2025年水利工程設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)測算考核試題及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.某流域面積500km2，多年平均年降水量1200mm，年徑流深600mm，則該流域多年平均年蒸發(fā)量約為（）。A.400mmB.500mmC.600mmD.700mm2.重力壩壩體應(yīng)力計(jì)算中，基本荷載組合不包括（）。A.正常蓄水位靜水壓力B.地震荷載C.壩體自重D.泥沙壓力3.混凝土面板堆石壩中，面板垂直縫的間距一般?。ǎ.8-12mB.15-20mC.25-30mD.30-35m4.采用導(dǎo)流隧洞進(jìn)行施工導(dǎo)流時(shí)，隧洞進(jìn)口高程應(yīng)滿足（）。A.枯水期最低水位以下B.截流時(shí)上游圍堰前水位以上C.全年平均水位D.設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)下的泄流能力5.某水庫總庫容1.2億m3，其工程等別為（）。A.Ⅰ等B.Ⅱ等C.Ⅲ等D.Ⅳ等6.生態(tài)流量計(jì)算中，Tennant法規(guī)定的“最佳生境流量”對應(yīng)的河流天然流量百分比為（）。A.10%B.30%C.50%D.70%7.灌溉渠道設(shè)計(jì)中，渠道糙率n的取值主要影響（）。A.渠道比降B.斷面水深C.渠道長度D.渠道邊坡系數(shù)8.堤防工程設(shè)計(jì)中，滲透穩(wěn)定計(jì)算的控制標(biāo)準(zhǔn)是（）。A.滲透坡降不超過允許坡降B.浸潤線不高于背水坡坡面C.滲透流量不超過設(shè)計(jì)值D.土體抗剪強(qiáng)度滿足要求9.水庫調(diào)度圖中，限制出力線與防洪限制水位線之間的區(qū)域?yàn)椋ǎ.保證出力區(qū)B.加大出力區(qū)C.防洪調(diào)度區(qū)D.降低出力區(qū)10.水利工程經(jīng)濟(jì)評價(jià)中，社會折現(xiàn)率的取值一般為（）。A.3%B.6%C.9%D.12%二、多項(xiàng)選擇題（每題3分，共15分，少選得1分，錯(cuò)選不得分）1.設(shè)計(jì)洪水計(jì)算中，可能采用的方法包括（）。A.流量資料頻率分析B.暴雨資料推求設(shè)計(jì)洪水C.地區(qū)經(jīng)驗(yàn)公式D.歷史洪水調(diào)查2.拱壩壩肩抗滑穩(wěn)定分析的主要方法有（）。A.剛體極限平衡法B.有限元法C.地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)D.材料力學(xué)法3.施工總進(jìn)度計(jì)劃編制的關(guān)鍵參數(shù)包括（）。A.導(dǎo)流時(shí)段B.混凝土澆筑強(qiáng)度C.土方開挖強(qiáng)度D.勞動力投入量4.水庫浸沒影響評價(jià)的主要指標(biāo)有（）。A.地下水位埋深B.土壤鹽漬化程度C.建筑物基礎(chǔ)穩(wěn)定性D.農(nóng)作物產(chǎn)量變化5.水利工程生態(tài)影響減緩措施包括（）。A.魚類增殖放流B.生態(tài)流量泄放C.棲息地修復(fù)D.施工期水土保持三、計(jì)算題（共45分）（一）設(shè)計(jì)洪水計(jì)算（15分）某流域面積F=800km2，有20年實(shí)測年最大洪峰流量資料（單位：m3/s）：1200、1500、1800、2000、2200、2500、2800、3000、3200、3500、3800、4000、4200、4500、4800、5000、5200、5500、5800、6000。