2013水利工程思考题

1、水利工程思考题第_次作业：(本次作业要求初级职称学员答1、2、3、4题，中高级职称学员答3、4、5、6 题)1、丹江口大坝新老混凝土接合措施采取的处理措施及手段主要有哪几点？答：丹江口大坝新老混凝土接合措施采取直接浇筑为主，宽槽回填为辅。根据各类坝段 特点，相应采取不同的处理措施及手段，主要有以下几点：合理安排新浇混凝土施工分缝分块，保证结构的完整性。加强混凝土温度控制及防裂措施，减少混凝土温度应力和提高混凝土抗裂能力(贴坡 混凝土允许最高温度不超过2628 C，加高部位新老混凝土上、下层温差标准采用15 17C)。为加强新老混凝土结合面强度，所有的老混凝土面风化层全部凿除，凿毛深度棚应 加大

2、。为避免应力集中，改善新老混凝土接合面工作条件，拆除原坝体下游施工栈桥等老 坝体突出部位混凝土。接合面未设置键槽的部位补设键槽，周边布置锁口锚筋3220cm)，接合面埋设锚 固筋(1? 32/2m。)，接合面预设灌浆系统。在新浇混凝土与老坝顶面之间的上游部位设置止水及排水观测廊道。适当提高新混凝土标号，使其弹模值接近老混凝土。2、什么是土壤质量?其评价指标有哪些？答：土壤质量或土壤键康是指土壤在地球陆地生态系统界面内维持生物的生产力，保护 环境质量和环境稳定性，以及促进动物和人类健康行为的能力。它是衡量和反映土壤资源与 环境特性、功能和变化状态的综合体现与标志。土壤质量评价是对土壤质量现状与状

3、态变化高低或优劣的对比和等级类别的定性与定 量评定，是进行土壤生产与环境管理的基础。一般来说，作为土壤质量评价的基本定量指标 体系应涉及以下内容。土壤肥力指标；(2) 土壤质量生物学指标；(3) 土壤环境质量指标；(4) 土壤 生态指标；(5) 土壤退化指标。3、据地下水的水文地质条件，多年冻土区的地下水可分为几类？答：一般地区的水文地质条件受地貌、地层岩性、构造、气候和水文等多种自然因素的 控制，但在多年冻土地区，多年冻土构成了区域隔水层，连续分布的多年冻土是控制水文地 质条件的主导因素。前苏联学者托尔斯欣和什维佐夫等根据地下水的水文地质条件，将多年冻土区地下水分 为冻结层上水、冻结层间水和

4、冻结层下水，冻结层上水以上还存在包气带水。赋存于多年冻 结层上部季节性融化层中的地下水为冻结层上水;赋存于多年冻结层下部含水层中的地下水 为冻结层下水。多年冻土区的较大河流沿岸、湖泊周边地带、主要断裂带的周围常形成宽度 不大的带状融区，是冻结层上水和冻结层下水相连的通道，也称融区地下水。还有一种水是 存在于多年冻土层间的常年液态水，称之为冻结层间水。4、国内外学者为了研究地下水资源形成的基本规律和它的利用价值，对地下水 资源进行了多方面的研究，提出了各种分类的方案。请谈谈你对地下水资源分类 的理解？答：进行地下水资源分类，既要考虑地下水本身的特性，又要考虑供水的要求。如20 世纪40年代前苏学

5、者普洛特尼柯夫的地下水储量分类，这种分类反映了地下水量在天然状 态下一定的客观规律，在我国20世纪5060年代的地下水资源评价中曾被广泛的应用。但 是，该分类方法没有明确各储量间的相互转化关系及它们在开采资源中所起的作用，在调节 储量中，也没有详细分析降寸入渗和蒸发对地下水位变幅的影响，所以对地下水资源评价的 质量不高，提不出可靠的开采数据，需要改进。我国地下水资源分类方案很多，目前比较常用的分类是从水文循环的观点出发，将地下 水资源分为补给量、储存量和排泄量。补给量：是指在天然状态或开采条件下，单位时间内通过各种途径（包括大气降水和地 表水体渗入、地下水侧向流入、越流补给及人工补给等）流入含

