最新二建水利水电实务教材考点精讲讲义第一轮重点知识标注全刘永强.docx
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最新二建水利水电实务教材考点精讲讲义第一轮重点知识标注全刘永强
2F310000 水利水电工程技术
2F310000 水利水电工程技术
2F311000 水利水电工程建筑物及建筑材料
2F311010 水利水电工程建筑物的类型及组成
2F311020 水利水电工程勘察与测量
2F311030 水利水电工程建筑材料
《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2017）
水工建筑物级别确定：
水利水电工程等别或水工建筑物的分级指标
1.水利水电工程等别
（1）水库及水电站工程的永久性水工建筑物
特殊：
水电站厂房永久性水工建筑物不承担挡水，级别按照发电装机容量确定
（2）拦河闸永久水工建筑物
2.水工建筑物的分级指标
（2）拦河闸永久水工建筑物
特殊：
校核洪水过闸流量大于5000m3/s时，原2级提高至1级
校核洪水过闸流量大于1000m3/s时，原3级提高至2级
2F311011 水利水电工程等级划分及特征水位
一、水工建筑物等级划分
（一）水利水电工程等级划分
水利水电工程根据其工程规模、效益及在经济社会中的重要性，划分为五等。
注意点：
表2F311011－1数据；对于综合利用的水利水电工程，当各项任务指标对应的等别不同时，其整个工程等别应按其中的最高等别确定。
工程等别
工程规模
水库总库容/108m3
防洪
治涝
灌溉
供水
发电
保护人口/104人
保护农田面积/104亩
保护区当量经济模式/104人
治涝面积/104亩
灌溉面积/104亩
供水对象重要性
年饮水量/108m3
装机容量/MW
Ⅰ
大
（1）型
≥10
≥150
≥500
≥300
≥200
≥150
特别重要
≥10
≥1200
Ⅱ
大
（2）型
＜10，≥1.0
＜150，≥50
＜500，≥100
＜300，≥100
＜200，≥60
＜150，≥50
重要
＜10，≥3
＜1200，≥300
Ⅲ
中型
＜1.0，≥0.10
＜50，≥20
＜100，≥30
＜100，≥40
＜60，≥15
＜50，≥5
比较重要
＜3，≥1
＜300，≥50
Ⅳ
小
（1）型
＜0.1，≥0.01
＜20，≥5
＜30，≥5
＜40，≥10
＜15，≥3
＜5，≥0.5
一般
＜1，≥0.3
＜50，≥10
Ⅴ
小
（2）型
＜0.01，≥0.001
＜5
＜5
＜10
＜3
＜0.5
＜0.3
＜10
注：
1.水库总库容指水库最高水位以下的静库容；治涝面积指设计治涝面积；灌溉面积指设计灌溉面积；年引水量指供水工程渠道设计年均引（取）水量。
2.保护区当量经济规模指标仅限于城市保护区；防洪、供水中的多项指标满足1项即可。
3.按供水对象的重要性确定工程等别时，该工程应为供水对象的主要水源。
对拦河水闸、灌排泵站作为水利水电工程中一个组成部分或单个建筑物时不再单独确定工程等别，作为独立项目立项建设时，其工程等别按照承担的工程任务、规模确定。
永久性水工建筑物级别
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
水库大坝提级指标
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
水库工程中最大高度超过200m的大坝建筑物，其级别应为1级，其设计标准应专门研究论证，并报上级主管部门审查批准。
水电站厂房永久性水工建筑物级别
发电机装机容量/（MW）
主要建筑物
次要建筑物
≥1200
1
3
＜1200,≥300
2
3
＜300,≥50
3
4
＜50,≥10
4
5
＜10
5
5
2.水工建筑物的分级指标
（1）防洪工程
堤防：
依据防洪标准
分洪道（渠）、分洪与退洪控制闸：
不低于所在堤防永久性水工建筑物级别。
（2）治涝、排水工程
排水渠（沟）：
依据设计流量
治涝、排水工程中的水闸、渡槽、倒虹吸、管道、涵洞、隧洞、跌水与陡坡：
依据设计流量
治涝、排水工程中的泵站：
依据设计流量及装机功率（同灌溉工程）
排水渠（沟）永久性水工建筑物级别
设计流量/（m3/s）
主要建筑物
次要建筑物
≥500
1
3
＜500,≥200
2
3
＜200,≥50
3
4
＜50,≥10
4
5
＜10
5
5
排水渠系永久性水工建筑物级别
设计流量/（m3/s）
主要建筑物
次要建筑物
≥300
1
3
＜300,≥100
2
3
＜100,≥20
3
4
＜20,≥5
4
5
＜5
5
5
注：
设计流量指建筑物所在断面的设计流量。
泵站永久性水工建筑物级别
设计流量/（m3/s）
装机功率MW
主要建筑物
次要建筑物
≥200
≥30
1
3
＜200,≥50
＜30,≥10
2
3
＜50,≥10
＜10,≥1
3
4
＜10,≥2
＜1,≥0.1
4
5
＜2
＜0.1
5
5
注1：
设计流量指建筑物所在断面的设计流量。
注2：
装机功率指泵站包括备用机组在内的单站装机功率。
注3：
当泵站按分级指标分属两个不同级别时，按其中高者确定。
注4：
由连续多级泵站串联组成的泵站系统，其级别可按系统总装机功率确定
（3）灌溉工程
灌溉工程的渠道及渠系建筑物：
依据灌溉设计流量
灌溉工程的泵站：
依据设计流量及装机功率（同治涝、排水工程）
（4）供水工程
供水工程永久建筑物：
依据设计流量
