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1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。二建水利水电工程管理与实务笔记1-2F310000水利水电工程技术本章围绕水利水电工程建筑物的主要类型，阐述水利水电工程专业技术知识，包括水利水电工程建筑物及建筑材料、施工导流、主体工程施工等三节。其中“水利水电工程建筑物及建筑材料”概述了水利水电工程施工的相关基础知识，包括水利水电工程建筑物的类型及组成、水利水电工程勘察与测量、水利水电工程建筑材料等;“水利水电工程施工导流”分导流和截流两部分进行阐述;“水利水电工程主体工程施工”对土石方开挖工程、地基与基础工程、土石坝和堤防工程、混凝土工程及机电设备
2、和金属结构安装工程等分别阐述其基本知识、施工内容和技术要求，同时介绍了施工安全技术方面的有关知识。本章的重点是水利水电工程等级划分及特征水位，工程勘察与测量，施工导流标准与导流方法，围堰、截流的基本方法，土石方开挖技术，土石坝和堤防施工技术，混凝土的生产与运输、浇筑与养护以及钢筋、施工安全技术等。通过对本章的学习，要求应试者全面了解水利水电工程的类型、功能及其组成以及水工建筑材料的类型及其应用、施工测量的仪器及其使用;掌握水利水电工程施工的内容、方法、技术、设备，以及工程质量控制和安全控制要点。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2F311
3、011掌握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根据水利水电工程等级划分及洪水标准(SL252-2000)的的规定，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、五等，适用于不同地区、不同条件下建设的防洪、灌溉、发电、供水和治涝等水利水电工程，见表2F311011-1。对于综合利用的水利水电工程，当按各分项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。(二)水工建筑物的级别划分水利水电工程中水工建筑物的级别，反映了工程对水工建筑物的技术要求和安全要求。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。1.
4、永久性水工建筑物级别水利水电工程的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确定为五级，分别为1,2,3,4,5级，见表2F311011-2。堤防工程的级别应按照堤防工程设计规范(GB50286-98)确定。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，见表2F311011-3。穿堤水工建筑物的级别，按所在堤防工程的级别和与建筑物规模相应的级别中的最高级别确定。2.临时性水工建筑物级别对于临时性水工建筑物的级别，按表2F311011-4确定。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
5、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利上为满足防洪、发电、灌溉、航运等兴利除害的要求，通常要建造控制水位、调节流量等作用的水工建筑物。水工建筑物一般按其作用、用途和使用时间等进行分类。（一)按作用分类水上建筑物按其作用可分为挡水建筑物、泄水建筑物、输水建筑物、取(进)水建筑物、整治建筑物以及专门为灌溉、发电、过坝需要而兴建的建筑物。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，以及为了人防、检修而放空水库、渠道等，以保
6、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、引水涵管、渠道、渡槽、倒虹吸等。4取(进)水建筑物，是输水建筑物的首部建筑物，如引水隧洞的进水口段、灌溉渠首和供水用的扬水站等。5.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、丁坝、导流堤、护底和护岸等。6.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
7、船机、船闸、鱼道、过木道等。(二)按用途分类水土建筑物按其用途可分为一般性建筑物和专门性建筑物。I，一般性水工建筑物具有通用性，如挡水坝、溢洪道、水闸等。2，专门性水工建筑物，只实现其特定的用途。专门性水工建筑物又分为水电站建筑物、水运建筑物、农田水利建筑物、给水排水建筑物、过鱼建筑物等。(三)按使用时间的长短分类水上建筑物按其使用时问的长短分为永久性建筑物和临时性建筑物。1.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。2.临时性建筑物是指土程施工期间暂时使用的建筑物，如施工导流明渠、围堰等。主要作用是为永久性建筑物的施工创造必要的条件。三、水库
8、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)。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。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。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。(二)堤防工程特征水位1.设防(防汛)水位。开始组
