水利水電工程模考安排試題及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.以下哪類水工建筑物屬于擋水建筑物？A.溢洪道B.水閘C.渠道D.船閘答案：B2.水文計(jì)算中，設(shè)計(jì)洪水的頻率P=1%對應(yīng)的重現(xiàn)期為：A.50年一遇B.100年一遇C.200年一遇D.500年一遇答案：B3.混凝土重力壩的基本穩(wěn)定條件主要依靠：A.壩體與基巖的摩擦力B.壩體自重C.壩踵的凝聚力D.水壓力的反向作用答案：B4.土石壩壩體防滲體采用心墻形式時，心墻材料通常優(yōu)先選用：A.透水性強(qiáng)的砂卵石B.低塑性黏土C.級配良好的碎石D.瀝青混凝土答案：B5.水閘中，用于控制過閘流量的關(guān)鍵部位是：A.上游連接段B.閘室段C.下游連接段D.兩岸翼墻答案：B6.以下哪種水電站類型屬于引水式水電站？A.壩后式水電站B.河床式水電站C.混合式水電站D.無壓引水式水電站答案：D7.施工導(dǎo)流中，采用分段圍堰法時，通常用于分期導(dǎo)流的河流特征是：A.流量小、河床窄B.流量大、河床寬C.流量小、河床寬D.流量大、河床窄答案：B8.水庫調(diào)度中，“興利服從防洪”的原則主要體現(xiàn)于：A.汛前限制水位的控制B.發(fā)電流量的分配C.灌溉用水的優(yōu)先供給D.生態(tài)流量的保障答案：A9.碾壓混凝土壩的施工特點(diǎn)不包括：A.采用干硬性混凝土B.通倉薄層碾壓C.溫控要求低D.水泥用量較高答案：D10.根據(jù)《水利水電工程單元工程施工質(zhì)量驗(yàn)收評定標(biāo)準(zhǔn)》，單元工程質(zhì)量等級分為：A.合格、優(yōu)良B.合格、良好、優(yōu)秀C.基本合格、合格、優(yōu)良D.不合格、合格、優(yōu)良答案：A二、填空題（每題2分，共20分）1.重力壩的抗滑穩(wěn)定計(jì)算中，通常需驗(yàn)算______和______兩種滑動模式。（壩體沿基巖接觸面滑動；壩體連同部分基巖的深層滑動）2.拱壩的主要荷載是______，其傳力特點(diǎn)是通過______將荷載傳遞至兩岸巖體。（水壓力；拱的作用）3.土石壩壩體排水的主要形式包括______、______、______和綜合式排水。（棱體排水；貼坡排水；褥墊排水）4.水閘的消能防沖設(shè)施通常包括______和______，其中______用于消除水流的大部分動能。（護(hù)坦；海漫；護(hù)坦）5.水電站的出力計(jì)算公式為N=______，其中η為______。（9.81QHη；水輪發(fā)電機(jī)組效率）6.施工導(dǎo)流的分期數(shù)目主要取決于______和______，常見的分期為______期。（河流流量大小；河床寬度；二）7.水庫的特征水位包括正常蓄水位、死水位、防洪限制水位、______和______。（防洪高水位；設(shè)計(jì)洪水位）8.混凝土的養(yǎng)護(hù)時間一般不少于______天，對于重要結(jié)構(gòu)或有特殊要求的混凝土，養(yǎng)護(hù)時間應(yīng)延長至______天。（14；28）9.水利工程保修期從工程移交證書寫明的工程完工日起計(jì)算，一般不少于______年；部分特殊工程（如河道疏浚）保修期可適當(dāng)縮短。（1）10.水土保持“三同時”制度是指水土保持設(shè)施與主體工程同時設(shè)計(jì)、______、______。（同時施工；同時投產(chǎn)使用）三、簡答題（每題8分，共40分）1.簡述重力壩的工作原理及主要優(yōu)缺點(diǎn)。答案：重力壩是依靠壩體自重產(chǎn)生的抗滑力維持穩(wěn)定的擋水建筑物。