水利水电工程专题课程试题.doc

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1、水利水电工程专题课程考试试题1、 试论述对洪水双重性的认识？并说明如何做到人与洪水和谐相处。（20分）洪水为水资源范畴，只有相对于提防、水库、湖泊等水利工程设施的防洪标准、承受能力而言，洪水具有双重性，可被利用，又有带来安全威胁的一面，好处：带来的淤泥极大的肥沃了两岸的土地；是河流自然清淤的方式之一；是促使人类逐渐远离河流的动力之一。坏处：破坏人民生民财产安全；带走上游大量泥土；破坏水质。只要我们送走多余的水，留住可用的水，留足城市生产、生活、生态用水，采取多种措施，提高洪水可控、可管、可用度，这就要求我们由洪水控制向洪水管理的转变，这种转变是树立科学发展观和风险观，解放思想，实事求是，摒弃传

2、统的防洪理念，由与自然抗争和无节制地向大自然索取转变为人与自然和谐相处，只有这样才能使人水和谐，人水两利，达到服务生产、生活、生态、社会的目的。暴雨集中而且较大与地表调蓄能力明显的不均匀性，加上大规模的人类活动的影响，形成洪灾。就孝感而言，首先大量集中的降雨，与有限的蓄泄洪能力是产生洪涝的直观原因；其次以堤防为主的防洪工程严重不足是洪涝形成的客观原因，所以往往造成洪涝的过度提升，小水大灾，以致直接威胁孝感人民的生活生产的安全。 造成洪水的主要原因是：首先是堤防还不能适应防大汛抗大洪的需要，其次是沿堤涵闸大部分年久失修，再者是分洪区的建设严重滞后，这些问题直接影响着对洪水实施有效的管理，并且放大

3、了孝感的洪涝灾害的危害，损失了大量的人力、物力和财力。所谓的洪水管理是相对于单一控制洪水而言，这就是依照洪水的形成、发生、发展的基本规律对洪水主动进行管理。 （一）提升对洪水预测预报的准确性，是实现洪水管理的基础。 1、对水情、雨情、工情要及时准确，只有及时、准确，才能有效实施洪水管理。 2、切实做好信息资源的整合使洪水的了解更加全面，更加具有时效性，对洪水的管理更具针对性。 3、为科学调度提供可靠的依据，增加调度管理的质量。 总之预测预报是洪水管理基础性工作，也是非工程措施增强防洪能力的重要途径，必须要下大力气做好、做扎实。 （二）提升预案的可操作性是实现洪水管理的基本保证。 1、预案必须充

4、分遵循着用对象的客观规律，按照客观规律来科学编制预案。 2、预案必须充分尊重客观实际，所采用的措施是着用对象所能达到，并起到实际的效果。 3、预案必须充分体现责任的明确性，使各项预案落到实处，并能得到认真贯策实施。 只有提升预案的可操作性才能保证实现洪水管理的有效性。 （三）提升完善防洪工程体系建设，是实现洪水管理的关键。 1、加大对以堤防水库为主的建设投入，使堤防建设适应洪水管理的要求。 2、加大对泵站涵闸的建设投入，提高对防洪排涝的能力。 3、加大对分洪区的建设投入，推进分蓄洪区建设，分蓄洪区的建设是洪水管理中的重要环节，是对洪水风险控制的重要手段，此项工作我市严重滞后，只有加快建设分蓄洪

5、区，才是实现人水和谐，由控制洪水向洪水管理的关键一环。即在遭遇各类自然灾害的威胁和打击之时，今天的我们应该充分认识到自然变动过程的复杂性，辨证看待灾害后果的双重性，真正从自然规律出发，主动地趋利避害，化害为利，以期最大程度地减轻灾害造成的损失。我们承认自然灾害之“利”的一面，并不是要淡化对灾害危害性的认识，因为这样的“利”毕竟是以“害”的一面为前提的。而且，害与利的转化也是有条件的。所谓“两害相权取其轻”。因此，我们对于灾害之“利”的获取，无论如何也必须建立在对“害”尽可能地实施有效控制的基础之上。总之，防治洪涝灾害必须遵循人与自然和谐的基本要求，使人水两利，体现保调有序，抗分有度，排蓄有章，

