提高學習效率水利水電工程考試試題及答案一、單項選擇題（每題2分，共20分）1.重力壩的基本工作原理是依靠（）維持穩(wěn)定。A.壩體自重與地基的摩擦力B.壩體與地基的粘結力C.水壓力與揚壓力的抵消作用D.壩體內(nèi)部拉應力平衡答案：A2.拱壩的中心角一般控制在（）范圍內(nèi)，以兼顧應力和工程量。A.30°~60°B.60°~120°C.120°~150°D.150°~180°答案：B3.土石壩的防滲體中，（）適用于當?shù)赜写罅筐ね燎覊胃咻^低的情況。A.心墻B.斜墻C.鋪蓋D.截水槽答案：B4.水文頻率計算中，若設計頻率P=1%，則其重現(xiàn)期T為（）年。A.10B.50C.100D.1000答案：C5.水閘的消能設施中，（）通過擴散水流、降低流速來減輕對下游河床的沖刷。A.海漫B.護坦（消力池）C.防沖槽D.閘室底板答案：B6.混凝土壩施工中，為減少溫度裂縫，常采用（）的澆筑方式。A.大體積通倉澆筑B.分層分塊澆筑C.全斷面一次澆筑D.碾壓混凝土連續(xù)澆筑答案：B7.水利樞紐布置中，溢洪道通常布置在（），以避免與其他建筑物干擾。A.河床中央B.河岸臺地或埡口C.大壩上游側D.大壩下游側答案：B8.土石壩壩坡穩(wěn)定性分析中，瑞典圓弧法假定滑動面為（）。A.平面B.對數(shù)螺旋面C.圓弧面D.折線面答案：C9.施工導流中，（）適用于河流流量大、工期緊且壩體為混凝土壩的情況。A.分段圍堰法B.全段圍堰法（隧洞導流）C.明渠導流D.涵管導流答案：A10.水利工程中，設計洪水的三要素是（）。A.洪峰流量、洪水總量、洪水過程線B.洪峰流量、洪水歷時、洪水頻率C.洪水總量、洪水過程線、洪水頻率D.洪峰流量、洪水總量、洪水重現(xiàn)期答案：A二、填空題（每題2分，共20分）1.重力壩的主要荷載包括自重、水壓力、揚壓力、（）和溫度荷載等。答案：泥沙壓力2.拱壩按曲率可分為單曲拱壩和（），后者在水平和豎直方向均有曲率。答案：雙曲拱壩3.土石壩的排水設施主要有棱體排水、貼坡排水、（）和綜合排水四種形式。答案：褥墊排水4.水文計算中，皮爾遜Ⅲ型曲線的三個統(tǒng)計參數(shù)為均值、（）和偏態(tài)系數(shù)Cs。答案：變差系數(shù)Cv5.水閘由閘室、（）和下游連接段三部分組成。答案：上游連接段6.混凝土壩的分縫包括橫縫、（）和施工縫。答案：縱縫7.水利樞紐布置的基本原則是安全可靠、（）、經(jīng)濟合理、管理方便。答案：滿足綜合利用要求8.土石壩滲流計算的目的是確定浸潤線位置、（）和滲透坡降。答案：單寬滲流量9.施工導流的基本方法分為全段圍堰法和（）兩類。答案：分段圍堰法10.水利工程中，混凝土的溫控措施包括降低澆筑溫度、（）和表面保護。答案：減少水化熱溫升三、簡答題（每題8分，共40分）1.簡述重力壩的抗滑穩(wěn)定分析方法及其適用條件。答案：重力壩抗滑穩(wěn)定分析方法主要有抗剪強度公式法（摩擦公式）和抗剪斷公式法。（1）抗剪強度公式法：假定壩體與基巖接觸面為滑動面，計算抗滑力（壩體自重產(chǎn)生的摩擦力）與滑動力（水平水壓力等）的比值，公式為Kf=（Wf+CcA）/P，其中f為摩擦系數(shù)，Cc為粘結力，A為接觸面積，W為壩體自重，P為水平推力。該方法適用于基巖較差、壩體與基巖膠結不良的情況。（2）抗剪斷公式法：考慮壩體與基巖接觸面的抗剪斷強度（f'和c'），公式為K'=（Wf'+c'A）/P。該方法更符合實際受力狀態(tài)，適用于基巖較好、膠結良好的高壩。2.拱壩的應力分析主要有哪些方法？