水利专业基础与实务.pdf

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1、1/27 第一部分 水文水资源 一、水文循环和水量平衡基本知识 1.水文学：研究地球上江河、湖泊、冰川、地下水和海洋等各种水体的存在数量、分布及变化规律的科学。与气象学、地理学、生态环境学等关系密切。2.水文循环概念：地球上的水在太阳辐射和重力作用下，以蒸发、降水和径流等方式进行的周而复始的运动过程。3.水文循环分类:按水文循环的规模与过程,可分为大循环和小循环。大循环：海洋和陆地之间的水分循环 小循环：海洋内或者陆地内的水分循环（1）水循环的外因：太阳辐射能和地球引力的存在（2）水循环的内因：水物理三态(气、液、固)之间的相互转化 4.水文循环：（1）地球上水的存在形式：汽态、液态、固态 （

2、2）存在位置：空气中、地表、地下、生物体内 5.水文循环的意义：（1）直接影响气候变化（2）改变地表形态（3）造成再生资源（4）负面影响：干旱，洪涝灾害 6.水量平衡基本知识：是指在一个确定的用水系统内，输入水量之和等于输出水量之和。通用水量平衡方程 流域水量平衡方程 7.地球上的水量平衡 若以地球陆地为研究水量平衡对象，某时段t内的水量平衡方程可写成：Wc=Pc R Ec 式中:Ec：在时段内陆地的蒸发量；Pc：在时段内陆地的降水量；R：时段内由陆地流入海洋的径流量；Wc：在时段内陆地蓄水量的变化量。若以海洋为研究水量平衡对象，某时段t内的水量平衡方程可写成：Ws=PsR Es 式中:Es：

3、海洋在时段内的蒸发量；Ps：海洋在时段内的降水量；R：时段内由陆地流入海洋的径流量；Ws：海洋在该时段内蓄水量的变化量。在多年平均的情况下，Wc0，Ws 0，则 全球多年平均水量平衡为：蒸发降水 闭合流域：二、水文学基础知识（含降雨、蒸发及入渗，流域与河系，河川径流及水文统计学的基本知识）1.降雨：REP2/27（1）概念：是指液态或固态的水汽凝结物，从天空下降至地面而成的液态水或固态水的现象。降水是气象要素之一，也是水循环中重要的一个环节。（2）降水基本条件：一是空气中要有水汽，降温，降至露点温度以下，或空气冷却，大气中存在吸水性的微粒(凝结核)（3）露点：空气中水汽达到饱和时的温度。当大气

4、温度下降到露点以下时，则形成了水汽凝 结的必要条件。（4）大气凝结核：指飘浮在大气中的尘粒，其直径约10-310m。（5）降水类型：锋面雨：由于不同性质的气团相遇所形成的雨称为锋面雨。地形雨：暖湿空气在运移过程中，因受地形（如山脉等）影响而被抬升，则由于动力冷却而形成的雨。因气流（空气）的湿度、温度、抬升速度及地形特点的差异而不同。地形作用一般使山的迎风面的降水量大，而背风面降水量减少。对流雨：地面受辐射温度升高，下层暖湿空气膨胀上升，则暖湿空气在上升过程中形成绝 热冷却，水汽则会凝结成云（淡积云浓积云积雨云），形成降雨。气旋雨：在低气压中心区，气流从四周向中心辐合，垂直方向上运动是上升的，即

5、暖湿气流辐合上升，在水平面上温度和湿度变化很大，故常常有凝结降水现象。可出现大X 围降雨和大风的天气现象，称为气旋雨。气旋：北（南）半球，由于地球离心力、偏向力及摩擦力的共同作用下，大气中水平气流呈逆（顺）时针旋转的大型涡旋。在同高度上，气旋中心的气压比四周低，又称低压。气旋按其生成的地理位置不同，可分为热带气旋和温带气旋（6）降雨基本要素：降雨量、降雨历时、降雨时段、降雨强度、降雨面积及降雨中心、降雨走向。（7）降雨资料图示：降雨过程线、雨量积累曲线（8）降水量一般分为 7 级（9）按降雨强度大小，降雨可分为暴雨、大雨、中雨、小雨四种 暴雨(50mm/24h)（暴雨：50100、大暴雨：10

6、0200、特大暴雨：200）大雨：2550 mm/24h 中雨：1025 mm/24h 小雨：10 mm/24h（10）测量雨量仪器：雨量器，自计雨量计（虹吸式、翻吸式）2蒸发（1）定义：水由液态或固态转化为气态的现象，是水分子运动的结果（2）蒸发包括：水面蒸发：蒸发面为水面时称为水面蒸发 土壤蒸发：蒸发面为土壤表面时称为土壤蒸发 3/27 植物蒸发：蒸发面是植物茎叶则称为植物散发 陆面蒸发：因为植物是生长在土壤中,植物散发与植物所生长的土壤上的蒸发总是同时 存在的,通常将二者合称为陆面蒸发 （3）水面蒸发观测：水面蒸发是在充分供水条件下的蒸发。确定水面蒸发量的大小,通常有两种途径:器测法和间

