1、2012水利水电工程管理与实务(一级建造师)精讲班讲义第1讲概述1F410000 水利水电工程技术题型有两种，选择题和案例题，其中选择题分为单选题和多选题。洪水标准1F411010 水利水电工程建筑物1F411011掌握水利水电工程等级划分及水库特征水位一、洪水标准按某种频率或重现期表示的洪水称洪水标准，包括洪峰流量和洪水总量。永久性水工建筑物洪水标准分为设计洪水标准、校核洪水标准。临时性水工建筑物洪水标准根据结构类型和级别，结合风险分析合理选择。山区、丘陵区和平原、滨海区洪水标准不同降标准：当山区、丘陵地区的水利水电工程永久性水工建筑物的挡水高度低于15m，且上下游最大水头差小于10m时，其
2、洪水标准宜按平原、滨海地区标准确定。当平原、滨海地区的水利水电工程其永久性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、丘陵区标准确定。（二）临时性水工建筑物的洪水标准工程等级的划分二、工程等级的划分（一）水利水电工程等别划分根据水利水电工程等级划分及洪水标准（SL 2522000）的规定水引水中工程等别根据工程规模、效益以及工程在国民经济中的重要性划分为五等。对于综合利用的水利水电工程，当按各综合利用项目的分等指标确定的等别不同时，其工程等别应按其中的最高等别确定。拦河闸工程的等别根据其过闸流量的大小进行分等。灌溉、排水泵站的等别划分见表1F411011
3、7。（二）水工建筑物的级别1永久性水工建筑物级别水利水电工程的永久性水工建筑物的级别应该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，见表1F4110118。堤防工程水工建筑物的级别，应该按照堤防工程设计规范（GB 5028698）确定。2临时性水工建筑物级别对于水利水电工程施工期使用的临时性挡水和泄水建筑物的级别，应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，按表1F4110119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。水库特征水位及水库特征库容三、水库特征水位
4、及水库特征库容（一）水库特征水位1校核洪水位。水库遇大坝的校核洪水时在坝前达到的最高水位。2设计洪水位。水库遇大坝的设计洪水时在坝前达到的最高水位。3防洪高水位。水库遇下游保护对象的设计洪水时在坝前达到的最高水位。4防洪限制水位（汛前限制水位）。水库在汛期允许兴利的上限水位，也是水库汛期防洪运用时的起调水位。5正常蓄水位（正常高水位、设计蓄水位、兴利水位）。水库在正常运用的情况下，为满足设计的兴利要求在供水期开始时应蓄到的最高水位。6死水位。水库在正常运用的情况下，允许消落到的最低水位。（二）水库特征库容1静库容。坝前某一特征水位水平面以下的水库容积。2总库容。最高水位以下的水库静库容。3防洪
5、库容。防洪高水位至防洪限制水位之间的水库容积。4调洪库容。校核洪水位至防洪限制水位之间的水库容积。5兴利库容（有效库容、调节库容）。正常蓄水位至死水位之间的水库容积。6共用库容（重复利用库容、结合库容）。正常蓄水位至防洪限制水位之间汛期用于蓄洪、非汛期用于兴利的水库容积。7死库容。死水位以下的水库容积。水库特征水位和相应库容关系见图1F411011。专业工程管理与实务(水利水电)(一级建造师)精讲班第2讲讲义水工建筑物的分类1F411012 熟悉水工建筑物的分类水工建筑物一般按它的作用和使用时期等来进行分类。（一）水工建筑物按作用分类水工建筑物按其作用可分为挡水建筑物、泄水建筑物、输水建筑物、
6、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。1挡水建筑物。是用来拦截江河，形成水库或壅高水位的建筑物，如各种坝和水闸，或用以抗御洪水，如沿江河海岸修建的堤防、海塘等。2泄水建筑物。是用于宣泄多余洪水量、排放泥沙和冰凌，以及为了人防、检修而放空水库、渠道等，以保证大坝和其他建筑物安全的建筑物。如各种溢流坝、坝身泄水孔、岸边溢洪道和泄水隧洞等。3输水建筑物。是为了发电、灌溉和供水的需要，从上游向下游输水用的建筑物，如引水隧洞、引水涵管、渠道、渡槽、倒虹吸等。4取（进）水建筑物。是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进水闸、扬水站等。5整治建