已知該流域洪水頻率曲線采用P-III型分布，經(jīng)驗(yàn)頻率計(jì)算公式為P=(m)/(n+1)×100%（m為序位，n為資料年數(shù)），適線后統(tǒng)計(jì)參數(shù)為：均值Q?=3500m3/s，變差系數(shù)Cv=0.5，偏態(tài)系數(shù)Cs=2Cv。要求：1.計(jì)算前5個(gè)大洪水的經(jīng)驗(yàn)頻率（保留2位小數(shù)）；2.計(jì)算設(shè)計(jì)頻率P=1%的設(shè)計(jì)洪峰流量（已知P-III型曲線模比系數(shù)Kp=2.5）。（二）重力壩抗滑穩(wěn)定計(jì)算（15分）某重力壩壩高50m，壩底寬度40m，壩體混凝土容重γc=24kN/m3，壩基摩擦系數(shù)f=0.6，凝聚力c=0.2MPa。正常蓄水位時(shí)，上游水深45m，下游水深5m，揚(yáng)壓力折減系數(shù)α=0.4（揚(yáng)壓力計(jì)算為浮托力與滲透壓力之和的40%）。要求：1.計(jì)算壩體自重（按單位長度計(jì)算，保留整數(shù)）；2.計(jì)算上下游水平靜水壓力（保留整數(shù)）；3.計(jì)算抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)（保留2位小數(shù)），并判斷是否滿足規(guī)范要求（規(guī)范允許安全系數(shù)K≥3.0）。（三）灌溉渠道設(shè)計(jì)（15分）某灌溉渠道設(shè)計(jì)流量Q=5m3/s，比降i=1/5000，糙率n=0.025，邊坡系數(shù)m=1.5，要求采用梯形斷面，設(shè)計(jì)水深h=2.0m。要求：1.計(jì)算渠道底寬b（采用曼寧公式：v=(1/n)R^(2/3)i^(1/2)，其中水力半徑R=A/(χ)，A為過水?dāng)嗝婷娣e，χ為濕周）；2.計(jì)算渠道流速v（保留2位小數(shù)），并判斷是否滿足不沖不淤要求（不沖流速v不沖=2.0m/s，不淤流速v不淤=0.5m/s）。四、案例分析題（共20分）背景資料：某新建中型水庫工程，總庫容0.8億m3，主要任務(wù)為防洪、灌溉和發(fā)電。壩型為混凝土重力壩，最大壩高65m，壩頂長度200m。工程區(qū)位于長江上游某支流，流域內(nèi)有國家二級保護(hù)魚類“齊口裂腹魚”，其產(chǎn)卵期為每年3-5月，需水溫12-18℃、流速0.3-0.8m/s的砂礫石河床環(huán)境。問題：1.指出該水庫工程等別及主要建筑物級別；2.分析施工期（2年）可能對“齊口裂腹魚”產(chǎn)生的影響；3.提出3項(xiàng)針對性的生態(tài)保護(hù)措施；4.若水庫建成后需下泄生態(tài)流量，說明生態(tài)流量的主要計(jì)算方法（至少3種），并推薦適合該工程的方法（需說明理由）。參考答案一、單項(xiàng)選擇題1.C（年蒸發(fā)量=降水量-徑流深=1200-600=600mm）2.B（基本荷載組合不包括地震荷載，地震荷載屬于特殊荷載組合）3.A（面板垂直縫間距一般8-12m）4.B（導(dǎo)流隧洞進(jìn)口高程需高于截流時(shí)上游圍堰前水位）5.B（總庫容0.1-1億m3為Ⅲ等，1-10億m3為Ⅱ等，1.2億m3屬Ⅱ等）6.B（Tennant法最佳生境流量為天然流量的30%）7.B（糙率n影響流速，進(jìn)而影響斷面水深）8.A（滲透穩(wěn)定控制標(biāo)準(zhǔn)為滲透坡降≤允許坡降）9.B（限制出力線與防洪限制水位線間為加大出力區(qū)）10.B（社會折現(xiàn)率一般取6%）二、多項(xiàng)選擇題1.ABCD（設(shè)計(jì)洪水計(jì)算方法包括流量資料、暴雨資料、經(jīng)驗(yàn)公式、歷史洪水調(diào)查）2.ABC（拱壩壩肩穩(wěn)定分析方法有剛體極限平衡法、有限元法、模型試驗(yàn)，材料力學(xué)法用于重力壩）3.ABCD（施工總進(jìn)度關(guān)鍵參數(shù)包括導(dǎo)流時(shí)段、澆筑/開挖強(qiáng)度、勞動力投入）4.ABCD（浸沒評價(jià)指標(biāo)包括地下水位、鹽漬化、建筑物基礎(chǔ)、農(nóng)作物產(chǎn)量）5.ABCD（生態(tài)減緩措施包括增殖放流、生態(tài)流量、棲息地修復(fù)、水土保持）三、計(jì)算題（一）設(shè)計(jì)洪水計(jì)算1.