水利水电与水资源工程作业指导书

水利水电与水资源工程作业指导书TOC\o"1-2"\h\u13933第1章绪论 4157391.1水利水电工程概述 494081.2水资源工程简介 487241.3作业指导书编制目的与意义 422370第2章水利水电工程设计基础 570482.1工程设计基本原理 579542.1.1结构力学原理 5286572.1.2流体力学原理 5185762.1.3地质学原理 510042.1.4生态环境学原理 5198052.2设计标准与规范 5237882.2.1设计标准 539152.2.2设计规范 699792.3工程设计流程及方法 676042.3.1设计流程 6249892.3.2设计方法 614680第3章水利水电工程地质与地形 6134913.1地质勘察技术 6133573.1.1工程地质调查 6137123.1.2钻探与取样 6298603.1.3地球物理勘探 7260153.1.4岩土试验 7246313.2地质灾害评估与防治 7162003.2.1地质灾害类型 7202783.2.2地质灾害评估 728103.2.3地质灾害防治 7317903.3地形分析及利用 7177953.3.1地形分析 7131553.3.2地形利用 7271603.3.3地形改造 727437第4章水工建筑物设计 8178564.1水工建筑物类型及功能 8297614.1.1水库大坝 8263704.1.2水电站建筑物 8105324.1.3输水建筑物 851194.1.4水闸 8323504.1.5河道整治建筑物 8169934.2水工建筑物设计原则 884904.2.1安全性 8101844.2.2经济性 81774.2.3环保与生态 8283174.2.4可持续发展 8158924.2.5便于施工与维护 9149584.3主要水工建筑物设计要点 986564.3.1水库大坝设计 9164534.3.2水电站建筑物设计 9269504.3.3输水建筑物设计 968054.3.4水闸设计 954764.3.5河道整治建筑物设计 932178第5章水轮发电机组及其辅助设备 10275935.1水轮发电机组选型与布置 10227705.1.1选型原则 1096905.1.2选型依据 1045835.1.3布置要求 10260145.2水轮机主要参数及功能 10128825.2.1水轮机类型 1016285.2.2主要参数 10263005.2.3功能要求 10203065.3发电机及辅助设备 11232625.3.1发电机类型 112565.3.2发电机参数 11108125.3.3辅助设备 1114803第6章水电站电气及自动化系统 1137416.1电气主接线及设备 11218236.1.1电气主接线 118436.1.2主要电气设备 11165146.2电力系统及保护 1228746.2.1电力系统 12232086.2.2电力系统保护 12311166.3水电站自动化系统 12249696.3.1自动化系统概述 12222806.3.2计算机监控系统 12153176.3.3自动装置 1252496.3.4通信系统 1312399第7章水利水电工程施工技术 13310437.1施工组织设计 13239677.1.1施工总体布局 13301967.1.2施工进度计划 1358667.1.3施工资源配置 1319457.1.4施工安全与环保措施 13180627.2主要施工方法及工艺 13295907.2.1土石方工程施工 1361327.2.2混凝土工程施工 13114967.2.3钢筋工程施工 1368037.2.4水工建筑物施工 14296717.2.5金属结构及设备安装 14187207.3施工质量控制与验收 1434027.3.1施工质量控制 14325067.3.2验收标准与程序 1446937.3.3质量问题处理 14302557.3.4施工资料管理 14110877.3.5工程验收 