在工程项目建设中，水利水电的知识库

01、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

1、水利水电工程分等指标(第一页表格），分为一二三四五等，分别是防洪、灌溉、发电、供水和治涝。

2、永久性水工建筑物级别：根据所在工程的等别、建筑物的重要性确定为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级，穿堤水工建筑物按最高级别确定。

3、临时性水工建筑物级别：按第二页下方表格确定，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：水工建筑物的分类及作用

1、按作用分类：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。

2、取（进）水建筑物：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。

3、整治建筑物：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。

4、专门建筑物：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；专为过坝用的升船机、船闸、鱼道、过木道等。

三：水库与提防的特征水位

1、水库的特征水位：校核洪水位、设计洪水位、防洪高水位、正常蓄水位、防洪限制水位、死水位。

2、提防工程特征水位：设防（防汛）水位（开始防汛的水位）、警戒水位（准备抢险的水位）、保证水位（设计的洪水位）。

02、土石坝与提防的构造及作用

一、土石坝的类型

1、按坝高分：低坝（30m以下）、中坝（30~70m之间）、高坝（70m以上）。

2、按施工方法分：碾压式土石坝（最常见，分为：均质坝（低坝）、土质防渗体分区坝、非土料防渗体坝）、水力冲填坝、定向爆破堆石坝。

二、土石坝的构造及作用

1、坝顶构造：坝顶宽度（高坝选10~15m、中低坝选5~10m）、护面（Ⅳ级以下的坝下泳也可以采用草皮护面）、防浪墙（1~1.2m）。

2、防渗体：主要有心墙、斜墙、铺盖、截水墙等。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。

（1）心墙一般布置在坝体中部。斜墙在坝体上游。黏性心墙和斜墙顶部水平厚度一般不小于3m，防渗坝体与坝顶之间保护层不宜小于1m。

3、土石坝的护坡与坝坡排水：

（1）护坡：防止波浪淘刷、顺坝水流冲刷、冰冻和其他形式破坏。

（2）坝坡排水：纵横向联通的排水沟。坝较长时：50~100m设一横向排水沟。

4、土石坝排水设施：

（1）排水设施：贴坡排水（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）、棱体排水、褥垫排水、管式排水、综合式排水。

（2）反滤层：2~3层粒径不同的砂石料。

三、提防的构造与作用

堤高超过6m的背水坡应设戗台，风浪大的海堤、湖堤临水设置消浪平台。

03、水闸的组成及作用

水闸是一种即能挡水又能泄水的低水头水工建筑物。

一、水闸的类型

1、按承担任务：进水闸、节制闸、泄水闸、排水闸、挡潮闸。

2、按闸室结构：开敞式水闸、涵洞式水闸。

二、水闸的组成部分及其作用

1、闸室：是水闸的主体，起挡水和调节水流的作用。包括：

（1）底板：?整体式底板：底板与闸墩连成整体。中等密实以下的地基或地震区适宜采用整体式底板。?分离式底板：底板与闸墩之间用用沉降缝分开。基地压力较大、适用于中等密实以上地基。