供水工程的泵站：
依据设计流量及装机功率（具体指标与灌溉工程不同）
灌溉工程永久性水工建筑物级别
设计流量/（m3/s）
主要建筑物
次要建筑物
≥300
1
3
＜300,≥100
2
3
＜100,≥20
3
4
＜20,≥5
4
5
＜5
5
5
供水工程的永久性水工建筑物级别
设计流量/（m3/s）
装机功率MW
主要建筑物
次要建筑物
≥50
≥30
1
3
＜50,≥10
＜30,≥10
2
3
＜10,≥3
＜10,≥1
3
4
＜3,≥1
＜1,≥0.1
4
5
＜1
＜0.1
5
5
注1：
设计流量指建筑物所在断面的设计流量。
注2：
装机功率指泵站包括备用机组在内的单站装机功率。
注3：
泵站建筑物按分级指标分属两个不同级别时，按其中高者确定。
注4：
由连续多级泵站串联组成的泵站系统，其级别可按系统总装机功率确定
（二）水工建筑物的级别划分
水工建筑物的级别反映了工程对水工建筑物的技术要求和安全要求。
1.永久性水工建筑物级别
根据永久建筑物所在工程的等别，以及建筑物重要性确定为五级。
注意工程等别和主次建筑物的对应性。
按建筑物使用时间的长短来分：
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，按其重要性分为：
主要建筑物－－失事后会造成灾害或严重影响工程效益；
次要建筑物－－失事后不会造成灾害，影响不大易恢复；
临时性建筑物是指工程施工期间暂时使用的建筑物。
如施工导流明渠、围堰等。
堤防工程的级别根据堤防工程的防洪标准确定。
防洪对象的防洪要求－防洪标准－堤防工程级别。
2.临时性水工建筑物级别
（确定级别是为了确定导流标准，进而确定导流设计流量）
按保护对象、失事后果、使用年限和导流建筑物规模等指标，划分为3、4、5级共三级。
注意：
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。
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、水工大坝施工期洪水标准
1.当水库大坝施工高程超过临时性挡水建筑物顶部高程时，坝体施工期临时度汛的洪水标准，应根据坝型及坝前拦洪库容，按照下表确定。
根据失事后对下游的影响，其洪水标准可适当提高或降低。
水库大坝施工期洪水标准
坝型
拦洪库容（108m3）
tear撕裂toretorn≥10
＜10，≥1.0
＜1.0，≥0.1
＜0.1
土石坝[重现期（年）]
bleed流血bledbled≥200
200~100
teach教taughttaught100~50
50~20
upset扰乱upsetupset混凝土坝、浆砌石坝[重现期（年）]
≥100
shrink收缩shrank/shrunkshrunk/shrunken100~50
split劈开splitsplit50~20
20~10
bite咬bitbitten/bit
2.水库工程导流泄水建筑物封堵期间，进口临时挡水设施的洪水标准应与相应时段的大坝施工期洪水标准一致。
水库工程导流泄水建筑物封堵后，如永久泄洪建筑物尚未具备设计泄洪能力，坝体洪水标准应分析坝体施工和运行要求后按下表确定。
水库工程导流泄水建筑物封堵后坝体洪水标准
坝型
大坝级别
1
2
dive跳水，俯冲dived/dovedived3
混凝土坝、浆砌石坝[重现期（年）]
设计
200~100
100~50
50~20
校核
500~200
200~100
100~50
土石坝[重现期（年）]
设计
500~200
200~100
100~50
校核
1000~500
500~200
200~100
三、水库与堤防的特征水位
（一）水库的特征水位
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。
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。
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。
4.正常蓄水位（正常高水位、设计蓄水位、兴利水位）。
5.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。
6.死水位。
允许消落到的最低水位。
兴利库容：
死水位～正常蓄水位
防洪库容：
防洪限制水位～防洪高水位
调洪库容：
防洪限制水位～校核洪水位
（二）堤防工程特征水位
1.设防（防汛）水位：
开始组织人员防汛的水位。
2.警戒水位：
防汛人员必须开赴防汛前线，准备抢险的水位。
警戒水位>设防（防汛）水位。
3.保证水位：
河道遇堤防的设计洪水时在堤前达到的最高水位。
2F311012 土石坝与堤防的构造及作用
一、土石坝的类型
土石坝一般按坝高、施工方法或筑坝材料等进行分类。
1.按坝高分类
土石坝按坝高可分为低坝、中坝和高坝。
《碾压式土石坝设计规范》SL274—2001规定：
高度在30m以下的为低坝；高度在30（含30m）～70m（含70m）的为中坝；高度超过70m的为高坝。
2.按施工方法分类
土石坝按施工方法可分为碾压式土石坝、水力冲填坝、定向爆破堆石坝等，其中碾压式土石坝最常见，它是用适当的土料分层堆筑，并逐层加以压实（碾压）而成的坝，它又可分为三种：
（1）均质坝。
坝体断面不分防渗体和坝壳，坝体基本上是由均一的黏性土料（壤土、砂壤土）筑成，如图2F311012－1（a）所示。