7、筑物。是用以改善河流的水流条仵，调整河流水流对河床及河岸的作用以及为防护水库、湖泊中的波浪和水流对岸坡冲刷的建筑物，如丁坝、顺坝、导流堤、护底和护岸等。6专门为灌溉、发电、过坝需要而兴建的建筑物。（1）水电站建筑物：如水电站用的压力管道、压力前池、调压室、电站厂房。（2）灌溉、排水建筑物：如灌溉渠道上的节制闸、分水闸和渠道上的建筑物（渡槽、倒虹吸、跌水等）。（3）水运建筑物：保证河流通航及浮运木材而修建的建筑物，如升船机、船闸、筏道、码头等。（4）给水、下水建筑物：如自来水厂的抽水站、滤水池和水塔，以及排除污水的下水道等。（5）渔业建筑物：为了使河流中鱼类通过闸坝而修建的鱼道、升鱼机等。有些水
8、工建筑物在枢纽中所起的作用并不是单一的。例如溢流坝既起挡水作用，又起泄水作用；水闸既可挡水，又能泄水，还可作为灌溉渠首或供水工程的取水建筑物等。在水利枢纽布置时，应尽量使一个建筑物起到多种作用。（二）水工建筑物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。1永久性建筑物是指工程运行期间长期使用的水工建筑物。根据其重要性又分为主要建筑物和次要建筑物。（1）主要建筑物是指失事后造成下游灾害或严重影响工程效益的水工建筑物。例如：坝、泄水建筑物、输水建筑物及电站厂房等。（2）次要建筑物是指失事后不致造成下游灾害，对工程效益影响不大，易于恢复的水工建筑物。例如：失事后不影响主要建筑物
9、和设备运行的挡土墙、导流墙、工作桥及护岸等。2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。（三）水工建筑物按构造分类水工建筑物中的坝体按构造分类分为重力坝、拱坝、支墩坝等。1重力坝可分为实体重力坝、宽缝重力坝、空腹重力坝、浆砌石重力坝等。2拱坝按坝体的拱弧半径和中心角，通常可分为：等半径式拱坝、定角式拱坝、变半径式拱坝。按厚薄程度不同又可分为：薄拱坝、一般拱坝、重力拱坝。3支墩坝按其结构形式可以分为：平板坝、大头坝、连拱坝。（四）水工建筑物按筑坝材料分类水工建筑物的坝体按筑坝材料可以分为土石坝、混凝土坝、浆砌石坝、钢筋混凝土坝、木坝等。1混凝土坝按受力形式可以分为混凝土重力坝
10、和拱坝，按施工方法又可分为碾压混凝土重力坝和拱坝等。2土石坝根据筑坝施工方法可以分为：碾压式土石坝、抛填式堆石坝、定向爆破堆石坝、水力冲填坝和水坠坝等。应用最广的是碾压式土石坝。其按照土料在坝身内的配置和防渗体的材料不同分为：均质坝、黏土心墙和斜墙坝、人工材料心墙和斜墙坝、多种土质坝、土石混合坝等。（五）渠系建筑物按其作用分类渠系建筑物按其作用可分为：渠道、调节及配水建筑物、交叉建筑物（如渡槽、倒虹吸管、涵洞等）、落差建筑物（跌水及陡坡）、泄水建筑物、冲沙和沉沙建筑物、量水建筑物等。1渡槽：渠道与山谷、河流、道路相交，为连接渠道而设置的过水桥，称为渡槽。由进口段、槽身、出口段及支承结构等部分组
11、成。渡槽按支承结构的形式可分为梁式渡槽和拱式渡槽两大类。渡槽按施工方法分为装配式渡槽和现浇式渡槽两种类型。2倒虹吸管：是当渠道横跨山谷、河流、道路时，为连接渠道而设置的压力管道，其形状如倒置的虹吸管。由进口段、管身和出口段三部分组成。3涵洞：由进口段、洞身和出口段三部分组成。涵洞有圆管涵、拱涵或箱涵等几种形式。4跌水及陡坡：跌水由跌水口、进口连接段、跌水墙、侧墙、消力池和出口连接段组成。跌水多用浆砌石或混凝土建造。陡坡和跌水的主要区别在于前者是以斜坡代替跌水墙。水力荷载1F411020 水力学在水利水电工程中的应用1F411021 熟悉水力荷载一、主要水力荷载永久作用荷载、可变作用荷载和偶然作
