防洪設(shè)計與水電試題及答案一、單項選擇題（每題2分，共20分）1.設(shè)計洪水的核心是確定（）。A.年最大洪峰流量B.符合指定頻率的洪水過程C.歷史最大洪水D.施工期臨時洪水2.某水庫設(shè)計防洪標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇，其重現(xiàn)期為（）。A.100年B.200年C.50年D.500年3.水庫調(diào)洪計算的基本方程是（）。A.水量平衡方程+蓄泄關(guān)系曲線B.能量守恒方程+水位流量關(guān)系C.動量方程+糙率公式D.馬斯京根法+流量疊加原理4.堤防工程的安全超高主要考慮（）。A.風(fēng)浪爬高+壅水高度B.滲流破壞+地震影響C.堤身沉降+凍脹變形D.船行波+漂浮物撞擊5.洪水頻率分析中，若采用皮爾遜Ⅲ型曲線擬合，其三個統(tǒng)計參數(shù)為（）。A.均值、變差系數(shù)Cv、偏差系數(shù)CsB.均值、Cv、偏態(tài)系數(shù)C.中值、Cv、CsD.最大值、最小值、均值6.水電站下游防洪的關(guān)鍵控制指標(biāo)是（）。A.發(fā)電流量B.下泄流量不超過下游河道安全泄量C.水庫水位消落速度D.機組開機臺數(shù)7.城市防洪工程中，排澇標(biāo)準(zhǔn)通常以（）表示。A.某一重現(xiàn)期內(nèi)的最大24小時暴雨量B.單位面積產(chǎn)流量C.河道斷面過流能力D.澇水排除時間8.水庫防洪限制水位的確定需綜合考慮（）。A.發(fā)電效益與防洪風(fēng)險B.移民成本與淹沒損失C.泥沙淤積與壩體安全D.生態(tài)流量與航運需求9.推理公式法計算設(shè)計洪峰流量時，關(guān)鍵參數(shù)“匯流時間”的影響因素不包括（）。A.流域長度B.河道比降C.土壤類型D.設(shè)計頻率10.堤防滲透穩(wěn)定驗算的主要目的是（）。A.防止堤身滑坡B.避免堤基管涌C.控制堤頂沉降D.減少風(fēng)浪淘刷二、填空題（每空1分，共20分）1.設(shè)計洪水的三要素是________、________和________。2.水庫調(diào)洪方式主要有________和________兩種基本類型。3.堤防工程按防洪標(biāo)準(zhǔn)分為________級，其中1級堤防的設(shè)計洪水重現(xiàn)期為________年以上。4.水文頻率計算中，經(jīng)驗頻率公式P=m/(n+1)中的n表示________，m表示________。5.水電站水庫的防洪庫容是指________至________之間的水庫容積。6.洪水過程線的形狀主要由________、________和________決定。7.河道安全泄量是指在保證________的前提下，河道能安全通過的最大流量。8.城市防洪工程中，排澇模數(shù)的單位通常為________，其計算需考慮________和________。三、簡答題（每題8分，共40分）1.簡述設(shè)計洪水計算的主要步驟。2.說明水庫防洪調(diào)度的基本原則。3.堤防設(shè)計的主要內(nèi)容包括哪些？需重點驗算哪些穩(wěn)定性？4.洪水頻率分析中，為什么需要進(jìn)行歷史洪水調(diào)查？5.水電站下游防洪的主要措施有哪些？四、計算題（每題15分，共30分）1.某小流域面積F=50km2，主河道長度L=10km，比降J=0.005，土壤為黏土（下滲率f=2mm/h），設(shè)計暴雨參數(shù)：最大24小時暴雨均值H24=120mm，Cv=0.5，Cs=3.5Cv，查皮爾遜Ⅲ型曲線模比系數(shù)表得P=1%時Kp=2.5。采用推理公式法計算設(shè)計洪峰流量Qp（公式：Qp=0.278(SP/τ^nf)F，其中SP=Kp·H24，n=0.7，τ=0.278L/(J^(1/3)Qp^(1/4))）。2.某水庫入庫洪水過程線如下表所示，已知水庫蓄泄關(guān)系為V=0.001Z3（V單位：億m3，Z單位：m），出庫流量q=200Z（q單位：m3/s），初始水位Z0=100m。采用列表試算法計算水庫調(diào)洪后的出庫洪水過程（要求列出前3個時段的計算步驟，時段Δt=6h）。|時間（h）|0|6|12|18|24|30|36|||||||||||入庫流量Q（m3/s）|100|300|800|1200|900|500|200|五、案例分析題（20分）某流域現(xiàn)有一座水庫（總庫容1.2億m3，設(shè)計防洪標(biāo)準(zhǔn)100年一遇），下游有城鎮(zhèn)（人口15萬，現(xiàn)狀河道安全泄量800m3/s）。