1431386第8章水利水电工程环境保护与生态修复 14201368.1环境影响评价 1489268.1.1评价内容与方法 14129378.1.2评价程序与要求 1498078.2环保措施及生态补偿 15193578.2.1环保措施 15243238.2.2生态补偿 15192788.3生态修复技术及应用 15168108.3.1水生生态修复 15247858.3.2陆生生态修复 158408第9章水资源工程规划与管理 16234819.1水资源调查与评价 16327429.1.1调查内容与方法 169939.1.2水资源评价 1665519.2水资源规划与优化配置 16230269.2.1水资源规划 1684789.2.2水资源优化配置 16196649.3水资源管理与保护 16144079.3.1水资源管理 1650399.3.2水资源保护 1611198第10章水利水电工程安全生产与风险管理 17656910.1安全生产管理 172018110.1.1安全生产责任制 17383510.1.2安全生产规章制度 172309610.1.3安全生产培训与教育 17547710.1.4安全生产投入 17343010.2风险评估与应急预案 172667910.2.1风险评估 17434410.2.2应急预案 17974210.3安全监测及处理 171841210.3.1安全监测 172083010.3.2处理 182882510.3.3安全生产信息管理 18157310.3.4安全生产考核与奖惩 18第1章绪论1.1水利水电工程概述水利水电工程是指利用水力资源进行发电、灌溉、供水、防洪等综合利用的工程。我国水资源丰富，水力资源理论蕴藏量居世界首位。水利水电工程在国民经济和社会发展中具有举足轻重的地位，是推动我国经济社会发展的重要支柱。本章将从水利水电工程的基本概念、工程类型、发展历程等方面进行概述。1.2水资源工程简介水资源工程是研究水资源的开发、利用、治理、保护和管理的学科。水资源是国民经济发展的重要基础资源，涉及到生活、生产、生态等多个方面。水资源工程主要包括水资源评价、水资源规划、水资源配置、水资源保护等内容。本章将对水资源工程的基本概念、研究领域和主要任务进行介绍。1.3作业指导书编制目的与意义本作业指导书旨在为水利水电与水资源工程提供一套系统的作业指导，明确作业过程中各环节的操作要求、技术规范和质量标准，以保证工程项目的顺利进行。编制本作业指导书的目的与意义如下：（1）规范作业流程。本作业指导书对水利水电与水资源工程各阶段的作业流程进行了详细阐述，有助于指导作业人员按照规范要求进行施工，提高工程质量和效率。（2）提高工程质量。本作业指导书明确了各作业环节的技术要求和质量标准，有利于加强工程质量控制，降低工程质量风险。（3）保障施工安全。本作业指导书对施工安全进行了充分考虑，提出了针对性的安全措施，有助于预防安全的发生，保障作业人员的人身安全。（4）促进技术进步。本作业指导书介绍了水利水电与水资源工程领域的新技术、新工艺、新材料，为工程技术人员提供了学习与交流的平台，有助于推动行业技术进步。（5）提高项目管理水平。本作业指导书对项目管理的各项工作进行了系统梳理，有助于提高项目管理水平，保证工程项目按照预定目标顺利实施。通过本作业指导书的编制和应用，有助于提高水利水电与水资源工程的建设水平，为我国水利事业的发展贡献力量。第2章水利水电工程设计基础2.1工程设计基本原理水利水电工程设计是基于自然科学和社会科学的一系列原理和方法，旨在实现工程的安全、经济、适用和美观。本章主要阐述工程设计的基本原理，包括结构力学、流体力学、地质学、生态环境学等基础科学理论在水利水电工程中的应用。2.1.1结构力学原理结构力学是研究工程结构在外力作用下的受力、变形和稳定性问题。在水利水电工程设计中，结构力学原理主要用于分析、计算和评估各类水工建筑物的内力、位移和稳定性。