12、用荷载。其中可变作用荷载包括：静水压力、扬压力、动水压力、水锤压力、浪压力、外水压力、风荷载、雪荷载、冰压力、冻胀力、温度荷载、土壤孔隙水压力、灌浆压力等；偶然作用荷载包括：地震作用、校核洪水位时的静水压力。静水压力、扬压力、浪压力和冰压力是水工建筑物上所承受的主要水力荷载。二、静水压力静水压力分为作用于平面上和曲面上的静水总压力两种情况。其中作用在矩形平面上的静水总压力的大小，等于分布在平面上各点静水压强的总和。式中 L平面的长度（m）；b平面的宽度（m）；水的重度（kNm）；h1、h2倾斜放置的矩形平面的顶面和底面距水面的深度（m）。静水总压力P的作用点通过矩形平面ABEF的对称轴OO上，
13、同时，静水总压力P的作用点还通过压强分布图的形心点Q。三、扬压力扬压力是指渗流场内作用于计算截面以上的水压强度的集合。以混凝土实体重力坝为例，取某计算截面以上的坝体部分为讨论对象。（）坝底扬压力如图1F4110212（a）所示，库水经坝基向下游渗透时的扬压力。浮托力矩形abcd部分是下游水深H，形成的上举力。渗透压力多边形cdef部分是由上下游水位差形成的渗透水流产生的上举力。扬压力浮托力渗透压力 取值范围当设有防渗帷幕，并在防渗帷幕后设排水孔幕时，坝底扬压力分布中，浮托力近似按矩形分布，压力强度为H2；渗透压力呈折线分布，在坝踵处为全水头（H1一H2）H，在排水幕处为H，为扬压力折减系数，在
14、坝趾处为0，中间按直线变化。水工建筑物荷载设计规范（DL50771997）建议河床坝段025，岸坡坝段035。（二）坝体扬压力作用于坝体各计算截面上的扬压力，如图1F4110212（b）所示，因坝身排水管幕有降低渗压的作用，水工建筑物荷载设计规范（DL50771997）建议在排水幕处折减系数02。四、浪压力因波浪对水工建筑物临水面形成的浪压力与波浪的几何要素直接相关。波浪的几何要素包括波高、波长、波速等。五、动水压力溢流坝泄水时，在溢流面上作用有动水压力。坝顶曲线段和直线段上的动水压力很小，可忽略不计。在反弧段上，可根据水流的动量方程求解动水压力。六、冰压力冰压力包括静冰压力和动冰压力。（一）
15、静冰压力在寒冷地区的冬季，水面结冰的厚度自数厘米至lm以上。当温度回升时（仍低于0），因冰盖膨胀对建筑物表面产生的冰压力称为静冰压力。静冰压力的大小与冰层厚度，开始升温时的气温及温升率有关。（二）动冰压力冰盖解冻后，冰块随水流漂移，撞到建筑物上而产生的撞击力称为动冰压力。渗流分析1F411022 熟悉渗流分析一、土坝渗流渗流分析的内容包括确定浸润线的位置；确定渗流的主要参数渗流流速与坡降；确定渗流量。进行渗流分析的方法较简单的有水力学法和流网法。（一）水力学法假定坝体内土质是均质的，各方向的渗透系数相同；渗流是层流，符合达西定律，任一铅直线上的流速和水头是常数。（二）流网法流网法是一种图解法，
16、渗流场内由流线和等势线构成的网格称为流网，如图lF41l022所示。二、闸基渗流闸基渗流计算的目的，在于求解渗流区内的渗透压力、渗透坡降、渗透流速及渗流量。进行渗流分析的方法较简单的有流网法和阻力系数法。三、渗透系数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。渗透系数尼的计算公式如下：Q实测的流量（m3/s）；A通过渗流的土样横断面面积（m2）；L通过渗流的土样高度（m）；H实测的水头损失（m）。四、渗透变形渗透变形又称为渗透破坏，是指在渗透水流的作用下，土体遭受变形或破坏的现象。一般可分为
17、管涌、流土、接触冲刷、接触管涌或接触流土等类型。破坏性的渗透变形能够导致水工建筑物的失事。渗透变形（1）管涌 非黏性土 小颗粒穿过大颗粒1）临界坡降2）破坏坡降管涌：允许坡降 = 临界坡降/K（2）流土 非黏性土 颗粒群同时移动 黏性土 隆起、断裂、浮动流土：允许坡降 = 破坏坡降/K（3）接触冲刷两种颗粒土 水流沿着交界面引起冲刷（4）接触流土和接触管涌 两种介质(至少一中颗粒土) 接触面（5）防止渗透变形的工程措施产生管涌和流土的条件主要取决于渗透坡降和土的颗粒组成。因此，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。具体工程措施为：1设置水平与垂直防渗体，增加渗径