近年來，流域內(nèi)城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快，不透水面積增加20%，同時上游新建小型水庫3座（總調(diào)節(jié)庫容0.3億m3）。近期水文資料顯示，流域50年一遇洪峰流量較20年前增加了15%。問題：（1）分析該流域防洪體系當(dāng)前面臨的主要風(fēng)險。（2）提出3條針對性的防洪優(yōu)化措施，并簡述理由。答案一、單項選擇題1.B2.A3.A4.A5.A6.B7.D8.A9.D10.B二、填空題1.設(shè)計洪峰流量、設(shè)計洪水總量、設(shè)計洪水過程線2.固定泄量調(diào)洪、自由泄量調(diào)洪3.5、1004.實測洪水系列年數(shù)、按大小排序的序號5.防洪高水位、防洪限制水位6.暴雨時空分布、流域下墊面條件、匯流特性7.堤防不發(fā)生漫頂或潰決8.m3/(s·km2)、設(shè)計暴雨、排澇面積三、簡答題1.設(shè)計洪水計算主要步驟：（1）收集流域水文氣象資料，包括實測洪水、暴雨、歷史洪水調(diào)查數(shù)據(jù)；（2）進(jìn)行洪水頻率分析，計算指定頻率的洪峰流量和洪水總量；（3）選擇典型洪水過程線，按同頻率或同倍比法放大得到設(shè)計洪水過程線；（4）對計算成果進(jìn)行合理性檢查，結(jié)合歷史洪水和地區(qū)綜合分析驗證。2.水庫防洪調(diào)度基本原則：（1）確保大壩安全，優(yōu)先滿足防洪要求；（2）兼顧上下游防洪需求，協(xié)調(diào)區(qū)間洪水與水庫泄流；（3）遵循“蓄泄兼顧”，根據(jù)洪水預(yù)報和實時水情動態(tài)調(diào)整泄量；（4）與其他防洪工程（如分洪道、蓄滯洪區(qū)）聯(lián)合調(diào)度，發(fā)揮系統(tǒng)效益；（5）預(yù)留必要的防洪庫容，避免超標(biāo)準(zhǔn)洪水時失控。3.堤防設(shè)計主要內(nèi)容：（1）確定防洪標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計洪水；（2）選擇堤線布置和堤型（如土堤、混凝土堤）；（3）計算堤頂高程（設(shè)計水位+安全超高）；（4）設(shè)計堤身斷面尺寸（頂寬、邊坡坡度）；（5）處理堤基（如防滲、加固）；（6）設(shè)置護(hù)坡、護(hù)腳等防護(hù)工程。需重點驗算：堤身抗滑穩(wěn)定性（圓弧滑動法）、堤基滲透穩(wěn)定性（流網(wǎng)法或公式計算滲透比降）、堤頂抗漫溢能力（安全超高是否滿足）。4.歷史洪水調(diào)查的作用：（1）延長洪水系列，增加樣本容量，提高頻率分析精度；（2）提供歷史上稀遇洪水的信息（如洪峰流量、發(fā)生年份），避免僅依賴短系列實測資料導(dǎo)致的設(shè)計洪水偏??；（3）驗證實測洪水的代表性，識別是否存在特小或特豐水年影響；（4）為確定洪水頻率曲線的上尾部形狀提供依據(jù)，尤其對稀遇頻率（如1%、0.1%）的設(shè)計洪水計算至關(guān)重要。5.水電站下游防洪主要措施：（1）優(yōu)化水庫調(diào)度規(guī)則，限制下泄流量不超過下游河道安全泄量；（2）建設(shè)下游堤防或加固現(xiàn)有堤防，提高河道過流能力；（3）設(shè)置分洪道或蓄滯洪區(qū)，分流超額洪水；（4）加強洪水預(yù)報預(yù)警系統(tǒng)，提前通知下游做好防范；（5）聯(lián)合上游水庫群調(diào)度，錯峰削減洪峰；（6）修復(fù)流域生態(tài)（如植樹造林），減少地表徑流，延緩匯流時間。四、計算題1.計算步驟：（1）計算SP=Kp·H24=2.5×120=300mm；（2）假設(shè)τ=2h，代入τ公式試算Qp：τ=0.278×10/(0.005^(1/3)·Qp^(1/4))→Qp^(1/4)=0.278×10/(0.005^(1/3)×2)=0.278×10/(0.171×2)=8.13→Qp≈8.13^4≈4380m3/s；（3）計算凈雨強度：SP/τ^nf=300/(2^0.7)2≈300/1.6242≈184.72=182.7mm/h；（4）Qp=0.278×182.7×50≈2533m3/s（與假設(shè)τ=2h時的4380差距大，需重新假設(shè)）；（5）重新假設(shè)τ=3h，Qp^(1/4)=0.278×10/(0.005^(1/3)×3)=0.278×10/(0.171×3)=5.42→Qp≈5.42^4≈850m3/s；凈雨強度=300/(3^0.7)2≈300/2.1572≈139.12=137.1mm/h；Qp=0.278×137.1×50≈1907m3/s（仍需調(diào)整）；（6）最終通過迭代計算，τ≈2.5h，Qp≈2200m3/s（具體數(shù)值以精確試算為準(zhǔn)）。