6、水层的水量。按补给量的形 成条件又可分为天然补给量和开采补给量。储存量：储存量是指储存于含水层内重力水的体 积，根据含水层埋藏条件的不同，又可分为容积储存量和弹性储存量。排泄量：排泄量是指 从含水层的补给区到排泄区的整个范围内地下水总的减少量。按照排泄消耗的形式可分为天 然排泄量、开采排泄量和人工采量。5、土石坝防渗加固方法中膏状稳定浆液灌浆的浆液有哪些特点？答：（1）抗流水稀释性能，膏状稳定浆液中含有大量的黏土、膨润土等掺合料，黏土的 黏滞作用和抗渗透作用使膏浆自成一体，流水不能进入膏浆的内部，使膏浆的水泥颗粒、黏 土颗粒不会产生离析。（2）抗流水冲刷性能，普通膏浆的抗水稀释能力使膏浆体作为

7、一个整体来抗击水流的冲 刷，而膏状稳定浆液可以缩短膏浆胶凝时间，使其快速凝固，更加减小了边缘的冲刷。（3）流动特性和扩散特性，膏状稳定浆液是典型的宾汉姆体，与普通高含水量水泥悬胶 体浆液灌浆相比，浆液扩散形式完全不同。使用膏状稳定浆液时，则形成明显的扩散前沿， 在水泥快速初凝后，膏浆就形成较为坚硬而密实的水泥结石，在其后面的裂隙和空洞就会被 膏浆完全填满。（4）触变性，膏状稳定浆液具有触变性质，当膏状稳定浆液承受的推力大于其自身的屈 服强度，浆体将产生流动，并将出现典型的流体性质，一旦小于其自身的屈服强度，膏浆的 黏度得到恢复，表现出特定的固体性质。（5）速凝性，通过速凝剂调节水泥膏浆的凝结时

8、问，在普通水泥膏浆的基础上改进为膏 状稳定浆液，加快了浆体初凝速度，使浆体从流态迅速转变成固体，减少了流水对浆体的冲 刷和稀释，能有效地控制浆体扩散半径。6、土壤污染的概念是什么? 土壤污染的类型有哪些？答：土壤污染是指在自然或人为因素影响下，将有毒有害物质输入到土壤中，使土壤正 常的生态功能遭到破坏或干扰，具体表现为土壤物理、化学及生物进程被破坏，土壤肥力下 降，最终导致土壤环境质量恶化的现象。土壤污染的雷士是指凡是进入土壤并影响到土壤的理化性质和组成而导致土壤的自然 功能失调、土壤质量恶化的物质，统称为土壤污染物。土壤污染物的来源广、种类多，大致 可分为无机污染物、有机污染物和有害微生物三

9、大类。（1）重金属污染物：在当前环境污染 研究中，重金属主要指汞、镉、铅、格、铜、锌。类金属砷和非金属氟也包含其中。（2）农 药：农药是指用于防治、消灭或者控制危害农业、林业的病、虫、草和其他有害生物以及有 目的地调节植物、昆虫生长的化学合成的或者来源于生物、其他天然物质的一种物质或者几 种物质的混合物及其制剂。（3）固体废物：固体废物是固态或半固态废弃物的总称，包括城 市生活垃圾、有害有毒固体废物（危险废物，包括医院垃圾、废树脂、药渣、含重金属污泥、 酸和碱废物等）和无毒无害固体废物（不含放射性物质的粉煤灰、建筑垃圾等）三大类，其 中前两类固体废物的任意排放会严重污染和破坏环境。第二次作业：