9、织人员防汛的水位。2.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。3.保证水位。即堤防的设计洪水位，河流遇堤防的设计洪水时在堤前达到的最高水位。2F311012掌握土石坝与堤防的构造及作用一、土石坝的类型土石坝常按坝高、施工方法或筑坝材料分类。(一)按坝高分类土石坝按坝高可分为低坝、中坝和高坝。我国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30m-70m之间的为中坝;高度超过70m的为高坝。(二)按施工方法分类按土石坝施工方法可分为碾压式土石坝、水力冲填坝、定向爆破堆
10、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).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，用透水性极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称为黏土心墙，防渗体设在坝体上游部位且倾斜的称为黏土斜墙坝，是高、中坝中最常用的坝型，如图2F311012-1(b),(c),(d)。3.非土料防渗体坝。防渗体由沥青混凝土、钢筋混凝土或其他人工材料(如土工膜)建成的坝
11、。按其位置也可分为心墙坝和面板坝两种，如图2F311012-1(e),(f)。二、土石坝的构造及作用、土石坝的基本剖面是梯形，主要由坝顶构造、防渗体、上下游坝坡、坝体排水、地基处理等细部构造组成。(一)坝顶构造(图2F311012-2)1防震体2防浪墙3路面4护面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10一15m,中、低坝可选用5-lOm。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。2.护面。护面的材料可采用碎石、砌石、沥青或混凝土，级以下的坝下游也可以采用草皮护面。如有公路交通要求，还应满足公路路面的有关规定。作用是保护
12、坝顶不受破坏。为了排除雨水，坝顶应做成向一侧或两侧倾斜的横向坡度，坡度宜采用2%-3%。对于有防浪墙的坝顶，则宜采用单向向下游倾斜的横坡。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1.0-1.2m。(二)防渗体土坝防渗体主要有心墙、斜墙、铺盖、截水墙等，设置防渗设施的作用是: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。1.均质坝。整个坝体就是一个大的防渗体，它由透水性较小的黏性土筑成。2.黏土心墙和斜墙。心墙一般布置在坝体中部，有时稍偏上游并略为倾斜;斜墙布置在坝体
13、的上游，以便于和上游铺盖及坝顶的防浪墙相连接。黏性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。防渗体顶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lm。3.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。(三)土石坝的护坡与坝坡排水1.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。2.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，常设纵横向连
14、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。(四).土石坝的排水设施1.排水设施。形式有贴坡排水、棱体排水、褥垫排水、管式排水和综合式排水。坝体排水的作用是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、土基接合处，都应一设置反滤层。其中贴坡排水和棱体排水最常用。(1)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，如图2F311012-3所示。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
15、于冰冻深度以下。贴坡排水构造简单、节省材料、便于维修，但不能降低浸润线，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。(2)棱体排水。在下游坝脚处用块石堆成棱体，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,如图2F311012-4所示。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。2.反滤层。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
16、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。三、堤防的构造与作用土质堤防的构造与作用和土石坝类似，包括坝顶、防渗体、护坡、坝坡排水及坝体排水、地基处理等构造。堤高超过6m的背水坡应设戗台，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。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，它们与重力坝的构造相似。2F311013掌握水闸的组成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、排涝等的需要.一、水闸的类型
