ⅳ级以下的坝下游也可以采用草皮护面。
防浪墙。坝顶上游侧常设混凝土或浆砌石修建的不透水防浪墙，墙基要与坝体防渗体可靠地连接起来，以防高水位时漏水，防浪墙的高度一般为1.0～1.2m(指露出坝顶部分)。
2、防渗体
土坝防渗体主要有心墙、斜墙、铺盖、截水墙等形式。
设置防渗体的作用：①减少通过坝体和坝基的渗流量；②降低浸润线，增加下游坡度的稳定性；③降低渗透坡降，防止渗透变形。
均质坝。整个坝体就是一个大的防渗体，它由透水性小的黏性土筑成。
黏性土心墙和斜墙。心墙一般布置在坝体中部，有时稍偏上游并略微倾斜；斜墙布置在坝体的上游，以便于和上游铺盖及坝顶的防浪墙连接。
黏性土心墙和斜墙顶部水平厚度一般不小于3m，以便于机械化施工。防渗体与坝顶之间应设有保护层，厚度不小于该地区的冰冻或干燥深度，同时按结构要求不宜小于1m。
非土料防渗体。非土料防渗体有钢筋混凝土、沥青混凝土、木板、钢板、浆砌块石和塑料薄膜等，较常用的是沥青混凝土和钢筋混凝土。
3、土石坝的护坡与坝坡排水
护坡。土石坝的护坡形式有：草皮、抛石、干砌石、浆砌石、混凝土或钢筋混凝土、沥青混凝土或水泥土等。作用是防止波浪淘刷、顺坝水流冲刷、冰冻和其他形式的破坏。
坝坡排水。除干砌石或堆石护面外，均必须设坝面排水。为了防止雨水冲刷下游坝坡，常设横向连通的排水沟。与岸坡的结合处，也应设置排水沟以拦截山坡上的雨水。坝面上的纵向排水沟沿马道内侧布置，用浆砌石或混凝土板铺设成矩形或梯形。坝较长时，则应沿坝轴线方向每隔50～100m左右设一横向排水沟，以便排除雨水。
4、坝体排水
排水设施。形式有：贴坡排水（不能降低浸润线）、棱体排水、褥垫排水、管式排水和综合式排水（4种能降低浸润线）。
坝体排水的作用：降低坝体浸润线及孔隙水压力，防止坝坡土冻胀破坏。在排水设施与坝体、土基结合处，都应设置反滤层，其中贴坡排水和棱体排水最常用。
贴坡排水。紧贴下游坝坡的表面设置，它由1～2层堆石或砌石筑成。贴坡排水顶部应高于坝体浸润线的逸出点，保证坝体浸润线位于冰冻深度以下。
贴坡排水构造简单、节省材料、便于维修，但不降低浸润线，且易因冰冻而失效，常用于中小型工程下游无水的均质坝或浸润线较低的中等高度坝。
棱体排水(用浆砌石)。在下游坝脚处用石块堆成棱体，顶部高程应超出下游最高水位，超出高度应大于波浪沿坡面的爬高，并使坝体浸润线距坝坡的距离大于冰冻深度。应避免棱体排水上游坡脚出现锐角，顶宽应根据施工条件及检查观测需要确定，但不得小于1.0m。
棱体排水可降低浸润线，防止坝坡冻胀和渗透变形，保护下游坝脚不受尾水淘刷，多用于河床部分(有水)的下游坝脚处。
反滤层(允许水流走，不允许带走细颗粒)。为避免因渗透系数和材料级配的突变而引起渗透变形，在防渗体与坝壳、坝壳与排水体之间都要设置2～3层粒径不同的砂石料作为反滤层。材料粒径沿渗流方向由小到大排列。
六、堤防的构造与作用
土质堤防的构造与作用和土石坝类似，包括堤顶、堤坡与戗台、护坡与坡面排水、防渗与排水设施、防洪墙等。
堤顶。堤顶宽度（与坝顶高度区分）应根据防汛、管理、施工、构造及其他要求确定。1级堤防堤顶宽度不宜小于8m；2级堤防不宜小于6m；3级以下堤防不宜小于3m。堤顶应向一侧或两侧倾斜，坡度宜采用2%～3%。防浪墙净高不宜超过1.2m。
堤坡与戗台。1、2级土堤的堤坡不宜陡于1:3。堤高超过6m的背水坡宜设戗台，宽度不宜小于1.5m；风浪大的海堤、湖堤临水侧宜设置消浪平台，其宽度可为波高的1～2倍，但不宜小于3m。
护面与坡面排水。1、2级土堤水流冲刷或风浪作用强烈的堤段，临水侧坡面宜采用砌石、混凝土或土工织物模袋混凝土护坡；1、2级提防背水坡和其他堤防的临水坡，可采用水泥土、草皮等护坡。