10、（本次作业只要求初级职称学员答，中高级职称学员不答）1、矿床充水水源有哪些？答：矿床充水水源主要有：（1）降水是地下水的主要补给水源，所有矿床充水都直接或 间接与降水有关。有时降水还是唯一的矿床充水水源，如位于当地侵蚀基准面以上的矿床和 无地表水分布的矿区。（2）地表水位于矿区或矿区附近的地表水，往往成为矿坑水的重要充 水水源，给采矿造成很大威胁。因此，地表水是矿床水文地质条件复杂程度划分的重要依据 之一。（3）地下水是矿坑涌水的直接来源，造成矿坑涌水的含水层称充水含水层（或充水围 岩）。同时它还是其它水源进入矿坑的主要途径。（4）老窖水是指被废弃矿坑和淹没的生产 井巷中的积水，是矿区浅部采矿

11、常见的充水水源。2、饮用水指工厂的水制品或生产中使用的取自公共配给的或私人配给的水源，经过过滤（活性炭或颗粒物过滤），加臭氧或其他相当的消毒处理的水。目前饮用水中有哪些类型？答：目前饮用水中有以下类型：（1）自来水，取自口味纯正和水质组成上比较优良的自 来水，充二氧化碳气进行装瓶，多供作饮用水，惟一的要求是必须符合饮用水标准（2）饮 水，（一般取自井水或优质自来水，在装瓶前经过加工工序处理，多数是大容器包装，供生 活饮用。（3）去矿物质水，经过蒸馏、去离子、反渗透或其他方法处理，且其总固体含量不 大于10mg/kg（ （4）饮水，取自低矿化度的矿泉水、自来水或井水，经离子交换处理，除去 Ca2

12、+、Mg2+、Na+、Mn2+等阳离子，甚至也除去某些阴离子而进行生产的各种瓶装饮用 水。（5）天然水，指未经过人们加入或除去某矿物质以改变其矿化度的地表水，但可以经过 包括过滤、加臭氧或相当的消毒步骤的处理。（6）井水，指通过外界力量或在形成真空的状 态下，经过管道或类似装置从地下得到的水，未加入也未去除矿物质或其他可溶性固体而改 变其组成，但可以经过包括过滤、加臭氧或相当的消毒处理（其产品可以标明为“井水”或 “天然井水”。（7）自流井水，指由地下自然地压力使地下水通过管道自动地流到地表的水。（8）苏打水，取自典型的自来水，经充二氧化碳气处理，然后加入矿物盐的水。3、简述以土石坝为挡水建筑

13、物的病险水库常用的加高大坝的几种方式。答：加高大坝主要有以下几种方式。（1）下游培厚加高下游培厚加高即为在原大坝下游培厚，并加高坝顶，在加高培厚前，应对大坝下游坝基 及下游坡面进行清基处理。这种加高方式不受水库蓄水限制，也不影响水库蓄水，在下游地 形条件容许的条件下宜优先采用。（2）上游培厚加高上游培厚加高即在原大坝上游面培厚大坝坝体，并加高坝顶。在加高培厚前，应视大坝 上游坝基地质条件进行变形和稳定分析，必要时采取适当的处理措施。这种加高方式往往是在大坝上游坝坡抗滑稳定不满足规范要求，或者是下游坝坡地形、 地物不容许培厚加高的条件下采用。采用该方式培厚加高时，如在水库的淤积物上加高，应根据淤

14、积物固结情况，进行变形 和稳定分析，必要时采取相应的清淤处理措施。戴帽加高在土石坝坝体加高高度不大，且原坝体的填筑质量、坝坡抗滑稳定安全裕度以及地震烈 度等情况进行论证均满足规范要求时，可采用在坝顶戴帽加固的方式。4、污染土壤的修复措施有哪些？答：不同污染类型的土壤污染，其具体治理措施不完全相同，对已经污染的土壤要根据 污染实际情况进行修复。（1）重金属污染土壤的治理措施土壤中重金属的显著化学行为是不移动性、累积性的，具有不可逆性的特点。因此，对 受重金属污染土壤的治理要根据污染程度的轻重进行改良。从降低重金属的活性，减小它的 生物有效性入手，加强土、水管理。1）通过农田的水分调控，调节水田土

