《工程概论》PPT课件.ppt
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1、水利水电工程技术,(全国一级建造师职业资格考试培训班),前 言 水利水电工程一级建造师是以水利水电专业技术作为依托,以工程项目管理为主,懂管理、懂技术、懂经济、又懂相关法律法规的综合能力较强的执业人员,受聘后可以担任水利水电建设工程总承包或施工管理的项目经理,从事其他施工管理活动,从事法律法规或国务院建设行政主管部门规定的其他业务。水利水电工程管理与实务主要涉及三个部分的内容:水利水电工程技术、水利水电工程相关法律和法规、水利水电工程项目管理实务。其中第一部分注重技术基础(特别是施工技术),第二部分注重工程项目管理中能力的应用,第三部分注重工程建设相关的法律法规知识。,水利水电工程管理与实务知
2、识点分布,3.解决问题能力,1.工程施工技术基础,23条,2.项目管理实务,18条,7条,4.法规及相关知识,8条,水利水电工程管理与实务科目试卷模式卷面采用160分制,考试时间4小时。题型有三种:单项选择题、多项选择题和案例分析题试题分布:1.单项选择题有20个小题,每小题1分,共20分;2.多项选择题有10个小题,每小题2分,共20分。3.案例分析题有35个小题,其中20分的3个题,30分题2个题,共120分。,工程技术部分,导流工程,地基处理,土石方工程,土石坝工程,混凝土坝工程,堤防及疏浚工程,水电站与泵站,水闸和渠系建筑物,1F410000 水利水电工程技术,1F412000-1F4
3、19000掌握施工技术与安全技术,1F411000 掌握工程等级划分与水库特性水位,洪水标准:水利水电工程设计中不同等级建筑物所采用的按某种频率或重现期表示的洪水称为洪水标准,包括洪峰流量和洪水总量。,永久性水工建筑物所采用的洪水标准,分为设计洪水标准和校核洪水标准两种情况。按山区、丘陵地区,平原地区、潮汐河口段。,临时性水工建筑物的洪水标准,应根据建筑物的结构类型和级别,结合风险度综合分析,合理选择,对失事后果严重的,应考虑超标准洪水的应急措施。,注:山区、丘陵地区永久性水工建筑物的挡水高度低于15m,上下游最大水头差小于10m时,其洪水标准宜按平原、滨海区标准确定。当平原、滨海地区的永久性
4、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、丘陵地区标准确定。,永久性水工建筑物的洪水标准,水利水电工程永久性水工建筑物的洪水标准,应按山区、丘陵区和平原、滨海区分别确定。,山区、丘陵区水利水电工程永久性水工建筑物的洪水标准重现期(年),1)水利水电工程等级划分,工程等级的划分,根据水利水电工程等级划分及洪水标准(SL2522000)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.,水利水电枢纽工程的分等指标,当按各综合利用项目的分等指标确定的等别
5、不同时,其工程等别应按其中的最高等别确定。,拦 河 闸 工 程 规 模,2)水工建筑物的级别,A.永久性水工建筑物级别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,B.临时性水工建筑物级别根据保护对象的重要性、失事造成的后果、使用年限和临时建筑物的规模确定。,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级临时性水工建筑物,符合该级别规定的指标不得少于两项。,3)水工建筑物级别的提高,对于25级的永久性水工建筑物,失事后造成巨大损失,或者对水利水电工程造成十分严重影响,经过论证并报主管部门批准,其级别可提高一级。水库大坝按
6、表规定为2级、3级的永久性水工建筑物,如果坝高超过规定的指标,其级别可提高一级,但洪水标准不予提高。当永久性水工建筑物基础的工程地质条件复杂,其基础设计参数不易准确确定,或者采用新型结构,对于25级的建筑物,其级别可以提高一级,但洪水标准不予提高。,A.永久性水工建筑物级别的提高,利用临时性水工建筑物挡水发电、通航时,经过技术经济论证,3级以下临时性水工建筑物的级别可以提高一级。,B.临时性水工建筑物级别的提高,对于失事后造成损失不大的水利水电工程,其14级主要永久性水工建筑物的级别,经过论证并报主管部门批准,可降低一级。,4)水工建筑物级别的降低,(3)水库特征水位及水库特征库容,死水位:水
