2023年一级建造师考试水利水电工程考点.docx
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1、掌握水利水电工程等级划分及水库特性水位一、洪水标准按某种频率或重现期表达的洪水称洪水标准,涉及洪峰流量和洪水总量。永久性水工建筑物洪水标准分为设计洪水标准、校核洪水标准。临时性水工建筑物洪水标准根据结构类型和级别,结合风险分析合理选择。山区、丘陵区和平原、滨海区洪水标准不同降标准:当山区、丘陵地区的水利水电工程永久性水工建筑物的挡水高度低 于15m ,且上下游最大水头差小于10m时,其洪水标准宜按平原、滨海地区标 准拟定。当平原、滨海地区的水利水电工程其永久性水工建筑物的挡水高度高于 15m ,且上下游最大水头差大于10m时,其洪水标准宜按山区、丘陵区标准拟 定。(二)临时性水工建筑物的洪水标
2、准工程等级的划分二、工程等级的划分(一)水利水电工程等别划分根据水利水电工程等级划分及洪水标准(SL2522023)的规定.水引水 中工程等别根据工程规模、效益以及工程在国民经济中的重要性划分为五等。对于综合运用的水利水电工程,当按各综合运用项目的分等指标拟定的等别 不同时,其工程等别应按其中的最高等别拟定。拦河闸工程的等别根据其过闸流量的大小进行分等。灌溉、排水泵站的等别划分见表1F411011-7。(二)水工建筑物的级别四、渗透变形渗透变形又称为渗透破坏,是指在渗透水流的作用下,土体遭受变形或破坏 的现象。一般可分为管涌、流土、接触冲刷、接触管涌或接触流土等类型。破坏性的 渗透变形可以导致
3、水工建筑物的失事。渗透变形Q)管涌一非黏性土一小颗粒穿过大颗粒1)临界坡降2)破坏坡降管涌:允许坡降二临界坡降/K流土一非黏性土一颗粒群同时移动一黏性土一隆起、断裂、浮动流土 :允许坡降二破坏坡降/K接触冲刷一两种颗粒土一水流沿着交界面引起冲刷(4)接触流土和接触管涌一两种介质(至少一中颗粒土)一接触面(5)防止渗透变形的工程措施产生管涌和流土的条件重要取决于渗透坡降和土的颗粒组成。因此,设计中 应当尽量减少渗透坡降,同时增长渗流出口处土体抵抗渗透变形的能力。具体工 程措施为:1 .设立水平与垂直防渗体,增长渗径的长度,减少渗透坡降或截阻渗流。2 .设立排水沟或减压井,以减少下游渗流口处的渗透
4、压力,并且有计划地排 除渗水。3 .对有也许发生管涌的地段,应铺设反滤层,拦截也许被渗流带走的细小颗 粒。4 .对有也许产生流土的地段,则应增长渗流出口处的盖重。盖重与保护层之 间也应铺设反滤层。应当指出,渗透变形可以是单一形式出现,也可以是以多种 形式出现于不同部位。(六)反滤层和过渡层反滤层的作用是滤土排水,防止在水工建筑物渗流出口处发生渗透变形。在 土质防渗体与坝身或与坝基透水层相邻处以及渗流出口处,必须设立反滤层。对 反滤层的规定是:1 .相邻两层间,颗粒较小的一层的土体颗粒不能穿过较粗的一层土体颗粒的 孔隙;2 .各层内的土体颗粒不能发生移动,相对要稳定;3 .被保护土壤的颗粒不可以
5、穿过反滤层;4 .反滤层不可以被淤塞而失效;5 .耐久、稳定,在使用期间不会随着时间的推移和环境的影响而发生性质的 变化。水流形态及消能方式1F411023 了解水流形态及消能方式一、水流形态从描述水流的不同角度出发,水流形态重要涉及:恒定流与非恒定流、均匀 流与非均匀流、渐变流与急变流、层流与紊流。水流形态恒定流流场中任何空间上所有的运动要素不随时间改变非恒定流有任何一个运动要素随时间改变均匀流水流的流线为互相平行的直线非均匀流不是互相平行的直线渐变流水流的流线几乎近于平行急变流流线间夹角很大或流线曲率半径很小层流水流流速较小各流层液体有条不紊地运动互不混掺紊流水流的流速较大,形成涡体,互相