防渗与排水设施。堤身防渗可采用心墙、斜墙等形式。防渗材料可采用黏土、混凝土、沥青混凝土、土工膜等材料。防渗体的顶部应高出设计水位0.5m以上。土质防渗体的断面，应自上而下逐渐加厚，其顶部最小水平宽度不宜小于1m，底部厚度不宜小于堤前设计水深的1/4，砂、砾石排水体的厚度或宽度不宜小于1m。
防洪墙。城市、工矿区等修建土堤受限制的地段，宜采用浆砌石、混凝土或钢筋混凝土结构的防洪墙。
七、混凝土坝的构造与作用
混凝土坝的主要类型有重力坝、拱坝、支墩坝三种。
1、重力坝的结构特点和类型
重力坝主要依靠自身重量产生的抗滑力维持其稳定性，坝轴线一般为直线，并有垂直于坝轴线方向的横缝将坝体分成若干段，横剖面基本上呈三角形。
按坝体高度分为高坝、中坝和低坝。坝高大于70m的为高坝，小于30m的为低坝，介于两者之间的为中坝(30m和70m为中坝)。
按筑坝材料分为混凝土重力坝和浆砌石重力坝。重要的重力坝及高坝大都用混凝土浇筑，中低坝可用浆砌块石筑。
按泄水条件分为溢流重力坝和非溢流重力坝。
按坝体的结构分为实体重力坝、空腹重力坝和宽缝重力坝。
按施工方法分为浇筑混凝土重力坝和碾压混凝土重力坝。
2、重力坝的构造及作用
坝身构造。
坝顶应高于校核洪水位，坝顶上游防浪墙顶的高程应高于波浪顶高程，其与正常蓄水位或校核洪水位的高差，应按式△h= H1%+ hz + hc计算确定，选择两者中防浪墙顶高程的高者为选定高程。
式中△h→防浪墙顶至正常蓄水位或校核洪水位的高差(m)；H1%→波高(m)；hz→波浪中心线至正常或校核洪水位的高差(m)；hc→安全超高，按右表采用。
防浪墙宜采用与坝体连城整体的钢筋混凝土结构，墙身有足够的厚度以抵抗波浪及漂浮物的冲击，在坝体横缝处应留伸缩缝，并设止水，墙身高度可取1.2m。坝顶下游侧应设施栏杆。
非溢流坝段的坝顶高度应根据剖面设计、运行要求确定，不宜小于3.0m。
溢流坝段应结合闸门、启闭设备布置、操作检修、交通和观测等要求设置坝顶工作桥、交通桥。
坝顶用作公路时，公路两侧的人行道宜高出坝顶路面30cm。
3、重力坝的防渗和排水设施
在混凝土重力坝坝体上游面和下游面水位以下部分，多采用一层具有防渗、抗冻和抗侵蚀的混凝土，作为坝体的防渗设施。防渗层厚度一般为1/20～1/10水头，但不小于2m。
为了减小坝体的渗透压力，靠近上游坝面设置排水管幕，排水管幕与上游坝面的距离一般为水头的1/25～1/15，且不小于2m。排水管间距2～3m。
4、重力坝的分缝与止水
为了满足施工要求，防止由于温度变化和地基不均匀沉降导致坝体裂缝，在坝内需要进行分缝。
横缝。横缝与坝轴线垂直，有永久性和临时性两种。将坝体分成若干个坝段，横缝间距一般为15～20m。永久性横缝可兼做沉降缝和温度缝，缝面常为平面。当不均匀沉降较大时，需留缝宽1～2cm，缝间用沥青油毡隔开，缝内须设置专门的止水；临时性横缝缝面设置键槽，埋设灌浆系统。
纵缝。纵缝是平行于坝轴线方向的缝，其作用是为了适应混凝土的浇筑能力、散热和减小施工期的温度应力。纵缝按其布置形式可分为：铅直缝、斜缝和错缝三种，其中，铅直缝的间距为15～30m，缝面应设置三角形键槽。
为了保证坝段的整体性，沿缝面应布设灌浆系统。待坝体温度冷却到稳定温度，缝宽达到0.5mm以上时在进行灌浆。一般进浆管的灌浆压力可控制在0.35～0.45MPa，回浆管的压力可控制在0.2～0.25MPa。
水平施工缝。水平施工缝是新老混凝土的水平结合面。每层浇筑块的厚度约为1.5～4.0m，基岩表面约0.75～1.0m。同一坝段相邻浇筑块水平施工缝的高程应错开，上、下浇筑块之间常间歇3～7d。混凝土建筑前，必须清除老混凝土面浮渣，并凿毛，用压力水冲洗，再铺一层2～3m的水泥砂浆，然后填筑。
