2011年水利工程思考题

水利工程思考题

第一次作业：

（本次作业要求初级职称学员答1、2、3、4题，中高级职称学员答3、4、5、6题）

1、请结合防洪抢险对策的总体要求，思考在江河洪水治理中针对融雪洪水这一类型的洪水有哪些治理措施？

答：

我国防汛抗洪的方针是“安全第一，常备不懈，以防为主，全力抢险”。基本任务是积极采取有力的防御措施，力求减轻洪水灾害的影响和损失，保障人民生命财产安全和经济建设的顺利发展。按照我国防洪抢险对策的总体要求，对于融雪洪水这一类洪水要采取如下措施来治理：

首先，各级政府要严格执行防汛抗旱工作行政首长负责制，认真落实重点河道、水库、险工险段，重要城市的防汛责任人、技术责任人和岗位责任人。进一步加强水库安全管理工作；强化春季防汛安全检查工作。各级防汛部门要实行24小时值班制度，各水库、河道险工险段要有专人值守。

其次，容易遭受融雪洪灾的各地在做好防御春洪工作的同时，应充分利用积雪融水、河道来水偏多的有利条件，抢墒播种，提早灌溉。

2、纵观20世纪土的本构模型在理论、试验及应用方面的研究进展，展望21世纪的工程要求及土的本构模型研究的前景，有哪些问题还有待深入研究并可望有所突破？

答：

①对现有的土本构模型的基本性能和适用条件进行鉴定，进一步简化和普及被证明适用于土石坝计算的模型。

②建立和发展复杂应力状态与加载序列条件下的土的本构模型，使之能够切实地考虑土的非线性与非弹性、软化、剪胀与剪缩性等，并揭示土的某些特殊的变形特性及其机理，反映土的原生及应力诱发的各向异性效应及特殊荷载条件下的力学规律。

③土石坝的抗震设计和地震反应分析需要能够反映土的动力特性的动本构关系模型。

④应对现有的本构模型通过不同类型仪器、不同应力路径的土工试验、离心模型试验以及实际工程的现场测试结果等不同的验证形式，客观地评价和论证其正确性与可靠性，通过全面系统的分析比较确定其实用性与局限性及适用范围。

⑤开展对应力、变形与含水量密切相关的非饱和土本构模型的研究，在建立本构模型

时应充分考虑含水量的影响及颗粒骨架、孔隙水与气三相之间的界面相互作用及相互交换问题。

⑥对于软粘土、黄土等结构性较强的土体，应继续深入开展结构性模型的研究，引入损伤力学理论以及CT、X射线等先进的测试技术。

⑦针对砂土与堆石的松散结构，应摆脱基于连续介质力学理论建立本构模型的固有局限性，开展基于细观力学理论的非连续性本构模型研究。

3、劣质水资源化的处理方式有几种？

答：常用的污水处理方法可按作用原理区分为以下几类：

1、物理法：主要是利用物理分离污水中呈悬浮状态的污染物，在处理过程中不改变化学性质。属于物理的处理方法有：①沉淀（重力分离法）②过滤法③离心分离法④浮选（气浮）法⑤蒸发结晶法⑥反渗透法。

2、化学法：利用化学反应原理及方法来分离回收污水中的污染物或改变污染物的性质，使其从有害变为无害。属于化学处理方法有：①混凝法②中和法③氧化还原法④萃取法⑤吸附法⑥电渗析法。

3、生物法：主要是利用微生物的作用，使污水中呈溶解和胶体状态的有机污染物转化为无害的物质。属于生物处理方法有以下几种：①活性污泥法②生物膜法③生物（氧化）塘，氧化塘分为厌氧塘、兼性塘、好氧塘、水生植物塘等。

4、污水土地处理系统：土地处理是将污水有效地投配到土地表层，通过土壤-植物系统自然完成一系列的物理、化学和生物过程，达到预先设计的处理程度的一种污水处理方法。根据处理地区土壤渗透速度的大小，常用的污水土地处理和回用系统一般可以分为污水快速渗滤系统、污水地表漫流系统，人工湿地系统。

4、大坝蓄水后下游部分地区地下水位上升，地面径流不能及时排除，造成一定程度的渍涝灾害，请结合实际思考目前渍涝灾害防治措施主要有哪些？

答：渍涝灾害防治措施主要包括：

①要坚持人水和谐的原则，更新治水思路。要尊重水资源的自身规律，贯彻可持续发展的思想，改变过去掠夺开发、寸土不让的传统做法，实现从控制洪水向管理洪水的转变，做到“大路朝天，各走一边”，给洪水以出路，让洪水安全下泄，使群众安居乐业，在治水的规划中要坚持因地制宜，分类指导，要注重水利和经济社会的协调发展。