7、接计算法。设备：E601 蒸发皿，环形水圈,K 接近 1.0（4）水面蒸发影响因素：水汽饱和水压差，水面温度，风速，湍流 3下渗（1）定义：水分从土壤表面深入地下的现象，又称入渗（2）三个阶段：渗润阶段 渗漏阶段 渗透阶段（3）下渗率或下渗强度：单位时间内渗入单位面积土壤中的水量称为下渗率或下渗强度,记为 f,以 mm/min或 mm/h计。（4）下渗能力：在充分供水条件下的下渗率则称为下渗能力。（5）下渗能力曲线：下渗能力随时间的变化过程线,简称下渗曲线,并以 f（t）t 表示。（6）土壤水不同形式：吸湿水，薄膜水，毛管水（毛细水），重力水（7）常用水分常数：最大吸湿量，最大分子持水量，凋萎

8、含水量，田间持水量，饱和含水量（8）下渗量的测定：直接测定法，水文分析法 4河川径流（1）定义：指降落在流域表面上的降水，途经地面及地下流入河川，流出流域出口断面的水量。（2）水源：雨水、冰雪融水、地下水（3）形成：产流和汇流 产流过程：我们把降雨扣除损失成为净雨的过程称为产流过程 净雨：降雨扣除损失后的雨量称为净雨 汇流过程：净雨沿坡面从地面和地下汇入河网,然后再沿着河网汇集到流域出口断面的过程。（4）河网汇流过程:各种成分径流经坡地汇流注入河网,从支流到干流,从上游向下游,最后流出流域出口断面,这个过程称为河网汇流或河槽集流过程。（5）表示方法：流量 Q 径流总量 W 径流深 R 径流模数

9、 M 径流系数 径流变率K（6）径流量：径流量指时段 T 内通过河流某一断面的总水量,记为 W,以 m3、万 m3 或亿 m3 计,有时也用时段平均流量与时段的乘积为单位,如(m3/s)d、(m3/s)M 等。4/27（7）径流深：将径流量平铺在整个流域面积上所得的水层深度,记为 R,以 mm 计。R=W/1000F=QT/1000F 式中 W-时段 T 内径流量,d;Q-计算时段内平均流量,m3/s;T-计算时段,s;F-流域面积,km2。（8）径流模数：流域出口断面流量与流域面积之比值称为径流模数,记为 M,以 L/(s-km)计。M=1000Q/F（9）径流系数：某一时段的径流深 R 与

10、相应时段内流域平均降雨深度 P 之比值称为径流系数,记为。=R/P 因 RP,故1。5河系特征（1）河系：地表水在重力作用下，沿陆地的凹地流动，按其大小可分为江、河、溪和沟，这些统称为河流，而流域中河流（包括干流、支流）和流域内的湖泊、沼泽或地下暗河彼此连接组成一个庞大的系统，称水系，又称河系或河网。（2）分类：扇形水系、羽状水系、平行水系、混合状水系（3）河流的形成与分段：一条河流沿水流方向,自高向低可分为 XX、上游、中游、下游和河口五段。（4）河流基本特征：河流的长度：自 XX 沿主河道至河口的距离称为河流长度,简称河长,以 km 计。河流断面：河流断面有横断面和纵断面。垂直于水流方向的

11、断面称为横断面,简称断面 河道纵比降：单位河长的落差称为河道纵比降,简称比降,用小数或千分数表示。6流域（1）定义：汇集地面水和地下水的区域称为流域,也就是分水线包围的区域。（2）闭合流域：当地面分水线与地下分水线相重合,称为闭合流域（3）几何特征：流域面积：流域分水线包围区域的平面投影面积,称为流域面积,记为 F,以km2计。流域的长度和平均宽度：流域长度就是流域轴长。以 km 计。流域形状系数和流域不对称系数：流域平均宽度与流域长度之比称为流域形状系 数。河网密度：流域内河流干支流总长度与流域面积的比值称为河网密度,以Km/km2计。（4）流域地形特征：流域平均高度、流域平均坡度、面积高程

12、曲线（5）流域自然地理特征：5/27 流域的地理位置：流域的地理位置以流域所处的经纬度来表示,它可以反映流域所处 的气候带,说明流域距离海洋的远近,反映水文循环的强弱。流域的气候条件：包括降水、蒸发、湿度、气温、气压、风等要素。它们是河流形成和发展的主要影响因素,也是决定流域水文特征的重要因素。流域的土壤、岩石性质和地质构造、流域的植被、流域内湖泊与水库 7水文统计学（1）数理统计方法：频率计算 P(A)=m/n（2）随机变量的统计参数 均值：均方差：变差系数：偏差系数：当系列对于x对称时，CS0；当系列对于x不对称时，CS0，若 CS0，称为正偏；若CS0，称为负偏，（3）经验频率计算式：P

13、=m/(n+1)*100%（4）常用理论频率曲线：皮尔逊型曲线，简称 p_型曲线 频率与重现期的关系:设计频率 P50，则 T=1/P 设计频率 P50，则 T=1/(1-P)（5）理论频率曲线绘制：适线法 适线法(或称配线法)是以经验频率点据为基础,在一定的适线准则下,求解与经验点据拟合最优的频率曲线参数,是我国估计水文频率曲线统计参数的主要方法。适线法主要有两大类,即目估适线法和优化适线法。均值x对频率曲线的影响:当皮尔逊型频率曲的两个参数 cv和 cs不变时，x越大，线越陡 变差系数 cv对频率曲线的影响：cv值越大越分散，cv值越小越集中 偏态系数 cs对频率曲线的影响：cs愈大，均值