5、坝内廊道
为了满足帷幕灌浆、排水、观测和检修坝体的需要，须在坝内设置各种廊道和竖井，构成廊道系统。廊道内应设置通风和照明设备。
基础灌浆廊道。基础灌浆廊道设置在上游坝踵处。廊道上游侧距上游坝面的距离约为0.05～0.1倍水头，且不小于4～5m，廊道底面距基岩面不小于1.5倍廊道宽度，廊道断面一般采用城门洞形，其宽度一般为2.5～3.0m，高度一般为3.0～3.5m。当廊道低于下游水位时，应设集水井及抽排设施。
坝体检修和排水廊道。为了便于检查坝体和排除坝体渗水，在靠近坝体上游面沿高度每隔15～30m设一检查兼做排水用的廊道。廊道断面形式多为城门洞形，廊道最小宽度为1.2m，高度2.2m。各层廊道在左、右两岸至少各有一个通向下游的出口，各层廊道之间用竖井连通。如设有电梯井时，则各层廊道均应与电梯井相通。
6、重力坝的荷载与作用
重力坝承受的荷载与作用主要有：①自重②静水压力③扬压力④动水压力⑤波浪压力⑥泥沙压力⑦冰压力⑧土压力⑨温度作用⑩风作用和地震作用等。
扬压力。包括上浮力和渗流压力。上浮力是由坝体下游水深产生的浮托力；渗流压力是在上、下游水位差作用下，水流通过基岩节理、裂隙而产生的向上的静水压力。
土压力及泥沙压力。建筑物向前侧移动时，承受主动土压力；向后侧移动时，承受被动土压力；不移动时，承受静止土压力。
地震作用。地震作用主要包括：地震惯性力、地震动水压力、地震动土压力等。
7、拱坝的结构特点和类型
拱坝的轴线为弧形，能将上游的水平土压力变成轴向压应力穿向两岸，主要依靠两岸坝肩维持其稳定性；拱坝是超静定结构，有较强的超载能力，受温度的变化和坝肩位移的影响较大。拱坝的类型：
①定圆心等半径拱坝：圆心的平面位置和外半径都不变的一种拱坝。
②等中心角变半径拱坝：拱坝坝面自上而下中心角不变而半径逐渐较小。
③变圆心变半径双曲拱坝：圆心的平面位置、外半径和中心角均随高程而变的坝体形式。
8、支墩坝的结构特点和类型
支墩坝是由一系列顺水流方向的支墩和支承在墩子上游的挡水面板所组成，如下图所示。按挡水面板的形式，支墩坝可分为平板坝、连拱坝和大头坝，其结构特点如下：
平板坝是支墩坝中最简单的形式，其上游挡水面板为钢筋混凝土平板，并常以简支的形式与支墩连接，适用于40m以下的中低坝。支墩多采用单支墩，为了提高支墩的刚度，也有做空腹式双支墩。
连拱坝时由支承在支墩上连续的拱形挡水面板（拱简）承担水压力的一种轻型坝体。支墩有单支墩和双支墩两种，拱筒和支墩之间刚性连接，形成超静定结构，温度变化和地基的变形对坝体的应力影响较大，因此，其适用于气候温和的地区和良好的基岩上。
大头坝是通过扩大支墩的头部而起挡水作用的，其体积较平板坝和连拱坝大，也称大体积支墩坝，它能充分利用混凝土材料的强度，坝体用筋量少；大头和支墩共同组成单独的受力单元，对地基的适应性好，受气候条件影响小。(适应性较广)
八、水闸的分类及作用
水闸是一种既能挡水又能泄水的低水头水工建筑物，通过闸门启闭来控制水位和流量，以满足防洪、灌溉、排涝等需要。
1、水闸的类型
水闸按其所承担的任务分为进水闸、节制闸、泄水闸、排水闸、档潮闸等。
水闸按闸室结构形式分为开敞式水闸和涵洞式水闸。
开敞式水闸：闸室上面没有填土，如下图所示。当(引)泄水流量较大、渠堤不高时，常采用敞开式水闸。
涵洞式水闸：主要建在渠堤较高、引水流量较小的渠堤之下，闸室后有洞身段，洞身上面填土。根据水力条件不同，涵洞式分为有压和无压两种。

2、水闸的组成部分及其作用