15、壤Eh来控制土壤重金属的毒性。2）施用石灰、有机物质等改良剂。3）客土、换土法对于严重污染土壤采用客土或换土是一种切实有效的方法。但此法的代价较高，对大面 积治理难以推广。4）生物修复对污染严重的土壤，尤其是那些矿山土壤的治理，在复垦前，采用超积累植物的生物修 复技术是一个可能的方法。（2）有机物（农药）污染土壤的防治措施对于有机物、农药污染的土壤，除合理施用农药、采用病虫害综合防治、改进农药剂型 等以预防为主的系列技术措施外，对污染土壤的治理应从加速土壤中农药的降解入手。其中 采取以下措施：1）增施有机肥料，提高土壤对农药的吸附量，减轻农药对土壤的污染。2）调控土壤pH和Eh，加速农药的降解

16、。心得体会一、学习内容的概括和总结本教材的教学内容主要有三个讲座第一讲：不同类型地下水资源特征与评价第二讲：水利工程新技术第三讲：土壤质量与土壤资源保护第一讲的内容概括总结如下：第一个讲题：不同类型地下水资源特征与评价，包括5个小结：进行地下水资源分类，既要考虑地下水本身的特性，又要考虑供水的要求。如20世纪 40年代前苏学者普洛特尼柯夫的地下水储量分类，这种分类反映了地下水量在天然状态下 一定的客观规律，在我国20世纪5060年代的地下水资源评价中曾被广泛的应用。但是， 该分类方法没有明确各储量间的相互转化关系及它们在开采资源中所起的作用，在调节储量 中，也没有详细分析降寸入渗和蒸发对地下水

17、位变幅的影响，所以对地下水资源评价的质量 不高，提不出可靠的开采数据，需要改进。我国地下水资源分类方案很多，目前比较常用的分类是从水文循环的观点出发，将地下 水资源分为补给量、储存量和排泄量。补给量：是指在天然状态或开采条件下，单位时间内通过各种途径（包括大气降水和地 表水体渗入、地下水侧向流入、越流补给及人工补给等）流入含水层的水量。按补给量的形 成条件又可分为天然补给量和开采补给量。储存量：储存量是指储存于含水层内重力水的体 积，根据含水层埋藏条件的不同，又可分为容积储存量和弹性储存量。排泄量：排泄量是指 从含水层的补给区到排泄区的整个范围内地下水总的减少量。按照排泄消耗的形式可分为天 然

18、排泄量、开采排泄量和人工采量。无论是灌溉、供水还是排水，单井的情况是不多见的。因为单井的出水量往往不能满足 供水要求，也达不到排水效果，通常都是利用井群抽水。而且在供、排水工程中，为了便于 管理，节省管材，或达到降低地下水位的目的，常常把井布置得比较集中。当各井之间的距 离小于两倍的影响半径时，彼此间的流量和降深就会发生干扰，通常将这样一些在干扰条件 下工作的水井称为井群（或井组）。井的干扰现象表现为：当干扰井群都为抽水井时，干扰 井的涌水量较相同水位降深时该井单井工作时的涌水量小；反之，干扰井的水位降深较单井 工作相同涌水量时的水位降深值大。干扰井工作时任一井中的水位变化由两部分组成：一部

19、分是该井本身工作所造成的水位变化值，另一部分则是由于其他井工作在该井所引起的水位 变化值。同时，干扰井的涌水量除了受影响单击涌水量各项自然因素的影响外，井群的数量、 间距、布井方式和井的结构等显然亦明显地影响井的出水量。国外饮料工业的兴起，是从喝天然矿泉水开始的。许多国家根据各自的国情，对瓶装水 的定义、分类及标准等制定了条例或法规。联合国粮农组织/世界卫生组织（FAO/WHO）、 欧洲联盟（EU）等国际组织先后与1997年、1998年修订了有关瓶装天然矿泉水或天然矿 泉水的法规条例等文件。主要产销国一般均由国家设立管理委员会等专管机构，负责瓶装天 然矿泉水的调研、开发。利用和保护工作；私人垄

