一建水利-1.3工程设计

一建水利工程设计，包含水利工程等级划分、水工建筑等级划分、特征水位与特征库容、合理使用年限和耐久性、结构荷载、设计方法等，必备复习资料分享，方便大家备考时翻阅查看，提高复习效率，希望对大家备考有所帮助。

水利/第一章/第三节/工程设计

• 水利工程等级划分
  • 工程等级
    • Ⅰ级
      • Ⅱ级
        • Ⅲ级
          • Ⅳ级
            • Ⅴ级
  • 工程规模
    • 大（1）型
      • 大（2）型
        • 中型
          • 小（1）型
            • 小（2）型
  • 水库总库容 /10^8m3
    • ≥10
      • 1≤X＜10
        • 0.1≤X＜1
          • 0.01≤X＜0.1
            • 0.001≤X＜0.01
  • 速记
    • 5级≥10^5
      • 4级≥10^6
        • 3级≥10^7
          • 2级≥10^8
            • 1级≥10^9
  • 发电装机容量/MW
    • ≥1200
      • 300≤X＜1200
        • 50≤X＜300
          • 10≤X＜50
            • X＜10
    • 速记：1台宝马530，120万，反向穿插乘以10
• 水工建筑等级划分
  • 工程等级
    • Ⅰ级
      • Ⅱ级
        • Ⅲ级
          • Ⅳ级
            • Ⅴ级
  • 主要建筑物
    • 1级
      • 2级
        • 3级
          • 4级
            • 5级
  • 次要建筑物
    • 3级
      • 3级
        • 4级
          • 5级
            • 5级
  • 临时建筑
    • 3级（4级）
      • 4级
        • 5级
          • 5级
            • /
              • 分类标准
                • 保护对象
                • 失事后果
                • 使用年限
                • 建筑规模
                • 速记：保湿（失）黏（年）膜（模）
    • 1级工程--3级临时建筑
      • 有特殊要求的1级永久性水工建筑物，推迟工程发挥效益，造成重大灾害和损失
    • 1级工程--4级临时建筑
      • 普通1级永久性水工建筑物，推迟工程发挥效益，造成较大灾害和损失
  • 其他要求
    • 提级处理
      • 2级土石坝
        • 坝高90m
      • 2级混凝土坝、浆砌石坝
        • 坝高130m
      • 3级土石坝
        • 坝高70m
      • 3级混凝土坝、浆砌石坝
        • 坝高100m
      • 坝高超过限值，其级别可提高一级(逐级提高)，但洪水标准可不提高
    • 水库工程中最大高度超过 200m的大坝建筑物，其级别应为1级，其设计标准应专门研究论证，并报上级主管部门审查批准，
• 特征水位与特征库容
  • 特征水位
    • 校核洪水位
      • 水库在非常运用情况下，短期内允许达到的最高水位
    • 设计洪水位
      • 水库在正常运用情况下允许达到的最高水位
    • 防洪高水位
      • 水库遇到下游防护对象的设计标准洪水时,在坝前达到的最高水位 它用以控制洪水，满足水库下游防护对象的防洪要求。
    • 正常蓄水位
      • 水库在正常运用情况下,为满足兴利要求在供水期开始时应蓄到的水位
    • 防洪限制水位
      • 水库在汛期允许兴利蓄水的上限水位,也是水库在汛期防洪运用时的起调水位
    • 死水位
      • 水库在正常运用情况下，允许消落到的最低水位
    • 速记：校舍（设）防震（正）防（死）
  • 特征库容
    • 总库容
      • 校核洪水位→土
        • 最大蓄水
    • 死库容
      • 死水位→土
        • 大坝失效
    • 兴利库容
      • 正常蓄水位→死水位