水闸由闸室和上、下游连接段三部分组成。如上图。
(1) 闸室是水闸的主体(不能分包)，起挡水和调节水流的作用。
底板按结构形式，可分为平底板、低堰底板和反拱底板；工程中用得最多的是平底板。根据底板与闸墩的连接方式不同，平底板可分为整体式和分离式两种。
整体式底板。闸墩中间设顺水流向沉降缝(伸缩缝)，将闸室分成若干个整体段，每段底板与闸墩都连成整体，该底板型式称为整体式底板。适用于地质条件差、可能产生不均匀沉降的地基。底板厚度必须满足强度和刚度要求，可取为1/5～1/7倍闸孔净宽，一般为1.0～2.0m，但不宜小于0.5～0.7m。整体式平底板抗震性能较好。中等密实以下的地基或地震区适宜采用整体式底板。
分离式底板。闸孔中间的底板与闸墩下的底板之间用沉降缝(伸缩缝)分开，将多孔闸分成若干段，称为分离式底板。分离式闸墩底板基底压力较大，适用于地质条件较好、地基承载能力较大的地基。
闸墩的作用主要是分隔闸孔，支承闸门、胸墙、工作桥及交通桥等上部结构。闸墩多用C15～C30的混凝土浇筑，小型水闸可用浆砌块石砌筑，但门槽部位需用混凝土浇筑。
工作桥的作用是安装启闭机和供管理人员操作启闭机之用，为钢筋混凝土简支梁或整体梁板结构。
胸墙的作用是挡水，以减小闸门的高度。跨度在5m以下的胸墙可用板式结构，超过5m跨度的胸墙用板梁式结构；胸墙与闸墩的连接方式有简支和固结两种。
(2)上游连接段
上游连接段由铺盖、护底、护坡及上游翼墙组成。
铺盖的作用是延长渗径长度以达到防渗目的，应该具有不透水性，同时兼有防冲功能。常用材料有：黏土、沥青混凝土、钢筋混凝土等，以钢筋混凝土铺盖最为常见。
钢筋混凝土铺盖常用C20混凝土浇筑，厚度0.4～0.6 m，铺盖与底板接触的一段应适当加厚，并用沉降缝分开，缝内设止水。
护底与护坡的作用是防止水流对渠(河)底及边坡的冲刷，长度一般为3～5倍堰顶水头。材料有：干砌石、浆砌石或混凝土等。
上游翼墙的作用是改善水流条件、挡土、防冲、防渗，其平面布置形式有圆弧形翼墙、扭曲面翼墙、八字形翼墙和隔墙式翼墙等；结构形式有重力式、悬臂式、扶壁式和空箱式等。
①重力式翼墙。依靠自身的重量维持稳定性，材料有浆砌石或混凝土，适用于地基承载能力较高、高度在5～6m以下的情况，在中小型水闸中应用很广。
②悬臂式翼墙。挡土墙是固结在底板上的钢筋混凝土悬臂结构，适用于高度在6～9m、地质条件较好的情况。
③扶壁式翼墙。扶壁式翼墙是由直墙、底板和扶壁组成的钢筋混凝土结构，适用于高度在8～9m以上、地质条件较好的情况。
④空箱式翼墙。空箱式翼墙是扶壁式翼墙的特殊形式，由顶板、底板、前墙、后墙、隔墙与扶壁组成。适用于高度较高、地质条件较差的情况。
3、下游连接段
下游连接段通常包括：护坦(消力池)、海鳗、下游防冲槽及下游翼墙与护坡等。
护坦(消力池)→必须设排水
承受高速水流的冲刷、水流脉动压力和底部扬压力的作用，要求护坦(消力池)应具有足够的重量、强度和抗冲刷耐磨能力，通常采用混凝土，也可采用浆砌块石。
为了防止不均匀沉降而产生裂缝，护坦(消力池)与两侧翼墙底板及闸室底板之间，均应设置沉陷缝。缝的位置如在闸基防渗范围内，缝中应设止水。
海鳗与防冲槽的作用是继续消除水流余能，调整流速分布，确保下游河床免受有害冲刷。

海鳗构造要求：表面粗糙，能够沿程消除余能；透水性好，以利渗流顺利排除；具有一定的柔性，能够适应河床变形。海鳗材料一般采用浆砌或干砌块石。
在海鳗末端设置防冲槽与下游河床相连，以保护海鳗末端不受冲刷破坏。
下游翼墙与护坡与上游翼墙与护坡基本相同，护坡要做到防冲槽尾部。下游八字形翼墙的总扩散角在140c～240c之间。单侧扩散角一般在70c～120c之间.
