水利工程概論復習題及答案

1、第一章1. 水資源的概念及特質：A、地球上（地表，地下，和空氣中）用于滿足人類生活和生產需要的水源統(tǒng)稱為水資源。日a 資源的循環(huán)性b 儲量的有限性c 分布的不均勻性d 利用的多樣性e 利、害的雙重性2. 我國水資源的特點以及解決我國水資源面臨問題的途徑： 特點： 水資源總量豐富水資源均量相對不足時空分布不均水土流失及水質污染情況不容忽視解決途徑：水資源短缺和用水許可地下水資源的利用和保護生態(tài)流量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，對河流進行控制和改造，采取工程措施合理使用和調配水資源，以達到興利除害的各部門從

2、事的事業(yè)統(tǒng)稱為水利事業(yè)B、 效益：主要有防洪、農田水利、水力發(fā)電、工業(yè)及生活供水、排水、航運、水產、旅游等C防洪措施：增加植被、加強水土保持提高河槽行洪能力提高蓄洪、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，主要是利用大壩欄蓄水流，形成水庫，抬高水位，依靠落差產生的位能發(fā)電第二章1. 河川徑流形成過程及階段：河川徑流是自降水開始，到河水從?？跀嗝媪舫龅恼麄€過程。一般要經歷降水、蓄滲（入滲）、產流和匯流幾個階段2. 與其他電站相比，水電站的工作特性：（ 1 ） 發(fā)電能力和發(fā)電量隨天然徑流情況變化（2）發(fā)電機組開停靈活、迅速（3）建設周期長，運行費用低廉.

3、3. 壩式、引水式和混合式水電站類型的運行特點、投資特點、適用條件A、壩式水電站是在河道上修筑大壩，截斷水流，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，通過取水口將水引取到較遠的、能夠集中落差的地方修建水電站廠房。引水式水電站對上游造成的影響小，造價相對較低，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，用水庫調節(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4. 興利調節(jié)原理及類型的判斷：A、原理：徑流調節(jié)的

4、原理為水量平衡，即W來-川用二4丫式中，W來為日段T內從河道進入水庫的天然來水量；W用為日段T內水庫的供水量， V為庫容增量，即蓄積在水庫中的水量， V>0表示水庫庫容增加，水庫蓄水，V<0表示水庫庫容減少，水庫供水。B、類型：無調節(jié)日調節(jié)年調節(jié)多年調節(jié)C、類型判斷方法：按其調節(jié)周期（水庫庫空一庫滿一庫空的整個蓄放全過程的時間）的長短來分5. 水庫的特征水位與庫容的關系：正常蓄水位. 死水位與死庫容. 興利庫容防洪限制水位防洪高水位和防洪庫容. 設計洪水位和攔洪庫容. 校核洪水位和總庫容水庫的動庫容6. 合理的興利調度：合理的興利調度能夠使書庫在供水期（枯水期）不受到破壞，期末正好

5、用盡興利庫容，到達死水位：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第三章：1. 水利水電工程的等級2. 水工建筑物的特點和分類：A、特點： 受自然條件約束 受水的影響大 施工復雜 失事后果嚴重B、分類：（1）按其作用分類 .擋水建筑物 .泄水建筑物 取水、輸水建筑物 . 專 門 建 筑 物 （ 2） 按 其 使 用 時 間 長 短 分 類 永 久 性 建 筑 物 （ 又 分 為 主 要建筑物和次要建筑物）.臨時性建筑物第四章1. 重力壩的工作原理和優(yōu)缺點：A、原理：重力壩是主要依靠自身重量在地基上產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，來維持自身穩(wěn)定的一

6、種壩型B 、 優(yōu)點： 安全可靠容易解決泄水問題對地質、地形條件適應性強便于施工適用于各種氣候條件C缺點：水泥用量大，材料強度沒用充分發(fā)揮壩體場壓力大 施工期溫度應力和收縮應力大2 .重力壩的可能破壞形式和安全運行的三個基本條件：A破壞形式：滑動傾覆壩址壓碎 B、三個基本條件：抗滑穩(wěn)定上游面無拉應力下游面不超過材料（或壩基）的允許壓應力3 . 荷載的分類：按作用方式可分為：直接荷載間接荷載；按作用在建筑物上隨時間變異情況可分為：永久荷載可變荷載偶然荷載4 . 重力壩的消能方式、原理及特點：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