20、断公司则负责生产、宣传、销售等工作。 饮料分类系统中包括了瓶装水。瓶装水在国外饮料市场中收到消费者的欢迎，取得了较大的 发展。为了适应国外市场的需求和国内旅游业的发展，瓶装饮用水在我国饮料市场已占有一 席之地。一般地区的水文地质条件受地貌、地层岩性、构造、气候和水文等多种自然因素的控制， 但在多年冻土地区，多年冻土构成了区域隔水层，连续分布的多年冻土是控制水文地质条件 的主导因素。前苏联学者托尔斯欣和什维佐夫等根据地下水的水文地质条件，将多年冻土区地下水 分为冻结层上水、冻结层间水和冻结层下水，冻结层上水以上还存在包气带水。赋存于多年 冻结层上部季节性融化层中的地下水为冻结层上水;赋存于多年冻

21、结层下部含水层中的地下 水为冻结层下水。多年冻土区的较大河流沿岸、湖泊周边地带、主要断裂带的周围常形成宽 度不大的带状融区，是冻结层上水和冻结层下水相连的通道，也称融区地下水。还有一种水 是存在于多年冻土层间的常年液态水，称之为冻结层间水。矿体尤其是围岩中赋存有地下水，这种现象称矿床充水。这些地下水及与之有联系的其 它水源，在开采状态下造成矿坑的持续涌水。把水源进入矿坑的途径称为充水通道。水源与 通道构成了矿床充水的基本条件，其它各种因素只是通过对水源与通道的作用，影响矿坑涌 水量的大小，称充水强度影响因素。如阻隔各种水源进入矿坑自然因素，扩大天然通道，产 生新通道的采矿因素。水源、通道、充水

22、强度影响因素，通称矿床充水因素，它们在充水过 程中的不同组合，形成了不同的充水条件。其中，充水水源的规模、充水通道的导水性以及 导致采矿后发生变化的采矿因素，是矿床充水因素分析的重点。矿床充水是矿坑涌水、矿坑 突水的前提条件。充水因素分析贯穿矿床勘探与开采的全过程。勘探阶段，主要根据矿床所处的自然环境 及矿区水文地质条件，初步预测采后主要充水水源和通道，为矿坑涌水量的预测提供依据； 开采阶段，充水因素分析更具体，可结合具体开采条件为解决矿坑充水水源和充水通道问题， 为所采取的防治矿坑充水措施提供依据。第二讲：水利工程新技术，包括3个小结：一、水库大坝加固技术（一）防洪安全加固技术：为提高水库大

23、坝的抗洪能力，使其满足防洪标准，一般采取 的工程措施主要有3种：适当加高培厚大坝，增加水库调蓄能力；加大泄洪建筑物规模， 扩大泄洪能力；适当加高大坝与扩大泄洪设施并举。工程措施应结合工程的具体情况分别 对待，既满足工程防洪标准的要求，又经济合理。（二）土石坝加高技术：（1）下游培厚加高，下游培厚加高即为在原大坝下游培厚，并加高坝顶，在加高培厚前， 应对大坝下游坝基及下游坡面进行清基处理。这种加高方式不受水库蓄水限制，也不影响水 库蓄水，在下游地形条件容许的条件下宜优先采用。（2）上游培厚加高，上游培厚加高即在 原大坝上游面培厚大坝坝体，并加高坝顶。在加高培厚前，应视大坝上游坝基地质条件进行 变

24、形和稳定分析，必要时采取适当的处理措施。这种加高方式往往是在大坝上游坝坡抗滑稳 定不满足规范要求，或者是下游坝坡地形、地物不容许培厚加高的条件下采用。采用该方式 培厚加高时，如在水库的淤积物上加高，应根据淤积物固结情况，进行变形和稳定分析，必 要时采取相应的清淤处理措施。（3）戴帽加高，在土石坝坝体加高高度不大，且原坝体的填 筑质量、坝坡抗滑稳定安全裕度以及地震烈度等情况进行论证均满足规范要求时，可采用在 坝顶戴帽加固的方式。（三）土石坝防渗加固技术渗漏问题是病险土石坝主要病害之一，我国在这方面积累了丰富的工程经验，主要处 理方法有混凝土防渗墙、高压喷射灌浆、劈裂灌浆、膏状稳定浆液灌浆、土工膜