九、泵站的布置及水泵的分类
1、泵站的总体布置
泵站工程分为灌溉泵站、排涝泵站、排灌结合泵站、供水泵站、加压泵站、多功能泵站等。其中灌溉泵站、排涝泵站、排灌结合泵站是水利工程最常用的泵站。
2、泵按其作用原理分为叶片泵、容积泵和其他类型泵三大类。叶片泵也称动力泵。
叶片泵按工作原理的不同分为：离心泵、轴流泵和混流泵三种。
3、由叶片泵、动力机、传动设备、管路及附件构成的能抽水的系统称为叶片泵抽水装置。
离心泵启动前泵壳和进水管内必须充满水，充水方式有：用真空泵、高位水箱或人工等。
立式轴流泵叶轮安装在进水池最低水位以下，因此无需充水设备。
4、叶片泵的性能参数包括：流量、扬程、功率、允许吸上真空高度或必需汽蚀余量、转速等。
扬程。水泵铭牌上所标出的扬程是这台泵的设计扬程，即相应于通过设计流量时的扬程，又称额定扬程。泵的工作扬程总是大于实际扬程(净扬程)。
效率。水泵铭牌上的效率是应对于通过设计流量时的效率，该效率为泵的最高效率。
水泵内的能量损失可分为三部分，即水力损失、容积损失、机械损失。
允许吸上真空高度或必需汽蚀余量。表征叶片泵汽蚀性能的参数，用来确定泵的安装高程，单位为m。
5、泵房的结构形式有移动式和固定式两大类。移动式分为囤船型和缆车型；固定式泵房分为分基型、干室型、湿室型、块基型四种。
十、水电站的组成及作用
1、水电站由进水口、引水建筑物、平水建筑物和厂区枢纽组成。
2、水电站的进水口分有压(进水口高程在水库死水位以下)和无压两种，它是水电站引水系统的首部。
3、引水建筑物有动力渠道、引水隧洞和压力管道。
引水隧洞转弯时弯曲半径一般大于5倍洞径，转角不宜大于600C，以使水流平顺，减小水头损失。压力管道有：钢管、钢筋混凝土管、钢衬钢筋混凝土管，明管设有镇墩和支墩。
4、平水建筑物包括压力前池和调压室。
压力前池：设在无压引水的末端，是水电站的无压引水系统与压力管道的连接建筑物。
调压室：设在长有压管道靠近厂房的位置，用来反射水击波以缩短压力管道的长度、改善机组在负荷变化时的运行条件。
厂区枢纽包括：主厂房、副厂房、主变压器场、高压开关站等，是发电、变电和配电的常所。
主厂房包括安装间和机组段。安装间要能容纳发电机转子、上机架、水轮机机盖和转轮四大部件；机组段由下而上分蜗壳尾水管层、水轮机层和发电机层。在施工中，蜗壳外围混凝土、机墩和发电机风罩等为二期混凝土，其他为一期混凝土。高压开关站是配送电能的场所。
十一、渠系建筑物的构造及作用
类型主要有：渡槽、涵洞、倒虹吸管、跌水与陡坡等。
1、渡槽的构造及作用
按支撑结构渡槽分为梁式渡槽和拱式渡槽两类。小型渡槽一般采用简支梁式结构，截面采用矩形。
梁式渡槽槽身结构一般由槽身和槽墩(排架)组成，主要支承水荷载及结构自重。槽身按断面形状有矩形和U形；梁式渡槽分为简支梁式、双悬臂梁式、单悬臂梁式和连续梁式。简支矩形槽身适应跨度为8～15m，U形槽身适应跨度为15～20m。
拱式渡槽的槽身不再是称重结构，主拱圈是拱式渡槽的主要称重结构，主拱圈以承受轴向压力为主，拱内弯矩较小。
2、涵洞的构造及作用
根据水流形态的不同，涵洞分为有压、无压、半有压式。
(1)涵洞的洞身断面形式
圆形管涵。它的水力条件和受力条件较好，多由混凝土或钢筋混凝土建造，适用于有压涵洞或小型无压涵洞。
箱型涵洞:它是四边封闭的钢筋混凝土整体结构，适用于现场浇筑的大中型有压或无压涵洞。
盖板涵洞:断面为矩形，由底板、边墙和盖板组成，适用于小型无压涵洞。
拱形涵洞:由底板、边墙和拱圈组成。因受力条件较好，多用于填土较高、跨度较大的无压涵洞。
(2)洞身构造（基础、沉降缝、截水环）
