1F411000 水利水电工程勘测与设计.docx
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1F411000水利水电工程勘测与设计
1F411000 水利水电工程勘测与设计
1F410000 水利水电工程技术
1F411000 水利水电工程勘测与设计
1F411010 水利水电工程勘测
1F411011 测量仪器的使用
一、常用测量仪器及其作用
（一）水准仪分类及作用
水准仪按精度不同划分为4个等级，分为普通水准仪（DS3、DS10）和精密水准仪（DS05、DS1）。
普通水准仪用于国家三、四等水准测量，精密水准测量用于国家一、二等精密水准测量。
D、S分别为“大地测量”和“水准仪”的汉语拼音第一个字母，数字表示该仪器精度，如3表示：
每公里往返测量高差中数的偶然中误差为正负3mm。
水准仪主要部件有望远镜、管水准器（或补偿器）、垂直轴、基座、脚螺旋。
按结构为微倾水准仪、自动安平水准仪、激光水准仪和数字水准仪（又称电子水准仪）。
（二）经纬仪分类及作用
经纬仪按精度不同可分为DJ05、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，数字表示该仪器精度，如“05”表示一测回方向观测中误差不超过±0.5"。
根据度盘刻度和读数方式的不同，分为游标经纬仪、光学经纬仪和电子经纬仪。
经纬仪是进行角度测量的主要仪器，包括水平角测量和竖直角测量。
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，精度分为四级，由高到低为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ。
测距仪分为短程（测距L≤3km）、中程（3km＜L≤15km）、远程（L＞15km）。
（四）全站仪及其作用
（五）卫星定位系统
中国北斗卫星导航系统（BDS）、美国全球定位系统（GPS）、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统、欧盟伽利略定位系统。
（六）水准尺
二等水准测量使用因瓦水准尺。
三、四等水准测量或其他普通水准测量使用的水准尺用干燥木料或者玻璃纤维合成材料制成，按其构造分为折尺、塔尺、直尺等数种。
尺长为3m，是以厘米为分划单位的区格式双面水准。
一面分划黑白相间称为黑面尺（也叫主尺），另一面分划红白相间称为红面尺（也叫辅助尺）。
二、常用测量仪器的使用
（一）水准仪的使用
步骤：
安置仪器、粗略整平、调焦和照准、精确整平和读数。
（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，再用连接螺旋将水准仪固定在三脚架头上，将架腿的脚尖踩实。
调整三个脚螺旋，使圆水准气泡居中称为粗平。
（2）调焦和照准。
产生视差的原因是目标影像与十字丝分划板不重合，它将影响读数的正确性；必须消除视差，办法是先调目镜调焦螺旋看清十字丝，再继续仔细地转动物镜调焦螺旋，直至尺像与十字丝平面重合。
（3）精平。
转动微倾螺旋，同时察看水准管气泡观察窗，当符合水准管气泡成像吻合时，表明已精确整平。
（4）读数。
当符合水准管气泡居中时，立即根据十字丝中丝在水准尺上读数。
不论使用的水准仪是正像或是倒像，读数总是由注记小的一端向大的一端读出。
通常读数保留四位数。
（二）经纬仪的使用
步骤：
对中、整平、照准、读数。
【2014年真题】工程测量中，使经纬仪水准管气泡居中的操作步骤是（ ）。
A.对中
B.照准
C.调焦
D.整平
『正确答案』D
『答案解析』本题考查的是常用测量仪器的使用。
经纬仪整平，先转动仪器照准部，使水准管平行于任意两个脚螺栓连线，转动这两个脚螺栓使气泡居中。
参见教材P8。
1F411012 水利水电工程施工测量的要求
一、基础知识
（一）高程
我国自1959年开始，全国统一采用1956年黄海高程系。
后来利用1952～1979年期间青岛验潮站的验潮结果计算确定了新的黄海平均海面，称为“1985国家高程基准”。
我国自1988年1月1日起开始采用l985国家高程基准作为高程起算的统一基准。
地形图比例尺分为三类：
1:
500、1:
1000、1:
2000、1:
5000、1:
10000为大比例尺地形图；1:
25000、1:
50000、1:
100000为中比例尺地形图；1:
250000、1:
500000、1:
1000000为小比例尺地形图。
二、施工放样的基本工作
（一）放样数据准备
放样前应根据设计图纸和有关数据及使用的控制点成果，计算放样数据，绘制放样草图，所有数据、草图均应经两人独立计算与校核。
（二）平面位置放样方法的选择
平面位置放样的基本方法有：
直角交会法、极坐标法、角度交会法、距离交会法等几种。
（三）高程放样方法的选择
1.高程放样方法的选择，主要根据放样点高程精度要求和现场的作业条件。
可分别采用水准测量法、光电测距三角高程法、解析三角高程法和视距法等。
2.对于高程放样中误差要求不大于±10mm的部位，应采用水准测量法。
3.采用经纬仪代替水准仪进行工程放样时，放样点离高程控制点不得大于50m。
【2016年真题】下列施工放样的资料中，属于放样数据计算依据的是（ ）。
A.放样数据手册
B.控制点成果
C.放样手簿
D.测量数据
『正确答案』B
『答案解析』本题考查的是施工放样的基本工作。
施工放样前应根据设计图纸和有关数据及使用的控制点成果，计算放样数据，绘制放样草图，所有数据、草图均应经两人独立计算与校核。
三、开挖工程测量
（一）开挖工程测量的内容
开挖区原始地形图和原始断面图测量；开挖轮廓点放样；开挖竣工地形、断面测量和工程量测算。
（二）开挖工程细部放样
1.开挖工程细部放样，需在实地放出控制开挖轮廓的坡顶点、转角点或坡脚点，并用醒目的标志加以标定。
2.开挖工程细部放样方法有极坐标法、测角前方交会法、后方交会法等，但基本的方法主要是极坐标法和前方交会法。
3.距离丈量可根据条件和精度要求从下列方法中选择：
（1）用钢尺或经过比长的皮尺丈量，以不超过一尺段为宜。
在高差较大地区，可丈量斜距加倾斜改正。
（2）用视距法测定，其视距长度不应大于50m。
预裂爆破放样，不宜采用视距法。
（3）用视差法测定，端点法线长度不应大于70m。
（三）断面测量和工程量计算
1.开挖工程动工前，必须实测开挖区的原始断面图或地形图；开挖过程中，应定期测量收方断面图或地形图；开挖工程结束后，必须实测竣工断面图或竣工地形图，作为工程量结算的依据。
2.断面间距可根据用途、工程部位和地形复杂程度在5～20m范围内选择。
设计有特殊要求的部位按设计要求执行。
3.断面图和地形图比例尺，可根据用途、工程部位范围大小在1:
200～1:
1000之间选择，主要建筑物的开挖竣工地形图或断面图，应选用1:
200；收方图以1:
500或1:
200为宜；大范围的土石覆盖层开挖收方可选用1:
1000。
4.断面点间距应以能正确反映断面形状，满足面积计算精度要求为原则。
一般为图上1～3cm施测一点。
地形变化处应加密测点。
断面宽度应超出开挖边线3～10m。
5.开挖施工过程中，应定期测算开挖完成量和工程剩余量。
开挖工程量的结算应以测量收方的成果为依据。
开挖工程量的计算中面积计算方法可采用解析法或图解法（求积仪）。
6.两次独立测量同一区域的开挖工程量其差值小于5%（岩石）和7%（土方）时，可取中数作为最后值。
四、立模与填筑放样
（一）立模和填筑放样的内容
立模和填筑放样应包括下列内容：
测设各种建筑物的立模或填筑轮廓点；对已架立的模板、预制（埋）件进行形体和位置的检查；测算填筑工程量等。
（二）建筑物的细部放样
（三）建筑物立模放样点的检查
4.建筑物基础块（第一层）轮廓点的放样，必须全部采用相互独立的方法进行检核。
放样和检核点位之差不应大于
m（m为轮廓点的测量放样中误差）。
（四）填筑工程量测算
1.混凝土浇筑和土石料填筑工程量，必须从实测的断面（或平面）图上计算求得。
2.混凝土浇筑块体收方，基础部位应根据基础开挖竣工图计算；基础以上部位，可直接根据水工设计图纸的几何尺寸及实测部位的平均高程进行计算。
3.土石料填筑量收方，应根据实测的各种填料分界线，分别计算各类填料方量。
4.两次独立测量同一工程，其测算体积之较差，在小于该体积的3%时，可取中数作为最后值。
五、施工期间的外部变形监测
（一）施工期间外部变形监测的内容
施工区的滑坡观测；高边坡开挖稳定性监测；围堰的水平位移和沉陷观测；临时性的基础沉陷（回弹）和裂缝监测等。