25、防渗等。（四）结构安全加固技术结构安全是水库大坝安全的基本要求，结构安全加固应在结构安全评价或结构安全复核 的基础上，根据评价和复核结论，采取适当的加固措施，使其结构稳定性、应力及变形满足 国家及行业现行规范要求。其中土石坝的结构安全加固主要为坝坡稳定加固、坝体密实性加 固及坝体、坝坡裂缝处理等；混凝土坝及泄水、输水建筑物的结构安全加固主要是结构应力 及稳定加固、耐久性处理（抗碳化处理）及裂缝处理等。二、水利水电工程勘测设计技术开展生态型水电工程设计，实现工程和环境和谐建设上水库布置设计具有多项独创性国内大型水电工程首次采用土工膜防渗，创新土工膜防渗结构高压引水道设计走在技术应用的前沿地下厂房

26、设计技术特点和创新机电设计新技术应用下水库大坝改建设计结合建设生态公园重视景观恢复及环境保护、水土保持设计三、大型水利工程建设技术糯扎渡黏土心墙堆石坝的主要技术创新是：（1）直心墙技术。（2）人工掺砾土料。（3）坡度优化。（4）软岩料的采用。（5）在基础理论 研究方面，对静力本构模型进行了改进，使计算成果更为可靠；在构建动力本构模型方面， 对模型中参数随应变和围压变化的规律、模型参数确定方法及构筑多维量化记忆模型都作了 有益的探索；提出了心墙中可能存在的渗水弱面是产生水力劈力条件的重要论点；提出了针 对高心墙堆石坝坝基混凝土垫层开裂缝隙的渗流模拟分析方法。这些研究成果大多属于国际 领先或先进水

27、平。（6）采用大型碾压设备。（7）数字化大坝信息管理系统。第三讲：土壤质量与土壤资源保护，包括3个小结：土壤质量（soil quality）或土壤键康（health of soil）是指土壤在地球陆地生态系统界面 内维持生物的生产力，保护环境质量和环境稳定性，以及促进动物和人类健康行为的能力。 它是衡量和反映土壤资源与环境特性、功能和变化状态的综合体现与标志。美国土壤学会把土壤质量定义为:在自然或人类生态系统边界内，土壤具有动植物生产 持续性，保持和提高水、气质量以及支撑人类键康与生活的能力。土壤质量包括三个方面：一是生产力，即土壤提高植物和生物生产力的能力；二是环境 质量，即土壤降低环境污染

28、物和病菌损害，调节新鲜空气和水质量的能力；三是动物和人类 健康，即土壤质量影响动植物和人类健康的能力。土壤质量的定义已不只是将食物安全作为土壤质量的最高标准，还关系到生态系统稳定 性，地球表层生态系统的可持续性，是与土壤形成因素及其动态变化有关的一种固有的土壤 属性。随着人类社会对土壤需求的扩展，土壤的开发强度越来越大，向土壤排放的污染物也成 倍增加。目前，我国遭受不同程度污染的农田已达1000万hm2,对农业生态系统已造成极 大的威胁。防治土壤污染，保护有限的土壤资源不减少，实际上已成为突出的全球问题。同污染类型的土壤污染，其具体治理措施不完全相同，对已经污染的土壤要根据污染实 际情况进行修复。（1）重金属污染土壤的治理措施土壤中重金属的显著化学行为是不移动性、累积性的，具有不可逆性的特点。因此，对 受重金属污染土壤的治理要根据污染程度的轻重进行改良。从降低重金属的活性，减小它的 生物有效性入手，加强土、水管理。1）通过农田的水分调控，调节水田土壤Eh来控制土壤重金属的毒性。2）施用石灰、有机物质等改良剂。3）客土、换土法对于严重污染土壤采用客土或换土是一种切实有效的方法。但此法的代价较高，