17、1.按水闸所承担的任务可分为进水闸、节制闸、泄水闸、排水闸、挡潮闸等。2.按闸室结构形式可分为开敞式水闸和涵洞式水闸。(1)开敞式水闸:闸室上面是露天的，上面没有填土，如图2F311013-1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、水闸的组成部分及其作用水闸由闸室和上、下游连接段三部分组成，如图2F311013-1所示。(一)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。1.底板。底板按结
18、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。(1)整体式底板。底板与闸墩连成整体。作用是将上部结构重量及荷载传给地基，并有防冲及防渗作用。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，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。对多孔水闸，为适应地基不均匀沉降和减小底板内的温度应力，需要沿水流方向设变形缝(温度沉降缝)将闸室分成若干段，每个闸段一般不超过20m.(2)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分开，称为分离式底
19、板。分离式闸墩底板基底压力较大，一般宜建在中等密实以上的地基上。2.闸墩。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。3.工作桥。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板梁结构。桥的高度必须满足闸门能提出门槽检修的要求。4。胸墙。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.(二)上游连接段上游连接段由铺盖、护底、护坡及上游翼墙组成。1.铺盖。作用主要是延长渗
20、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、混凝土、钢筋棍凝土等，以混凝土铺盖最为常见。混凝土铺盖常用C15混凝土浇筑，厚度0.20.4m，铺盖与底板接触的一端应适当加厚，并用沉降缝分开，缝内设止水，如图2F311013-2所示。板桩能够延长渗径，减少渗透坡降，在水利水电施工中，板桩一般设在需防渗建筑物上游侧，一般设在沙性土中。2.护底与护坡。它的作用是防止高速水流对渠(河)底及边坡的冲刷，长度一般为35倍堰顶水头。材料有干砌石、浆砌石或混凝土等。3.上游翼墙。它的作用是改善水流条件、挡土、防冲、防渗等。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
21、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。如图2F311013-3所示，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悬臂结构，由钢筋混凝土筑成。适用于高度在6-9m左右、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。(二)下游连接段下游连接段
22、通常包括护坦、海漫、下游防冲槽(齿墙)以及下游翼墙与护坡等。1.护坦。承受高速水流的冲刷、水流脉动压力和底部扬压力的作用，因此要求护坦应具有足够的重量,强度和抗冲耐磨能力，通常用混凝土筑成，也可采用浆砌块石。为了防止不均匀沉降而产生裂缝，护坦与两侧翼墙底板及闸室底板之问，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.海漫与防冲槽。在消力池后面应设置海漫与防冲槽，如图2F311013-4所示。其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。海漫构造要求:表面粗糙，能够沿程消除余能;透水性好，以利渗流顺利排出;具有一定的柔性，能够适应河床变形。海漫材料一般采用浆砌
23、或干砌块石。在海漫末端与土质河床交接处可能会遭受冲刷，因此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。3，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150-240之间。2F311014熟悉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，它们的结构特点和类型如下。一、重力坝的结构特点和类型1.重力坝的结构特点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，如图2F311014-1所示。2重力坝的类型（
24、1）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。(2)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砌筑。(3)按泄水条件分为溢流重力坝和非溢流重力坝段。(4)按坝体的结构分为实体重力坝、空腹重力坝和宽缝重力坝。(5)按施工方法分为浇筑混凝土重力坝和碾压混凝土重力坝。二、重力坝的构造及作用(一)坝顶构造1.非溢流坝段。坝顶上游常设置防浪墙，以降低坝体的高度，墙身采用与坝体连成整体的钢筋混凝土结构，并应有足够的厚度以抵挡波浪及漂浮物的冲击。墙身高度一般为1.2m，浇筑混凝土坝顶最小宽度为3m,