6、就要从根本上由洪水控制向洪水管理的转变。2、 从可持续发展角度论述如何建设节水型社会？（20分）节水型社会建设是指通过采取行政、法律、经济、技术和宣传教育等综合手段，应用必要的、现实可行的工程措施和非工程措施，依靠科技进步和体制机制创新，提高用水的科技水平和管理水平，减少用水过程中不必要的损失和浪费，提高水的生产力和效率。 建设节水型社会的指导思想和基本原则：以人为本可持续发展的原则。 优化配置，全面节水的原则。 制度创新，自觉节水的原则。 政府主导，市场引导，公众参与的原则。 统筹协调，因地制宜的原则。 节流优先、治污为本的原则。 生态水利及生态修复：过去对生态的保护重视不够, 造成水利工程

7、修建的越多, 水资源开发程度越高, 生态问题就越突出的局面。随着经济发展、社会进步, 生态建设已成为时代发展的主题, 生态水利是可持续发展的必然选择。 保护和恢复多样化河流的原则:河流具有多样性的特征,在生态水利工程建设中不要一味的追求所谓成功的样板，须知每条河流的形状、流水状态、土壤状态都不一样,生态水利工程要在河流这些自然属性的基础上进行，尽量保持其独特性、多样性的河流特征。保持和维护河流自我恢复能力的原则:河流的自我恢复能力是减少水利工程对河流环境破坏的重要手段,保持和维护河流的自我恢复能力有利于河流生态环境的持续发展。以修复整个水域生态系统为目标的原则:河流创造的不仅仅是河流生态系统，

8、它与周边的森林、田地、乡村、城市等还构成了一个完整的生态系统，所以在生态环境建设中,要考虑到河流与森林、田地、乡村等要素之间的关系。建设节水型社会的重要任务：建立以用水管理为核心的水资源管理体系；建立与区域水资源承载能力相协调的经济结构体系；建立与水资源优化配置相适应的节水工程和技术；建立与节水型社会相符合的节水文化；节水型社会的本质特征和实现途径：1.节水型社会建设的核心是制度建设节水型社会的本质特征是建立以水权、水市场理论为基础的水资源管理体制，形成以经济手段为主的节水机制，建立起自律式发展的节水模式，不断提高水资源的利用效率和效益，促进经济、资源、环境协调发展。建设节水型社会是对生产关系

9、的变革，是制度建设，是一场革命。节水型社会和通常讲的节水，都是为了提高水资源的利用效率和效益，但传统的节水更偏重于节水的工程、设施和技术等措施，偏重于发展节水生产力，主要通过行政手段来推动，而节水型社会主要通过制度建设，注重对生产关系的变革注重经济手段的运用。节水型社会制度建设要解决的是全社会的节水动力和节水机制问题，使得各行各业、社会成员受到普遍的约束，需要去节水；使得全社会能够获得制度的收益，愿意去节水，使节水成为用水户自觉、自发的长效行为。2.节水型社会的实现途径（1）明晰初始水权。初始水权是国家根据法定程序明晰的水资源使用权。由于水资源是以流域为单元，因此首先要根据流域的水资源规划，进

10、行流域初始水权的分配，再确定各区域的用水权指标。在各流域或区域分配初始水权时，要保证生态用水和环境用水需求，并注意保留一部分用水权指标，作为经济社会发展的水资源储备。如黄河，多年平均径流量为580亿立方米，初始水权分配时，首先要扣除210亿立方米的河道内生态和环境用水，剩下的370亿立方米才是可用于分配给沿黄省区的水权。（2）确定水资源宏观总量与微观定额两套指标体系。水资源的宏观总量指标体系用来明确各地区、各行业乃至各单位、各企业、各灌区的水资源使用权指标，实现宏观上区域发展与水资源承载能力相适应。例如，根据国务院的黄河分水方案，宁夏拥有40亿立方米的黄河初始水权，这就是宁夏总的水资源宏观控制