②要因地制宜优化农业产业结构，恢复调蓄面积。水利部门主动参与农业结构调整，

指导经济作物种植在合理高程，变被动抗灾为主动避灾。各地在进行产业结构调整过程应该征求水利部门的意见，水利部门也应主动参与农业产业化调整。

③要发挥群众的主体作用，加强水利建设，搞好渠系的清淤扫障，调蓄湖泊的疏浚扩容。

④要加快小型水利工程产权制度和水管体制改革步伐。水利队伍是防灾减灾、治理渍涝灾害的主力军，要加快改革步伐，大力发展水利经济，壮大水利产业。要在加快小型水利工程产权制度改革的同时，按照国办发《关于水利工程管理体制改革实施意见》划分单位性质，确定经费来源，加快水利工程管理体制的改革，在理顺制度障碍的基础上，加快水利经济的发展，稳定水利队伍，加强工程管理，加快治涝建设步伐。

5、面板堆石坝的渗流控制措施可以归纳为哪几点？

答：面板堆石坝以混凝土面板作为坝体的防渗体。早期的高面板堆石坝常因四周边缝被拉开而产生绕坝渗流，发生大量漏水。以后吸取教训，改进了周边缝设计，注意了地基处理，使渗流量大的减少，面板堆石坝的渗流控制措施可以归纳为以下几点：

①各防渗系统之问，例如地基防渗帷幕与坝体混凝土面板之间，用趾板联结，形成完整的防渗体系。

②由上游面板到下游，在坝体中由细到粗设置垫层料、过渡料、主堆石料、次堆石料，面板上游底部还应设置防渗铺盖。

③在用砂砾料和风化料作坝体材料时，在坝轴线或略偏于上游处，主坝堆石料与风化料或软岩石的次堆石区之间设烟囱式排水。控制可能的渗流。人们分析沟后水库的溃坝原因之一是坝体排水不畅。

④在堆石体与地基或岸坡接触处，当有风化层、泥化岩层、断层裂隙的泥质充填处时，如果有发生渗流冲刷可能，要设置反滤保护。

⑤在混凝土接缝中，特别是易于受拉的周边缝中，设置能适应大变形同时能保持防渗性能的止水材料。

目前在设计计算方法方面，施工方面和施工质量检测方面使用土工膜防渗已经是技术成熟的，有可能在高土石坝中推广使用土工膜防渗；使用土工合成材料制作的减压井，对于堤坝渗流控制也有很重要的意义。

6、请根据不同措施利用雨水的方式和特点，总结目前雨水利用技术的模式？

答：根据不同措施利用雨水的方式和特点，可将目前雨水利用技术概括为三种模式：

①雨水就地利用模式：通过地表微地形的改变，增加地表土壤入渗能力，通过土壤水库的储蓄调节功能，达到雨水资源的高效利用。这种技术的理论依据在于通过对地表坡度即地表径流水力坡度的降低，截短径流流径长度，减缓径流运移速度，从而增加地表径流在一定区域的滞留时间，达到增加土壤人渗的目的。这种技术常见的有水平梯田、鱼鳞坑等。

②雨水叠加利用模式：除了通过对部分微地形的改变及对改变微地形区域内所接纳的雨水进行利用之外，同时，接收区域上部来水，使之流人该区域之内，并加以利用的一种综合技术。由于这种技术不仅利用区域所直接接收的天然降水，而且利用区域相邻上部的地表径流，事实上是一种雨水资源的叠加，故我们称之为雨水叠加利用技术。

③雨水异地利用模式：通过某种手段，改变地表原有入渗能力，即减少地表入渗量，从而增加地表径流量，并将其汇集存储在某一指定区域或容器供其他区域加以利用的一种技术。这种技术的适应范围较广，除适用干旱缺水的干旱半干旱地区外，也适应水资源较为丰富的湿润半湿润地区，还适应道路建设发达的工矿、乡镇、县城及中小型城市等地区。

第二次作业：

（初级职称学员答）

1、请对比分析防洪抢险对策和抗旱减灾对策有哪些异同？结合实际，思考这些对策的成效如何？你有什么更好的建议？

1、我国防汛抗洪的方针是“安全第一，常备不懈，以防为主，全力抢险”。基本任务是积极采取有力的防御措施，力求减轻洪水灾害的影响和损失，保障人民生命财产安全和经济建设的顺利发展。