（2）闸墩：多用C15~C30的混凝土浇筑。

（3）工作桥。

（4）胸墙：挡水。减小闸门高度。5m以下用板式结构，5m以上用板梁式结构。

2、上游连接段：

（1）铺盖：防渗，不透水性，防冲。混凝土铺盖最常见，常用C15混凝土浇筑，厚度0.2~0.4m。

（2）护底与护坡：防止冲刷，长度为3~5倍堰顶水头。

（3）上游翼墙：结构形式有重力式、悬臂式、扶壁式和空箱式等。

?重力式翼墙：适用于地基承载力较高、高度在5~6m以下的。

?悬臂式翼墙：高度在6~9m，地质条件较好的。

?扶壁式翼墙：8~9m以上、地质条件较好的。

空箱式翼墙：高度较高、地质条件较差的。

3、下游连接段：

（1）护坦：缝中应设止水。

（2）海漫与防冲槽（齿墙）：消除水流余能，调整流速。海漫构造要求：表面粗糙、透水性好、有一定柔性。

下游翼墙与护坡：总扩散角在15°~24°之间。

04、混凝土坝的构造及作用

一、重力坝的分缝与止水

1、横缝：一般为15~20m，不均匀沉降较大时，需留缝宽1~2cm。

2、纵缝：沿缝面应布设灌浆系统。坝体温度冷却到稳定温度，缝宽达0.5mm以上时再进行灌浆。

二、拱坝的类型

定圆心等半径拱坝、等中心角变半径拱坝、变圆心变半径双曲拱坝。

05、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。

1、引水建筑物：有动力渠道、引水隧洞和压力管道。

（1）动力渠道：有非自动调节和自动调节渠道两种。非自动不能调节流量，自动能调节流量。

（2）引水隧洞：弯曲半径大于5倍洞径，转角不宜大于60°.

2、平水建筑物：包括压力前池（设在无压引水的末端）、调压室。

3、厂区枢纽的主厂房：施工中、蜗壳外围混凝土、机墩、发电机风罩等为二期混凝土，其他为一期混凝土。

06、渠系建筑物的构造及作用

一、渡槽的构造及作用

1、梁式渡槽的槽身结构：有矩形和U型，简支矩形槽身适应跨度为8~15m，U型槽身适应跨度为15~20m。

2、涵洞的构造及作用：涵洞分有压、无压、半有压式。

（1）涵洞的洞身断面形式：??

a.?圆形管涵：适用于有压涵洞或小型无压涵洞。?

b.箱形涵洞：大中型有压或无压涵洞。

?c.盖板涵洞：小型无压涵洞。

d.拱涵。

（2）洞身构造：?基础。?沉降缝：缝中要设止水。?截水环或涵衣：产生集中渗流。

水利水电工程勘察与测量

07、水利水电工程施工放样

一、基础知识

1、高程：地面点到高度起算面的垂直距离称为高程。黄海平均海平面，称为“1985国家高程基准”。

2、比例尺：

（1）数字比例尺：1：500、1：1000、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）图示比例图：17页中间左图，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

1、坝轴线测设：采用交会法或极坐标法。坝轴线的两端点应埋设永久性标志。

2、坝身控制测量：

（1）平面控制测量：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：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。

3、清基开挖线放样：先清基，清基开挖线放样采用套绘断面法或经纬仪扫描法。

4、坡样线放样：放出坡脚线，即坝体与地面的交线。

5、坝体边坡线放样：采用轴距杆法或坡度尺法。

6、修坡桩测设：用水准仪或经纬仪施测。

7、护坡桩测设：从坝脚线开始，沿坝坡面高差每隔5m布设一排木制护坡桩。

三、水闸的施工放样

水闸的施工放样包括：测设水闸的主轴线AB和CD，闸墩中线、闸孔中线、闸底板的范围以及各细部的平面位置和高程等。

1、水闸主轴线的放样：其测设误差应小于10″。

08、测量仪器的使用

一、常用测量仪器及其作用

1、水准仪分类及作用:按精度不同分为普通水准仪和精密水准仪。工程测量使用DS3型微倾式普通水准仪，数字3代表仪器精度，即每公里往返测量高差中数的偶然中误差为﹢3mm。

2、经纬仪分类及作用：按精度不同分为DJ07、DJ1、DJ2、DJ6、DJ10等，07、1、2、6、10表示该仪器精度。

3、水准尺：双面水准尺的一面分划黑白相间称为黑面尺（也叫主尺），另一方面分划红白相间成为红面尺（也叫辅助尺）。黑面分划的起始数字为“0”，红面底部起始数字不是”0”,一般为4687mm或4787mm。