各有何特點？答案：拱壩應力分析方法包括：（1）純拱法：將拱壩視為若干獨立水平拱圈，忽略豎直梁的作用，計算簡單但精度低，適用于初步設計。（2）拱梁分載法：將拱壩視為水平拱和豎直梁的組合體系，通過拱梁交點的變位協(xié)調(diào)分配荷載，是目前最常用的方法，精度較高。（3）有限元法：將壩體離散為單元，通過數(shù)值計算求解應力場，能考慮復雜邊界條件和材料非線性，精度最高但計算復雜。（4）結構模型試驗法：通過物理模型模擬實際受力，驗證理論計算結果，直觀但成本高。3.土石壩滲流計算的目的和主要方法有哪些？答案：滲流計算目的：①確定壩體浸潤線位置，評估壩坡穩(wěn)定性；②計算單寬滲流量，分析滲漏損失；③確定滲透坡降，判斷是否發(fā)生滲透破壞（如流土、管涌）。主要方法：①解析法：如杜平公式（適用于均質(zhì)壩下游無排水的情況）、卡明斯基公式（適用于有排水棱體的情況）；②流網(wǎng)法：通過繪制流網(wǎng)圖計算滲流要素，直觀但需經(jīng)驗；③數(shù)值法：如有限元法，能處理復雜邊界和非均質(zhì)材料，精度高；④經(jīng)驗公式法：基于工程經(jīng)驗的簡化計算，適用于初步設計。4.水閘消能防沖的主要措施有哪些？答案：水閘消能防沖措施包括：（1）護坦（消力池）：利用水躍消能，通過降低流速減少沖刷，池內(nèi)可設消力墩、消力檻增強消能效果。（2）海漫：位于消力池下游，采用粗糙、透水性好的材料（如塊石、混凝土板），進一步擴散水流、降低流速，延長滲徑。（3）防沖槽（齒墻）：在海漫末端開挖槽體并回填塊石，防止水流淘刷河床，形成防沖齒坎。（4）上游防沖：在閘前設置護底或鋪蓋，防止高速水流對上游河床的沖刷。（5）兩岸防護：采用混凝土護坡、漿砌石或植物護坡，防止兩岸土體坍塌。5.水利樞紐布置的原則及需考慮的主要因素有哪些？答案：布置原則：①安全可靠：確保各建筑物滿足強度、穩(wěn)定和防洪要求；②綜合利用：統(tǒng)籌考慮防洪、發(fā)電、灌溉、航運等功能；③經(jīng)濟合理：減少工程量，降低造價；④管理方便：便于運行、維護和檢修。需考慮因素：①地形地質(zhì)：壩址選擇在河谷狹窄、基巖完整處；②水文條件：設計洪水、泥沙、水位變幅等；③建筑物特性：如溢洪道需布置在埡口或臺地，水電站需靠近壓力管道；④施工條件：導流、運輸、場地布置等；⑤環(huán)境影響：避免破壞生態(tài)和文物，減少移民。四、計算題（每題10分，共30分）1.某水庫設計洪水頻率P=2%，采用皮爾遜Ⅲ型曲線擬合，已知年最大洪峰流量均值Q=500m3/s，Cv=0.5，Cs=2Cv，查皮爾遜Ⅲ型曲線模比系數(shù)KP表得P=2%時KP=2.20。計算設計洪峰流量Qp。答案：設計洪峰流量計算公式為Qp=KP×Q代入數(shù)據(jù)：Qp=2.20×500=1100m3/s2.某重力壩壩高50m，壩底水平寬度40m，壩體混凝土容重γc=24kN/m3，上游水深45m（靜水壓力按三角形分布），下游無水，揚壓力折減系數(shù)α=0.3（揚壓力=α×上游水壓力）。計算壩底抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)（采用抗剪強度公式，f=0.6，c=0）。答案：（1）計算壩體自重W：W=γc×壩底面積×壩長（取單位壩長1m），壩底面積=（頂寬+底寬）/2×壩高，假設頂寬忽略不計，簡化為三角形斷面，面積=40×50/2=1000m2，W=24×1000×1=24000kN。