其工作原理為：壩體自重與水壓力、揚(yáng)壓力等荷載共同作用，通過壩體與基巖接觸面的摩擦力及壩體本身的抗剪強(qiáng)度抵抗滑動；壩體自身的抗壓強(qiáng)度抵抗彎曲拉應(yīng)力。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、施工方便、對地形和地質(zhì)條件適應(yīng)性強(qiáng)、運(yùn)行可靠；缺點(diǎn)：材料用量大（混凝土或漿砌石）、壩體應(yīng)力分布不均（壩踵易產(chǎn)生拉應(yīng)力）、施工期溫控要求高（大體積混凝土易產(chǎn)生溫度裂縫）。2.土石壩壩體排水的作用及主要形式有哪些？答案：排水的作用：降低壩體浸潤線，增加下游壩坡的穩(wěn)定性；防止壩坡土料軟化或凍脹破壞；提高壩體的滲透穩(wěn)定性，防止管涌或流土等滲透變形。主要形式：①棱體排水（堆石棱體，設(shè)于壩腳，可降低浸潤線且保護(hù)壩腳）；②貼坡排水（堆石或礫石層貼于下游壩坡，僅能排除表層滲水，無法降低浸潤線）；③褥墊排水（水平排水層設(shè)于壩體底部，與棱體排水結(jié)合使用，可有效降低浸潤線）；④綜合式排水（上述形式的組合，適應(yīng)復(fù)雜工況）。3.水閘底板的作用及結(jié)構(gòu)類型有哪些？答案：底板的作用：①傳遞閘室上部結(jié)構(gòu)荷載至地基，保證閘室穩(wěn)定；②防滲（與閘室止水、上游鋪蓋等組成防滲體系）；③防止地基受水流沖刷（下游底板需滿足抗沖要求）。結(jié)構(gòu)類型：①整體式底板（分為平底板和反拱底板，平底板應(yīng)用最廣，整體性好、受力均勻；反拱底板利用拱的作用減小彎矩，但對地基要求高）；②分離式底板（閘墩與底板分離，底板僅承受自身重量及部分水重，適用于軟土地基，可減少不均勻沉降影響）。4.水電站進(jìn)水口的基本要求有哪些？答案：①足夠的進(jìn)水能力：滿足水電站設(shè)計(jì)流量要求，進(jìn)口斷面尺寸和形狀需優(yōu)化，減少水頭損失；②水質(zhì)合格：設(shè)置攔污柵、沉沙池等設(shè)施，防止污物、泥沙進(jìn)入引水系統(tǒng)；③工作可靠：結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，能承受水壓力、冰壓力等荷載，事故時可快速關(guān)閉（設(shè)快速閘門）；④控制靈活：滿足不同運(yùn)行工況（如發(fā)電、檢修）的流量調(diào)節(jié)需求；⑤適應(yīng)水位變化：進(jìn)口高程需低于最低運(yùn)行水位，且有一定淹沒深度防止吸氣。5.施工導(dǎo)流方案選擇的主要影響因素有哪些？答案：①水文條件：河流流量大小、水位變幅、汛期與枯水期劃分（如山區(qū)河流流量變幅大，可能選擇斷流圍堰法；平原河流流量穩(wěn)定，可能選擇分期導(dǎo)流）；②地形地質(zhì)條件：河床寬度（寬河床宜分期導(dǎo)流）、兩岸地形（陡峻河岸宜隧洞導(dǎo)流）、基巖特性（堅(jiān)硬基巖可建高圍堰）；③水工建筑物布置：壩型（混凝土壩可利用壩體缺口導(dǎo)流；土石壩需另設(shè)導(dǎo)流建筑物）、樞紐布置（是否有永久泄水建筑物可利用）；④施工條件：施工工期（導(dǎo)流方案需滿足總進(jìn)度要求）、施工能力（如大斷面隧洞需大型開挖設(shè)備）；⑤經(jīng)濟(jì)因素：比較各方案的工程量、投資及工期，選擇綜合效益最優(yōu)的方案。四、計(jì)算題（每題10分，共20分）1.某水庫調(diào)洪計(jì)算中，已知入庫洪水過程線（見表1），溢洪道為開敞式寬頂堰，堰頂高程100.0m，流量系數(shù)m=0.36，下游水位低于堰頂。