变形观测的基点，应尽量利用施工控制网中较为稳固可靠的控制点，也可建立独立的、相对的控制点，其精度应不低于四等网的标准。
（二）选点与埋设
1.基点必须建立在变形区以外稳固的基岩上。
2.垂直位移的基点，至少要布设一组，每组不少于三个固定点。
3.测点应与变形体牢固结合。
4.滑坡测点宜设在滑动量大、滑动速度快的轴线方向和滑坡前沿区等部位。
5.山体或建筑物裂缝观测点，应埋设在裂缝的两侧。
（三）观测方法的选择
一般情况下，滑坡、高边坡稳定监测采用交会法；水平位移监测采用视准线法（活动觇牌法和小角度法）；垂直位移观测，宜采用水准观测法，也可采用满足精度要求的光电测距三角高程法；地基回弹宜采用水准仪与悬挂钢尺相配合的观测方法。
（四）资料整理
【2014年真题】围堰水平位移监测宜采用（ ）。
A.交会法
B.视准线法
C.水准观测法
D.光电测距三角高程法
『正确答案』B
『答案解析』本题考查的是施工期间的外部变形监测。
水平位移监测采用视准线法；垂直位移观测，宜采用水准观测法。
六、竣工测量
（一）竣工测量的内容和方法
（二）开挖竣工测量
（三）填筑竣工测量
单项填筑工程竣工时，应测绘建筑物的高程平面图，或纵横断面图，其比例尺不应小于施工详图。
土、石坝在心墙、斜墙、坝壳填筑过程中，每上料二层，须进行一次边线测量并绘成图表为竣工时备用。
（四）过流部位的形体测量
（五）测量误差
1.误差产生的原因
在实际工作中真值不易测定，一般把某一量的准确值与其近似值之差也称为误差。
产生测量误差的原因，概括起来有以下三个方面：
（1）人的原因；
（2）仪器的原因；（3）外界环境的影响。
2.误差的分类与处理原则
误差按其产生的原因和对观测结果影响性质的不同，可以分为系统误差、偶然误差和粗差三类。
系统误差：
按一定规律变化；
偶然误差：
没有规律变化；
粗差：
粗心或受到干扰。
1F411013 工程地质与水文地质条件及分析
一、工程地质和水文地质条件
地形是地貌和地物的总称，可分为五种基本地形：
山地、高原、盆地、平原、丘陵。
岩石种类很多，按其成因可分为岩浆岩、沉积岩、变质岩。
地质构造按构造形态可分为倾斜构造、褶皱构造和断裂构造三种类型。
断裂构造可分为节理、劈理、断层三类。
天然建筑材料的勘察级别划分为普查、初查、详查三个阶段。
岩（土）层的水理性质：
容水性、给水性、透水性。
地下水运动特征：
流向、流速、流量、补排关系等。
地下水动态特征：
水位、水温、水质随时间的变化规律。
地下水的水质：
水的物理性质、化学性质、水质评价标准等。
二、水利水电工程地质问题分析
（一）坝基工程地质条件分析
岩基中由于坝区岩体存在的某些地质缺陷，可能导致产生的工程地质问题主要有坝基稳定问题（包括渗透稳定、沉降稳定和抗滑稳定）和坝区渗漏问题（包括坝基渗漏和绕坝渗漏）。
（二）边坡的工程地质条件分析
边坡变形破坏的类型和特征。
常见的边坡变形破坏主要有松弛张裂、蠕变、崩塌、滑坡四种类型。
此外尚有塌滑、错落、倾倒等过渡类型，另外泥石流也是一种边坡破坏的类型。
滑坡：
是指边坡岩（土）体主要在重力作用下沿贯通的剪切破坏面发生滑动破坏的现象，称为滑坡。
在边坡的破坏形式中，滑坡是分布最广、危害最大的一种。
（三）地下洞室围岩稳定性分析
（四）水库工程地质问题分析
水库渗漏、水库浸没、水库塌岸、水库淤积、水库诱发地震等问题。
（五）土质基坑工程地质问题分析
在基坑施工中，为防止边坡失稳，保证施工安全，采取的措施有：
设置合理坡度、边坡护面、基坑支护、降低地下水位等。
基坑降排水的目的主要有：
增加边坡的稳定性；对于细砂和粉砂土层的边坡，防止流砂和管涌的发生；对下卧承压含水层的黏性土基坑，防止基坑底部隆起；保持基坑土体干燥，方便施工。
基坑开挖的降排水一般有两种途径：
明排法和人工降水。
其中，人工降水经常采用轻型井点或管井井点降水方式。
（1）明排法的适用条件：
·不易产生流砂、流土、潜蚀、管涌、淘空、塌陷等现象的黏性土、砂土、碎石土的地层；
·基坑地下水位超出基础底板或洞底标高不大于2.0m。
（2）轻型井点降水的适用条件：
·黏土、粉质黏土、粉土的地层；
·基坑边坡不稳，易产生流土、流砂、管涌等现象；
·地下水位埋藏小于6.0m，宜用单级真空点井；当大于6.0m时，场地条件有限宜用喷射点井、接力点井；场地条件允许宜用多级点井。
（3）管井降水适用条件
·第四系含水层厚度大于5.0m；