11、指标，宁夏再把这个总量指标层层分解下去，层层都有指标，这就是总量控制。水资源的微观定额指标体系用来规定单位产品或服务的用水量指标，通过控制用水定额的方式，来提高水的利用效率，达到节水目标。如宁夏对74个行业、109项工业产品，制定了用水定额标准。（3）综合采用法律措施、工程措施、经济措施、行政措施、科技措施，保证用水控制指标的实现。要特别注重经济手段的运用，最重要的是制定科学合理的水价政策，“超用加价，节约有奖，转让有偿”，充分发挥价格对促进节水的杠杆作用。（4）用水户参与管理。这套制度能否有效运转，公众的参与是非常必要的。如成立用水户协会，参与水权、水量的分配、管理、监督和水价的制定。用水户

12、协会要实行民主选举、民主决策、民主管理、民主监督。在宁夏引黄自流灌区，通过用水户（村民）直接选举的办法，产生了905个用水户协会，发挥了重要作用。（5）制定用水权交易市场规则，建立用水权交易市场，实行用水权有偿转让，实现水资源的高效配置。初始水权分配后，对新增用水需求，主要通过水权交易市场，进行用水权的有偿转让来解决。这样，买卖双方都会考虑节水，社会节水的积极性被调动，水资源的使用就会流向高效率、高效益的领域。例如，2003年以来宁夏、内蒙古进行了“农业转工业”的水权有偿转换实践探索，由工业项目业主投资建设引黄灌区节水改造工程，把农业节约下来的水量指标用于满足工业项目新增用水需求，初步实现了工

13、农业发展和生态保护的多赢。水资源是关系我国经济社会可持续发展的战略资源。面对我国水资源短缺的严峻形势，水利工作者必须肩负起两个使命：一是通过水利发展，不断满足经济社会对水的需求；二是转变水利发展模式，建设节水型社会，推动经济增长方式的转变。让我们行动起来，为建设资源节约型和环境友好型社会而不懈努力！3、 说明水工混凝土由于耐久性不良出现的病害有哪些？其主要原因是什么？（20分）病害：混凝土裂缝、渗漏和溶蚀、冲刷磨损和汽蚀破坏、冻融破坏、碳化和钢筋锈蚀、水质侵蚀原因：1）A、温度应力过大：施工中没有注意，温度控制措施不严。B、混凝土强度底均匀性差是产生的内部原因。C、基础问题，坝基勘探不名，坝基

14、处理有软层。D、结构布置不妥。E、由于地震或其它原因引起裂缝。2）A、溶出性侵蚀的存在。B、渗漏量的大小与水位升降与水压大小有关。C、裂缝尤其是惯穿行裂缝是产生渗漏的主要原因。D、混凝土的质量差是产生渗漏的主要原因。E、止水结构失效以及施工工艺不大。F、基础帷幕破坏。3）设计施工材料：A、建筑物流态过大。B、水流介质的影响：悬移质推移质。C、混凝土本质的质量差。D、结构设计不当。4）A、水负温度是破坏的首要条件。B、施工质量差：水泥的品种牌号混杂，水泥品种差，砂石骨料：含泥量问题。水灰比控制不严：北方小于0.5，南方小于0.55。C、没有掺引气剂：在结冰中起缓冲作用，混凝土中含气量4.4%或以

15、上是符合要求的。5）碳化是混凝土本身。Ca(OH)2转化成CaCO3的过程化学收缩。A、混凝土碳化：混凝土显碱性PH大于11而碳化PH小于等于10所以易碳化。B、Cl-钢筋锈蚀使钢筋保护层破坏。6）污染水：A、硫酸盐：石膏。酸性废污水：酸雨。4、 如何认识岩土理论、数值计算和试验测试之间的关系？（10分）1）、岩土材料是性质复杂的天然材料，不可能经通过完美的理论和精确的数值计算解决岩土工程的所有问题。2）、岩土数值计算是解释岩土工作机理和解决工程问题的强有力武器。脱离实际的工程计算是没有价值的。3）、在岩土工程中实验的工作十分重要不应忽视试验在理论发展，数值计算和实际工程应用。4）、岩土理论数

16、值计算和试验测试结果的正确行必须有客观公正的检验对自我的预测和试验结果要有正确分析。5、 试说明高速水流中产生空化和空蚀的机理及其预防措施。（15分）空化是在液体中形成空穴使液相流体的连续性遭到破坏，它发生在压力下降到某一临界值的流动区域中。在空穴中主要充满着液体的蒸汽以及从溶液中析出的气体。当这些空穴进入压力较低的区域时，就开始发育成长为较大的气泡，然后，气泡被流体带到压力高于临界值的区域，气泡就将溃灭，这个过程称为空化。空化过程可以发生在液体内部，也可以发生固定边界上。空蚀是指由于空泡的溃灭，引起过流表面的材料损坏。在空泡溃灭过程中伴随着机械、电化、热力、化学等过程的作用。空蚀是空化的直接