14、对应的频率愈小，频率曲线的中部愈向左偏，且上段愈陡，下段愈平缓。对频率曲线影响：值越大越分散，值越小越集中（6）相关分析：研究两个或两个以上随机变量之间关系（7）两个随机变量之间关系：完全相关（函数关系）、零相关（没有关系）、统计相关（相关关系）（8）简相关、负相关 三、水文测验及水文资料整编的主要内容 1水文测验：（1）定义：系统收集和整理水文资料的各种技术工作的总称。狭义的水文测验指水文要素的观测。6/27（2）内容：A 建立和调整水文站网 B 研究水文测验的方法，制定出统一的技术标准 C 研制水文测验的各种测验仪器、设备 D 按统一的技术标准在各类测站上进行水位观测,以获得实测资料。E

15、对一些没有必要作驻站测验的断面或地点，进行定期巡回测验。F 水文调查 2资料整编主要内容：水位观测资料的整理：计算日/月/年平均水位 水位过程线 水文资料的收集：水文年鉴，各地区的水文手册和各种水文图册，水质资料，各种调查资料：洪水调查、暴雨调查、枯水调查 3.观测水流仪器：流速仪（旋杯式、旋浆式），浮标法 四、水资源分类及计算方法 1水资源分类：从水资源分类上来划分：地表水资源系统、地下水资源系统、土壤水资源系统、非常规水资源系统（降水资源系统、污水资源系统、微咸水水资源系统等）；从用途上进行划分：农业水资源系统、工业水资源系统、生活水资源系统；从城市化角度进行划分：城镇水资源系统、农村水资

16、源系统。2计算方法：成因分析法：通过对观测资料或试验资料分析，建立某一水文特征值与其影响因素之间的函数关系，从而预测未来的水文情势。地理综合法：利用已有固定观测站点的长期观测资料确定河流水文特征值在区域内的时空分布规律，预估无资料流域未来水文情势的方法。数理统计法：根据水文现象的随机性特征，运用概率论和数理统计的方法，分析河流水文特征值系列的统计规律，并进行概率预估，从而得出水资源开发利用工程所需的设计水文特征值。数学模型法：概念型模型和机理性模型 3、降水时空分布：东多西少、南多北少、夏秋多春冬少 径流的时空分布：季节性强；东南向西北递减 4、地下水：埋藏在地表以下空隙（孔隙、裂隙、溶隙）中

17、的水称之为地下水。地下水的分类：上层滞水（土壤水）、潜水、承压水 五、水资源供需平衡及预测的原理和计算方法 1供需平衡：指可供水量与实际需水量间的关系 需水预测应按用水统计口径进行预测 7/27 供水预测采用长系列系统分析方法 2.预测原理：近期和远期相结合 流域和区域相结合 综合利用和保护相结合 3.目的：弄清水资源总量的供需现状和存在的问题 预测不同时期不同部门的水资源余缺状况 针对供需矛盾，进行水资源的总体规划 4计算方法：水资源紧缺地区采用长系列调节计算方法 资料缺乏地区采用典型年法进行计算 5.供水系统：按工程上分类：蓄水工程、引水工程、提水工程、调水工程 按水源分类：地表水工程、地

18、下水工程、污水再生回用工程 按用户分类：城市供水、农村供水、混合供水 6可供水量 定义：指不同水平年、不同保证率或不同频率条件下通过工程设施可提供的符合一定 标准的水量。可供水量包括区域内的地表水、地下水、外流域调水、污水处理回用和海水利用等。影响可供水量的因素：来水条件、用水条件、工程条件、水质条件 7三生：生产（工业、农业）、生活、生态 8.水资源评价资料的要求：“三性”：可靠性、一致性、代表性 六、节约水资源的途径和措施 1.措施：城市节水措施：加强宣传教育，提高全面节水意识、合理调整水价，运用经济杠杆推动节水工作、推广使用节水器具和设备、制定用水定额，逐步实施计划管理、保护城市供水水源

19、，实现城市污水再生回用 工业节水措施：调整产品结构，改进生产工艺，建立节水型工业、强化节水技术，开发节水设备，努力降低节水设施投资、加强企业用水行政管理，逐步实现节水的法制化、提高工业生产规模，发挥规模经济效益 农业节水技术与工程措施：非充分灌溉、调亏灌溉、局部灌溉：滴灌、渗灌等、控制性根系交替灌溉技术、波涌灌溉：间歇灌溉、渠系防渗、田间节水与农艺节水、负压差灌溉：管灌、节水管理 污水再生回用 雨洪利用 2.途径：管理：多龙治水，水资源核算，水资源资产管理，进行需求管理 农业：渠系改造与灌溉管理 8/27 工业：产业结构与耗水定额 生活：节水器具与节水意识 七、工业、农业、生活、生态环境需水量