二、测量误差

误差分类：系统误差（误差按一定规律变化）、偶然误差（没有任何规律）、粗差（粗心造成）。

09、工程地质和水文地质条件

一、水工建筑物的工程地质和水文地质条件

1、地质构造：

（1）产状：包括走向、倾向、倾角。

（2）断裂构造：两种类型，节理（裂隙）和断层(两侧的岩块发生显著位移，又分正断层、逆断层、平移断层）。

2、地形地貌条件：

（1）地形：地表形态。

（2）地貌：地表形态的成因、类型，以及发育程度。

二、水利水电工程地质问题分析

1、边坡的工程地质问题分析：

边坡变形破坏类型：

（1）松弛张裂。

（2）蠕动变形，重力作用下。

（3）崩塌。

（4）滑坡，重力作用下。

影响边坡稳定的因素：地形地貌条件的影响，岩土类型和性质的影响，地质构造和岩体结构的影响，水的影响，其他因素。

软土基坑工程地质问题分析：

（1）问题主要包括：土质边坡稳定和基坑降排水。

（2）防止边坡失稳，保证施工安全的措施有：采取合理坡度、设置边坡护面、基坑支护、降低地下水位等。

（3）开挖降排水途径：明排法和人工降水。

水利水电工程建筑材料

10、建筑材料的类型和特性

一、建筑材料的分类

1、按材料的化学成分分类：

（1）无机材料：金属材料、非金属材料。

（2）有机材料：植物材料、合成高分子材料、沥青材料。

（3）复合材料。

二、建筑材料的基本性质

1、表观密度和堆积密度：

（1）表观密度：材料在自然状态下，单位体积的质量。，包含材料内部孔隙在内的表观体积。

（2）堆积密度：粉状、颗粒状或纤维状材料在堆积状态下，单位体积的质量。

2、密实度和孔隙率：

（1）密实度：材料体积内被固体物质所充实的程度。

（2）孔隙率：材料中孔隙体积所占的百分比。

3、填充率与空隙率：

（1）填充率：被其颗粒填充的程度。

（2）空隙率：空隙体积所占的比例。

4、与水有关的性质：

（1）亲水性与憎水性：是否能被水浸润。

（2）吸水性：材料吸水饱和时吸收水分的体积占干燥材料自然体积之比值。

（3）吸湿性。

（4）耐水性：在饱和水作用下不破坏。

（5）抗渗性：材料抵抗压力水渗透的性质称为抗渗性（或称不透水性）。

（6）抗冻性：用抗冻等级F表示。

材料的耐久性：包括抗渗性、抗冻性、耐化学腐蚀性、耐磨性、抗老化性等。

11、混凝土的分类和质量要求

一、混凝土骨料的分类和质量要求

砂称为细骨料，其粒径在0.15~4.75mm之间;石称为粗骨料，起粒径大于4.75mm。

1、细骨料：

（1）砂的分类：?按技术要求分：Ⅰ类适用于强度等级大于C60的混凝土;Ⅱ类适用于C30~C60及有抗冻、抗渗或其他要求的混凝土；Ⅲ类适用于小于C30的混凝土和砂浆配制。?按粗细程度分：粗砂、中砂、细砂。

（2）砂的主要质量要求

2、粗骨料：

（1）粗骨料分类：碎石（粒径大于4.75mm）、卵石（粒径大于4.75mm）。

（2）粗骨料的质量要求：?最大粒径及颗粒级配：粒径越大，可节省水泥用量。高强混凝土，骨料粒径不大于40mm。?骨料的含水状态：干燥状态、气干状态、饱和面干状态和湿润状态。一般以干燥状态为基准，大型水利工程以饱和面干状态为基准。

二、混凝土的分类和质量要求

1、按坍塌落度大小，将混凝土拌合物分为：低塑性混凝土（坍落度为10~40mm）、塑性混凝土（50~90mm)、流动性混凝土（100~150mm)、大流动性混凝土（≧160mm）。

2、干硬性混凝土拌合物（坍落度小于10mm），采用维勃稠度（VB）。

3、测定混凝土立方体试件抗压强度：选用边长100mm的立方体，换算系数0.95，边长200mm，换算系数1.05。混凝土棱柱体抗压强度：Fck≈0.67Fcu,k。