7、库正常运行情况下,允许水库消落的最低水位。,防洪限制水位:水库在汛期允许兴利蓄水的上限水位。,防洪高水位:遇下游防护对象的设计洪水时,水库为控制下泄流量而拦蓄洪水,在坝前达到的最高水位。,设计洪水位:遇大坝设计洪水水库在坝前达到的最高水位,校核洪水位:遇大坝校核洪水水库在坝前达到的最高水位,正常蓄水位:正常运用情况下,为满足设计的兴利要求,在设计枯水年(或枯水段)开始供水时应蓄到的水位,水库特征水位,水工建筑物的分类特点及实例,2)按用途分类,B.专门性水工建筑物,仅用于某一个水利工程,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
8、物等。,A.一般性水工建筑物具有通用性,如挡水坝、溢流坝、水闸等。,B.临时性建筑物是指工程施工期间使用的建筑物,如围堰、导流明渠等。,3)按使用时期分类,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。,A.永久性建筑物:工程运行期间长期使用的水工建筑物,主要建筑物和次要建筑物。主要水工建筑物:失事后将造成下游灾害或严重影响工程效益的建筑物,大坝、水闸、泄洪建筑物、输水建筑物及电站厂房;次要水工建筑物:失事后将不致造成下游灾害或对工程效益影响不大易于修复的建筑物,如挡土墙、导流墙、工作桥及护岸等。,1)作用于平面上的静水总压力,a.作用在矩形平面上的静水总压力计算,(1)静水总压力,作用
9、于该矩形平面ABEF上的静水总压力为,作用点:压强分布图形心点,b.作用在任意平面上的静水总压力计算,作用在任意平面上的静水总压力计算,2)作用于曲面上的静水总压力,静水总压力的水平分力PX静水总压力的垂直分力Pz静水总压力的水平分力P,作用于曲面上的静水总压力,(2)扬压力,挡水建筑物与地基接触面由于透水性而在一定上下游净水头作用下形成渗流场,渗流场内作用于计算截面以上的水压强度的集合即为扬压力。,渗流场内,如取某计算截面以上的坝体部分为讨论对象,则该部分坝体就承受渗流场导致的扬压力。,坝踵处为全水头(H1H2)=H,在排水幕处为 H,为扬压力折减系数,在坝趾处为0,中间按直线变化。混凝土重
10、力坝设计规范(SDJ2178)(以下简称重力坝设计规范)建议河床坝段aO.25,岸坡坝段0.35。,1)坝底扬压力,上游坝踵:为h1,下游坝趾强度为h2,假定扬压力从坝踵到坝趾呈直线变化,矩形abcd:H2形成浮托力;矩形分布,压力强度h2多边形cdef:上下游水位差形成的渗透水流产生的渗透压力。,坝底扬压力=浮托力+渗透压力,防渗帷幕(排水孔幕):减少坝底扬压力,改善坝稳定和强度条件。,2)坝体扬压力作用于坝体各计算截面上的扬压力,因坝身排水管幕有降低渗压的作用,荷载设计规范建议在排水幕处折减系数30.2。,(3)浪压力,浪压力与波浪的几何要素相关:波高、波长、波速。波高:波峰到波谷的高差。
11、波长:沿波动方向两个相同相位点之间的距离。,深水波:HlLl,波浪运动不受库底约束.浅水波:HkHlLl Hk(临界水深),波浪运动受库底约束。破碎波:Hl Hk,波浪发生破碎.,坝前水深为Hl,波高为2hl,波长为2Ll,波浪中心线高出静水面的高度为h0,当波浪推进到坝前,由于坝面的反射作用产生驻波,波高为4hl,而波长仍保持不2Ll不变,波高:波峰到波谷高差,波长:沿波动方向两个相同相位点之间距,V、D,动水压力,动水压力。在反弧段上,根据水流的动量方程求解动水压力。计算时假定水流为匀速流,流速为v,如果忽略水重w侧面水压力F1和F2,由动量方程求出作用于整个反弧上的动水压力分量:合力作用
12、点可近似取圆弧中点。当反弧上的水深较大时在Pv中应计入反弧段的水体重量w。,冰压力,1)静冰压力 冰盖膨胀对建筑物表面产生的压力。与冰层厚度、始温、温升率有关,2)动冰压力 因冰块移动对建筑物产生的撞击力。,1F411022 渗透系数及渗透变形,渗透系数是反映土的渗流特性的一个综合指标。渗透系数的大小主要取决于土的颗粒形状、大小、不均匀系数及水温,一般采用经验法、室内测定法、野外测定法确定。,1)经验法:,2)室内测定法:,3)野外测定法:,土坝的渗透变形,渗透变形的形式及其发展过程,与土料的性质及水流条件、防渗排渗等因素有关,管涌、流土、接触冲刷、接触管涌、接触流土,管涌坝身或坝基内的土壤颗