20、的分析确定方法 1工业需水预测：趋势法、相关法和水量平衡法。2农业需水量预测：直接推算法 3生活需水量预测：人均生活用水定额法，作物蓄水量，灌溉制度，灌溉用水量 4生态环境需水量：生态需水，环境需水，灌溉定额，计算耗水量 八、洪水要素概念及危害性 1洪水三要素：洪峰流量：一次洪水过程中的瞬时最大流量。洪水总量：T 时段内通过断面的总水量。洪水过程线：表示洪水流量随时间而变化的过程。2洪水危害性：威胁生命安全、造成财产损失、影响社会稳定 九、防洪标准（GB50201-94）中有关水利水电工程的内容 水利水电枢纽工程、水库水电站工程、灌溉、治涝和供水工程、堤防工程 十、洪水控制与管理措施 工程措施

21、：堤防工程、水库调蓄、水土保持、分洪、滞洪与蓄洪垦殖、河道整治 非工程措施：洪水情报、预报和警报、洪水风险分析、防洪法规、洪水保险 十一、洪水调度及水库的调洪计算的基本原理与方法 1调洪计算方法：列表试算法（常用方法）、半图解法、简化三角形法、无闸门控制时水库调洪计算、有闸门控制时水库调洪计算、坝顶高程的确定 2调洪计算基本原理：(Q1+Q2)/2-(q1+q2)/2=V2-V1 Q1、Q2t 时段初、末入库流量，m3/s q1、q2t 时段初、末出库流量，m3/s V1、V2t 时段初、末水库蓄水量，m 方法：(Q1+Q2)/2-(q1+q2)/2t=V2-V1 q=f(V)或 qV 十二、

22、流域产汇流的基本概念 流域产流系指降雨满足植物截留、洼地蓄水、土壤下渗以及雨期蒸发、散发等水量损失后，而产生净雨的物理过程。流域产流以后，净雨经坡面汇流和河网汇流，汇集到流域出口断面形成流量过程叫汇流。净雨的两条假定：倍比假定：如果单位时段内的净雨不是一个单位而是 k 个单位,则形成的流量过9/27 程是单位线纵标的 k 倍。叠加假定：如果净雨不是一个时段而是 m 个时段,则形成的流量过程是各时段净雨形成的部分流量过程错开时段叠加 十三、水文预报的方法（洪水预报、枯水预报）1洪水预报（1）定义：根据洪水形成和运动规律，利用水文、气象信息，预测洪水的发生与变化过程的应用科学技术。（为防汛抗旱而进

23、行的预报）（2）主要预报项目为：洪峰水位、最大流量、洪峰出现时间和一次洪水总量等。（3）分类：把预见期在 2 天以内的称短期预报；预见期在 210 天的称中期预报；预见期在 10 天以上、一年以内的称长期预报。按预报的对象，可分为暴雨洪水预报，融雪洪水预报、冰凌洪水预报与海岸洪水预报等 2枯水预报（1）定义：根据枯水季节流域蓄水的消退规律，利用前期流域蓄水资料，预报未来的河川径流量和流量过程。（为农业灌溉、水力发电和水环境保护而进行的预报）3水文预报工作的基本程序：制定预报方案、进行作业预报 十四、设计洪水的主要内容和方法 1定义：用以设计水利工程所依据的各种标准的洪水称为设计洪水 2设计洪水

24、的内容：设计洪峰、不同时段的设计洪量、设计洪水过程线、设计洪水的地区组成和分期设计洪水等。3.常用的计算方法：由流量资料推求设计洪水由暴雨资料计算设计洪水经验公式法或地理插值法4可能最大暴雨及可能最大洪水 十五、防洪预案编制的原则及主要内容 1、编制原则：1以人为本、安全第一的原则 2统一指挥、分级分部门负责的原则 3以防为主、防抗结合的原则 4依法防汛抗旱、实行公众参与的原则 5工程措施和非工程措施相结合 2、主要内容：其主要内容应包括所辖河段的基本情况、洪水及河道排洪能力分析、防洪任务和存在的主要问题、洪水处理原则和防洪重点、组织指挥和防汛责任划分、防汛队伍、料物的组成和使用原则、各级洪水

25、的防御措施以及各种保障方案等。确定重点防护对象、防御设防标准以内洪水方案、防御超标准洪水方案、防御山地灾害方案、防御台风暴潮灾害方案、防御冰凌洪水方案、防御突发性洪水方案 10/27 第二部分 水利工程 一、水工建筑物分类及等级划分 按功能分为两大类：一般水工建筑物、专门水工建筑物 水工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、专门建筑物。（一般水工建筑物）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。水利水电工程中的水工建筑物，根据其所属工程等别及其在工程中的作用和重要性划为五级。专门水工建筑物的分类：水电站建筑物：厂房、压力管道、调压室 通航建筑物：船

26、闸、升船机、码头、防波堤 给排水建筑物：沉淀池、污水处理厂 其他：鱼道等 二、水利工程对环境影响 库区 淹没：库区回水X 围内淹没耕地、生活区、名胜古迹等等，移民。滑坡、坍岸：岸坡浸水后岩体抗剪强度降低，当库水位降低时有可能因失稳而坍滑。水库淤积：水流入库后流速降低，挟沙能力下降。水温变化：水温变幅随水深增加而减小。水质变化：库内生物分解。气象变化：大水域影响小气候，多雾、气温变幅减小、降雨形态变化。诱发地震：库区存在活动性地质构造。卫生条件：水位上升导致土地盐碱化，孳生蚊虫微生物。水库下游 河道冲刷：泥沙淤积库内，下泄清水冲刷能力加大。河道水流变化：电站调配下泄水量。河道水温：溢洪道以外的下