2.1.2流体力学原理流体力学研究流体（液体和气体）的物理性质、运动规律及其与周围环境的相互作用。水利水电工程设计中，流体力学原理主要用于分析水工建筑物中的水流、泥沙运动、波浪等自然现象。2.1.3地质学原理地质学是研究地球的构造、地层、岩石、地貌等自然现象的科学。在水利水电工程设计中，地质学原理主要用于分析工程场地的地质条件，为工程选址、地基处理和地质灾害防治提供依据。2.1.4生态环境学原理生态环境学是研究生物与环境相互作用的科学。在水利水电工程设计中，生态环境学原理主要用于评估工程对生态环境的影响，制定生态保护措施，实现工程建设与生态环境的和谐共生。2.2设计标准与规范水利水电工程设计标准与规范是保证工程质量和安全的重要依据。本章主要介绍我国水利水电工程设计所遵循的标准和规范。2.2.1设计标准设计标准主要包括水利水电工程的规模、等级、功能、设计洪水标准、地震设防标准等。设计标准应根据工程性质、地理位置、经济社会需求等因素综合确定。2.2.2设计规范设计规范是针对水利水电工程中的各类建筑物、结构和设备，制定的技术要求和操作规程。主要包括：水工建筑物设计规范、混凝土结构设计规范、钢结构设计规范、电气设备设计规范等。2.3工程设计流程及方法水利水电工程设计流程和方法是实现工程设计目标的关键环节。本章介绍一般性的工程设计流程和方法。2.3.1设计流程（1）初步设计阶段：主要包括工程勘察、方案比选、设计计算和编制初步设计文件等。（2）施工图设计阶段：在初步设计基础上，对工程建筑物、结构和设备进行详细设计，编制施工图设计文件。（3）设计变更与优化：根据工程建设过程中出现的新情况、新问题，及时进行设计变更和优化。2.3.2设计方法（1）经验法：依据类似工程经验和设计规范，进行类比设计和参数选取。（2）理论计算法：运用结构力学、流体力学、地质学等基础科学理论，对工程问题进行计算分析。（3）模拟法：通过数学模型、物理模型等方法，模拟工程实际情况，验证设计方案。（4）综合分析法：结合多种设计方法，综合考虑工程的安全、经济、适用和美观等因素，优化设计方案。第3章水利水电工程地质与地形3.1地质勘察技术3.1.1工程地质调查工程地质调查是水利水电工程前期工作的重要环节。其主要任务是查明工程区域内的地质条件，为工程设计、施工及运行提供地质依据。调查内容主要包括：地层岩性、地质构造、岩体结构、水文地质条件等。3.1.2钻探与取样钻探与取样是获取地下地质信息的主要手段。应根据工程需要，合理布置钻孔，采用适当的钻探工艺，获取高质量的岩心样品。同时对取样进行详细的描述、分类和测试，为工程设计提供可靠的数据。3.1.3地球物理勘探地球物理勘探方法具有快速、经济、高效的特点，常用于初步评价地质条件。常见方法有：地震勘探、电法勘探、磁法勘探等。应根据工程特点及地质条件，选择合适的地球物理勘探方法。3.1.4岩土试验岩土试验是评价地基承载力和稳定性、确定工程参数的重要手段。主要包括：岩石力学试验、土力学试验、三轴试验等。试验结果应严格遵循相关规范，保证准确性。3.2地质灾害评估与防治3.2.1地质灾害类型地质灾害类型主要包括：滑坡、崩塌、泥石流、地面沉降等。应根据工程地质条件，识别潜在的地质灾害类型。3.2.2地质灾害评估地质灾害评估应结合地质勘察成果，对潜在地质灾害进行危险性分析、预测和评价。评估方法包括：定性评估、半定量评估、定量评估等。3.2.3地质灾害防治针对不同类型的地质灾害，采取相应的防治措施。主要包括：截排水、加固、锚固、抗滑桩、挡土墙等。防治措施应结合工程实际，保证安全、经济、环保。3.3地形分析及利用3.3.1地形分析地形分析是研究地形对水利水电工程影响的重要环节。主要包括：地形地貌、坡度、坡向、高程等。分析结果为工程布局、设计及施工提供依据。3.3.2地形利用合理利用地形对提高工程效益具有重要意义。应根据地形特点，优化工程布局，降低工程投资。同时注重生态环境保护，减少对地形地貌的破坏。3.3.3地形改造在必要时，对地形进行改造以满足工程需求。