18、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对有可能发生管涌的地段，应铺设反滤层，拦截可能被渗流带走的细小颗粒。4对有可能产生流土的地段，则应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。应当指出，渗透变形可以是单一形式出现，也可以是以多种形式出现于不同部位。（六）反滤层和过渡层反滤层的作用是滤土排水，防止在水工建筑物渗流出口处发生渗透变形。在土质防渗体与坝身或与坝基透水层相邻处以及渗流出口处，必须设置反滤层。对反滤层的要求是：1相邻两层间，颗粒较小的一层的土体颗粒不能穿过较粗的一层土体颗粒的孔隙；2各层内的土体颗粒不能发
19、生移动，相对要稳定；3被保护土壤的颗粒不能够穿过反滤层；4反滤层不能够被淤塞而失效；5耐久、稳定，在使用期间不会随着时间的推移和环境的影响而发生性质的变化。专业工程管理与实务(水利水电)(一级建造师)精讲班第3讲课件讲义水流形态及消能方式1F411023 了解水流形态及消能方式一、水流形态从描述水流的不同角度出发，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。水流形态恒定流 流场中任何空间上所有的运动要素不随时间改变非恒定流 有任何一个运动要素随时间改变均匀流 水流的流线为相互平行的直线非均匀流 不是相互平行的直线渐变流 水流的流线几乎近于平行急变流 流线间
20、夹角很大或流线曲率半径很小层流 水流流速较小各流层液体有条不紊地运动互不混掺紊流 水流的流速较大，形成涡体，相互混掺二、能量转换根据能量守恒原理，恒定水流的能量方程为：能量转换伯努力能量方程（1F411023）位能、压能、动能可以相互转换两个断面间能量守衡三、消能方式修建闸、坝等泄水建筑物后，下泄的水流往往具有很高的流速。动能比较大，为了减小对下游河道的冲刷，采取的消能方式有：底流消能、挑流消能、面流消能、消力戽消能。（一）底流消能如图1F4110231所示，是利用水跃消能，将泄水建筑物泄出的急流转变为缓流，以消除多余动能的消能方式。它主要是靠水跃产生的表面旋滚与底部高流速的主流间的强烈紊动、
21、剪切和掺混作用。该法具有流态稳定、消能效果较好，对地质条件和尾水变幅适应性强以及水流雾化很小等优点，多用于低水头、大流量、地质条件较差的泄水建筑物。但护坦较长，土石方开挖量和混凝土方量较大，工程造价较高。该法对地质条件的要求较低，既适用于坚硬岩基，也适用于较软弱或节理裂隙较为发育的岩基。（二）挑流消能如图lF4110232所示，是利用溢流坝下游设置挑流坎，把高速水流挑射到下游空中，然后扩散的掺气水流跌落到坝下游河道内，在尾水水深中发生漩涡、冲击、掺搅、紊动、扩散、剪切，以消除能量。但跌落的水流仍将冲刷河床，形成冲刷坑，在冲刷坑中水流继续消能。适用于坚硬岩基上的高、中坝。（三）面流消能如图1F4
22、110233所示，当下游水深较大且比较稳定时，利用鼻坎将下泄的高速水流的主流挑至下游水面，在主流与河床之间形成巨大的底部旋滚，旋滚流速较低，避免高速水流对河床的冲刷。余能主要通过水舌扩散、流速分布调整及底部旋滚与主流的相互作用而消除。高流速的主流位于表层。适用于中、低水头工程尾水较深，流量变化范围较小，水位变幅较小，或有排冰、漂木要求的情况。一般不需要作护坦。（四）消力戽消能如图1F4110234所示，是利用泄水建筑物的出流部分造成具有一定反弧半径和较大挑角所形成的戽斗，在下游尾水淹没挑坎的条件下，形不成自由水舌，高速水流在戽斗内产生激烈的表面旋滚，后经鼻坎将高速的主流挑至水面。并通过戽后的涌
23、浪及底部旋滚而获得较大的消能效果。适用于尾水较深，流量变化范围较小，水位变幅较小，或有排冰、漂木要求的情况。一般不需要作护坦。建筑材料的类型1F411030 水利水电工程建筑材料1F411031 掌握建筑材料的类型建筑材料是指建造各种工程时所应用的材料。一、建筑材料按其物化性质分类建筑材料按其物化性质可分为无机非金属材料、金属材料、有机质材料三类。（一）无机非金属材料又常称为矿物质材料，包括天然石料、烧土制品、无机胶凝材料。1无机胶凝材料：分为气硬性和水硬性的两类。（1）气硬性胶凝材料：只能在空气中硬化，并保持或继续提高其强度，属于这类材料的有石灰、石膏与水玻璃等。只能用于地面上干燥环境的建筑