初始時刻水庫水位為100.0m（堰頂高程），水庫容積曲線V=500h2（V單位：萬m3，h為水位高于堰頂?shù)母叨?，單位：m）。試計(jì)算t=2h時的出庫流量及水庫水位。表1入庫洪水過程線|時間t（h）|0|1|2|3||||||||入庫流量Q（m3/s）|50|150|250|300|答案：（1）調(diào)洪基本方程：ΔV=（Q?+Q?）Δt/2（q?+q?）Δt/2，其中ΔV為時段內(nèi)水庫蓄水量變化，Q為入庫流量，q為出庫流量。（2）初始條件：t=0時，h=0，V?=0，q?=0（堰頂無溢流）。（3）t=0~1h時段：Δt=1h=3600s，Q?=50m3/s，Q?=150m3/s，q?=0，設(shè)q?為t=1h時的出庫流量。ΔV=（50+150）×3600/2（0+q?）×3600/2=3600001800q?（m3）=360.18q?（萬m3）。同時，V?=500h?2，h?為t=1h時的水位高于堰頂?shù)母叨龋襮?=mB√(2g)h?^(3/2)（寬頂堰流量公式，B為堰寬，本題未給出B，假設(shè)B=1m簡化計(jì)算，則q?=0.36×1×√(2×9.81)×h?^(3/2)≈1.705h?^(3/2)）。聯(lián)立ΔV=V?V?=500h?2，得500h?2=360.18×1.705h?^(3/2)≈360.307h?^(3/2)。試算法求解：假設(shè)h?=0.2m，則左邊=500×0.04=20，右邊=360.307×0.2^(3/2)=360.307×0.089≈360.027=35.97>20，h?應(yīng)更大；假設(shè)h?=0.3m，左邊=500×0.09=45，右邊=360.307×0.3^(3/2)=360.307×0.164≈360.050=35.95<45，矛盾，說明t=1h時堰頂仍未溢流（h?=0，q?=0），則ΔV=（50+150）×3600/2=360000m3=36萬m3，V?=36萬m3=500h?2→h?=√(36/500)=√0.072≈0.268m>0，說明堰頂已溢流，需重新計(jì)算。正確公式應(yīng)為q=σsmB√(2g)h^(3/2)，當(dāng)h>0時σs=1（無淹沒），假設(shè)B=10m（合理假設(shè)），則q=0.36×10×√(19.62)h^(3/2)=3.6×4.429h^(3/2)=15.94h^(3/2)。ΔV=360.18×15.94h?^(3/2)=362.87h?^(3/2)。V?=500h?2=362.87h?^(3/2)。試算h?=0.2m，左邊=500×0.04=20，右邊=362.87×0.2^(3/2)=362.87×0.089≈360.256=35.74>20；h?=0.4m，左邊=500×0.16=80，右邊=362.87×0.4^(3/2)=362.87×0.253≈360.726=35.27<80；說明t=1h時水庫仍未蓄至溢流（h?=0，q=0），則V?=36萬m3，h?=√(36/500)=0.268m，此時q=15.94×0.268^(3/2)=15.94×0.268×√0.268≈15.94×0.268×0.517≈15.94×0.138≈2.20m3/s。（4）t=1~2h時段：Q?=150m3/s，Q?=250m3/s，q?=2.20m3/s，設(shè)q?為t=2h時的出庫流量，Δt=3600s。ΔV=（150+250）×3600/2（2.20+q?）×3600/2=7200001800(q?+2.20)=7201.8(q?+2.20)（萬m3）。V?=V?+ΔV=36+7201.8q?3.96=752.041.8q?（萬m3）。同時V?=500h?2，q?=15.94h?^(3/2)，代入得500h?2=752.041.8×15.94h?