27、泄水流多来自水库底层，水温较低。水温变化不一定适合作物生长。河道水质：库水的浑浊度随水深而异，深水的溶解氧低。库水化学成分改变，营养物质浓集，导致水的异怪或缺氧，对生物的生长带来了不利影响。其他：阻断鱼类洄游通道和野生动物迁徙 三、北方主要作物需水规律，灌溉制度制定方法 1.北方主要作物需水规律:冬小麦需水强度变化规律：播种越冬（10 月11 月）：较小 11/27 越冬期（12 月2 月）：最小 返青后逐渐增大，抽穗期达到最大，此后又有所减小 2.灌溉制度制定方法：（1）充分灌溉制度的确定方法：1 总结群众丰产灌水经验 2 根据灌溉试验资料制定灌溉制度 3 按水量平衡原理分析制定作物灌溉制度

28、（2）非充分灌溉下的灌溉制度 1 经济灌溉制度：确定效益最大的灌溉定额 2 优化灌溉制度：灌溉水量在生育期内分配（3）根据水量平衡原理制定灌溉制度 3.作物需水量及其确定方法：农田水分消耗：植株蒸腾、颗间蒸发、深层渗漏、腾发：蒸发蒸腾 ET 作物需水量影响因素：气象、土壤水分状况、作物类型及生育阶段 确定方法：试验测定，计算 需水量的直接计算方法全生育阶段：需水系数法 值法（水面蒸发）：ET=E0 ET=E0+b K 值法（产量）：ET=KY ET=KYn+c 生育阶段：模系数法 四、农田土壤水分特征参数及基本运动规律 1、特征参数：农田水分状况：农田中地表水、土壤水和地下水的状态、变化规律及

29、对作物生长影响 的总称 农田水分调控：利用农田水利措施对农田水分状况进行调节与控制，以改善土壤中的 气、热、养分状况及农田小气候，达到农业增产的目的。土壤含水量：105烘干至恒重时失去的水量。以单位质量干土中水的质量或单位土壤 总容积中水的容积表示（质量含水量、体积含水量）2、土壤含水量的主要测定方法：称重法（烘干法），核技术测量：中子仪、射线仪，电磁测量：时域反射仪(TDR)，核磁共振测量，热脉冲测量，遥感测量：大面积地表含水率 3、基本运动规律：入渗条件下的土壤水分运动、土壤水分再分布、蒸发条件下的土12/27 壤水分运动 五、灌溉排水工程类型及适用条件 1灌溉工程类型适用条件：按照水源分

30、类：（1）渠灌区：以地表水为主要灌溉水源 1 无坝引水：河流水位、流量能满足灌溉要求 2 有坝引水：河流流量满足灌溉要求，水位较低 3 水库取水：河流水位、流量不满足灌溉要求 4 抽水取水：河流水量丰富，灌区位置较高 其中前三类为自流灌区，最后一类为扬水灌区（2）井灌区：以地下水为主要灌溉水源 1 垂直取水：a.管井：适用于开采深层承压水、浅层水，有完整井和非完整井之分 b.筒井：适宜于开采浅层地下水 2 水平采水工程：a.坎儿井：XX 等干旱地区引取山前地下水 b.卧管井：埋设于地下水位以下的水平集水管 c.截潜流工程：河道渗漏，地下径流丰富 3 双向取水：辐射井（3）井渠结合灌区：地表水、

31、地下水联合调度 地表水、地下水联合调度，在北方水资源不足的地区有助于丰、枯水量调剂 能有效控制地下水位及土壤次生盐碱化 按照输水方式分类：渠系输水、管道输水 2排水工程类型适用条件 水平排水工程：排水沟：开挖量大，易坍、易淤、易生杂草 排水管：减少占地，利用机械化耕作，造价高 竖井排水：地下水埋深较浅，水质符合灌溉要求。井灌井排相结合，可增加灌溉水源、降低地下水位 六、水坝类型、组成、特点及适用条件，了解基本设计步骤 1水坝类型：按构造分类：重力坝、拱坝、支墩坝 按材料分类：土石坝、砼坝、浆砌石坝、钢筋砼坝、木坝 2重力坝（1）特点：1 泄洪和施工导流比较容易解决 13/27 2 安全可靠，结

32、构简单，施工技术比较容易掌握 3 对地形、地质条件适应性强 4 受扬压力影响较大 5 坝体体积大，水泥用量多，温度控制要求严格（2）设计内容：1 总体布置2 剖面设计3 稳定分析4 应力分析5 构造设计 6 地基处理7 溢流重力坝和泄水孔孔口设计8 监测设计（3）适用条件：1 任何形状的河谷都可以修建重力坝 2 地质条件要求也较低，一般可以修建在弱风化的岩基上 3拱坝（1）特点：1 利用拱结构特点，充分利用材料强度 2 利用两岸岩体维持稳定 3 超载能力强，安全度高 4 抗震性能好 5 荷载特点 6 坝身泄流布置复杂（2）设计内容：根据坝址地形图、地质图和地质勘查资料，定出开挖深度，画出可利用