（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。
防渗体设在坝体中央的或稍向上游且略为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、中坝中最常用的坝型，如图2F311012－1（b）、（c）、（d）所示。
（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2F311012－1（e）、（f）所示。
二、土石坝的构造及作用
土石坝基本剖面是梯形，主要由坝顶、防渗体、上下游坝坡、坝体排水、地基处理等部分组成。
1.坝顶构造：
（1）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。
（2）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。
（3）防浪墙。
坝顶上游侧常设混凝土或浆砌石修建的不透水的防浪墙，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：
心墙、斜墙、铺盖、截水墙等。
（1）作用：
减少通过坝体和坝基的渗流量；降低浸润线，增加下游坝坡的稳定性；降低渗透坡降，防止渗透变形。
（2）斜墙布置在坝体的上游。
3.土石坝的护坡与坝坡排水
（1）护坡作用：
防止波浪淘刷、顺坝水流冲刷、冰冻和其他形式的破坏。
（2）坝坡排水：
除干砌石或堆石护面外，均必须设坝面排水。
（干砌石或堆石本身能够排水）
4.坝体排水
排水设施形式：
贴坡排水、棱体排水、褥垫排水、管式排水、综合式排水。
坝体排水的作用：
降低坝体侵润线及孔隙水压力，防止坝坡土冻胀破坏。
知识点：
（1）贴坡排水顶部应高于坝体浸润线的逸出点；贴坡排水不能降低浸润线。
（渗流仍从原坡面逸出，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。
看图2F311012－3）。
（2）棱体排水，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，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。
（3）反滤层，材料粒径沿渗流方向由小到大排列。
（反滤层是允许渗流，但防止细小土粒被渗流带走）
三、堤防的构造及作用
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。
在堤防中，防渗体的顶部应高出设计水位0.5m以上。
2F311013 混凝土坝的构造及作用
混凝土坝的主要类型有重力坝、拱坝和支墩坝三种。
一、重力坝类型
重力坝主要依靠自身重量产生的抗滑力维持其稳定性。
重力坝用混凝土或浆砌石筑成，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。
1.按坝体高度分为：
高坝－坝高大于70m；低坝－坝高小于30m；中坝－介于二者之间的。
土石坝也可依次分类。
2.按施工方法：
浇筑混凝土重力坝、碾压混凝土重力坝。
二、重力坝的构造及作用
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作用水头的1/25～1/15，且不小于2.0m。
排水管间距2～3m。
1.横缝：
有永久性的和临时性的两种，永久性横缝可兼作沉降缝和温度缝。
2.纵缝：
为了适应混凝土浇筑能力、散热和减小施工期的温度应力。
3.水平施工缝：
是施工过程中新老混凝土结合面。
4.坝内廊道
为了满足帷幕灌浆、排水、观测和检修坝体的需要。
基础灌浆廊道设置在上游坝踵处。
三、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（包括固定设备重量）；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；
地震作用等。
扬压力包括上浮力及渗流压力。
四、拱坝的结构特点和类型
1.拱坝的结构特点
拱坝的轴线为弧形，能将上游的水平水压力变成轴向压应力传向两岸，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。
2.拱坝的类型
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。
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减小。
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。
五、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，如图2F311013－5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。
2F311014 水闸的组成及作用
一、水闸类型
（1）水闸按其所承担的任务分为进水闸、节制闸、泄水闸、排水闸、挡潮闸等。
（2）水闸按闸室结构形式分为开敞式水闸和涵洞式水闸。
①开敞式水闸：
闸室上面没有填土，如图2F311014－1所示。
当引（泄）水流量较大、渠堤不高时，常采用开敞式水闸。
②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。