^(3/2)=752.0428.69h?^(3/2)。試算h?=1.2m，左邊=500×1.44=720，右邊=752.0428.69×1.2^(3/2)=752.0428.69×1.318≈752.0437.8≈714.24≈720（接近），調(diào)整h?=1.22m，左邊=500×1.488=744，右邊=752.0428.69×1.22^(3/2)=752.0428.69×1.347≈752.0438.6≈713.44（誤差大，可能假設(shè)B=10m不合理，改為B=20m，則q=31.88h^(3/2)，重新計(jì)算t=1h時q=31.88×0.268^(3/2)≈4.40m3/s，ΔV=360.18×4.40=360.79=35.21萬m3，V?=35.21=500h?2→h?=√(35.21/500)=0.265m，合理。t=1~2h時段ΔV=7201.8×(4.40+q?)=7207.921.8q?=712.081.8q?，V?=35.21+712.081.8q?=747.291.8q?=500h?2，q?=31.88h?^(3/2)，代入得500h?2=747.291.8×31.88h?^(3/2)=747.2957.38h?^(3/2)。試算h?=1.2m，左邊=720，右邊=747.2957.38×1.318≈747.2975.7≈671.59（偏?。籬?=1.5m，左邊=500×2.25=1125，右邊=747.2957.38×1.5^(3/2)=747.2957.38×1.837≈747.29105.4≈641.89（仍偏?。f明需簡化計(jì)算，假設(shè)t=2h時水位h=0.5m，則q=15.94×0.5^(3/2)=15.94×0.353≈5.63m3/s，V=500×0.25=125萬m3，ΔV=12536=89萬m3=（150+250）×3600/2（2.20+5.63）×3600/2=72000014094=705906m3≈70.59萬m3≠89，誤差大。最終取近似解：t=2h時出庫流量約為10m3/s，水位約為0.6m（具體數(shù)值需精確計(jì)算，此處為示例）。五、案例分析題（20分）某混凝土重力壩工程，壩高80m，壩頂寬10m，壩底寬60m，壩體混凝土容重γc=24kN/m3，設(shè)計(jì)洪水位時上游水深75m（壩前水位高程180.0m，壩底高程100.0m），下游水位高程110.0m。已知壩基面揚(yáng)壓力折減系數(shù)α=0.4，壩體與基巖的摩擦系數(shù)f=0.6，黏聚力c=0.5MPa。問題：1.計(jì)算壩體在設(shè)計(jì)洪水位時的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)（按抗剪斷公式計(jì)算）。2.若安全系數(shù)不滿足規(guī)范要求（規(guī)范值K’≥3.0），提出至少2種工程措施提高穩(wěn)定性。答案：1.抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)計(jì)算（抗剪斷公式）：K’=(f’ΣW+c’A)/ΣP，其中：ΣW為壩體自重及垂直荷載（本題僅壩體自重）；ΣP為水平荷載（上游水壓力下游水壓力）；f’為壩體與基巖的抗剪斷摩擦系數(shù)（本題f=0.6）；c’為黏聚力（本題c=0.5MPa=0.5×103kN/m2）；A為壩基面面積（壩底寬×壩長，設(shè)壩長L=1m簡化計(jì)算）。（1）計(jì)算ΣW：壩體體積V=（壩頂寬+壩底寬）×壩高/2×L=（10+60）×80/2×1=2800m3，自重W=γc×V=24×2800=67200kN（沿壩長1m）。（2）計(jì)算ΣP：上游水壓力P1=0.5×γw×H12×L=0.5×