地形改造应充分考虑地形地质条件，保证施工安全、经济合理。改造方法包括：挖填方、爆破、堆坡等。第4章水工建筑物设计4.1水工建筑物类型及功能水工建筑物是指为满足水利水电与水资源工程需求而修建的各类建筑物。其主要类型及功能如下：4.1.1水库大坝水库大坝主要用于拦截河流，形成水库，调节河流径流，提高水资源利用率。大坝类型包括土石坝、重力坝、拱坝等。4.1.2水电站建筑物水电站建筑物包括挡水建筑物、泄水建筑物、发电厂房、升压站等，其主要功能是利用水能发电。4.1.3输水建筑物输水建筑物主要用于输送水资源，包括渠道、隧洞、涵洞、渡槽等。4.1.4水闸水闸主要用于调节水位、控制水流，分为节制闸、分洪闸、排水闸等。4.1.5河道整治建筑物河道整治建筑物主要用于改善河流流态，保护河岸，提高防洪能力，包括护岸、丁坝、潜坝等。4.2水工建筑物设计原则水工建筑物设计应遵循以下原则：4.2.1安全性水工建筑物设计应保证在各种工况下结构安全可靠，防止发生。4.2.2经济性在满足安全、适用、美观的前提下，应尽量降低工程投资，提高投资效益。4.2.3环保与生态水工建筑物设计应充分考虑环境保护和生态平衡，减少对周边环境的影响。4.2.4可持续发展水工建筑物设计应注重资源的合理利用，实现经济、社会、环境可持续发展。4.2.5便于施工与维护水工建筑物设计应考虑施工和运行维护的便利性，降低工程建设和运行成本。4.3主要水工建筑物设计要点4.3.1水库大坝设计（1）根据地形、地质、水文、气象等条件，选择合适的大坝类型。（2）确定合理的坝高、坝型、坝轴线等。（3）进行大坝结构设计，保证稳定性、抗滑性、渗流控制等。（4）考虑大坝施工、运行维护及安全监测。4.3.2水电站建筑物设计（1）根据水能资源、地质条件、环境影响等因素，选择合适的水电站类型。（2）合理布局挡水建筑物、泄水建筑物、发电厂房等。（3）进行电站结构设计，保证安全、经济、环保。（4）考虑电站施工、运行维护及安全监测。4.3.3输水建筑物设计（1）根据地形、地质、水资源需求等因素，选择合适的输水建筑物类型。（2）合理确定输水线路、设计流量、建筑物规模等。（3）进行输水建筑物结构设计，保证输水安全、高效。（4）考虑输水建筑物施工、运行维护及安全监测。4.3.4水闸设计（1）根据水利工程需求、地形、地质等因素，选择合适的水闸类型。（2）合理确定水闸规模、结构形式、闸室布置等。（3）进行水闸结构设计，保证闸室稳定、闸门启闭灵活。（4）考虑水闸施工、运行维护及安全监测。4.3.5河道整治建筑物设计（1）根据河道特点、防洪需求、生态保护等因素，选择合适的河道整治建筑物类型。（2）合理确定建筑物规模、布局、结构形式等。（3）进行河道整治建筑物结构设计，保证河道整治效果。（4）考虑河道整治建筑物施工、运行维护及生态保护。第5章水轮发电机组及其辅助设备5.1水轮发电机组选型与布置5.1.1选型原则水轮发电机组的选型应遵循技术先进、经济合理、安全可靠、便于维护的原则。根据水电站的设计水头、流量、地形地质条件等因素，合理选择水轮发电机组类型、型号及规格。5.1.2选型依据（1）水头范围：根据水电站设计水头，选择相应的水轮机型号；（2）流量要求：保证水轮机在额定工况下运行，满足水电站发电需求；（3）地形地质条件：考虑水轮发电机组布置的可行性，尽量减少土建工程量；（4）设备功能：选用成熟、可靠的水轮发电机组，保证设备长期稳定运行。5.1.3布置要求（1）水轮发电机组应布置在便于施工、安装、检修和维护的部位；（2）水轮发电机组中心线应与水电站主厂房中心线相一致；（3）水轮发电机组布置应满足水电站整体布局和美观要求；（4）水轮发电机组与周围建筑物、设备之间应保持必要的距离，便于运行和维护。5.2水轮机主要参数及功能5.2.1水轮机类型水轮机主要包括混流式、轴流式、斜流式和冲击式等类型。根据水电站设计水头、流量等条件，选择合适的水轮机类型。