基础。管涵基础采用浆砌石或混凝土管座，其包角为900～1350。拱涵和箱涵基础采用C15素混凝土垫层，它可分散荷载并增加涵洞的纵向刚度。
沉降缝。设缝间距不大于10m，且不小于2～3倍洞高，主要作用是适应地基的不均匀沉降。对于有压涵洞，缝中要设止水，以防止渗水使涵洞四周的填土产生渗透变形。
截水环。对于有压涵洞要在洞身四周设若干截水环或用黏土包裹形成涵衣，用以防止洞身外围产生集中渗流。
3、倒虹吸管的构造和作用
倒虹吸管有竖井式、斜管式、曲线式和桥式等，主要由管身和进、出口段三部分组成。
在管身的变坡及转弯处或较长管身的中间应设置镇墩，以连接和固定管道。镇墩附近的伸缩缝一般设在下游侧。在镇墩中间要设置支墩，以承受水荷载及管道自重的法向分量。
4、跌水与陡坡的构造和作用
跌水有单级和多级两种形式，两者构造基本相同，一般单级跌水落差小于5.0m，落差超过5.0m宜采用多级跌水。陡坡与跌水的主要区别在于陡坡是以斜坡代替跌水墙。

跌水 陡坡
2F311020 水利水电工程勘察与测量
一、地质构造(产状、褶皱、断裂)
1、 产状有三个要素，即走向、倾向和倾角。产状要素可以用地质罗盘测得。
2、 褶皱构造
3、断裂构造分为两种类型：节理和断层。
节理：也称裂隙，是沿断裂面两侧的岩层未发生位移或仅有微小错动的断裂构造。
断层。指岩体受力断裂后，在断裂层两侧的岩块发生了显著位移。
上盘下降，下盘下降的断层称为正断层；上盘上升，下盘下降的断层称为逆断层；如两断块水平互错，称为平移断层。
断层面往往是有一定宽度的断层带。工程设计原则上应避免将建筑物跨放在断层带上，尤其要注意避开近期活动的断层带。
一、 水利水电工程地质问题分析
1、可能导致产生的工程地质问题分析主要有坝基稳定问题（包括渗漏稳定、沉降稳定、抗滑稳定）和坝区渗漏问题（包括坝基渗漏和绕坝渗漏）。
2、在野外常见到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。此外还有塌滑、错落、倾倒、泥石流等。滑坡是分布最广、危害最大的一种。
3、影响边坡稳定的因素：①地形地貌条件的影响；②岩土类型和性质的影响；③地质构造和岩体结构的影响；④水的影响；⑤其他因素包括风化因素、人工挖掘、震动、地震等。
4、软土基坑工程地质问题分析
软土基坑工程地质问题主要包括两个方面：土质边坡稳定和基坑降排水。
在软土基坑施工中，为防止边坡失稳，保证施工安全，通常采取的措施有：①采取合理坡度②设置边坡护面③基坑支护④降低地下水等。
软土基坑降排水的主要目的有：①增加边坡的稳定性②对于细砂和粉砂土层的边坡，防止流砂和管涌的发，③对于卧承压含水层的黏性土基坑，防止基坑底部隆起④保持基坑土体干燥，方便施工。
软土基坑开挖的降排水一般有两种途径：明排法和人工降水。人工降水经常采用轻型井点或管井井点降水两种方式。
明排法的适用条件：基坑地下水位超出基础底板或洞底标高不大于2.0m。
轻型井点降水的适用条件：地下水位埋藏小于6.0m，宜用单级真空点井；当大于6.0m时，场地条件有限宜用喷射点井、接力点井；场地条件允许宜用多级井点。
管井降水的适用条件：第四系含水层厚度大于5.0m；基岩裂隙和岩溶含水层厚度小于5.0m；含水层渗透系数K宜大于1.0m/d。
渗透变形又称为渗透破坏，是指在渗透水利的作用下，土体遭受变形或破坏的现象。一般分为：管涌、流土、接触冲刷、接触管涌或接触流土等类型。
管涌的抢护原则：制止涌水带砂，而留有渗水出路。
管涌的正确抢护措施是：采用反虑层压盖。严禁用粘性土封堵。
三、水利水电工程施工放样
1、通常采用平均海水面代替大地水准面作为高程基准面。
2、我国采用“1985国家基准高程”。即黄海平均海面