13、粒被渗流带走致使土层中形成孔道而产生集中涌水的的现象,管涌首先从渗流逸出处开始,向上游逐步发展,管涌可发生在坝基内部或渗流的下游出口处。管涌是某类土的特性。如黏土,颗粒之间存在凝聚力,一般不会发生管涌。,临界坡降:土体中个体细小粒在渗流作用下开始在孔隙内移动时的水力坡降,破坏坡降:更粗大的土粒开始流动,产生渗流通道,土体表面发生大面积破坏。若进一步发展,则可能引起土体塌陷失事,流土,在渗流作用下,土体从坝身或坝基表面被掀起浮动的现象。主要发生在粘性土及较均匀的非粘性土体的渗流出口处,渗流出口处渗透坡降最大,主要发生在黏性土及较均匀的非黏性土体的渗流出口处。流土不是某类土的特性,是在渗流力作用下
14、的结果。黏性土及非黏性土在内的任何土,都可能在一定渗透坡降作用下产生流土现象。,接触流土和接触管涌:接触流土是指在两种不同的介质(其中至少一种是颗粒材料)的接触面上,有渗透水作用下(垂直交界面)所发生的流土现象。(其中至少一种是颗粒材料),接触冲刷:当渗流沿着两种颗粒不同的土层交界面流动时,在交界面处的土壤颗粒被冲动而使两种颗粒不同的土混合起来的现象,工程措施为:1)设置水平与垂直防渗体,增加渗径的长度,降低渗透坡降或截阻渗流。2)设置排水沟或减压井,以降低下游渗流口处的渗透压力,并且有计划地排除渗水。3)管涌设反滤层,流土在出口处加盖重和反滤层。,产生管涌和流土的条件:渗透坡降和土的颗粒组成
15、。设计中应当尽量降低渗透坡降,同时增加渗流出口处土体抵抗渗透变形的能力。,1F411023 了解水流形态及消能方式,水流形态主要包括: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。,恒定流:在流场中任何空间上所有的运动要素都不随时间而改变的水流。,非恒定流:在流场中任何空间上有任何一个运动要素随时间而改变的水流。,均匀流:当水流的流线为相互平行的直线时,该水流称为均匀流。过水断面为平面、过水断面的形状和尺寸沿程不变、同一流线上不同点的流速应相等、各过水断面上的流速分布相同、断面平均流速相等、同一过水断面上各点测压管水头为一常数。,非均匀流:若水流的流线不是相互平行的直线,该水
16、流称为非均匀流。流线虽然平行但不是直线(如管径不变的弯管中的水流),或者流线虽为直线但不相互平行(如管径沿程缓慢均匀扩散或收缩的渐变管中的水流)。,渐变流:当水流的流线虽然不是相互平行直线,但几乎近于平行直线时的水流。,急变流:若水流的流线之间夹角很大或者流线曲率半径很小的水流。,层流:当流速较小,各流层的液体质点有条不紊地运动,互不混搀的流动型态。,紊流:当流速较大,各流层的液体质点形成涡体,在流动过程中互相混搀的流动型态。实际工程中,紊流是最为常见的流态,如闸后、跌水、泄水、水轮机中的水流均为紊流。,恒定水流的能量方程为:,位能、压能和动能在水体流动过程中是可以互相转化的。明渠均匀流中,压
17、能、动能不变,而位能逐渐减小,是为克服阻力,成为沿程水头损失。水库泄水,位能转化为动能,水流从泄水口喷射而出。为防止冲刷破坏,需进行消能。,在应用能量方程计算时,应注意以下几点:a.基准面的选择是可以任意的,但在计算不同断面的位置水头 值时,必须选取同一基准面;b.能量方程中 一项,可以用相对压强,也可以用绝对压强;但对同一问题必须采用相同的标准;c.在计算过水断面的测压管水头 值时,可以选取过水断面上任意点来计算;d.对渐变流多数情况,可令不同过水断面上的动能修正系数,但在某些特殊情况下,应根据具体情况酌定。,消能方式:底流:急流变缓流,利用水跃消能。低水头,大流量、地质差。挑流:坚硬岩基。
18、面流:下游水深较大且比较稳定,需做护坦。消力戽:需做护坦,单选题:1.水下一个任意倾斜放置的矩形平面,当L表示平面的长度(m);b表示平面的宽度(m);r表示流体的密度(kN/m3);h1、h2分别表示这一矩形平面的顶面和底面距水面的深度(m)时;则作用于该矩形平面上的静水总压力P为r(h1+h2)bL 的 倍。P1D(1)1)(A)2.0;(B)0.5;(C)0.25;(D)1.0。,答案:(B),1F411011,单选题:2、若水流的流线之间夹角很大或者流线曲率半径很小,这种水流称为()。A、均匀流 B、渐变流 C、恒定流 D、急变流,答案:(D),1F411011,单选题:3.混凝土重力
19、坝坝底扬压力包括浮托力和渗透压力两部分,其中。P2D(3)1)1(A)浮托力是由上游水深形成的,渗透压力是由上下游水位差形成的;(B)浮托力是由下游水深形成的,渗透压力是由上下游水位差形成的;(C)浮托力是由上下游水位差形成的,渗透压力是由上游水深形成的;(D)浮托力是由上下游水位差形成的,渗透压力是由下游水深形成的。,答案:(B),1F411011,单选题:4、水闸按过闸流量大小可分为大、中、小型三种形式,其中大(2)型水闸的过闸流量为()以上。A、000m3s B、4000m3s C、200m3s D、15m3s,答案:(B),1F411011,单选题:5.当水下有一个受压面是曲面,当曲面