6、混掺二、能量转换根据能量守恒原理,恒定水流的能量方程为:能量转换伯努力能量方程(1F411023)位能、压能、动能一可以互相转换一两个断面间能量守衡三、消能方式修建闸、坝等泄水建筑物后,下泄的水流往往具有很高的流速。动能比较大, 为了减小对下游河道的冲刷,采用的消能方式有:底流消能、挑流消能、面流消 能、消力用消能。(一)底流消能如图1F411023-1所示,是运用水跃消能,将泄水建筑物泄出的急流转变 为缓流,以消除多余动能的消能方式。它重要是靠水跃产生的表面旋滚与底部高 流速的主流间的强烈紊动、剪切和掺混作用。该法具有流态稳定、消能效果较好, 对地质条件和尾水变幅适应性强以及水流雾化很小等优
7、点,多用于低水头、大流 量、地质条件较差的泄水建筑物。但护坦较长,土石方开挖量和混凝土方量较大, 工程造价较高。该法对地质条件的规定较低,既合用于坚硬岩基,也合用于较软 弱或节理裂隙较为发育的岩基。(二)挑流消能如图IF411023-2所示,是运用溢流坝下游设立挑流坎,把高速水流挑射到 下游空中,然后扩散的掺气水流跌落到坝下游河道内,在尾水水深中发生漩涡、 冲击、掺搅、紊动、扩散、剪切,以消除能量。但跌落的水流仍将冲刷河床,形 成冲刷坑,在冲刷坑中水流继续消能。合用于坚硬岩基上的高、中坝。(三)面流消能如图1F411023-3所示,当下游水深较大且比较稳定期,运用鼻坎将下泄 的高速水流的主流挑
8、至下游水面,在主流与河床之间形成巨大的底部旋滚,旋滚 流速较低,避免高速水流对河床的冲刷。余能重要通过水舌扩散、流速分布调整 及底部旋滚与主流的互相作用而消除。高流速的主流位于表层。合用于中、低水 头工程尾水较深,流量变化范围较小,水位变幅较小,或有排冰、漂木规定的情 况。一般不需要作护坦。(四)消力库消能如图1F411023-4所示,是运用泄水建筑物的出流部分导致具有一定反弧 半径和较大挑角所形成的母斗,在下游尾水淹没挑坎的条件下,形不成自由水舌, 高速水流在反斗内产生剧烈的表面旋滚,后经鼻坎将高速的主流挑至水面。并通 过屋后的涌浪及底部旋滚而获得较大的消能效果。合用于尾水较深,流量变化范围
9、较小,水位变幅较小,或有排冰、漂木规定的情况。一般不需要作护坦。 化学灌浆施工1 .灌浆的工序化学灌浆的工序依次是:钻孔及压水实验,钻孔及裂舞的解决(涉及排殖及 裂缝干燥解决),埋设注浆嘴和回浆嘴以及封闭、注水和灌浆。2 .灌浆方法按浆液的混合方式分单液法灌浆和双液法灌浆两种。(1)单液法是在灌浆前,将浆液的各组成分先混合均匀一次配成,通过气压 或泵压压到孔段内。这种方法的浆液配比比较准确,施工较简朴。但由于已配好 的余浆不久就会聚合,因此在灌浆过程中要通过调整浆液的比例来运用余浆很困 难。(2)双液法是将预先已配制的两种浆液分盛在各自的容器内不相混合,然后 用气压或泵压按规定比例送浆,使两液