7、流消能的原理： 通過水躍將急流轉變?yōu)榫徚鞫?；主要靠水躍產生的表面旋滾與底流間的強烈紊動、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置的挑流鼻坎，將急流挑向空中，再落入離建筑物較遠的下游河道。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、摻氣和擴散等耗能，射流落入尾水中淹沒紊動擴散耗能。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：急流進入潛在水下的戽內發(fā)生旋滾，經大量消能后由鼻坎挑向下游水面。C a底流消能的特點：通過水躍將急流轉變?yōu)榫徚鞫?；主要靠水躍產生的表面旋 滾與底流間的強烈紊動、剪切和摻混消能；流態(tài)穩(wěn)定，消能

8、效果好；對地質和尾水條件 要求低，適應性強；產生的霧化小；方量大，投資高。b. 挑流消能工構造簡單，造價低；但是， 當下游水深不夠時可能會影響大壩安全，挑流時壩區(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，其缺點與面流相似5 .重力壩地基處理的措施：A 開挖和清理 B、基礎灌漿：基礎灌漿的類型：帷幕灌漿和固結灌漿帷幕灌漿的目的：是降低壩底滲透壓力，防止壩基內產生機械管涌或化學管涌，減少壩基滲漏量。固結灌漿的目的：是調高基巖的整體性

9、和強度，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6. 拱壩的工作原理：拱壩利用拱的作用，將水平壓力轉化為沿著拱軸方向上的推力7. 什么是頂拱和拱冠梁： 拱壩最上面的一層拱圈稱為頂拱拱壩與河床最深處的鉛直剖面稱為拱冠梁8拱圈中心角對拱壩穩(wěn)定和應力影響：在拱壩的平面布置中，圓形拱圈的中心角 2。A對拱壩的穩(wěn)定和應力影響很大。較大的拱圈中心角2。A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，2。A應該取較小值。在拱壩的設計布置，拱端切線與平行于河流的山體等高線交角應不小于30° 一般取2<f）A=75° 110°9. 拱壩

10、壩體溫度高于或低于封拱溫度時對壩肩和應力的影響：壩體溫度升高時，對應力有利，對壩肩無利。壩體溫度降低時，對應力無利，對壩肩有利。10. 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，土體中細小顆粒通過粗大顆粒的孔隙發(fā)生移動，最終被帶出土體的現(xiàn)象，稱為管涌11. 土石壩的工作特點和設計要求：A、工作特點：就地取材能夠適應各種地質地形條件土石壩構造簡單，施工方便，即可用于大型機械化施工，又能適用于小型工程的土法上馬施工工作可靠，壽命較長B 、 設計要求：要選擇合理的上下游壩坡，使剖面經濟合理

11、，又能保證安全不允許水流漫頂控制壩體或壩基的滲流避免發(fā)生有害裂縫能抵御自 然現(xiàn)象的破壞12. 土石壩防滲排水的基本原則：A防滲設施：心墻斜墻 B排水設施：貼坡排水堆石棱體排水褥墊式排水綜合式排水13. 土石壩地基處理的措施; 清理 砂卵石地基處理：黏性土截水墻混凝土防滲墻灌漿帷幕鋪蓋細砂及軟土地基處理與地基、岸坡的連接14. 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：A： 重力壩的分縫：有橫縫和縱縫。橫縫垂直壩軸線，將壩體分成若干個獨立的壩段，其作用是減小溫度應力，適應地基不均勻變形和滿足施工要求。橫縫有永久性和臨時性兩種?？v縫平行壩軸線，將一個壩段分

12、成幾個壩塊，待其溫度接近穩(wěn)定溫度后再進行接縫灌漿，縱縫是為了適應混凝土的澆筑能力和減小施工期的溫度應力。縱縫按其布置型式分為：鉛直縱縫、斜縫、錯縫。B： 拱壩分縫：是整體結構，一般不作永久性的結構分縫，但施工需要分段澆筑，各段間設收縮縫，待壩體溫度冷卻至穩(wěn)定溫度時灌漿封填，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；在各分層高程處，橫縫指向水平拱厚中心線的曲率中心，對于變厚度拱壩，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；橫縫以某一高程的徑向為準，其他高程均與其一致，此時全部橫縫均為豎向平面；橫縫在不同高程

13、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 1520m,橫縫內應設鍵槽，其結構形式和要求與重力壩的類似。（2）縱縫：a拱壩斷面一般較薄，可不設縱縫。當壩體厚度大于40 50m時，則需設置縱縫?？v縫的布置和構造要求與重力壩類似。16. 國內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17. 水閘閘基防滲原則和相關措施A、 原則： 上防下排，即在閘基靠近上游側，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，迅速排除穿過防滲設施的滲水，進一步降低滲壓 B、相關措

14、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）消能設施：a. 護坦； 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中的泥沙，延長水庫的壽命，避免泥沙淤積渠道或磨損水輪機。排沙洞的進口高程比渠道或電站進口高程低。