33、的基岩面等高线地形图。在 可 利 用 基 岩 面 等 高 线 地 形 图 上，试 定 顶 拱 轴 线 的 位 置。初拟拱冠梁的尺寸，自拱顶向下，一般取 5 至 10 道拱圈，绘制各层拱圈平面图，布 置原则预定拱相同。切 取 若 干 铅 直 剖 面，检 查 其 轮 廓 线 是 否 光 滑 连 续，确 定 倒 悬 程 度。进行应力计算和坝肩岩体抗滑稳定校核，如不符合要求，应修改坝体布置和尺寸，重复以上的工作程序，直至满足要求为止。将坝体沿拱轴线展开，绘成坝的立视图，显示基岩面的起伏变化，对突变处应采取削平或填塞措施。计算坝体工作量，作为不同方案比较的依据。（3）适用条件：地形条件：狭窄河谷，左右岸

34、对称，岸坡平顺无突变，平面上向下游收缩。坝端下游有足够的岩体支撑 地质条件：基岩均匀、坚固完整、强度高、透水性小、耐风化、岸坡稳定 4土石坝（1）特点：就地取材；14/27 结构简单，便于维修和加高、扩建；对地质条件要求较低，能适应地基变形；施工技术较简单，工序少，便于组织机械化快速施工；有较丰富的修建经验。（2）设计内容：1 坝体和坝基在施工期及各种运行条件下都应当是稳定的 2 土石坝通常不允许坝顶过流 3 设置良好的防渗及排水设施以控制渗流 4 对坝顶和边坡采取适当的防护措施，防治波浪、冰冻、暴雨及气温变化等不利的自然因素对坝体的破坏作用。5 合理进行大坝安全监控系统设计，布置观测设备，监

35、控大坝的安全运行 （3）组成：坝身、防渗体、排水体、护坡 5碾压砼坝特点：1 施工工序简单 2 胶凝材料用量少 3 简化了温控措施 4 不设纵缝，节省了模板及接缝灌浆等费用 5 可适用大型通用施工机械设备，提高砼运输和填筑工效 6 降低工程造价 七、水闸类型、组成、特点及适用条件，了解基本设计步骤 1类型：按所承担任务：进水闸、分洪闸、排水闸、挡潮闸、冲沙闸 按闸室结构形式：开敞式、封闭（涵洞）式 2组成：闸室、上游连接段、下游连接段 3特点：1 软土地基的压缩性大，承载能力低，在闸室自重和外荷载作用下，地基易产生较大的沉降或沉降差，造成闸室倾斜，闸底板断裂，易发生塑性破坏，引起水闸失事。2

36、水闸泄流时，水流具有较大能量，而土壤的抗冲能力较低，可能引起水闸下游冲刷。3 在上下游水头差作用下，将在闸基及两岸连接部分产生渗流，渗流对闸室及两岸连接建筑物的稳定不利，而且还可能产生有害的渗透变形。4基本设计步骤：1 闸室选择和闸孔设计2 水闸防渗排水设计 3 水闸的消能防冲设计4 闸室的布置和构造 5 闸室稳定分析、沉降校核和地基处理 15/27 6 闸室的结构计算 八、桥梁类型、特点及适用条件，了解基本设计步骤 1类型：按用途分：有铁路桥、公路桥、公铁两用桥、人行桥、运水桥（渡槽）及其他专用桥梁（如通过管道、电缆等）。按跨越障碍分：有跨河桥、跨谷桥、跨线桥（又称立交桥）、高架桥、栈桥等。

37、按采用材料分：有木桥、钢桥、钢筋混凝土桥、预应力混凝土桥、圬土桥（包括砖桥、石桥、混凝土桥）等。按桥面在桥跨结构的不同位置分：有上承式桥、下承式桥和中承式桥。按桥长分：桥长 20 m 及以下为小桥，20 100 m 为中桥，100500 m 为大桥，500 m 以上为特大桥。按受力特点分：有梁式桥、拱式桥、悬索桥、斜拉桥、刚构桥和组合体系桥。2特点：一般由上部结构、下部结构和附属构造物组成 3适用条件：4基本设计步骤:1 主要技术条件2 尺寸拟定3 材料选用 4 梁部纵向计算的内容和方法5横向计算 九、灌溉系统（渠道、管道）的组成、渠系建筑物的分类及其作用 1渠道组成：渠首工程、输配水工程、田

38、间工程 2管道组成：首部枢纽、输配水管网（干管、支管、毛管）、灌水器 3渠系建筑物分类：按作用分：（1）引水建筑物 1 无坝引水：渠首进水闸，作用：调节引入干渠的流量 2 有坝引水：由拦河坝、冲沙闸、进水闸等组，雍高水位，冲刷进水闸前的淤沙，调节干渠 3 水库取水：大坝、进水闸等，作用：调节河道流量 4 抽水取水：水泵站，作用：提高水位 （2）配水建筑物 1 分水闸：上级渠道向下级渠道分水的闸门，同时是下级渠道的进水闸。作用是控制和调节向下级渠道的配水流量 2 节制闸：垂直渠道中心线布置，其作用是根据需要抬高上游渠道的水位或阻止渠水继续流向下游（3）交叉建筑物 作用：穿越山岗、河沟、道路（4）