24、物。（2）水硬性胶凝材料：不仅能在空气中而且能更好地在水中硬化，保持并继续提高其强度，属于这类材料的有硅酸盐水泥及其他品种的水泥等。既可用于地上也可用于地下或水中的建筑物。2天然石料按形成条件的不同，分为岩浆岩、沉积岩、变质岩三大类。石料按其开采加工程度的不同分为：细石料、粗石料、毛料石（块石）、乱毛石（片石）等。（二）金属材料包括黑色金属材料和有色金属材料两大类。1黑色金属材料：是指以铁元素为主要成分的金属及其合金材料，是钢和生铁的总称。2有色金属材料：是指黑色金属材料以外的金属及其合金材料。在水工建筑中常用的有色金属是铜和铜的合金及铝的合金。紫铜片是水工建筑中常用的止水材料。（三）有机质材
25、料包括木材、竹材、沥青材料和合成高分子材料等。1沥青材料：是有机胶凝材料，由许多高分子碳氢化合物及其非金属衍生物组成的复杂混合物。它能溶于二氧化碳等有机溶剂中；在常温下呈固体、半固体或液体状态；颜色为褐色或黑褐色。沥青材料具有良好的憎水性、粘结性和塑性，能抵抗酸碱侵蚀，抗冲击性能较好。常分为地沥青和焦油沥青。（1）地沥青：按产源可分为天然沥青和石油沥青。石油沥青按制造工业不同，可分为直馏沥青、氧化沥青和裂化沥青三种：（2）焦油沥青：可分为煤沥青、木沥青、页岩沥青、泥炭沥青等。2木材：普通分为软木材和硬木材。（1）软木材：即针叶树材，材质轻软，易于加工，密度和胀缩变形较小，且有较高的强度。是建筑
26、上常用的主要承重结构的木材，如松、杉、柏等。（2）硬木材：即阔叶树材，材质坚硬，加工较难，一般较重，且胀缩、翘曲、裂缝等都较针叶树显著，如榆、槐、栎等。3合成高分子材料：分为合成树脂、塑料、合成橡胶、合成纤维等。（1）合成树脂：按其形成时的反应不同，分为聚合树脂和缩聚树脂两种。按在热作用下所表现的性质不同，又分为热塑性树脂和热固性树脂。（2）塑料：分为热塑性和热固性两种。水工建筑中常用的塑料多是聚乙烯和聚氯乙烯制品。（3）合成橡胶：多是以两种以上的单体缩聚而成的具有高度弹性的材料。橡胶止水带是钢筋混凝土地下建筑物、水坝、贮水池等永久缝的止水材料。（4）合成纤维：可制作纤维塑料、纤维混凝土、纤维
27、绳等。二、建筑材料按材料来源分类建筑材料按材料来源可分为天然建筑材料和人工材料两类。1天然建筑材料，如常用的土料、砂石料、石棉、木材等及其简单采制加工的成品（如建筑石材等）。2人工材料，如石灰、水泥、沥青、金属材料、土工合成材料、高分子聚合物等。三、建筑材料按其功能分类建筑材料按其功能分类为结构材料、防水材料、胶凝材料、装饰材料、防护材料、隔热保温材料等。1结构材料，如混凝土、型钢、木材等。2防水材料，如防水砂浆、防水混凝土、镀锌薄钢板、紫铜止水片、膨胀水泥防水混凝土、遇水膨胀橡胶嵌缝条等。3胶凝材料，如石膏、石灰、水玻璃、水泥、混凝土等。4装饰材料，如天然石材、建筑陶瓷制品、装饰玻璃制品、装
28、饰砂浆、装饰水泥、塑料制品等。5防护材料，如钢材覆面、码头护木等。6隔热保温材料，如石棉纸、石棉板、矿渣棉、泡沫混凝土、泡沫玻璃、纤维板等。建筑材料的应用(土石料、石材、水泥)1F411032 熟悉建筑材料的应用一、筑坝用土石料主要包括土坝（体）壳用土石料、防渗体用土石料、排水设施和砌石护坡用石料。（一）土坝（体）壳用土石料最常用于均质土坝的土料是砂质黏土和壤土，要求其应具有一定的抗渗性和强度，其渗透系数不宜大于110-4cms；粘料含量一般为1030；有机质含量（按重量计）不大于5；易溶盐含量小于5。心墙坝和斜墙坝多用粒径级配较好的中砂、粗砂、砾石、卵石及其他透水性较高、抗剪强度参数较大的混
29、合料。（二）防渗体用土石料一般采用黏土、砂壤土、壤土、黏质土等材料。（三）排水设施和砌石护坡用石料可采用块石，其饱和抗压强度不小于4050MPa，岩石孔隙率不大于3，吸水率（按孔隙体积比计算）不大于0.8，重度应大于22kNm3。也可采用碎石、卵石，不宜使用风化岩石。（四）土工合成材料的应用根据土工合成材料应用技术规范（GB5029098）规定，土工合成材料包括土工膜、土工织物、土工复合材料及土工特殊材料四大类。在水利水电工程中的应用包括：1防渗。利用土工膜或复合土工膜防渗性强的特点，进行土坝、堤防、池塘等工程的防渗。2反滤、排水。利用土工布透水性好、孔隙小的特点，作为土石坝、水闸、堤防、挡土