20、在铅直平面上的投影面积为(m2);为这一投影面的形心点在水面下的淹没深度(m);为水的密度(kN/m3);为曲面宽(m);为曲面到水面所包围的面积(m2)。则作用于该曲面的静水总压力 为。P2(2)(A);(B);(C);(D)。,答案:(A),1F411011,单选题:6、施工期间的外部变形监测垂直位移的基点,至少要布设一组,每组不少于()个固定点。A、2 B、3 C、4 D、5,答案:(B),1F411011,单选题:9、作用于坝体各计算截面上的扬压力,因坝身排水管幕有降低渗压作用,(重力坝设计规范)建议在排水幕处折减系数3=()。P3D2)H2(A)0.2;(B)0.25;(C)0.35
21、;(D)0.4。,答案:(A),1F411010,单选题:11、水闸是一种利用闸门挡水和泄水的()水工建筑物。A、低水头 B、中水头C、中高水头D、高水头,答案:(A),1F411010,单选题:11、开挖工程测量中,断面图和地形图比例尺,可根据用途、工程部位范围大小在()之间选择。A、1:2001:1000 B、1:5001:2000 C、1:5001:5000 D、1:10001:5000,答案:(A),1F411010,单选题:12、因冰盖膨胀对建筑物表面产生的冰压力称为()。P5D(6)1)H2(A)静水压力;(B)动水压力;(C)静冰压力;(D)动冰压力。,答案:(C),1F4110
22、10,单选题:13、当流速较大,各流层的液体质点形成涡体,在流动过程中互相混掺,该流动形态为()。P6D4)B(A)层流;(B)渐变流;(C)急流;(D)紊流。,答案:(D),1F411010,1F411011,14.新拌砂浆的流动性用()表示,保水性用()表示。A、沉入度 分层度 B、坍落度 分层度 C、坍落度 沉人度 D、沉人度 坍落度,单选题:15、在明渠均匀流中,()。P5(1)2)AH1(A)压能、动能不变,位能逐渐减小;(B)压能、位能不变,动能逐渐减小;(C)位能、动能不变,压能逐渐减小;(D)压能不变,位能、动能逐渐减小。,答案:(A),1F411010,单选题:16、混凝土坝
23、坝基所受的渗透压力大小与()正比。P2(3)1)(A)上游水深;(B)下游水深;(C)上、下游水位差;(D)坝高。,答案:(C),1F411010,单选题:17、混凝土坝防渗帷幕后设置排水孔幕的目的是降低()。(A)渗透压力;(B)浮托力;(C)扬压力;(D)静水压力。,答案:(A),1F411010,单选题:18、在流场中任何空间上所有的运动要素都不随时间而改变,这种水流称为()。P5D(1)1)A(A)均匀流;(B)恒定流;(C)非均匀流;(D)非恒定流。,答案:(B),1F411010,单选题:21、()的过水断面为平面,且过水断面的形状和尺寸沿程不变。P5D(1)2)A(A)均匀流;(
24、B)恒定流;(C)非均匀流;(D)非恒定流。,答案:(A),1F411010,单选题:22、当水流的流线虽然不是相互平行直线,但几乎近于平行直线时称为()。P6D3)A(A)均匀流;(B)非恒定流;(C)渐变流;(D)急变流。,答案:(C),1F411010,单选题:23、若水流的流线之间夹角很大或者流线曲率半径很小,这种水流称为()。P6D3)B(A)均匀流;(B)恒定流;(C)渐变流;(D)急变流。,答案:(D),1F411010,单选题:24、当同一液体在同一管道中流动,当流速较小,各流层的液体质点有条不紊地运动,互不混搀,该流动型态为()。P6D4)A(A)均匀流;(B)恒定流;(C)
25、渐变流;(D)层流。,答案:(D),1F411010,单选题:26、闸后、跌水、泄水、水轮机中的水流均为()。(A)均匀流;P6D4)B(B)恒定流;(C)急变流;(D)紊流。,答案:(D),1F411010,答案:(B),单选题:27、采用视准线监测的围堰变形点,其偏离视准线的距离不应大于()mm。A、15 B、20 C、30 D、50,1F411013,单选题:28、在渗流作用下,非粘性土土体内的细小颗粒沿着粗大颗粒间的孔隙通道移动或被渗流带出的现象称为()。P7D(2)1)H1(A)流土;(B)接触冲刷;(C)管涌;(D)接触管涌。,答案:(C),1F411010,单选题:29、()现象
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