2.調(diào)洪計算步驟（Δt=6h=21600s）：初始條件：Z0=100m，V0=0.001×1003=1億m3，q0=200×100=20000m3/s（明顯不合理，應(yīng)為q=200Z中的單位可能為m3/s，Z為m，故q0=200×100=20000m3/s？需檢查題目合理性，假設(shè)q=200Z中的Z單位為m，q單位為m3/s，實際中可能應(yīng)為q=200(Z80)，但按題目給定計算）：第1時段（06h）：Q1=100m3/s，Q2=300m3/s，平均入庫Q均=(100+300)/2=200m3/s；水量平衡方程：(Q均q均)Δt=V2V1；假設(shè)q2=q1=20000m3/s（初始泄量），則q均=20000m3/s；ΔV=(20020000)×21600=4.2912×10^8m3=0.0429億m3；V2=V1+ΔV=10.0429=0.9571億m3；Z2=(V2/0.001)^(1/3)=(957.1)^(1/3)≈9.86m（明顯不合理，說明題目中蓄泄關(guān)系可能單位錯誤，正確應(yīng)為V=0.001Z3（億m3），Z為m，則Z=100m時V=1000億m3，可能題目中V單位為千萬m3，或Z單位為10m。假設(shè)修正為V=0.001Z3（千萬m3），則Z=100m時V=1000千萬m3=0.1億m3，更合理。重新計算：初始Z0=100m，V0=0.001×1003=1000（千萬m3）=0.1億m3，q0=200×100=20000m3/s（仍過大，可能q=20Z，即q=20×100=2000m3/s更合理）。假設(shè)題目存在筆誤，調(diào)整q=20Z，V=0.001Z3（億m3），則：初始Z0=100m，V0=0.001×1003=1億m3，q0=20×100=2000m3/s；第1時段（06h）：Q1=100，Q2=300，Q均=200；設(shè)q2=q1=2000，則q均=2000；ΔV=(2002000)×21600=3.888×10^7m3=0.003888億m3；V2=10.003888=0.9961億m3；Z2=(0.9961/0.001)^(1/3)=99.87m；q2=20×99.87≈1997m3/s；與假設(shè)q2=2000接近，收斂，故第1時段末q=1997m3/s，Z=99.87m。第2時段（612h）：Q1=300，Q2=800，Q均=550；設(shè)q2=2000（試算），q均=(1997+2000)/2=1998.5；ΔV=(5501998.5)×21600=3.138×10^7m3=0.003138億m3；V2=0.99610.003138=0.99296億m3；Z2=(0.99296/0.001)^(1/3)=99.76m；q2=20×99.76≈1995m3/s；重新計算q均=(1997+1995)/2=1996；ΔV=(5501996)×21600=3.123×10^7m3=0.003123億m3；V2=0.99610.003123=0.99297億m3，Z≈99.76m，q2≈1995m3/s，收斂。五、案例分析題（1）主要風(fēng)險：①流域下墊面變化（不透水面積增加）導(dǎo)致產(chǎn)匯流速度加快，相同暴雨下洪峰流量增大（如50年一遇洪峰增加15%），現(xiàn)有水庫防洪標(biāo)準(zhǔn)（100年一遇）可能不足；②上游新建小型水庫分散，調(diào)節(jié)庫容?。?.3億m3僅為原水庫的25%），聯(lián)合調(diào)度難度大，無法有效削減洪峰；③下游城鎮(zhèn)人口增加，河道安全泄量（800m3/s）可能低于現(xiàn)狀設(shè)計洪水，存在漫堤風(fēng)險；④原水庫設(shè)計依據(jù)的水文資料已過時，未考慮下墊面變化對洪水的影響，設(shè)計洪水可能偏小。（2）優(yōu)化措施及理由：①重新核定設(shè)計洪水：通過水文分析，考慮城鎮(zhèn)化后的產(chǎn)匯流參數(shù)（如