2025年水電工程師試題及答案一、單項(xiàng)選擇題（共15題，每題2分，共30分）1.某水電站設(shè)計(jì)水頭85m，最大水頭92m，最小水頭78m，其水輪機(jī)選型時(shí)優(yōu)先考慮的機(jī)型是（）。A.軸流式B.混流式C.沖擊式D.斜流式答案：B（混流式水輪機(jī)適用水頭范圍30-700m，符合該電站水頭區(qū)間）2.水工混凝土結(jié)構(gòu)中，為防止溫度裂縫，常態(tài)混凝土澆筑層厚度一般控制在（）。A.0.5-1.0mB.1.0-2.0mC.2.0-3.0mD.3.0-4.0m答案：C（根據(jù)《水工混凝土施工規(guī)范》DL/T5144-2015，常態(tài)混凝土分層厚度宜為1.5-3.0m，取中間值2.0-3.0m）3.水電站廠用電系統(tǒng)中，低壓廠用變壓器的電壓等級(jí)通常為（）。A.380V/220VB.6.3kV/0.4kVC.10kV/0.4kVD.35kV/6.3kV答案：B（水電站低壓廠用電一般采用6.3kV或10kV降壓至0.4kV，常見為6.3kV/0.4kV）4.土石壩壩體填筑時(shí)，黏性土料的鋪土厚度應(yīng)控制在（）。A.10-20cmB.20-30cmC.30-40cmD.40-50cm答案：B（黏性土料壓實(shí)需控制鋪土厚度，過厚不易壓實(shí)，規(guī)范要求一般為20-30cm）5.水輪發(fā)電機(jī)定子繞組的絕緣等級(jí)通常為（）。A.A級(jí)B.B級(jí)C.F級(jí)D.H級(jí)答案：C（現(xiàn)代大型水輪發(fā)電機(jī)多采用F級(jí)絕緣，允許溫度155℃，滿足長(zhǎng)期運(yùn)行需求）6.水電站日調(diào)節(jié)池的主要作用是（）。A.平衡上下游水位差B.存儲(chǔ)夜間多余水量供尖峰發(fā)電C.防止河道斷流D.降低水輪機(jī)空蝕答案：B（日調(diào)節(jié)池用于調(diào)節(jié)一日內(nèi)的流量波動(dòng)，存儲(chǔ)非峰值時(shí)段水量供尖峰負(fù)荷使用）7.水工隧洞設(shè)計(jì)中，當(dāng)圍巖類別為Ⅲ類時(shí)，初期支護(hù)通常采用（）。A.噴素混凝土B.噴混凝土+系統(tǒng)錨桿C.鋼拱架+噴混凝土D.鋼筋混凝土襯砌答案：B（Ⅲ類圍巖穩(wěn)定性中等，需噴混凝土結(jié)合系統(tǒng)錨桿加強(qiáng)支護(hù)）8.水電站機(jī)組效率試驗(yàn)中，測(cè)量水輪機(jī)流量的常用方法是（）。A.流速儀法B.超聲波法C.容積法D.電磁流量計(jì)法答案：B（超聲波流量計(jì)適用于大管徑、高流速的水電站過流測(cè)量，精度較高）9.混凝土重力壩的基本荷載組合中，不包括（）。A.正常蓄水位靜水壓力B.地震荷載C.壩體自重D.溫度荷載答案：B（基本荷載組合為正常運(yùn)行工況，地震荷載屬于特殊荷載組合）10.水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中，現(xiàn)地控制單元（LCU）的主要功能是（）。A.全局?jǐn)?shù)據(jù)匯總B.機(jī)組實(shí)時(shí)控制與數(shù)據(jù)采集C.遠(yuǎn)程調(diào)度通信D.人機(jī)界面交互答案：B（LCU負(fù)責(zé)單臺(tái)機(jī)組或設(shè)備的本地控制、數(shù)據(jù)采集及與上位機(jī)通信）11.某引水式水電站引用流量30m3/s，凈水頭60m，水輪機(jī)效率90%，發(fā)電機(jī)效率95%，其發(fā)電出力約為（）。