4、混凝土抗拉强度一般为抗压强度的1/10~1/20。

提高混凝土耐久性的主要措施：

（1）严格控制水灰比。

（2）混凝土所用材料的品质。

（3）合理选择骨料级配。

（4）掺用减水剂及引气剂。

（5）保证混凝土施工质量。

12、胶凝材料的分类和用途

一、水泥

1、通用水泥：硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥。（后三种为大体积）

2、专用水泥：大坝水泥包括中热和低热水泥。

3、特性水泥：

（1）快硬硅酸盐水泥：初凝不得早于45min，终凝不得迟于10h。

（2）快凝快硬硅酸盐水泥：初凝不得早于10min，终凝不得迟于60min。

13、外加剂的分类和应用和用途

一、工程中常用的外加剂

1、减水剂：增加流动性、减少水泥用量，密实度提高，提高抗渗、抗冻、抗化学腐蚀及抗锈蚀等能力，改善混凝土的耐久性。

2、早强剂：指能加速混凝土早期强度发展的外加剂。

3、引气剂：改善混凝土拌合物的和易性，显著提高抗渗性、抗冻性，但混凝土强度略有降低。

4、缓凝剂：指能延缓混凝土凝结时间。

5、防冻剂：降低混凝土冰点。

6、速凝剂：使混凝土迅速凝结硬化。

7、膨胀剂：提高混凝土的抗渗性和抗裂性。

14、钢材的分类和应用

1、普通低合金钢（合金元素总含量小于5%）

2、钢筋强度和变形指标：钢筋屈强比不大于0.8

3、伸长率是钢筋试件拉断后的伸长值与原长的比值。反应钢筋拉断前的变形能力。冷弯性能是钢筋在常温下承受弯曲变形的能力。

4、屈服强度、极限强度、伸长率和冷弯性能是有物理屈服点钢筋进行质量检验的四项主要指标，而对无物理屈服点的钢筋则只测定后三项。

15、土工合成材料的分类和应用

土工合成材料分：土工织物、土工膜、土工格栅、土工复合材料（复合土工膜、塑料排水带、软式排水管（渗水软管））。

土工特种材料主要功能：反滤、排水、隔离、防渗、防护和加筋。

水利水电工程施工导流

16、导流标准

一、施工导流：贯穿于整个工程施工的全过程。

二、导流方案：划分导流时段，选定导流标准和导流设计流量，确定导流建筑物形式、布置、构造和尺寸，拟定导流建筑物的修建、拆除、封堵的施工方法，拟定河道截流、拦洪度汛和基坑排水的技术措施，通过技术比较，选择一个最经济合理的导流方案。