39、衔接建筑物 16/27 1 跌水：用于跌差较小的陡坎 2 陡坡：用于跌差较大、地形变化均匀（5）泄水建筑物 作用：防止由于沿渠坡面径流汇入渠道或因下级（游）渠道事故停水而使渠道水位突然升高，进而威胁渠道安全 位置：重要建筑物和大填方段的上游、山洪入渠处的下游 类型：溢流堰，泄水闸 （6）量水建筑物 作用：控制和量测水量，以维持灌溉工程的正常运行，实施科学的用水管理 位置：各级渠道进水口：量测入渠水量；末级渠道：量测进入田间水量；退水渠：量测退泄水量。类型：量水堰（三角形、矩形、梯形薄壁堰）；巴歇尔水槽；水位流量；流速仪。按使用寿命分：固定渠道、临时渠道 按控制面积大小和水量分配层次分：干渠、支

40、渠、斗渠、农渠 4.灌溉渠系组成：退（泄）水渠道包括渠首排沙渠、中途泄水渠和渠尾退水渠。其主要作用是定期冲刷和排放渠首段的淤沙、排泄入渠洪水、退泄渠道剩余水量及下游出现工程事故时断流排水等，达到调节渠道流量、保证渠道及建筑物安全运行的目的。十、不同灌水方法及其技术特点 1畦灌：主要借重力作用逐渐湿润土壤。适用作物：小麦、谷子等窄行作物、牧草及某些蔬菜 技术要素：根据地面坡度、土地平整情况、土壤透水性能、农机具等因素合理选定积水要素 畦田规格：长度 30100 m，宽度 24 m 且为农机具宽度的整倍数，1 亩约 510个畦田 坡度：0.0010.003 入畦单宽流量：36 l/s/m，均匀、不

41、冲刷 灌水技术要素的关系：灌水时间t内渗入水量与灌溉定额m相等 进入畦田的灌水总量=畦长l上达到m所需水量 2沟灌：在作物行间开挖灌水沟，水从输水沟进入灌水沟后，在流动过程中主要借毛细血管作用湿润土壤。灌水沟布置：坡度i：0.0050.02 间距a：5080cm，轻质土间距较窄 技术参数：沟长l、入沟流量q 计划灌溉定额m=灌水时间t内渗入水量+灌水停止后沟中存蓄水量 沟长l与坡度i、水深h关系：l=(h2-h1)/i 灌水时间：t=mal/(3.6q)17/27 3淹灌：用田埂将灌溉土地划分成许多田格，灌水时使田格内保持一定深度的水层，借重力作用湿润土壤 4漫灌：在田间不做任何沟埂，灌水时任

42、其在地面漫流，借重力渗入土壤，是一种比较粗放的灌水方法。灌水均匀性差，水量浪费较大。5喷灌：优点是灌水均匀，少占耕地，节省人力，对地形的适应性强。主要缺点是受风影响大，设备投资高。喷灌技术参数：喷头水量分布图、喷头沿支管的间距、支管间距、喷头组合形式：矩形、三角形 6渗灌：灌水质量好，蒸发损失少，少占耕地便于机耕，但地表湿润差，地下管道造价高，容易淤塞，检修困难。7滴灌：非常省水，自动化程度高，可以使土壤湿度始终保持在最优状态。但需要大量塑料管，投资较高，滴头极易堵塞。滴头与毛管的布置：1 单行直线布置2 双行直线布置3 单行带环状布置4 单行带微管布置 滴灌灌水质量指标：1 灌水均匀系数2

43、灌溉效率 滴灌堵塞的原因：1 悬浮固体堵塞2 化学沉淀堵塞3 有机物堵塞 滴灌系统堵塞的处理：1 酸液冲洗2 压力疏通 8微喷灌：用很小的喷头将水喷洒在土壤表面，它是在空中消散水流能量。由于同时湿润面积大一些，流量可以大一些，喷洒的孔口可以大一些，堵塞的可能性大大减小。9涌灌：工作压力低，与压力管道输水的地面灌溉相近，出流孔口较大，不易堵塞。10膜上灌：让灌溉水在地膜表面的凹行沟内借助重力流动，并从膜上出苗孔流入土壤进行灌溉。减少了渗漏损失，减少地面无效蒸发。十一、排水系统类型及特点 1.排水系统 排除地表水：除涝排水，防止作物受淹 在设计暴雨时保证农田积水不超过作物允许的耐淹历时和水深 雨后

44、在允许的时间内将田间积水排除 排除地下水：防渍排水、防盐碱化排水 2.排水系统的组成：1 田间沟系2 输水沟系3 排水枢纽工程4 容泄区 3.明沟排水技术 地面排水系统的组成：干、支、斗、农沟 类型：除涝、防渍、防止土壤盐碱化。田间排水系统布置：灌排相邻布置、灌排相间布置、灌排合一 明沟排水系统的特点：排水速度快、排水效果好 18/27 4.暗管排水技术 地下暗管系统的组成：吸水管、集水管、闸阀、通气孔、检修孔、出水口 特点：排水速度快、排水效果好 5.竖井排水技术 特点：降低地下水位，防止土壤返盐 防涝防渍，增加灌溉水源（调控地下水库）抽咸补淡，改善水源 土方工程量小，占地少，便于机耕 十二