5.2.2主要参数（1）水轮机转速：根据发电机转速和设计水头，合理选择水轮机转速；（2）水轮机效率：选择高效率的水轮机，降低水能损失；（3）水轮机出力：保证水轮机在额定工况下满足水电站发电需求；（4）空化系数：选择合适的空化系数，避免水轮机发生空化现象。5.2.3功能要求（1）水轮机应具有优良的运行功能，保证在各种工况下稳定、高效运行；（2）水轮机应具有良好的抗泥沙磨损功能，提高设备使用寿命；（3）水轮机应具备良好的调节功能，满足水电站调峰、调频需求。5.3发电机及辅助设备5.3.1发电机类型发电机主要包括同步发电机和异步发电机。根据水电站设计要求，选择合适的发电机类型。5.3.2发电机参数（1）额定功率：根据水电站设计发电容量，选择合适的发电机额定功率；（2）额定电压：根据电网要求，选择合适的发电机额定电压；（3）额定转速：与水轮机转速相匹配，保证发电机的正常运行。5.3.3辅助设备（1）调速器：调节水轮机转速，保证发电机输出电压稳定；（2）励磁系统：为发电机提供直流励磁电源，提高发电机电压和功率因数；（3）冷却系统：保证发电机在正常运行温度范围内工作，提高设备使用寿命；（4）保护装置：对发电机及其辅助设备进行保护，保证设备安全运行。第6章水电站电气及自动化系统6.1电气主接线及设备6.1.1电气主接线水电站电气主接线设计应遵循可靠性、灵活性和经济性原则。电气主接线应包括发电机、变压器、断路器、隔离开关、母线、接地网等主要设备。本节主要介绍电气主接线的设计要求和配置方案。6.1.2主要电气设备（1）发电机：水轮发电机是水电站的核心设备，负责将水能转换为电能。应根据水电站的规模、水头和流量等因素选择合适的发电机。（2）变压器：变压器用于升高或降低电压，以满足输电和用电需求。应选用高效、低损耗、可靠性高的变压器。（3）断路器：断路器是电力系统中最重要的保护设备，用于切断故障电路，保护系统安全。（4）隔离开关：隔离开关用于在断路器断开的情况下，对设备进行隔离操作，保证安全。（5）母线：母线是连接各个电气设备的导体，负责传输电能。（6）接地网：接地网用于保证电气设备的安全运行，降低故障电压。6.2电力系统及保护6.2.1电力系统水电站电力系统主要包括发电机、变压器、输电线路、配电装置等。本节主要介绍电力系统的组成、运行原理和设计要求。6.2.2电力系统保护（1）主变压器保护：包括差动保护、过电流保护、接地保护等。（2）发电机保护：包括过电压保护、欠电压保护、过负荷保护、短路保护等。（3）线路保护：包括距离保护、方向保护、接地保护等。（4）母线保护：包括母线差动保护、母线接地保护等。6.3水电站自动化系统6.3.1自动化系统概述水电站自动化系统主要包括计算机监控系统、自动装置、通信系统等。自动化系统应实现以下功能：（1）数据采集与处理：实时监测水电站各设备运行参数，为运行管理提供依据。（2）设备控制：实现对水电站主要设备的自动控制。（3）故障诊断与报警：对水电站设备进行故障诊断，及时发出报警信号。（4）通信与联络：实现水电站内部及与上级调度中心的信息传输与联络。6.3.2计算机监控系统计算机监控系统是水电站自动化系统的核心。其主要功能包括：（1）数据采集与处理：采集水电站各设备运行数据，进行处理和存储。（2）设备监控：实时监控水电站各设备运行状态，实现远程控制。（3）运行管理：为运行管理人员提供操作界面，实现运行管理。6.3.3自动装置自动装置主要包括：（1）自动发电控制：根据负荷需求，自动调节发电机输出功率。（2）自动电压控制：维持水电站母线电压稳定。（3）自动频率控制：保持水电站与电网的同步运行。6.3.4通信系统通信系统主要包括：（1）内部通信：实现水电站内部各设备间的信息传输。（2）外部通信：实现水电站与上级调度中心、相邻电站之间的信息传输。（3）通信设备：包括光缆、通信设备、调度电话等。第7章水利水电工程施工技术7.1施工组织设计7.1.1施工总体布局根据工程规模、特点及施工条件，制定合理的施工总体布局，保证施工顺利进行。主要包括施工交通组织、施工临时设施布局、施工材料设备配置等。