三、导流标准：选定导流设计流量的标准。导流标准的确定，应结合风险度分析，使所选标准经济合理。导流建筑物级别为3-5级。结合风险度分析，确定相应的洪水标准。

四、导流时段：土坝、堆石坝、支墩坝一般不允许过水，施工期较长，洪水来临未建完，导流时段就要以全年为标准。

17、导流方法

一、分段围堰法导流（分期导流）：

（1）束窄河床导流。

（2）通过已完建或未完建的永久建筑物导流：预留缺口导流、梳齿孔导流。

二、全段围堰法导流（一次性截断河道）：1、明渠导流。2、隧洞导流。3、涵管导流。

18、围堰类型及施工要求

一、围堰的类型：按导流期间基坑淹没条件分 过水围堰、不过水围堰。

二、围堰的拆除：拆除工作一般是在运行期限的最后一个汛期过后，用挖土机或爆破开挖等方法。

19、汛期施工险情判断与抢险技术

险情主要有：漏洞、管涌、漫溢等。

一、漏洞：初期难以看到旋窝，撒漂浮物判定，在水面打旋或集中一处，此处水下即有进水口。常用有效方法：软性材料塞堵。洞口多且集中，篷布盖堵。

二、管涌的抢护方法：

（1）反滤围井（砂石反滤围井、土工织物反滤围井、梢料反滤围井）。

（2）反滤层压盖。

漫溢：在堰顶上加筑子堤。将表层刨毛，以利新老土层结合，并在堰轴线开挖一条结合槽，深20cm左右，底宽30cm左右。

截流

20、截流方法

一、抛投块料截流：

（1）平堵。

（2）立堵。

（3）混合堵。

二、截流爆破：坝址处于峡谷地区、岩石坚硬、岸坡陡峻、交通不便或缺乏运输设备时，采用此法。

三、下闸截流。

21、龙口布置和截流材料的选择

一、龙口位置的选择：河流主床部位，耐冲河床上，附近应有较宽阔的场地。

二、龙口宽度的确定：宽度尽可能窄些，以不引起龙口及其下游河床的冲刷为限。

三、截流材料种类选择：主要有块石、石串、装石竹笼等。截流水力条件较差时，还须采用混凝土块体。大中型工程截流中，混凝土块体的运用较普遍。

四、截流材料尺寸的确定：尺寸或重量取决于龙口流速。

五、截流材料数量的确定：

1、不同粒径材料数量的确定：常用的方法是将合龙过程按高程（平堵）或宽度（立堵）划分成若干区段，然后按分区最大流速计算出所需材料粒径和数量。平堵截流时，最大粒径材料数量按总量的70%~80%考虑。立堵截流时，按困难区段抛投总量的1/3考虑。

2、备料量：戗堤顶宽视截流施工需要，取10~18m。大块石、钢筋石笼或混凝土四面体等考虑一定备用，备用系数取1.2~1.3。

水利水电工程主体工程施工

22、土方开挖技术

一、开挖方式

自上而下开挖、上下结合开挖、先岸坡后河槽开挖、分期开挖等。

二、开挖方法

1、机械开挖：

（1）挖掘机：?单斗挖掘机：正铲、反铲、索铲、抓铲。?多斗挖掘机。

（2）推土机：用于100m以内运距，Ⅰ~Ⅲ类土的挖运，挖深不宜大于1.5~2.0m，填高不宜大于2~3m。

（3）铲运机：适用于Ⅰ-Ⅲ级土，经济运距为100~500m。

（4）装载机：按额定载重量分为小型（<1t)、轻型（1~3t)、中型（4~8t）、重型（>10t）。

2、人工开挖：应留出0.2~0.3m的保护层暂不开挖，待上部结构施工时，再予以挖除。

三、土方开挖的一般技术要求

合理布置开挖工作面和出土路线。确定开挖分层、分段。

23、石方开挖技术

一、岩石的分类

岩石的分级：前10级（V~XIV）的坚固系数在1.5~20之间，除V级的坚固系数在1.5~20之间外，其余以2为级差。坚固系数在20~25之间，为XV级；坚固系数在25以上，为XVI级。

二、石方开挖方法

1、露天石方开挖方法：

（1）石方开挖普遍采用钻孔法爆破松动。

（2）常用爆破方法：浅孔爆破法、深孔爆破法、洞室爆破法、预裂爆破法等。

2、露天石方（岩基）爆破开挖的技术要求：按梯段爆破方式开挖。

三、爆破技术

1、浅孔爆破法：

（1）孔径小于75mm、深度小于5m的钻孔爆破称为浅孔爆破。

（2）浅孔爆破法钻孔工作量大，生产效率低。

（3）布置时注意：炮孔堵塞物弱于岩石，爆炸产生的气体容易从这里冲出，致使爆破效果大为降低。炮孔应垂直或斜交。

2、深孔爆破法：

（1）孔径大于75mm、孔深大于5m的钻孔爆破称为深孔爆破。深孔爆破法适用于VII~XIV级岩石。

（2）深孔爆破主要参数：梯段高度H、底盘抵抗线ωp、炮孔间距ɑ和排距b、超钻深度h、钻孔深度L、堵塞长度L2及单孔装药量Q等。提高爆破质量：多排孔微差爆破和挤压爆破。