3、常见的比例尺形式有两种：数字比例尺和图示比例尺(最常见的是直线比例尺)。
大比例尺：1:500、1:1000、1:2000、1:5000、1:10000；中比例尺：1:25000、1:50000、1:100000
小比例尺：1:250000、1:500000、1:1000000。
4、土坝施工放样的内容和程序：①坝轴线测设→②坝身控制测量→③清基开挖线→④坡脚线放样→⑤坝体边坡线放样→⑥修坡桩测设→⑦护坡桩测设。（案例）
①坝轴线测设：直线坝型土坝坝顶中心线即为坝轴线，中、小型土坝的坝轴线的放样，经过方案比较在现场选定。坝轴线测设采用交会法或极坐标法。坝轴线的两端点应埋设永久性标志，为了防止施工时端点被破坏，可用经纬仪将其向两端延长到不受施工影响而又易于保存的地方。
②坝身控制测量包括：平面控制测量和高程控制测量。
临时性水准点直接用于坝体的高程放样。
③清基开挖线(即坝体与原地面的交线)可根据具体条件分别采用套绘断面法或经纬仪扫描法。
④坡脚线放样：清基后，应放出坡脚线(即坝体与地面的交线)，以便坝体填筑。
⑤坝体边坡线放样：土坝施工是分层施工，每层填土厚度约为0.5m，上料后即进行碾压，为了保证坝体的边坡符合设计要求，应及时确定每层上料边界。各个断面上料桩的标定通常采用轴距杆法或坡度尺法。
⑥修坡桩测设：修坡桩常用水准仪或经纬仪施侧。
⑦护坡桩测设：标定护坡桩位置的工作称为护坡桩测设。
护坡桩从坝脚线开始，沿坝坡面高差每隔5m布设一排木制护坡桩，没排都与坝轴线平行，同排护坡桩间距为10m，使木桩在坝面上构成方格网状，按设计高程测设于木桩上。然后，在设计高程处钉一小钉，称为高程钉。如果是草皮护坡，高程钉一般高出坝坡面5cm，如果是石块护坡，应根据设计要求预留铺盖厚度。
5、水闸的施工放样
水闸的施工放样，包括：测设水闸的主轴线AB和CD、闸墩中线、闸孔中线、闸底板的范围以及各细部的平面位置和高程等。
水闸主轴线放样，就是在施工现场标定轴线端点的位置。
闸底板放样的目的首先是放出底板立模线的位置，以便装置模板进行浇筑。
底板的高程放样则是根据底板的设计高程及临时水准点的高程，采用水准测量的方法，根据水闸的不同结构和施工方法，在闸墩上标志出底板的高程位置。
闸墩的放样，是先放出闸墩中线，再以中线为依据放样闸墩的轮廓线。
闸墩各部位的高程，根据施工场地布设的临时水准点，按高程放样方法在模板内侧标出高程点。
四、测量仪器的使用
（一）常用测量仪器及其作用
1、水准仪用于水准测量，只能左右移动，不能上下移动。工程测量中一般使用DS3型微倾式普通水准仪，D、S分别为“大地测量”和“水准仪”的汉语拼音第一个字母，数字3表示该仪器精度，即每公里往返测量高差中数的偶然中误差为+3mm。
2、经纬仪是进行角度测量的主要仪器。它包括水平角测量和竖直角测量，水平角用于确定地面点的平面位置，竖直角用于确定地面点的高程。另外，经纬仪也可用于低精度测量中的视距测量。经纬仪按精度不同可分为DJ07、DJ1、DJ2、DJ6和DJ10等，D、J分别为“大地测量”和“经纬仪”的汉语拼音第一个字母，数字07、1、2、6、10表示该仪器精度。
3、电磁波测距仪是用电磁波作为载波传输测距信号，以测量两点间距离。一般用于小地区控制测量、地形测量、地籍测量和工程测量等。
4、全站仪是一种集自动测距、侧角、计算和数据自动记录及传输功能与一体的自动化、数字化及智能化的三维坐标测量与定位系统。全站仪的功能是测量水平角、天顶距(竖直角)和斜距，进行偏心测量、悬高测量、对边测量、面积计算等。
5、全球定位系统GPS：具有全天候、高精度、自动化、高效益的特点。
水准尺