        • 两者高差为消落深度
    • 防洪库容
      • 防洪高水位→防洪限制水位
        • 汛期一般情况洪水容纳库容
    • 调洪库容
      • 校核洪水位→防洪限制水位
        • 最大洪水容纳库容
    • 重叠库容 结合库容 共用库容
      • 正常蓄水位→防洪限制水位
        • 防洪库容与兴利库容重叠部分
  • 注
    • 非汛期
      • 正常水位→死水位→消落深度
    • 汛期
      • 校核洪水位→设计洪水位→防洪高水位→防洪限制水位
• 合理使用年限和耐久性
  • 合理使用年限
    • 闸门
      • 1级、2级永久水工建筑物
        • 50年
      • 其他永久水工建筑物
        • 30年
  • 耐久性
    • 对于合理使用年限为 100年的水工结构，混凝土耐久性基本要求外，尚应符合
      • 混凝土中的氧离子含量不应大于0.06%
      • 未经论证，混凝土不应采用碱活性集料
    • 混凝土坝、碾压混凝土坝等大体积混凝土材料应满足
      • 应优先选用中热硅酸盐水泥或发热量较低的硅酸盐水泥。
      • 碾压混凝土的水胶比应小于 0.70。
• 结构荷载
  • 永久荷载
    • 建筑物结构自重、永久设备自重、地应力、围岩压力、土压力、预应力锚固荷载、淤沙压力(有排沙设施时可列为偶然荷载)
      • 自身的
  • 可变荷载
    • 主要有静水压力、外水压力、扬压力、动水压力、风荷载、雪荷载、冰压力、冻胀力、浪压力、楼面活荷载、平台活荷载、桥机荷载、闸门启闭机荷载、温度荷载、灌浆荷载、土壤空隙水压力、系缆力、撞击力等。
      • 外力的、时间长
  • 偶然荷载
    • 校核洪水时(非正常情况)的静水压力、地震荷载等。
      • 瞬间的、时间短
• 设计方法
  • 理论分析→试验研究→原型观测→工程类比
• 渗流分析
  • 分析内容
    • 渗透压力
    • 渗透坡降（流速）
    • 确定渗流量
    • 确定侵润线（仅土石坝有）
  • 分析方法
    • 水力学法
    • 流网法
    • 适用于土石坝
    • 流网法
    • 直线比例法
    • 改进阻力系数法
    • 适用于闸基
      • 记：混凝土大坝上画有直线的网格，改进为曲线的流网
    • 数值法
      • 有限元（最有效）
    • 流体力学法
  • 渗透变形
    • 变形形式
      • 流土
        • 黏性土：表面土体隆起、顶穿
        • 非黏性土：粗颗粒群体同时发生移动
        • 产生原因：上升的渗流作用
      • 管涌
        • 非黏性土骨架空隙通道流失、细小颗粒沿着粗大颗粒通道被带出
      • 接触冲刷
        • 两种土体
          • 沿接触面带走细颗粒
            • 平行冲刷
      • 接触流失
        • 两种土体
          • 渗透系数小的图层颗粒被带到渗透系数大的土层
            • 垂直冲刷
    • 预防措施
      • 设置反滤层
        • 作用：滤土、排水
        • 做法：2-3层不同粒径的砂石料组成，粒径顺水流方向由细到粗（反向设置要流失）
        • 材料：耐久、抗风化的砂石料
          • 细粒径颗粒不应穿过粗颗粒层的孔隙
        • 要求
          • 反滤层的渗透性大于被保护土层，能通畅地排出渗透水流，使被保护的土不发生渗透变形
          • 每层内部的颗粒不应移动，细粒径颗粒不应穿过粗颗粒层的孔隙，不致被细粒土淤塞失效
        • 记忆：不淤塞、保护对象不变形，渗透性能大，能排水
      • 工程措施
        • 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。
        • 设置排水沟或减压井
          • 以降低下游渗流口处的渗透压力，并且有计划排除渗水。
        • 对有可能发生管涌地段
          • 应铺设反滤层，拦截可能被渗流带走的细小颗粒。
        • 对有可能产生流土地段
          • 增加渗流出口处的盖重。盖重与保护层之间也应铺设反滤层。
• 建筑材料