A.14.5MWB.15.8MWC.16.2MWD.17.3MW答案：A（出力公式N=9.81QHη，計(jì)算得9.81×30×60×0.9×0.95≈14.5MW）12.水工建筑物抗凍等級(jí)F300表示（）。A.能承受300次凍融循環(huán)B.凍融后強(qiáng)度損失不超過300%C.最大凍深300mmD.抗凍溫度-300℃答案：A（抗凍等級(jí)F300指在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下，混凝土能承受300次凍融循環(huán)而不破壞）13.水電站主變壓器的接線組別通常為（）。A.Yy0B.Yd11C.Dy11D.YNy0答案：B（Yd11接線可抑制三次諧波，且高低壓側(cè)線電壓相位差30°，符合電網(wǎng)要求）14.土石壩壩基處理中，對(duì)于深厚覆蓋層上的高壩，優(yōu)先采用的防滲措施是（）。A.黏土截水槽B.混凝土防滲墻C.帷幕灌漿D.排水棱體答案：B（深厚覆蓋層中，混凝土防滲墻可穿透至基巖，防滲效果可靠）15.水輪機(jī)補(bǔ)氣裝置的主要作用是（）。A.增加水輪機(jī)出力B.防止尾水管內(nèi)產(chǎn)生真空渦帶C.降低機(jī)組振動(dòng)D.提高效率答案：B（補(bǔ)氣可破壞尾水管內(nèi)的真空渦帶，減少壓力脈動(dòng)和機(jī)組振動(dòng)）二、填空題（共10題，每題2分，共20分）1.水電站水能計(jì)算的核心是確定（）和（）。答案：保證出力；多年平均發(fā)電量2.水工混凝土的耐久性指標(biāo)主要包括（）、（）和抗侵蝕性。答案：抗凍性；抗?jié)B性3.水輪發(fā)電機(jī)的主要冷卻方式有（）、（）和蒸發(fā)冷卻。答案：空氣冷卻；水內(nèi)冷4.水電站壓力鋼管的鎮(zhèn)墩主要作用是（）和（）。答案：固定鋼管；傳遞軸向力5.土石壩壩體排水設(shè)施的常見形式有（）、（）和綜合排水。答案：棱體排水；貼坡排水6.水電站調(diào)速器的主要功能是調(diào)節(jié)（）和（）。答案：機(jī)組轉(zhuǎn)速；有功功率7.水工隧洞的斷面形式中，無壓隧洞多采用（），有壓隧洞多采用（）。答案：圓拱直墻形；圓形8.混凝土重力壩的抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算需考慮（）和（）兩種計(jì)算方法。答案：抗剪斷公式；抗剪公式9.水電站廠用電負(fù)荷按重要性分為（）、（）和三類負(fù)荷。答案：一類負(fù)荷；二類負(fù)荷10.水輪機(jī)空蝕的類型主要有（）、（）和局部空蝕。答案：翼型空蝕；間隙空蝕三、簡(jiǎn)答題（共5題，每題8分，共40分）1.簡(jiǎn)述水錘現(xiàn)象的成因、危害及預(yù)防措施。答案：水錘是由于壓力管道中水流速度突然變化（如閥門快速啟閉、機(jī)組甩負(fù)荷）引起的壓力波動(dòng)現(xiàn)象。危害包括：管道內(nèi)壓力劇增或劇降，可能導(dǎo)致管道破裂、設(shè)備損壞；機(jī)組劇烈振動(dòng)，影響穩(wěn)定運(yùn)行；尾水管真空度超標(biāo)，加劇空蝕。預(yù)防措施：設(shè)置調(diào)壓室（井），縮短壓力管道長(zhǎng)度；采用緩慢啟閉的閥門或?qū)~；設(shè)置水錘消除器；優(yōu)化管道布置，減少彎頭數(shù)量；選擇合理的導(dǎo)葉關(guān)閉規(guī)律（如先快后慢）。2.說明水電站機(jī)組自動(dòng)并列的條件及同期裝置的主要功能。