根据水力条件的不同，涵洞式可分为有压和无压两种。
二、水闸的组成部分及作用
水闸由闸室和上、下游连接段三部分组成，见教材图：
2F311014－1。
掌握每一部分的具体组成内容。
1.闸室
闸室是水闸的主体，起挡水和调节水流的作用。
它包括底板、闸墩、闸门、胸墙、工作桥和交通桥等。
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。
分离式闸墩底板基底压力较大，适用于地质条件较好、地基承载力较大的地基。
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：
主要作用是延长渗径长度以达到防渗目的，兼有防冲功能。
3.下游连接段
下游连接段通常包括护坦（消力池）、海漫、下游防冲槽以及下游翼墙与护坡等。
1）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。
2）海漫：
其作用是继续消除水流余能。
海漫材料一般采用浆砌（水平段）或干砌块石（缓坡段）。
在海漫末端设置防冲槽与下游河床相连，以保护海漫末端不受冲刷破坏。
三、橡胶坝的组成及作用
1.橡胶坝的类型
橡胶坝分袋式、帆式及钢柔混合结构式三种坝型，比较常用的是袋式坝型。
坝袋按充胀介质可分为充水式、充气式和气水混合式；按锚固方式可分锚固坝和无锚固坝，锚固坝又分单线锚固和双线锚固等。
2.橡胶坝的组成部分及其作用
橡胶坝由坝袋段和上、下游连接段三部分组成，如图2F311014－6所示。
1—上游防冲槽；2—上游护底；3—铺盖；4—坝底板；5—护坦（消力池）；6—海漫；7—下游防冲槽；8—上游护坡；9—上游翼墙；10—坝袋；11—边墩（岸墙）；12—下游翼墙；13—下游边坡；14—控制室
3.橡胶坝由坝袋段和上、下游连接段三部分组成。
（1）坝袋段是橡胶坝的主体，起挡水、调节坝上水位及过坝水流的作用。
它包括底板、坝袋、边墩和中墩等。
①底板。
一般多采用平底板。
对于较大跨度的单个坝段，底板在垂直水流方向上设沉降缝。
②中墩。
中墩的作用主要是分隔坝段，安放溢流管道，支承枕式坝两端堵头。
③边墩。
边墩的作用主要是挡土，安放溢流管道，支承枕式坝端部堵头。
④坝袋。
坝袋的作用主要是挡水，并通过充坍坝来控制坝上水位及过坝流量。
（2）橡胶坝上、下游连接段的组成及作用与水闸基本一致。
2F311015 泵站的布置及水泵的分类
一、泵站总体布置
泵站工程按建站目的不同，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。
不同类型的泵站，其布置形式也不同，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。
二、泵站进出水建筑物
泵站进出水建筑物一般包括引水渠、沉砂及冲砂建筑物、前池、进水池、出水管道、出水池或压力水箱等。
三、水泵的分类及性能
（一）叶片泵的分类
按工作原理不同分为：
离心泵、轴流泵、混流泵。
（二）叶片泵抽水装置
由叶片泵、动力机、传动设备、管路及其附件构成的能抽水的系统称为叶片泵抽水装置。
（三）叶片泵的性能参数
扬程－单位重量的水从泵进口到泵出口所增加的能量。
设计扬程－水泵铭牌上所标出的扬程，又称额定扬程。
泵的工作扬程总是大于实际扬程。
效率－水泵铭牌上的效率是对应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：
水力损失、容积损失和机械损失。
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。
四、泵房的结构形式
泵房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。
2F311016 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等。
4.平水建筑物包括压力前池和调压室。
5.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、变电和配电的场所。
2F311017 渠系建筑物的构造及作用
渠系建筑物主要有：
渡槽、涵洞、倒虹吸管、跌水与陡坡等。
一、渡槽的构造及作用
按支承结构渡槽可分为梁式渡槽和拱式渡槽两大类。
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。
拱式渡槽的槽身不再是承重结构，主拱圈是拱式渡槽的主要承重结构。
二、涵洞的构造及作用
根据水流形态的不同，涵洞分有压、无压和半有压式。
洞身构造有基础、沉降缝、截水环等。
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。
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。
三、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。
进口段用来控制水流、拦截杂物和沉积泥砂。
出口段用于扩散水流和消能防冲。
镇墩与支墩。
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。
四、陡坡与跌水的主要区别：
陡坡是以斜坡代替跌水墙。
五
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