25、碾压混凝土为5m.2.溢流坝段。溢流坝段上部结构应根据运用要求布置。一般应有闸墩、工作桥、闸门、启闭设施、胸墙及交通桥等。(二)重力坝的防渗与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作用水头的1/15-1/25，且不小于2.0m。排水管间距2-3m.(三)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。1.横缝。横缝与坝轴线垂直，有永
26、久性的和临时性的两种。将坝体分成若干个坝段，横缝间距一般为15-20m。永久性横缝可兼作沉降缝和温度缝，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。2.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。竖向纵缝的间距为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，纵缝与坝面应垂直相交。待坝体温度冷却到稳定温度，缝宽达到0.5mm以上时再进行灌浆。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-
27、0.25Mpa.3.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，以利散热。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。混凝土浇筑前，必须清除老混凝土面浮碴，并凿毛，用压力水冲洗，再铺一层2-3cm的水泥砂浆，然后浇筑。(四)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。1.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
28、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。2.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设一检查兼作排水用的廊道。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、右两岸至少应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。三、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
29、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(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减小。(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。四、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2F311014-2。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:1.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
30、了提高支墩的刚度，也有做空腹式双支墩。2.连拱坝是由支承在支墩上连续的拱形挡水面板(拱筒)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。3.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。因此大头坝的适应性广。2F311015熟悉泵站的布置及水泵的分类一、叶片泵的分类及性能(一)叶片泵的分类叶片泵按工作原理的不同，
31、可分为离心泵、轴流泵和混流泵三种。1.离心泵。按其基本结构、形式特征又分为单级单吸式离心泵、单级双吸式离心泵、多级式离心泵以及自吸式离心泵。2.轴流泵。按主轴方向又可分为立式泵、卧式泵和斜式泵;按叶片可调节的角度不同可分为固定式、半调节式和全调节式。3.混流泵。按结构形式分为蜗壳式和导叶式。(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。现将离心泵、轴流泵抽水装置介绍如下:1.离心泵抽水装置水泵以电动机为动力时，电动机通过联轴器直接与水泵连接;水泵进口端接进水管路，出口端接出水管路;在进、出水管路上安装的各种管路附件。离心泵启动前泵壳和进水管内
32、必须充满水，充水方式有:用真空泵、高位水箱或人工等。2.轴流泵抽水装置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。电动机安装在水泵的上方，用联轴器与水泵直接连接。水泵出水弯管与出水管路连接口(三)叶片泵的性能参数叶片泵性能参数包括流量、扬程、功率、效率、允许吸上真空高度或必需汽蚀余量、转速等。其中:1.扬程。是指单位重量的水从泵进口到泵出口所增加的能量，用H表示，单位是mH2O，简略为m.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)。2.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