7.1.2施工进度计划根据工程量、施工方法、资源供应等因素，编制施工进度计划，明确各阶段施工任务、时间节点及相互关系。7.1.3施工资源配置合理配置施工人力资源、材料、设备等资源，保证施工过程中资源充足、合理利用。7.1.4施工安全与环保措施制定施工安全、环保措施，保证施工过程中人员安全、环境友好。7.2主要施工方法及工艺7.2.1土石方工程施工采用合适的土石方施工方法，如挖掘、填筑、压实等，保证工程质量。7.2.2混凝土工程施工采用先进的混凝土施工工艺，包括模板制作、混凝土浇筑、养护等，保证混凝土结构质量。7.2.3钢筋工程施工按照设计要求，采用合理的钢筋施工工艺，包括钢筋加工、绑扎、焊接等，保证钢筋工程安全可靠。7.2.4水工建筑物施工根据不同类型的水工建筑物，采用相应的施工方法，如重力坝、土石坝、混凝土坝等。7.2.5金属结构及设备安装严格按照设计图纸及规范要求，进行金属结构及设备安装，保证工程质量和设备运行安全。7.3施工质量控制与验收7.3.1施工质量控制制定施工质量控制措施，包括原材料检验、施工过程监控、施工记录等，保证施工质量符合设计及规范要求。7.3.2验收标准与程序明确验收标准，按照相关规范和程序进行分阶段、分部位验收，保证工程质量。7.3.3质量问题处理对施工过程中出现的质量问题，及时进行分析、处理，制定整改措施，防止质量问题扩大。7.3.4施工资料管理做好施工资料收集、整理、归档工作，为工程验收、维护及运行提供依据。7.3.5工程验收组织相关单位进行工程验收，保证工程满足设计要求，达到预期效果。第8章水利水电工程环境保护与生态修复8.1环境影响评价8.1.1评价内容与方法本节主要阐述水利水电工程对周边环境可能产生的影响，包括水文、地质、气候、生物多样性等方面的评估。采用定性与定量相结合的评价方法，依据我国相关法律法规，对工程环境影响进行科学评价。8.1.2评价程序与要求按照环境影响评价的程序，从项目立项、可行性研究、设计、施工、运营等阶段，对工程可能产生的环境影响进行预测、分析和评价。保证评价过程严谨、全面，为环保措施及生态修复提供科学依据。8.2环保措施及生态补偿8.2.1环保措施针对环境影响评价结果，制定相应的环保措施，包括但不限于以下几点：（1）水环境保护：加强水污染防治，保证工程区及下游水体质量。（2）大气环境保护：采取措施降低施工和运营过程中的大气污染物排放。（3）噪声与振动控制：合理布局施工场地，采用隔声、吸声等措施降低噪声和振动影响。（4）固废处理与处置：对固体废物进行分类处理，实现减量化、无害化、资源化。8.2.2生态补偿（1）生态补偿原则：遵循公平、公正、公开的原则，对受影响的生态系统进行补偿。（2）生态补偿措施：根据生态系统受损程度，采取植被恢复、生物多样性保护、生态水位保障等措施。8.3生态修复技术及应用8.3.1水生生态修复（1）河流生态修复：采用生态护岸、人工湿地、生态浮床等技术，恢复河流生态系统。（2）湖泊生态修复：通过控制污染源、底泥疏浚、植被恢复等措施，改善湖泊水质和生态环境。8.3.2陆生生态修复（1）植被恢复：采用人工造林、草地恢复、生态固沙等技术，提高植被覆盖率。（2）土壤改良：采用生物、化学、物理等方法，改善土壤结构和肥力，促进土壤生态功能的恢复。（3）动物生境修复：针对受影响野生动物，采取设立自然保护区、建设生态通道等措施，保障动物栖息地。通过以上措施，最大限度地降低水利水电工程对环境的负面影响，实现工程与生态环境的和谐共生。第9章水资源工程规划与管理9.1水资源调查与评价9.1.1调查内容与方法本节主要介绍水资源调查的内容与方法。针对水资源调查，应包括地表水资源、地下水资源、水质状况及水资源利用现状等方面。调查方法主要包括文献资料收集、现场勘查、遥感技术、地理信息系统（GIS）等。9.1.2水资源评价水资源评价主要包括水资源数量、质量、时空分布及开发利用潜力等方面。本节将阐述水资源评价的方法、指标体系及评价标准，为水资源规划与管理提供科学依据。9.2水资源规划与优化配置9.