·含水层渗透系数尺宜大于1.0m/d。
1F411020 水利水电工程设计
1F411021 水利水电工程设计阶段划分及其任务
一、水利工程项目设计阶段的划分和任务
水利工程设计阶段一般可分为项目建议书、可行性研究、初步设计、招标设计及施工图设计阶段。
对于重大项目和技术复杂项目，可根据需要增加技术设计阶段。
有关项目建议书、可行性研究、初步设计阶段的具体任务见1F420011。
二、水电工程项目设计阶段的划分
预可行性研究报告阶段
项目建议书
可行性研究报告阶段（将原有可行性研究与初步设计两阶段合并）
招标设计阶段
施工图设计阶段
【2015年真题】大中型水电工程项目设计阶段包括（ ）。
A.预可行性研究
B.可行性研究
C.初步设计
D.招标设计
E.施工图设计
『正确答案』ABDE
『答案解析』本题考查的是水利水电工程设计阶段的划分和任务。
大中型水电工程项目设计阶段包括预可行性研究阶段、可行性研究阶段、招标设计阶段、施工图设计阶段。
1F411022 水利水电工程等级划分及工程特征水位
一、水利水电工程等别划分
1.水利水电工程等别
临时性水工建筑物
11月
12月
1
2
3
4
5
…
（1）水利水电工程根据其工程规模、效益及在国民经济中的重要性，划分为五等。
注意点：
对于综合利用的水利水电工程，如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。
水利水电工程分等指标 表1F411022—1
防洪
工程等别
工程规模
水库总库容（108m3）
保护城镇及工矿企业的重要性
保护农田（104亩）
Ⅰ
大
（1）型
≥10
特别重要
≥500
Ⅱ
大
（2）型
10～1.0
重要
500～100
Ⅲ
中型
1.0～0.1
中等
100～30
Ⅳ
小
（1）型
0.1～0.01
一般
30～5
V
小
（2）型
0.01～0.001
＜5
治涝
灌溉
供水
发电
工程等别
治涝面积（104亩）
灌溉面积
（104亩）
供水对象重要性
装机容量（104kW）
Ⅰ
≥200
≥150
特别重要
≥120
Ⅱ
200～60
150～50
重要
120～30
Ⅲ
60～15
50～5
中等
30～5
Ⅳ
15～3
5～0.5
一般
5～1
V
＜3
＜0.5
＜1
二、水工建筑物级别划分
（一）永久性水工建筑物级别
永久性水工建筑物级别 表1F411022—5
工程等别
主要建筑物
次要建筑物
工程等别
主要建筑物
次要建筑物
I
1
3
Ⅳ
4
5
Ⅱ
2
3
V
5
5
Ⅲ
3
4
（二）堤防工程级别
堤防工程的级别应根据确定的保护对象的防洪标准，按表1F411022-7确定。
堤防工程的级别 表1F411022—7
防洪标准[重现期（年）]
≥100
＜100，且≥50
＜50，且≥30
＜30，且≥20
＜20，且≥10
堤防工程级别
1
2
3
4
5
（三）临时性水工建筑物级别
1.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1F411022-8确定。
临时性水工建筑物级别 表1F411022-8
级别
保护对象
失事后果
使用年限
临时性水工建筑物规模
高度（m）
库容（108m3）
3
有特殊要求的1级永久性水工建筑物
淹没重要城镇、工矿企业，交通干线或推迟总工期及第一台（批）机组发电，造成重大灾害和损失
＞3
＞50
＞1.0
4
1、2级永久性水工建筑物
淹没一般城镇、工矿企业、交通干线或影响总工期及第一台（批）机组发电，造成较大经济损失
3～1.5
50～15
1.0～0.1
5
3、4级永久性水工建筑物
淹没基坑、但对总工期及第一台（批）机组发电影响不大，经济损失较小
＜1.5
＜15
＜0.1
2.当临时性水工建筑物根据表1F411022—8指标同时分属于不同级别时，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.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提高一级。
三、洪水标准
1.洪水标准，包括洪峰流量和洪水总量。
2.永久性水工建筑物采用的洪水标准，分为设计洪水标准和校核洪水标准两种情况。