10、在孔口附近的混合器中混合后送到孔段 内。两液混合后即起化学作用,通过聚合,浆液即固化成聚合体。这种方法在灌 浆施工过程中,可根据实际情况调整两液用量的比例,适应性强。3 .压送浆液的方式化学灌浆一般都采用纯压式灌浆。化学灌浆压送浆液的方式有两种:一是气压法(即用压缩空气压送浆液);二是 泵压法(即用灌浆泵压送浆液)。气压法一般压力较低,但压力易稳定,在渗漏性较小、孔浅时,合用于单液 法灌浆。泵压法一般多采用比例泵进行灌浆。比例泵就是由两个排浆量能任意调 整,使之按规定的比例进行压浆的活塞泵所构成的化学灌浆泵。也可用两台同型 的灌浆泵加以组装。化学灌浆化学灌浆是一种以高分子有机化合物为主体材料的
11、灌浆方法。(一)化学浆液的特点1 .化学灌浆冻液的黏度低,流动性好,可灌性好,小于0.1mm以下的缝隙 也能灌入。2 .浆液的聚合时间,可以人为比较准确地控制,通过调节配比来改变聚合时 间,以适应不同工程的不同情况的需要。3 .浆液聚合后形成的聚合体的渗透系数小,一般为10-8 - 10-10cm/s ,防 渗效果好。4 .形成的聚合体强度高,与岩石或混凝土的黏结强度高。5 .形成的聚合体能抗酸抗碱,也能抗水生物、微生物的侵蚀,因而稳定性及 耐久性均较好。6 .有一定的毒性。(二)化学浆液类型化学浆液重要有水玻璃类、丙烯酰胺类(丙凝)、丙烯酸盐类、聚氨酯类、环 氧树脂类、甲基丙烯酸酯类(甲凝)
12、等几种类型。固结灌浆(一)灌浆方式与施工工艺固结灌浆灌浆方式有循环式和纯压式两种;灌浆施工工艺和帷幕灌浆基本相 同。(二)灌浆技术规定灌浆孔的施工按分序加密的原则进行,可分为二序或三序施工。每孔采用自 上而下分段钻进、分段灌浆或钻进终孔后进行灌浆。灌浆孔基岩段长小于6m时,可全孔一次灌浆。本地质条件不良或有特殊规 定期,可分段灌浆。灌浆压力大于3MPa的工程,灌浆孔应分段进行灌浆。灌浆孔应采用压力水进行裂隙冲洗,直至回水清净时止。冲洗压力可为灌浆 压力的80% ,该值若大于IMPa时,采用lMPa0灌浆孔灌浆前的压水实验应在裂隙冲洗后进行,采用单点法。实验孔数不宜 少于总孔数的5%。在规定的压
13、力下,当注人率不大于0.4L/min时,继续灌注30min ,灌浆可 以结束。固结灌浆质量压水实验检查、岩体波速检查、静弹性模量检查应分别在灌浆 结束37d、14束28d后进行。灌浆质量压水实验检查,孔段合格率应在80%以上,不合格孔段的透水率值不超过设计规定值的50% ,且不集中。灌浆孔封孔应采用机械压浆封孔法或“压力灌浆封孔法二特殊情况解决灌浆过程中,发现冒浆漏浆,应根据具体情况采用嵌链、表面封堵、低压、 浓浆、限流、限量、间歇灌浆等方法进行解决。发生串浆时,如串浆孔具有灌浆 条件,可以同时进行灌浆。应一泵灌一孔。否则应将串浆孔用塞塞住,待灌浆孔 灌浆结束后,再对串浆孔并行扫孔、冲洗,而后
14、继续钻进和灌浆。灌浆工作必须连续进行,若因故中断,应及早恢复灌浆。否则应立即冲洗钻 孔,而后恢复灌浆。若无法冲洗或冲洗无效,则应进行扫孔,而后恢复灌浆。恢复灌浆时,应使用开灌比级的水泥浆进行灌注。如注人率与中断前的相近,即可 改用中断前比级的水泥浆继续灌注;如注人率较中断前的减少较多,则浆液应逐 级加浓继续灌注。恢复灌浆后,如注人率较中断前的减少很多,且在短时间内停止吸浆,应采 用补救措施。工程质量检查灌浆质量检查应以检查孔压水实验成果为主,结合对竣工资料和测试成果的 分析,综合评估。灌浆检查孔应在下述部位布置:1 .帷幕中心线上;2 .岩石破碎、断层、大孔隙等地质条件复杂的部位;3 .钻孔偏