30、墙等工程的排水和反滤体。3护岸护底工程。利用土工布做成软体排铺设在防冲的边坡上，防止水流冲刷渠道和海岸等上岸坡。4防汛抢险方面。利用填满土石料的土工编织袋，快速加高加固堤坝，在迎水面上利用土工布制成的软体卷材快速铺设，及时堵住渗漏通道，有效控制管涌、流土，防止渗透破坏。二、建筑石材岩石按形成条件的不同，分为火成岩（岩浆岩）、水成岩（沉积岩）及变质岩三大类。水工建筑物对石料的要求是有较好的耐水性、抗冻性、耐久性。（一）火成岩1花岗岩：具有较高的抗冻性，凿平、磨光性也较好。多用于基础、桥墩、堤坝、拱石、路面、海港结构和基座等。2闪长岩：吸水低，韧性高，耐久性胜过花岗岩。3辉长岩：具有很高韧性及抗风
31、化性，是良好的水工建筑石料。4辉绿岩：多用于桥墩、基础、路面及石灰、粉刷材料、原料等。5玄武岩：主要用作筑路材料、堤岸的护坡材料等。（二）水成岩1石灰岩：致密的石灰岩加工成板状，可用来砌墙、堤坝护坡，碎石可用来作混凝土骨料等。但由于它易溶于含有游离CO2较多的水中，因此当用于水工建筑物时，应考虑它的抗水性及耐冻性。2砂岩：多用于基础、衬面和人行道等，但黏土砂岩遇水软化，不能用于水中建筑物。（三）变质岩1片麻岩：用途与花岗岩基本相同，但因呈片状而受到限制，可作成板材，用于渠道和堤岸衬砌等。2大理岩：用于地面、墙面、柱面、栏杆及电气绝缘板等。3石英岩：均匀致密，耐久性很高，硬度大，开采加工很困难。
32、三、水泥（一）水泥的品种及主要性能水泥是水硬性胶凝材料。常用的品种有：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、硅酸盐大坝水泥、快硬硅酸盐水泥、抗硫酸盐硅酸盐水泥等。硅酸盐水泥密度一般为31003200kgm3。在0080mm方孔筛上的筛余量不得超过12，比表面积为25003500cm2 g。标准稠度用水量，一般在2430之间。初凝时间不得早于45min，终凝时间不得迟于12h。（二）水泥的适应范围1水位变化区域的外部混凝土、溢流面受水流冲刷部位的混凝土，应优先选用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、硅酸盐大坝水泥，避免采用火山灰质硅酸盐水泥。2有抗冻要求的混凝
33、土，应优先选用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、硅酸盐大坝水泥，并掺用加气剂或塑化剂，以提高混凝土的抗冻性。当环境水兼硫酸盐侵蚀时，应优先选用抗硫3大体积建筑物内部的混凝土，应优先选用矿渣硅酸盐大坝水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥等，以适应低热性的要求。4位于水中和地下部位的混凝土，宜采用矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥等。（三）水泥检验的要求水泥应有生产厂家的出厂质量证明书，包括厂别、品种、强度等级、出厂日期、抗压强度、安定性等代表该产品质量的内容，并应补齐28d强度证明书。有下列情况之一者，应复试并按复试结果使用：用于承重结构工程的水泥，无出厂证明者
34、；存储超过3个月（快硬水泥超过1个月）；对水泥的厂别、品种、强度等级、出厂日期、抗压强度、安定性不明或对质量有怀疑者；进口水泥。建筑材料的应用(水泥砂浆、水泥混凝土)四、水泥砂浆新拌砂浆的和易性是指其是否便于施工并保证质量的综合性质。包括流动性和保水性两个方面。（一）流动性常用沉入度表示。沉入度即标准圆锥体在砂浆中沉入的深度：沉入度大的砂浆，流动性好。（二）保水性即保有水分的能力。保水性可用泌水率表示，即砂浆中泌出水分的质量占拌合水总量的百分率。但工程上采用较多的是分层度这一指标。所谓分层度通常用上下层砂浆沉入度的差值来表示。分层度大于2cm的砂浆易泌水，不宜使用，分层度接近于零的砂浆，虽保水