17、后果，空蚀只发生在固体边界上。我们以前通常所讲的气蚀现象，实际上包括了空化和空蚀两个过程。当水流压强迅速降低时，液体内部原本含有的大量微小气泡，便开始游离出来。当水流压强降低时，游离的气核就膨胀起来，形成大量的气泡。由于高速水流的高度紊动，将低压区放出来的气泡带到下游的高压区。在内外压差的作用下，迫使气泡突然破灭，气泡的溃灭过程，时间极短，一般只有几百分之一秒，四周的水流质点以极快的速度去填充气泡空间，会聚达到几个甚至几十个大气压。由于低压区的气泡不断产生、发张、溃灭，冲击力不断产生并不停地连续冲击着固体边界，使固体表面造成严重的剥蚀，这就是气蚀产生的根本原因。可见，低压区发生气穴是产生气蚀的

18、前提；气蚀则是随后在高压区内气泡溃灭时，破坏固体边界表面材料的结构。预防措施：1）尽可能将边界轮廓设计成流线型，避免在水流中出现过低压区。2）在建筑物施工时，尽可能提高建筑物表面的平整、光洁度。局部凸起处必须做成具有一定坡度的平面，以减少气蚀发生的可能性。3）对低压区进行人工通气，以减轻负压作用和缓冲气穴溃灭时的冲击作用。4）对于难于完全避免气穴的部位，选用高标号混凝土、环氧树脂加填料或合成塑胶等抗气蚀能力较强的材料进行护面，可以减轻气蚀的危害并延长建筑物的使用寿命。5）用抗蚀性能较强的材料。如钢板、工业橡皮等。6）施工舌后，过水表面上不应存在钢筋头等各种残留突起物，对过水界表面在施工中可能造

19、成的不平整度要加以控制。一般来说，表面存在升坎容易发生气蚀。突起比凹陷容易引起气蚀；将突起部分磨成平缓的坡面，就可以大大减少发生气蚀的可能性。6、 简要叙述高速水流的脉动特性及其危害。（15分）水流基本流态的形成与水流运动的速度有着密切的联系，高速运动的水流必然会产生高速紊流，液流内部各点的流速和压强，就必然会随时间发生忽大忽小变化的脉动现象。对于高速水流，这种脉动特性尤为突出。在一般紊流的水力计算中，对压强通常只考虑时均压强，而不考虑脉动压强的影响；但在高速水流中，压强脉动十分剧烈，脉动压强则不可忽视。脉动的主要特性：任意一点的运动要素（动水压强、流速等）具有脉动现象，为随机过程，其描述方法

20、为：时均值不能满足高速水流专题的研究需要；利用概率论和随机过程的有关理论进行分析处理。脉动压强的成因，主要是由于紊流的内部充满了无数大小不等的旋涡，涡体的运动导致运动要素的脉动，大尺度的渦体；振幅大频率低；小尺度的渦体；振幅小频率高。最终构成了运动要素的随机过程。因高速水流的流速很大，使得旋涡产生高速的旋转和震荡，液体质点产生强烈的横向运动，导致水流发生高度的紊动，从而使动水压强出现频率较低且振幅较大的脉动。危害：1）增大建筑物的瞬时荷载。在正脉动压强的作用下，建筑物所受的瞬时荷载高于时均荷载，增加了对建筑物的强度要求。也就是说，在高速水流情况下，若设计时只考虑时均压强而不考虑脉动压强对建筑物的影响，建筑物就有破坏的可能。2）可能引起建筑物的振动。当压强的脉动频率与建筑物的自振频率相近时，可引起建筑物的强迫振动，影响其正常运行，甚至造成建筑物的破坏。3）增加了气蚀发生的可能性。在负脉动压强的作用下，建筑物上所受的瞬时压强大大降低，增大了建筑物发生气蚀破坏的可能性。