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。
3.临时性水工建筑物
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，在表1F411022—13的幅度内，结合风险度综合分析，合理选用。
对失事后果严重的，应考虑遇超标准洪水的应急措施。
临时性水工建筑物洪水标准[重现期（年）] 表1F411022—13（注意P429：
4.4.2的规定）
临时性建筑物类型
临时性水工建筑物级别
3
4
5
土石结构
50～20
20～10
10～5
混凝土、浆砌石结构
20～10
10～5
5～3
四、水利水电工程抗震设防标准
水工建筑物的工程抗震设防类别，应根据其重要性和工程场地基本烈度按表1F411022—14确定。
工程抗震设防类别 表1F411022—14
工程抗震设防类别
建筑物级别
场地基本烈度
甲
1（壅水）
≥6
乙
1（非壅水），2（壅水）
丙
2（非壅水），3
≥7
丁
4，5
【2014年真题】某水闸工程建筑物级别为1级，场地基本烈度为6度，其抗震设防类别应为（ ）。
A.甲
B.乙
C.丙
D.丁
『正确答案』A
『答案解析』本题考查的是水利水电工程抗震设防标准。
参见教材P21。
工程抗震设防类别 表1F411022—14
工程抗震设防类别
建筑物级别
场地基本烈度
甲
1（壅水）
≥6
乙
1（非壅水），2（壅水）
丙
2（非壅水），3
≥7
五、水库特征水位及水库特征库容
（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。
它是水库在非常运用校核情况下允许临时达到的最高洪水位，是确定大坝顶高程及进行大坝安全校核的主要依据。
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。
它是水库在正常运用设计情况下允许达到的最高洪水位，也是挡水建筑物稳定计算的主要依据。
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。
只有水库承担下游防洪任务时，才需确定这一水位。
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。
它决定水库的规模、效益和调节方式，在很大程度上决定水工建筑物的尺寸、形式和水库的淹没损失，是水库最重要的一项特征参数，也是挡水建筑物稳定计算的主要依据。
6.死水位（设计低水位）。
水库在正常运用的情况下，允许消落到的最低水位。
水库正常蓄水位与死水位之间的变幅称为水库消落深度。
（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。
最高洪水位以下的水库静库容。
3.防洪库容。
防洪高水位至防洪限制水位之间的水库容积。
用以控制洪水，满足水库下游防护对象的防护要求。
4.调洪库容。
校核洪水位至防洪限制水位之间的水库容积。
用于保证下游防洪安全（指其中的防洪库容部分）及对校核洪水调洪削峰，保证大坝安全。
5.兴利库容（有效库容、调节库容）。
指正常蓄水位至死水位之间的水库容积。
6.重叠库容（共用库容、结合库容）。
指防洪库容与兴利库容重叠部分的库容。
7.死库容（垫底库容）。
指死水位以下的水库容积。
1F411023 水利水电工程枢纽布置
一、工程坝址（闸址、厂址）选择
（一）坝址选择
坝址选择通过研究比较确定各坝址的代表坝线、坝型及枢纽布置，经过同等深度的技术经济综合比较后选定工程坝址。
1.地形条件
河谷狭窄，地质条件良好，适宜修建拱坝；河谷宽阔，地质条件较好，可以选用重力坝或支墩坝；河谷宽阔、河床覆盖层深厚或地质条件较差，且土石、砂砾等当地材料储量丰富，适于修建土石坝。
2.地质条件
重力坝坝址，首先要求岩石有足够的强度及完整性、均匀性；混凝土拱坝坝址，对岩体的强度及完整性比重力坝要求更高，同时坝肩要具有良好的稳定性。
（二）闸址选择
1.闸址宜选择在地形开阔、岸坡稳定、岩土坚实和地下水水位较低的地点。
闸址宜优先选用地质条件良好的天然地基，尽量避免采用人工处理地基。
2.节制闸或泄洪闸闸址宜选择在河道顺直、河势相对稳定的
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