答案：并列條件：待并發(fā)電機(jī)電壓與系統(tǒng)電壓大小相等（誤差≤5%）；頻率相等（誤差≤0.2-0.5Hz）；相位相同（誤差≤10°）；相序一致。同期裝置功能：實(shí)時(shí)檢測(cè)發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)的電壓、頻率、相位差；當(dāng)滿足并列條件時(shí)，發(fā)出合閘脈沖，使斷路器在相位差最小時(shí)閉合；若不滿足條件，輸出調(diào)節(jié)信號(hào)（如調(diào)整發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速或勵(lì)磁），直至滿足條件。3.分析混凝土面板堆石壩的主要特點(diǎn)及防滲體系構(gòu)成。答案：特點(diǎn)：利用當(dāng)?shù)夭牧希ǘ咽希┲?，?jīng)濟(jì)性好；壩體透水性強(qiáng)，施工期可度汛；適應(yīng)復(fù)雜地形和地質(zhì)條件；面板受溫度和變形影響大，需設(shè)置伸縮縫。防滲體系構(gòu)成：混凝土面板（主防滲結(jié)構(gòu)，厚度一般為0.3+0.003H，H為壩高）；趾板（連接面板與基巖，布置灌漿帷幕）；周邊縫及面板分縫止水（采用銅片、橡膠等材料，防止?jié)B漏）；墊層區(qū)（面板下的過渡層，提供均勻支撐并傳遞水壓力）。4.簡(jiǎn)述水電站電氣主接線的基本要求及常見形式。答案：基本要求：可靠性（滿足系統(tǒng)和用戶供電要求）；靈活性（操作、檢修、擴(kuò)建方便）；經(jīng)濟(jì)性（投資少、損耗低）；安全性（符合電氣安全規(guī)范）。常見形式：?jiǎn)文妇€接線（簡(jiǎn)單但可靠性低）；單母線分段接線（提高可靠性）；雙母線接線（調(diào)度靈活，適用于大電網(wǎng)）；橋形接線（適用于小型水電站，分為內(nèi)橋、外橋）；單元接線（發(fā)電機(jī)-變壓器直接連接，減少開關(guān)設(shè)備）。5.說明水電站運(yùn)行中機(jī)組振動(dòng)的主要原因及處理措施。答案：原因：機(jī)械原因（轉(zhuǎn)子動(dòng)不平衡、軸承間隙過大、主軸彎曲）；電磁原因（定子繞組短路、氣隙不均、勵(lì)磁系統(tǒng)故障）；水力原因（尾水管渦帶、卡門渦列、轉(zhuǎn)輪空蝕）；安裝原因（軸線不正、基礎(chǔ)不牢）。處理措施：機(jī)械方面，重新動(dòng)平衡校驗(yàn)、調(diào)整軸承間隙、校直主軸；電磁方面，檢查定子繞組絕緣、調(diào)整氣隙均勻度、檢修勵(lì)磁裝置；水力方面，優(yōu)化運(yùn)行水頭、補(bǔ)氣破壞渦帶、修復(fù)轉(zhuǎn)輪空蝕部位；安裝方面，重新找正軸線、加固基礎(chǔ)。四、案例分析題（共2題，每題25分，共50分）案例1：某新建水電站裝機(jī)容量2×100MW，設(shè)計(jì)水頭120m，采用混流式水輪機(jī)，壓力鋼管直徑4.5m，長(zhǎng)度300m。施工過程中，發(fā)現(xiàn)左岸壩肩存在一組傾向下游的軟弱結(jié)構(gòu)面，傾角35°，內(nèi)摩擦角φ=20°，黏聚力c=0.1MPa，結(jié)構(gòu)面以上巖體重量15000kN/m，壩體作用于該結(jié)構(gòu)面的水平推力為8000kN/m。問題：（1）計(jì)算該軟弱結(jié)構(gòu)面的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)（按抗剪公式K=（Wcosθtanφ+cL）/（Wsinθ+P），其中θ為結(jié)構(gòu)面傾角，L為結(jié)構(gòu)面長(zhǎng)度，取1m）；（2）提出提高抗滑穩(wěn)定性的工程措施。