33、最高效率。水泵内的能量损失可分三部分，即水力损失、容积损失和机械损失。3.允许吸上真空高度或必需汽蚀余量。是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.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、出水管道和出水池。1.引水渠。当泵站的泵房远离水源时，应利用引水渠(岸边式泵站可设涵洞)将水源引至前池和进水池。泵站的引水渠分为自动调节引渠和非自动调节引渠。2.沉砂及冲砂建筑物。当水源(河流)含砂量较大时，除在进水口前设置拦砂设施外，还应增设沉砂池，以及冲砂口门，以减少高速含砂水流对水泵和管道的磨损和破坏。3.前池。是衔接引渠和进水池的水工建筑物
34、。根据水流方向可将前池分为两大类，即正向进水前池和侧向进水前池。4.进水池。是水泵(立式轴流泵)或水泵进水管(卧式离心泵、混流泵)直接吸水的水工建筑物，一般布置在前池和泵房之间或泵房的下面(湿室型泵房)。5.出水池。是衔接水泵出水管与灌溉(或排水)干渠(或承泄区)的水工建筑物，根据水流出流方向，出水池分为正向出水池和侧向出水池。6.压力水箱。是一种封闭形式的出水建筑物，箱内水流一般无自由水面，大多用于排水泵站且承泄区水位变幅较大的情况。按水流方向来分，压力水箱有正向出水和侧向出水两种。7.出水管道。水泵房至出水池之间有一段压力管道称为出水管道。出水管道的铺设方式有明式铺设和暗式铺设两种。三、泵
35、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熟悉水电站的组成及作用水电站由进水口、引水建筑物、平水建筑物和厂区枢纽组成。一、进水口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。(一)有压进水口其特征是进水口高程在水库死水位以下，有竖井式进水口、墙式进水口，塔式进水口和坝式进水口等几种。主要设备有拦污栅、闸门及启闭机、通气孔及充水阀等，如图2F311016所示。(二)无压进水口它一般设在河流的凹岸，由进水闸、冲砂闸、挡水坝和沉砂池组成。二、引水建筑物引水建筑物有动力渠道、引水隧洞和压力管道
36、等。(一)动力渠道有非自动调节渠道和自动调节渠道两种。非自动调节渠道渠顶与渠底基本平行，不能调节流量;而自动调节渠道渠顶是水平的，能调节流量，但工程量较大，一般用于引水渠较短的情况。(二)引水隧洞分为有压引水隧洞和无压引水隧洞两种。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600，以使水流平顺，减小水头损失。(三)压力管道它有钢管、钢筋混凝土管和钢衬钢筋混凝土管三种。明管设有镇墩和支墩，一般在进口设置闸门而在末端设置阀门，附件有伸缩节、通气孔及充水阀、进人孔及排水设备。地下埋管埋藏在地下岩层之中，施工时对破碎的岩层进行固结灌浆;平洞、斜井的拱顶要进行回填灌浆;在钢衬与混凝土、混凝土与
37、围岩之间进行接缝灌浆。三、平水建筑物平水建筑物包括压力前池和调压室。(一)压力前池它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。压力前池由前室、进水室及其设备、泄水建筑物、放水及冲砂设备、拦冰及排冰设备组成。(二)调压室调压室设在较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。1.调压室的基本要求:尽量靠近厂房以缩短压力管道的长度;有自由水面和足够的底面积以充分反射水击波;有足够的断面积使调压室水体的波动迅速衰减以保证工作稳定;正常运行时水流经过调压室底部造成的水头损失要小。2.调压室的基本类型包括:简单圆筒式、阻抗式、双室
38、式、差动式等。另外还有溢流式调压室和气垫式调压室等。四、厂区枢纽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。1.主厂房，由机组段和安装间组成。安装间是安装和检修水轮发电机组的地方，要能容纳发电机转子、上机架、水轮机机盖和转轮四大部件;机组段是水轮发电机组把水能变成电能的场所，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。2.副厂房，由机修间、蓄电池室、中央控制室等组成。3.主变压器场，要尽量靠近主厂房，并有检修通道。4.高压开关站，是配送电能的场所，要有足够的面积。2F311017熟悉
39、渠系建筑物的构造及作用在渠道上修建的水工建筑物称为渠系建筑物，它使渠水跨过河流、山谷、堤防、公路等。类型主要有渡槽、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、拱式、衍架式等，波槽由输水的槽身及支承结构、基础和进出口建筑物等部分组成。小型渡槽一般采用简支梁式结构，截面采用矩形。(一)梁式渡槽1.槽身结构。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;梁式渡槽又分成简支梁式、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.2.渡槽的进出口建筑物。它和水闸基木相
40、同，由翼墙、护底、铺盖和消能设施组成，把矩形或U形槽身和梯形渠道连接起来，起改善水流条件、防冲及挡土作用。(二)拱式渡槽拱式渡槽的水荷载及结构自重由拱承担，其他和梁式渡槽相同。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。(一)涵洞的洞身断面形式1.圆形管涵。它的水力条件和受力条件较好，多由棍凝土或钢筋棍凝土建造，适用于有压涵洞或小型无压涵洞。2.箱形涵洞。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。3.盖板涵洞。断面为矩形，山底板、边墙和盖板组成，适用于小型无压涵洞。4.拱涵。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