15、斜过大、灌浆情况不正常以及经分析资料认为对帷幕灌浆质量有影 响的部位。灌浆检查孔的数量宜为灌浆孔总数的10%。一个坝段或一个单元工程内, 至少应布置一个检杳孔;检查孔压水实验应在该部位灌浆结束14d后进行;同时应 自上而下分段卡塞进行压水实验,实验采用五点法或单点法。检查孔压水实验结束后,按技术规定进行灌浆和封孔;检查孔应采用岩芯, 计算获得率并加以描述。化学灌浆施工1 .灌浆的工序化学灌浆的工序依次是:钻孔及压水实验,钻孔及裂舞的解决(涉及排殖及 裂绛干燥解决),埋设注浆嘴和回浆嘴以及封闭、注水和灌浆。2 .灌浆方法按浆液的混合方式分单液法灌浆和双液法灌浆两种。(1)单液法是在灌浆前,将浆液
16、的各组成分先混合均匀一次配成,通过气压 或泵压压到孔段内。这种方法的浆液配比比较准确,施工较简朴。但由于已配好 的余浆不久就会聚合,因此在灌浆过程中要通过调整浆液的比例来运用余浆很困 难。(2)双液法是将预先已配制的两种浆液分盛在各自的容器内不相混合,然后 用气压或泵压按规定比例送浆,使两液在孔口附近的混合器中混合后送到孔段 内。两液混合后即起化学作用,通过聚合,浆液即固化成聚合体。这种方法在灌 浆施工过程中,可根据实际情况调整两液用量的比例,适应性强。3 .压送浆液的方式化学灌浆一般都采用纯压式灌浆。化学灌浆压送浆液的方式有两种:一是气压法(即用压缩空气压送浆液);二是 泵压法(即用灌浆泵压
17、送浆液)。气压法一般压力较低,但压力易稳定,在渗漏性较小、孔浅时,合用于单液 法灌浆。泵压法一般多采用比例泵进行灌浆。比例泵就是由两个排浆量能任意调 整,使之按规定的比例进行压浆的活塞泵所构成的化学灌浆泵。也可用两台同型 的灌浆泵加以组装。 化学灌浆化学灌浆是一种以高分子有机化合物为主体材料的灌浆方法。(一)化学浆液的特点1 .化学灌浆冻液的黏度低,流动性好,可灌性好,小于0.1mm以下的缝隙 也能灌入。2 .浆液的聚合时间,可以人为比较准确地控制,通过调节配比来改变聚合时 间,以适应不同工程的不同情况的需要。3 .浆液聚合后形成的聚合体的渗透系数小,一般为10-810-10cm/s ,防 渗
18、效果好。4 .形成的聚合体强度高,与岩石或混凝土的黏结强度高。5 .形成的聚合体能抗酸抗碱,也能抗水生物、微生物的侵蚀,因而稳定性及 耐久性均较好。6 .有一定的毒性。(二)化学浆液类型化学浆液重要有水玻璃类、丙烯酰胺类(丙凝)、丙烯酸盐类、聚氨酯类、环 氧树脂类、甲基丙烯酸酯类(甲凝)等几种类型。固结灌浆(一)灌浆方式与施工工艺固结灌浆灌浆方式有循环式和纯压式两种;灌浆施工工艺和帷幕灌浆基本相 同。(二)灌浆技术规定灌浆孔的施工按分序加密的原则进行,可分为二序或三序施工。每孔采用自 上而下分段钻进、分段灌浆或钻进终孔后进行灌浆。灌浆孔基岩段长小于6m时,可全孔一次灌浆。本地质条件不良或有特殊
19、规 定期,可分段灌浆。灌浆压力大于3MPa的工程,灌浆孔应分段进行灌浆。灌浆孔应采用压力水进行裂隙冲洗,直至回水清净时止。冲洗压力可为灌浆 压力的80% ,该值若大于IMPa时,采用lMPa0灌浆孔灌浆前的压水实验应在裂隙冲洗后进行,采用单点法。实验孔数不宜1 .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当根据建筑物所在工程的等别, 以及建筑物的重要性拟定为五级,见表1F411011-8。堤防工程水工建筑物的级别,应当按照堤防工程设计规范(GB50286-98) 拟定。2 .临时性水工建筑物级别对于水利水电工程施工期使用的临时性挡水和泄水建筑物的级别,应根据保 护对象的重要性、