45、、堤防工程的类型及设计要点 1类型：按作用或功能分：江河堤防、湖泊围堤、圩垸围堤、城市防洪堤 按堤身材料分：土堤、石堤、砼堤、钢筋砼防浪墙 2设计要点：（1）堤线选择（2）堤顶高程和堤距的确定（3）堤身断面设计（4）渗流计算和渗控措施设计（5）堤坡稳定分析（6）抗震设计 第三部分 水利管理 一、中国水法规（中华人民 XX 国水法、中华人民 XX 国环境保护法、中华人民 XX 国水污染防治法、中华人民 XX 国水土保持法、中华人民 XX 国防洪法等）中有关水利方面的内容 为了合理开发、利用、节约和保护水资源 水资源，包括地表水和地下水。水资源属于国家所有 县级以上人民政府应当加强水利基础设施建设

46、，并将其纳入本级国民经济和社会发展计划。国家对水资源依法实行取水许可制度和有偿使用制度 国家厉行节约用水，大力推行节约用水措施，推广节约用水新技术、新工艺，发展节水型工业、农业和服务业，建立节水型社会 单位和个人有节约用水的义务 19/27 国家对水资源实行流域管理与行政区域管理相结合的管理体制 国务院水行政主管部门负责全国水资源的统一管理和监督工作 县级以上地方人民政府水行政主管部门按照规定的权限，负责本行政区域内水资源的统一管理和监督工作。县级以上地方人民政府有关部门按照职责分工，负责本行政区域内水资源开发、利用、节约和保护的有关工作。开发、利用、节约、保护水资源和防治水害，应当按照流域、

47、区域统一制定规划 流域规划包括流域综合规划和流域专业规划；区域规划包括区域综合规划和区域专业规划。流域 X 围内的区域规划应当服从流域规划，专业规划应当服从综合规划。建设水工程，必须符合流域综合规划 开发、利用水资源，应当坚持兴利与除害相结合，兼顾上下游、左右岸和有关地区之间的利益，充分发挥水资源的综合效益，并服从防洪的总体安排。开发、利用水资源，应当首先满足城乡居民生活用水，并兼顾农业、工业、生态环境用水以及航运等需要。按照地表水与地下水统一调度开发、开源与节流相结合、节流优先和污水处理再利用的原则 国民经济和社会发展规划以及城市总体规划的编制、重大建设项目的布局，应当与当地水资源条件和防洪

48、要求相适应，并进行科学论证 投资兴建水工程设施的，按照谁投资建设谁管理和谁受益的原则 农村集体经济组织修建水库应当经县级以上地方人民政府水行政主管部门批准。国家建立饮用水水源保护区制度 国家实行河道采砂许可制度。河道采砂许可制度实施办法，由国务院规定。禁止围垦河道。确需围垦的，应当经过科学论证，经省、自治区、直辖市人民政府水行政主管部门或者国务院水行政主管部门同意后，报本级人民政府批准。调蓄径流和分配水量，应当依据流域规划和水中长期供求规划，以流域为单元制定水量分配方案。国家对用水实行总量控制和定额管理相结合的制度 工业用水应当采用先进技术、工艺和设备，增加循环用水次数，提高水的重复利用率 新

49、建、扩建、改建建设项目，应当制订节水措施方案，配套建设节水设施 本法所称水工程，是指在江河、湖泊和地下水源上开发、利用、控制、调配和保护水资源的各类工程 防洪工作按照流域或者区域实行统一规划、分级实施和流域管理与行政区域管理相结合的制度 防洪区是指洪水泛滥可能淹及的地区，分为洪泛区、蓄滞洪区和防洪保护区 防洪规划对防洪区内的土地利用实行分区管理 防汛抗洪工作实行各级人民政府行政首长负责制 水土保持，是指对自然因素和人为活动造成水土流失所采取的预防和治理措施 禁止在二十五度以上陡坡地开垦种植农作物 20/27 在建设项目环境影响报告书中，必须有水行政主管部门同意的水土保持方案 各级人民政府的环境

50、保护部门是对水污染防治实施统一监督管理的机关 新建、扩建、改建直接或者间接向水体排放污染物的建设项目和其他水上设施，必须遵守国家有关建设项目环境保护管理的规定。取水，是指利用取水工程或者设施直接从江河、湖泊或者地下取用水资源 实施取水许可应当坚持地表水与地下水统筹考虑，开源与节流相结合、节流优先的原则，实行总量控制与定额管理相结合 按照行业用水定额核定的用水量是取水量审批的主要依据 征收的水资源费应当全额纳入财政预算，由财政部门按照批准的部门财政预算统筹安排，主要用于水资源的节约、保护和管理，也可以用于水资源的合理开发 二、市水资源基本状况和特点 1.状况：（1）市的水资源由入境地表水、境内地