15、排沙洞在洪水期利用多余的水泄水沖沙d. 導流隧洞，施工導流期間臨時過水，也可與永久泄洪隧洞相結合e. 放空隧洞，用于放空水庫。放空隧洞的進口高程低于死水位，并且要有一定的填埋深度f. 發(fā)電尾水隧洞，多用于地下廠房水電站g. 通航隧洞，因造價太高，除規(guī)模較小者外，國內外很少采用B 、按隧洞內的水流流態(tài)，水工隧洞分為有壓隧洞和無壓隧洞C 、泄水隧洞按其全洞流態(tài)及閘門布置位置分為：a. 表孔無壓洞，工作閘門布置在進口段b. 深孔無壓洞，工作閘門與檢修閘門均在進口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

16、選擇和洞線選擇兩個方面，有壓洞和無壓洞洞型選擇和洞線選擇應從以下幾個方面考慮a. 工程布置b. 水流條件c. 結構條件d. 閘門設置及運行e. 工程量及施工難易第五章1. 調壓室的作用： 設置調壓室后可以反射水擊波，縮短壓力水管長度，改善機組在負荷變化時的運行條件2. 水擊現(xiàn)象：在有壓輸水系統(tǒng)中，當電力負荷瞬間變化時，壓力隧洞中出現(xiàn)壓力迅速波動，并沿管道傳遞，這種現(xiàn)象稱為水擊現(xiàn)象3. 調壓室的類型及工作特點：a. 圓筒式 : 圓筒式調壓室自上而下具有相同的斷面，結構形式簡單， 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，正常運用時底部水頭損失大。簡單圓筒式調壓室適用于中小型工

17、程b. 阻抗式：阻抗式調壓室正常工作時水頭損失小。反射水擊波的效果較差。c. 雙室式：雙室式調壓室適用于水頭較高、工作深度較大的水電站d. 溢流式：調壓室頂部有溢流堰，利用水流通過溢流堰外溢，限制水位上升。由于溢水過程中，調壓室水位保持不變，可削減水擊波壓力e. 差動式：差動式調壓室的斷面小，水位穩(wěn)定快；但是結構復雜。一般用于較高水頭的水電站第六章1. 主廠房的分層：發(fā)電機層、水輪機層和尾水管層2. 廠房建筑物構成：a. 主廠房；b. 裝配場；c. 副廠房；d. 主變壓器場；e. 高壓開關站3. 不同類型水輪機水頭范圍比較：（ 1） 反擊式水輪機a. 混流式水輪機，使用水頭為29-500mb.

18、軸流式水輪機，工作范圍為2-70m， 是低中水頭、大流量的機型c. 貫流式水輪機，用于低水頭水電站，水頭一般小于20md.斜流式水輪機，適用于水頭范圍較寬，可達 150m,工作效率 高（2）沖擊式水輪機a.水斗式水輪機，一般用于300m以上的工作水頭，最大水頭已達1770mb.雙擊式水輪機，多用于農村小水電站，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)出的電能轉換成水能儲存在水庫中，等到電力系統(tǒng)負荷高峰時，電站利用上下水庫落差發(fā)電第七章1. 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)、導航建筑物、靠船建筑物2. 船只過閘過程（以上游通行的船只只通

19、過單級船閘為例）a. 船只從下游河道駛入下引航道，等待過閘b. 開啟下閘首的輸水系統(tǒng)閥門，閘室內的水流向下游河道c. 閘室內水位逐漸下降，直至與下游水位齊平d. 開啟下游船閘閘門，船只駛入船閘閘室e. 關閉下游閘門f. 開啟上閘首的輸水系統(tǒng)閥門，上游水庫的水流向閘室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3. 過壩建筑物的種類（ 1）通航建筑物a. 船閘； b. 升船機（2）過魚建筑物a. 魚道； b. 魚閘；c. 水力升魚道（3）過木建筑物a. 過水機；b. 筏道； c. 漂木道4. 船閘的分類（ 1 ）按船閘的級數(shù)分a. 單級船閘；b. 多級船

20、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. 船閘和升船機的對比：a 船閘一次通航能力大，可達萬噸級以上。但一級船閘的允許上下游水位差較小，一般不超過30nl所以，在落差較大的河道上，需要采取多級船閘逐級抬升才能完成船只通航任務。升船機利用機械動力將船只吊起過壩。升船機一次抬升高度大，但通航能力小，目前最大船舶僅3000t 級。b 船閘具有運輸量大、安全可靠、運行費用低、建筑物運行經驗比較豐富等優(yōu)點；缺點是耗水量大，過船速度慢。升船機耗水量極小，運送船只速度快，范圍大，但機械設備復雜，技術要求高，