答案：（1）計(jì)算過程：W=15000kN/m，θ=35°，φ=20°，c=0.1MPa=100kPa=100kN/m2，P=8000kN/m，L=1m。Wcosθ=15000×cos35°≈15000×0.819≈12285kN/mWsinθ=15000×sin35°≈15000×0.574≈8610kN/m抗滑力=Wcosθtanφ+cL=12285×tan20°+100×1≈12285×0.364+100≈4472+100=4572kN/m滑動(dòng)力=Wsinθ+P=8610+8000=16610kN/m安全系數(shù)K=4572/16610≈0.275（遠(yuǎn)低于規(guī)范要求的1.05-1.30，穩(wěn)定性不滿足）（2）工程措施：①錨固處理：在軟弱結(jié)構(gòu)面上方打設(shè)預(yù)應(yīng)力錨索，增加法向壓應(yīng)力，提高抗滑力；②混凝土置換：挖除部分軟弱巖體，回填高強(qiáng)度混凝土，形成抗滑鍵；③排水降壓：在結(jié)構(gòu)面附近設(shè)置排水孔，降低孔隙水壓力，減少滑動(dòng)力；④增加壩體重量：在壩踵處澆筑混凝土壓重，增大Wcosθ；⑤結(jié)構(gòu)面加固：對(duì)軟弱結(jié)構(gòu)面進(jìn)行灌漿，提高c和φ值（如水泥-水玻璃雙液灌漿）。案例2：某水電站投運(yùn)后，1號(hào)機(jī)組（容量150MW）出現(xiàn)以下異常：-有功功率波動(dòng)±5MW（正常范圍±1MW）；-機(jī)組振動(dòng)值在額定負(fù)荷時(shí)達(dá)0.12mm（允許值≤0.08mm）；-尾水管進(jìn)口壓力脈動(dòng)幅值達(dá)0.15MPa（允許值≤0.10MPa）。問題：（1）分析可能的原因；（2）提出檢測(cè)與處理方案。答案：（1）可能原因：①水力因素：轉(zhuǎn)輪葉片存在空蝕或磨損，導(dǎo)致水流流態(tài)紊亂；尾水管內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)烈渦帶（尤其在部分負(fù)荷時(shí)）；導(dǎo)葉開度不均，水流不對(duì)稱；②機(jī)械因素：主軸軸線偏移，軸承間隙過大；轉(zhuǎn)輪動(dòng)平衡失效（如葉片結(jié)垢或脫落）；③電氣因素：勵(lì)磁系統(tǒng)故障（如晶閘管觸發(fā)不穩(wěn)定），導(dǎo)致有功調(diào)節(jié)異常；發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組匝間短路，引起電磁力不平衡；④其他：調(diào)速器參數(shù)設(shè)置不當(dāng)（如緩沖時(shí)間常數(shù)過小），導(dǎo)致調(diào)節(jié)振蕩；壓力鋼管內(nèi)有異物，影響流量穩(wěn)定。（2）檢測(cè)與處理方案：①水力檢測(cè)：-水下檢查轉(zhuǎn)輪葉片（潛水員或機(jī)器人），測(cè)量空蝕/磨損深度；-尾水管安裝壓力傳感器，繪制壓力脈動(dòng)頻率圖譜，判斷渦帶頻率；-測(cè)量導(dǎo)葉開度一致性（誤差應(yīng)≤1%）。②機(jī)械檢測(cè)：-機(jī)組盤車，測(cè)量主軸擺度（各部位擺度應(yīng)≤0.05mm）；-動(dòng)平衡試驗(yàn)（加重法），檢測(cè)轉(zhuǎn)輪不平衡量；-檢查軸承間隙（導(dǎo)軸承間隙一般為