6、 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。
三、四等水准测量或普通水准测量所使用的水准尺是用干燥木料或者玻璃纤维合成材料制成，一般常约3～4m，注字常倒写。三、四等水准测量采用的尺长为3m，事以厘米为分划单位的区格式木质双面水准尺。黑白相间称为黑面尺(也叫主尺)，红白相间称为红面尺（也叫辅尺）。黑面分划的起始数字为“0”，而红面底部起始数字不是“0”，一般为4687mm或4787mm。
（二）常用测量仪器的使用
1、水准仪的使用
微倾水准仪的使用步骤包括：①安置仪器和粗略整平(简称粗平)、②调焦和照准、③精确整平(简称精平)和④读数。
产生视差的原因：是目标影像与十字丝分划板不重合。
消除视差的办法：先调目镜调焦螺旋看清十字丝，再继续仔细地转动物镜调焦螺旋，直至尺像与十字丝平面重合。（先目镜后物镜）
读数总是由注记小的一端向大的一端读出。通常读数保持4位数。
自动安平水准仪操作程序：粗平→照准→读数。
2、经纬仪的使用
经纬仪的操作步骤包括：对中、整平、照准和读数
照准的步骤：①目镜调焦(使十字丝清晰)→②粗瞄目标→③物镜调焦(使目标成像清晰,注意消除视差现象)→④准确瞄准目标
3、全站仪的使用
全站仪放样模式有两个功能，即测定放样点和利用内存中的已知坐标数据设置新点，如果坐标数据未被存入内存，则也可以从键盘输入坐标。
全站仪的放样步骤：①选择数据采集文件，使其所采集数据存储在该文件中。→②选择坐标数据文件。可进行侧站坐标数据及后视坐标数据的调用。→③设置测站点。→④设置后视点，确定方位角。→⑤输入所需的放样坐标，开始放样。
（三）测量误差
1、误差产生的原因：①人的原因②仪器的原因③外界环境的影响。
2、误差的分类：系统误差、偶然误差、粗差。
系统误差：在相同的观测条件下，对某一量进行一系列的观测，如果出现的误差在符号和数值上都相同，或按一定的规律变化，这种误差称为“系统误差”。
偶然误差：在相同的观测条件下，对某一量进行一系列的观测，如果出现的误差在符号和数值上都不相同，从表面上看没有任何操作规律性，这种误差称为“偶然误差”。
粗差：由于观测者粗心或者受到干扰造成的错误。
3、误差处理原则：粗差是大于限差的误差，是由于观测者的粗心大意或受到干扰所造成的错误。错误应该可以避免，包含有错误的观测值应该舍弃，并重新进行测量。
2F311030 水利水电工程建筑材料
一、建筑材料的基本性质
1、表观密度。是指材料在自然状态下单位体积的质量。测定表观密度时，应注明含水率。在烘干状态下的表观密度，称为干表观密度。（表观密度＞堆积密度）
2、堆积密度。指粉状、颗粒状或纤维状材料在堆积状态下单位体积的质量。
3、密实度+孔隙率=1
4、亲水材料包括：砖、混凝土等；憎水材料有：沥青等
5、吸湿性。材料在潮湿空气中吸收空气中水分的性质称为吸湿性。吸湿性的大小用含水率表示。材料含水后，可使材料的质量增加，强度降低，绝热性能下降，抗冻性能变差，有时还会发生明显的体积膨胀。
6、抗渗性。材料抵抗压力水渗透的性质称为抗渗性(或称不透水性)，用渗透系数K表示，K值越大，表示其抗渗性能越差；对于混凝土和砂浆材料，其抗渗性常用抗渗等级W表示，如材料的抗渗等级W4、W10，分别表示试件抵抗静水水压力的能力为0.4MPa和1MPa。
7、抗冻性。材料在饱和水作用下，能经受多次冻融循环的作用而不破坏，强度不显著降低，且其质量也不显著减小的性质称为抗冻性。用抗冻等级F表示，如F25、F50，分别表示材料抵抗25次、50次冻融循环，而强度损失未超过规定值。抗冻性是评价材料耐久性的重要指标。（抗冻性越大越好）
8、材料耐久性是一项综合