20、失事导致的后果、使用年限和临时建筑物的规模,按表 1F411011-9拟定。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 照其中最高级别拟定。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。水库特性水位及水库特性库容三、水库特性水位及水库特性库容(一)水库特性水位1 .校核洪水位。水库遇大坝的校核洪水时在坝前达成的最高水位。2 .设计洪水位。水库遇大坝的设计洪水时在坝前达成的最高水位。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成的最高水位。4 .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。5 .正常蓄水位
21、(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,为满足设计的兴利规定在供水期开始时应蓄到的最高水位。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。少于总孔数的5%。在规定的压力下,当注入率不大于0.4L/min时,继续灌注30min ,灌浆可 以结束。固结灌浆质量压水实验检查、岩体波速检查、静弹性模量检查应分别在灌浆 结束37d、14束28d后进行。灌浆质量压水实验检查,孔段合格率应在80%以上,不合格孔段的透水率 值不超过设计规定值的50% ,且不集中。灌浆孔封孔应采用机械压浆封孔法或压力灌浆封孔法。特殊情况解决灌浆过程中,发现冒浆漏浆,应根据具体情况采用嵌曜、
22、表面封堵、低压、 浓浆、限流、限量、间歇灌浆等方法进行解决。发生串浆时,如串浆孔具有灌浆 条件,可以同时进行灌浆。应一泵灌一孔。否则应将串浆孔用塞塞住,待灌浆孔 灌浆结束后,再对串浆孔并行扫孔、冲洗,而后继续钻进和灌浆。灌浆工作必须连续进行,若因故中断,应及早恢复灌浆。否则应立即冲洗钻 孔,而后恢复灌浆。若无法冲洗或冲洗无效,则应进行扫孔,而后恢复灌浆。恢 复灌浆时,应使用开灌比级的水泥浆进行灌注。如注人率与中断前的相近,即可 改用中断前比级的水泥浆继续灌注;如注人率较中断前的减少较多,则浆液应逐 级加浓继续灌注。恢复灌浆后,如注人率较中断前的减少很多,且在短时间内停止吸浆,应采 用补救措施。
23、工程质量检查灌浆质量检查应以检查孔压水实验成果为主,结合对竣工资料和测试成果的分析,综合评估。灌浆检查孔应在下述部位布置:1 .帷幕中心线上;2 .岩石破碎、断层、大孔隙等地质条件复杂的部位;3 .钻孔偏斜过大、灌浆情况不正常以及经分析资料认为对帷幕灌浆质量有影 响的部位。灌浆检查孔的数量宜为灌浆孔总数的10%。一个坝段或一个单元工程内, 至少应布置一个检查孔;检查孔压水实验应在该部位灌浆结束14d后进行;同时应 自上而下分段卡塞进行压水实验,实验采用五点法或单点法。检查孔压水实验结束后,按技术规定进行灌浆和封孔;检查孔应采用岩芯, 计算获得率并加以描述。灌浆压力和浆液变换1 .灌浆压力灌浆压
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