35、性好，但因胶凝材料用量太多，容易发生干缩裂缝。故砂浆的分层度以12cm为宜。五、水泥混凝土混凝土的主要技术指标有：和易性、强度及耐久性。（一）和易性和易性是指在一定施工条件下，便于施工操作并能获得质量均匀、密实的混凝土性能。水泥混凝土拌合物的和易性包括流动性、粘聚性、保水性三个方面。影响因素有水泥浆用量、水泥浆稀稠、砂率及水泥的品种，外加剂的掺入等。坍落度的大小反映了混凝土拌合物的和易性。（二）混凝土的强度混凝土的强度有抗压、抗拉、抗弯及抗剪强度等，以抗压强度最大，结构中主要是利用混凝土的抗压强度。1混凝土的抗压强度混凝土抗压强度是把混凝土拌合物做成边长为15cm的标准立方体试件，在标准养护条
36、件（温度203，相对湿度95以上）下，养护到28d进行测定的立方体标准值（以MPa计）的大小。根据抗压强度的大小将混凝土分为不同的强度等级如CIO、C15、C20、C25、C30、C40等。其影响因素有：施工方法及施工质量、水泥强度及水灰比、骨料种类及级配、养护条件及龄期等。2混凝土的抗拉强度混凝土的抗拉强度，一般约为抗压强度的7t4。有抗裂要求的结构，除对混凝土抗压强度有要求外，还需对抗拉强度提出要求。抗拉强度的测定方法有轴心抗拉试验法及劈裂试验法两种。影响因素与影响抗压强度的因素相同。（三）混凝土的耐久性混凝土的耐久性包括抗渗性、抗冻性、抗冲磨性、抗侵蚀性等。1抗渗性是指混凝土抵抗压力水渗
37、透作用而不破坏的能力。抗渗等级分为：W2、W4、W6、W8、W10等。2抗冻性是指混凝土在饱和状态下，经多次冻融循环作用而不严重降低强度的性能。抗冻等级分为：F50、FlO0、F150、F200、F250及F300等。3抗冲磨性是指混凝土抵抗高速含砂水流冲刷破坏的能力。4抗侵蚀性是指混凝土抵抗环境水侵蚀的能力。（四）分区混凝土要求1上、下游最高水位以上坝体表层混凝土：主要考虑抗冻因素，在寒冷地区多采用厚23m的抗冻混凝土。2上、下游水位变化区的坝体表层混凝土：主要考虑抗冻、抗裂因素，多采用厚35m的抗渗、抗冻并具有抗侵蚀性的混凝土。3上、下游最低水位以下坝体表层混凝土：主要考虑强度、抗渗、抗裂
38、因素，多采用厚23m的抗渗混凝土。4坝体内部混凝土：主要考虑低热、抗裂因素。5溢流坝、泄水孔、导墙和闸墩等抗冲刷部位的混凝土：主要考虑强度、抗冻、抗冲刷、抗侵蚀因素。（五）混凝土的配合比混凝土配合比是指混凝土中水泥、水、砂及石子材料用量之间的比例关系。常采用的方法有：（1）以每立方米混凝土中各项材料的重量来表示；（2）以各项材料间的重量比来表示。混凝土配合比的设计，实质上就是确定四种材料用量之间的三个对比关系：水灰比、砂率、浆骨比。水灰比表示水泥与水用量之间的对比关系；砂率表示砂与石子用量之间的对比关系；浆骨比是用单位体积混凝土用水量表示，是表示水泥浆与骨料用量之间的对比关系。（六）骨料骨料必
39、须坚硬、致密、耐久、无裂隙。1混凝土的细骨料：粒径在0。165mm之间的骨料。按形成条件分为天然砂、人工砂；按细度模数FM分为粗砂（FM3731）、中砂（FM3023）、细砂（FM2216）、特细砂（FM1507）。骨料中杂质含量不超过水工混凝土施工规范（DLT 5144一01）的规定，如表1F4110321所示。2混凝土的粗骨料：粒径大于5mm的骨料。普通混凝土常用卵石和碎石作粗骨料。水工混凝土所用的粗骨料一般分为特大石（15080mm或12080mm）、大石（8040mm）、中石（4020mm）、小石（205mm）四级。粗骨料中杂质含量不得超过表1F4110322的规定。3砂、石料的检验：
40、应按产地或料场、品种、规格、批量取样进行检验。不符合质量标准的原材料，采用技术处理措施使用时，应有审批手续。（七）混凝土的外加剂为了提高混凝土的性能、节约水泥、加快施工进度、降低工程造价，常在混凝土内加入少量的外加剂。根据混凝土外加剂应用技术规范（GB 501192003），外加剂按其主要功能可分为四类：l改善混凝土拌合物流变性能的外加剂。包括减水剂、引气剂、泵送剂等。2调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂。包括速凝剂、早强剂、缓凝剂。3改善混凝土耐久性的外加剂。包括引气剂、防水剂等。4改善混凝土其他性能的外加剂。包括膨胀剂、防冻剂、防水剂和泵送剂等。（八）粉煤灰根据用于水泥和混凝土中的粉煤灰