（2）上游水壓力P：P=γw×H2/2=9.8×452/2=9.8×2025/2=9922.5kN（γw=9.8kN/m3）。（3）揚壓力U：U=α×（γw×H×底寬/2）=0.3×（9.8×45×40/2）=0.3×8820=2646kN（揚壓力按梯形分布，簡化為底寬×平均水頭，平均水頭=H×α=45×0.3=13.5m，U=γw×平均水頭×底寬=9.8×13.5×40=5292kN，此處可能存在簡化差異，以標準方法為準：揚壓力=上游水頭×底寬×α=45×40×9.8×0.3=5292kN）。（4）有效自重W’=WU=240005292=18708kN。（5）抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)Kf=（W’×f+c×A）/P=（18708×0.6+0）/9922.5≈11224.8/9922.5≈1.13（注：實際工程中需按規(guī)范修正，此處為簡化計算）。3.某均質(zhì)土石壩上游水深H=30m，壩體滲透系數(shù)k=5×10??cm/s（轉(zhuǎn)換為m/d：5×10??m/s=0.432m/d），下游壩坡為1:2（垂直:水平），浸潤線在壩體下游坡面的逸出點高度a=2m，采用杜平公式計算單寬滲流量q。答案：杜平公式適用于下游無排水的均質(zhì)壩，公式為q=k×（H2a2）/(2L)，其中L為浸潤線在壩底的水平長度。壩底水平長度L=壩高×下游坡比=（Ha）×2=（302）×2=56m（假設壩頂超高忽略，壩高=Ha+超高≈302=28m，下游坡水平長度=28×2=56m）。代入數(shù)據(jù)：q=0.432×（30222）/(2×56)=0.432×(9004)/112=0.432×896/112=0.432×8=3.456m3/(d·m)。五、案例分析題（20分）某擬建水利樞紐位于峽谷地區(qū)，流域年最大洪峰流量均值Q=800m3/s，Cv=0.6，Cs=2Cv，設計洪水頻率P=1%（KP=2.5），壩址處河谷寬高比約為3:1（寬150m，谷深50m），基巖為完整花崗巖，地震烈度Ⅶ度。需選擇壩型（重力壩、拱壩、土石壩）并說明理由，同時提出施工導流方案（考慮河流流量Q=2000m3/s，工期3年）。答案：1.壩型選擇：（1）重力壩：依靠自重穩(wěn)定，對地形要求較低（寬高比無嚴格限制），適合基巖良好的峽谷。但工程量大，需大量混凝土。（2）拱壩：利用拱的作用將水壓力傳遞至兩岸，適合寬高比?。ā?:1）、兩岸對稱的峽谷，基巖完整時優(yōu)勢顯著（花崗巖完整性好）。本工程寬高比3:1（150m/50m=3），符合拱壩要求，且基巖完整，可節(jié)省混凝土（比重力壩少30%~50%）。（3）土石壩：對地形適應性強，但需大量土石料，且峽谷地區(qū)土料可能不足（花崗巖區(qū)黏土少），高壩（50m）需嚴格防滲（心墻或斜墻），施工受天氣影響大。綜合判斷：選擇雙曲拱壩。理由：①峽谷寬高比?。?:1），適合拱壩；②基巖為完整花崗巖，能承受拱端推力；③地震烈度Ⅶ度時，拱壩整體性好，抗震性能優(yōu)于土石壩；④工程量小，經(jīng)濟性高。2.施工導流方案：河流流量大（2000m3/s），工期3年（需分階段施工），壩型為拱壩（混凝土壩，可過水）。（1）分段圍堰法：利用束窄河床導流，前期圍河床一側（如左岸），修建部分壩體和臨時導流底孔；后期圍另一側，利用已建壩體的底孔或缺口導流。（2）全段圍堰法（隧洞導流）：在河岸開挖導流隧洞，一次截斷河床，主體工程在干地施工。但峽谷地區(qū)隧洞開挖難度大（兩岸陡峻），