41、无压涵洞。(二)洞身构造洞身构造有基础、沉降缝、截水环或涵衣，如图2F311017所示。1.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索混凝土垫层。它可分散荷载并增加涵洞的纵向刚度。2，沉降缝。设缝间距不大于10m,不小于2-3倍洞高，主要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。3.截水环或涵衣。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。1.进口段的形式
42、。进口段包括进水口、拦污栅、闸门、渐变段及沉砂池等，用来控制水流、拦截杂物和沉积泥砂.2.出口段的形式口出口段包括出水口、渐变段和消力池等，用于扩散水流和消能防冲。3.管身的构造.水头较低的管身采用混凝土(水头在4-6m以内)或钢筋混凝土(水头在20m左右)，水头较高的管身采用铸铁或钢管(水头在30m以上)。为了防止管道因地基不均匀沉降和温度变化而破坏，管身应设置沉降缝，内设止水。现浇钢筋混凝土管在土基上缝距15-20m，在岩基上缝距10-15m。为了便于检修，在管段上应设置冲砂放水孔兼作进人孔.为了改善路下平洞的受力条件，管顶应埋设在路面以下1.0m左右。4.镇墩与支墩.在管身的变坡及转弯处
43、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。2F311020水利水电工程勘察与测量2F311021掌握水利水电工程施工放样一、基础知识(一)高程地面点到高度起算面的垂直距离称为高程。高度起算面又称高程基准面。某点沿铅垂线方向到大地水准面的距离，称为该点的绝对高程或海拔，简称高程，用H表示。通常采用平均海水面代替大地水准面作为高程基准面。假定一个水准面作为高程基准面，地面点至假定水准面的铅垂距离，称为相对高程或假定高程，两点高程之差称为高差。我国自1959年开始，全国统一采用1956年黄海高程系。后来利用1
44、952-1979年期间青岛验潮站的验潮结果计算确定了新的黄海平均海面，称为“1985国家高程基准”。我国自1988年1月1日起开始采用1985国家高程基准作为高程起算的统一基准。(二)地图的比例尺及比例尺精度地图上任一线段的长度与地面上相应线段水平距离之比，称为地图的比例尺。常见比例尺表示形式有两种:数字比例尺和图示比例尺。1.数字比例尺以分子为1的分数形式表示的比例尺称为数字比例尺。设图上一条线段长为d，相应的实地水平距离为D，则该地图的比例尺为:式中，M称为比例尺分母。比例尺的大小视分数值的大小而定。M越大，比例尺越小;M越小，比例尺越大。数字比例尺也可以写成1：500,1：1000,1：
45、2000等形式。地形图比例尺分为三类:1：500,1：1000,1：2000,1：5000,1：10000为大比例尺地形图;1：25000,1：50000,1：100000为中比例尺地形图;1：250000,1：500000,1:1000000为小比例尺地形图。2.图示比例尺最常见的图示比例尺是直线比例尺。用一定长度的线段表示图上的实际长度，并按图上比例尺计算出相应的地面上的水平距离注记在线段上，这种比例尺称为直线比例尺。如图2F311021-1自上至下，分别表示1：500,1：1000,1：2000三种直线比例尺。二、土坝的施工放样土坝的施工放样内容包括:坝轴线测设，坝身控制测量，清基开挖线
46、、坡脚线放样，坝体边坡线放样及修坡桩测设等。(一)坝轴线测设直线坝型土坝坝顶中心线即为坝轴线，如图2F311021-2所示。对于中、小型土坝的坝轴线的放样，通常由工程设计人员和勘测人员根据坝址的地质和地形情况，经过方案比较在现场选定。现场选定的坝轴线，可作为土坝施工控制网内的一条边;放样时可先在图上根据施工坐标计算出坝轴线的放样数据，然后通过施工控制点，采用交会法或极坐标法，将坝轴线放样到地面上。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。(二)坝身控制测量坝轴线是土坝施工放样的主要依据，要进行土坝的细部放样，还必须进行坝
47、身控制测量。坝身控制测量包括平面控制测量和高程控制测量。1，平面控制测量。包括平行于坝轴线的控制线的测设和垂直于坝轴线的控制线的测设。2.高程控制测量。用于土坝施工放样的高程控制，除在施工范围外布设三等或四等精度的永久性水准点外，还应在施工范围内设置临时性水准点。临时性水准点直接用于坝体的高程放样，应布置在施工范围内不同高度的地方，以便安置1-2次仪器就能放出需要的高程点。临时水准点应根据施工进度及时设置，并与永久水准点构成附合或闭合水准路线，按等外精度施测，并要根据永久水准点定期进行检测。(三)清基开挖线放样为了使坝体与地面很好地结合，在坝体填筑前，必须先清基，为此，应进行清基开挖线(即坝体与原地面的交线)放样。清基开挖线放样可根据具体条件分别采用套绘断面法或经纬仪扫描法。(四)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。(五)坝体边坡线放样坝体坡脚线放出后，即可在坡脚线范围内填土。土坝施土时是分层上料，每层填土厚度约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。1.轴距杆法。根据土坝的设计坡度、坝顶宽度、坝顶和坝脚高程等，计算坝