发生旱灾害，各级人民政府及其部门、气象部门内、街道办事处、居民委员会、村民委员会乃至普通民众都有义不容辞的责任来抗旱救灾。

2、我国防汛抗洪的方针是“安全第一，常备不懈，以防为主，全力抢险”。基本任务是积极采取有力的防御措施，力求减轻洪水灾害的影响和损失，保障人民生命财产安全和经济建设的顺利发展。

全面抗旱是指根据经济社会发展要求扩大抗旱工作的领域和内容，从主要为农业和农村经济服务转变到为包括生态在内的整个经济社会发展服务，从注重农业效益转变为注重

社会、经济和生态效益的统一，从被动抗旱转变为主动防旱，最大限度地减轻干旱对整个经济社会以及生态环境造成的损失和影响。其内涵实质是拓宽工作领域，增加抗旱手段，既关注农村，也关注城市、关注生态；变被动为主动，既抗旱于及时，更防旱于未然。

他们的共同点是应当常备不懈，全力抢险，防灾于未然。不同点是防洪抢险是生命财产安全第一，抗旱减灾是首先保证居民生活、生产用水安全。

2、面板堆石坝的渗流控制措施可以归纳为以下哪几点？

面板堆石坝的渗流控制措施可以归纳为以下几点：

a．各防渗系统之问，例如地基防渗帷幕与坝体混凝土面板之间，用趾板联结，形成完整的防渗体系。

b．由上游面板到下游，在坝体中由细到粗设置垫层料、过渡料、主堆石料、次堆石料，面板上游底部还应设置防渗铺盖。

c．在用砂砾料和风化料作坝体材料时，在坝轴线或略偏于上游处，主坝堆石料与风化料或软岩石的次堆石区之间设烟囱式排水。控制可能的渗流。人们分析沟后水库的溃坝原因之一是坝体排水不畅。

d．在堆石体与地基或岸坡接触处，当有风化层、泥化岩层、断层裂隙的泥质充填处时，如果有发生渗流冲刷可能，要设置反滤保护。

e．在混凝土接缝中，特别是易于受拉的周边缝中，设置能适应大变形同时能保持防渗性能的止水材料。

3、目前现行的岩体力学指标估算方法主要有哪几种？

目前现行的岩体力学指标估算方法主要有如下几种：

1）工程地质类比法；

2）Hoek—Brown判据；

3）正分析与反分析；

4）试验强度折减法；

5）非均质岩体综合抗剪强度。

岩体中软弱结构面力学参数可以按成因分为原生型、次生充填型和构造综合型，以构造综合型居多。以颗粒组成为主要因素将软弱结构面分为全泥、泥夹岩屑、岩屑夹泥和岩屑岩块四种；对于无充填的刚性结构面可分为未胶结和胶结两种。

4、请总结雨水利用的发展趋势？

从国际上看，对雨水利用已从单纯解决家庭供水，发展到注意其在提高农业生产和保护生态环境上的应用。2001年国际雨水集流系统协会理事会已决定把协会的宗旨扩大到农业生产和环境保护，并对会标也相应作了改变。在这方面我国已走在世界前列。当前我国对雨水集蓄节水灌溉的研究主要集中在：一是在雨水集蓄工程系统中，研制开发经济高效的集流面材料，研究各类蓄水工程的适用条件和优化模式；二是研究雨水集蓄节水灌溉的方式、优化灌溉制度及与传统和现代旱作农业结合使雨水利用效益最大化；三是研究雨水集蓄家庭水安全性问题。这些问题在上述研究项目中均进行了大量工作，但距离完全解决还需要作很多工作。

在近期内应着重的强化研究以下内容：①雨水高效汇集技术；②雨水存贮设施优化设计与雨水净化技术；③有限雨水资源的高效节水灌溉技术；④雨水集蓄利用工程规划设计智能决策系统；⑤雨水高效集蓄利用技术集成模式。目前，雨水资源的开发利用还处于一个相对较低的水平，雨水集蓄利用技术对流域或区域生态环境的影响还不显著。但随着区域综合开发治理以及生态环境建设的进程，区域雨水资源的开发利用程度将会不断增加，雨水集蓄利用开发对区域环境的影响，包括对区域水土环境、植被、水土流失、农田生产力等方面的影响将会逐渐显现。研究雨水资源的开发是否会对区域水环境的演变带来不良影响，或者研究它与区域水环境演变之间到底存在一种什么样的关系，就可以为确定区域雨水资源开发的适宜程度，制定合理的区域雨水集蓄利用规划，提供科学的指导，避免雨水资源的过度开发，以及减少不必要的工程投资与浪费。

针对上述问题，应着重研究3个问题：①雨水资源开发对区域水环境的影响；②雨水资源开发对区域生态环境的影响；③区域雨水资源开发宏观战略研究。