41、（GB 15962005）的规定，用作混凝土掺合料的粉煤灰必须满足表1F4110323的技术要求。根据水工混凝土掺用粉煤灰技术规范（DLT 50551996）的规定，粉煤灰取代水泥的最大限量见表1F4110324。专业工程管理与实务(水利水电)(一级建造师)精讲班第4讲讲义建筑材料的应用(钢材)六、建筑钢材钢材在建筑结构中主要是承受拉力、压力、弯曲、冲击等外力作用，但是在施工中还经常对钢材进行冷弯或焊接等加工工艺。其中建筑钢材的力学性能主要有抗拉屈服强度、抗拉极限强度、伸长率、硬度和冲击韧性等；工艺性能有可焊性及冷弯性能。1抗拉屈服强度：指钢材在外力作用下开始产生塑性变形时的应力。2抗拉极限强
42、度：指试件破坏前，应力应变图上的最大应力。3伸长率：指钢材拉断后，标距长度的伸长量与原标距长的比值。4硬度：指材料抵抗另一更硬物体压入其表面的能力。常用压痕的深度或压痕单位表面积上所受的压力作为衡量指标。5冲击韧性：指材料抵抗冲击荷载作用的能力。用冲断试件时每单位面积上所消耗的功来表示。6可焊性：是用焊接的手段使焊头能牢固可靠且硬脆性小的性能。7冷弯性能：指钢材在常温下承受静力弯曲时所容许的变形能力。建筑钢材分为钢结构用钢材和钢筋混凝土用钢筋及钢丝。水工钢结构主要有钢闸门及压力钢管等。建筑工程所用的钢筋有热轧钢筋、冷拉钢筋、冷轧带肋钢筋及热处理钢筋四种。钢丝主要有不同规格的预应力混凝土用钢丝及
43、钢绞线。测量仪器的使用1F4l1040 水利水电工程勘察与测量1F411041 熟悉测量仪器的使用一、常用测量仪器及其作用水利水电工程施工常用的测量仪器有水准仪、经纬仪、电磁波测距仪、全站仪、全球定位系统（GPS）等。（一）水准仪分类及作用水准仪按精度不同可分为普通水准仪和精密水准仪，国产水准仪按精度分有DS05、DS3、DS10等。工程测量中一般使用DS3型微倾式普通水准仪，D、S分别为“大地测量”和“水准仪”的汉语拼音第一个字母，数字3表示该仪器精度，即每公里往返测量高差中数的偶然中误差为3mm。另外还有自动安平水准仪、数字水准仪等。水准仪用于水准测量，水准测量是利用水准仪提供的一条水平视
44、线，借助于带有分划的尺子，测量出两地面点之间的高差，然后根据测得的高差和已知点的高程，推算出另一个点的高程。（二）经纬仪分类及作用经纬仪按精度不同可分为DJ07、DJ1、DJ2、DJ6和DJ10等，D、J分别为“大地测量”和“经纬仪”的汉语拼音第一个字母，数字07、1、2、6、10表示该仪器精度。按读数装置不同可分为两类：测微尺读数装置；单平板玻璃测微器读数装置。经纬仪是进行角度测量的主要仪器。它包括水平角测量和竖直角测量，水平角用于确定地面点的平面位置，竖直角用于确定地面点的高程。另外，经纬仪也可用于低精度测量中的视距测量。（三）电磁波测距仪分类及作用电磁波测距仪按其所采用的载波可分为：用微
45、波段的无线电波作为载波的微波测距仪；用激光作为载波的激光测距仪；用红外光作为载波的红外测距仪，后两者又统称为光电测距仪。电磁波测距仪是用电磁波（光波或微波）作为载波传输测距信号，以测量两点间距离的。一般用于小地区控制测量、地形测量、地籍测量和工程测量等。（四）全站仪及其作用全站仪是一种集自动测距、测角、计算和数据自动记录及传输功能于一体的自动化、数字化及智能化的三维坐标测量与定位系统。全站仪的功能是测量水平角、天顶距（竖直角）和斜距，借助于机内固化的软件，可以组成多种测量功能，如可以计算并显示平距、高差以及镜站点的三维坐标，进行偏心测量、悬高测量、对边测量、面积计算等。（五）全球定位系统（GPS）全球定位系统（Global Positioning System，GPS）是拥有在海、陆、空全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。GPS具有全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点。在大地测量、城市和矿山控制测量、建筑物变形测量、水下地形测量等方面得到广泛的应用。二、常用测量仪器的使用（一）水准仪的使用1微倾水准仪的使用步骤包括安置仪器和粗略整平（简称粗平）、调焦和照准、精确整平（简称精平）和读数。（1）安置水准仪和粗平。先选好平坦、坚固的地面作为水准仪的安置点，然后张开三脚架使之高度适中，架头大致水平，再用连接螺旋将