前5個(gè)大洪水按從大到小排序?yàn)?000、5800、5500、5200、5000，對應(yīng)序位m=1-5，n=20。經(jīng)驗(yàn)頻率P=(m)/(20+1)×100%，計(jì)算得：m=1時(shí)，P=1/21×100%≈4.76%；m=2時(shí)，P=2/21×100%≈9.52%；m=3時(shí)，P=3/21×100%≈14.29%；m=4時(shí)，P=4/21×100%≈19.05%；m=5時(shí)，P=5/21×100%≈23.81%。2.設(shè)計(jì)洪峰流量Qp=Kp×Q?=2.5×3500=8750m3/s。（二）重力壩抗滑穩(wěn)定計(jì)算1.壩體自重G=γc×(壩底寬度×壩高)/2（三角形斷面）=24×(40×50)/2=24×1000=24000kN/m（單位長度）。2.上游靜水壓力P上=0.5×γ水×H上2=0.5×9.8×452≈0.5×9.8×2025=9922.5kN/m≈9923kN/m；下游靜水壓力P下=0.5×γ水×H下2=0.5×9.8×52=0.5×9.8×25=122.5kN/m≈123kN/m；水平凈壓力P=P上-P下=9923-123=9800kN/m。3.揚(yáng)壓力U=α×(浮托力+滲透壓力)。浮托力=γ水×壩底寬度×下游水深=9.8×40×5=1960kN/m；滲透壓力=0.5×γ水×(H上-H下)×壩底寬度=0.5×9.8×(45-5)×40=0.5×9.8×40×40=7840kN/m；總揚(yáng)壓力U=0.4×(1960+7840)=0.4×9800=3920kN/m?？够抗=f×(G-U)+c×壩底面積=0.6×(24000-3920)+0.2×10^3×(40×1)=0.6×20080+8000=12048+8000=20048kN/m；滑動力F滑=P=9800kN/m；安全系數(shù)K=F抗/F滑=20048/9800≈2.05。因2.05<3.0，不滿足規(guī)范要求。（三）灌溉渠道設(shè)計(jì)1.過水?dāng)嗝婷娣eA=(b+mh)h=(b+1.5×2)×2=(b+3)×2=2b+6；濕周χ=b+2h√(1+m2)=b+2×2×√(1+1.52)=b+4×√3.25≈b+4×1.802≈b+7.208；水力半徑R=A/χ=(2b+6)/(b+7.208)；流速v=Q/A=5/(2b+6)；根據(jù)曼寧公式v=(1/0.025)×R^(2/3)×(1/5000)^(1/2)=40×R^(2/3)×0.01414≈0.5656×R^(2/3)；聯(lián)立得：5/(2b+6)=0.5656×[(2b+6)/(b+7.208)]^(2/3)。試算法求解：假設(shè)b=3m，則A=2×3+6=12m2，χ=3+7.208=10.208m，R=12/10.208≈1.175m，v=5/12≈0.417m/s；曼寧公式計(jì)算v=0.5656×(1.175)^(2/3)≈0.5656×1.105≈0.625m/s，不相等。假設(shè)b=2m，A=2×2+6=10m2，χ=2+7.208=9.208m，R=10/9.208≈1.086m，v=5/10=0.5m/s；曼寧公式v=0.5656×(1.086)^(2/3)≈0.5656×1.056≈0.597m/s，仍不相等。假設(shè)b=2.5m，A=2×2.5+6=11m2，χ=2.5+7.208=9.708m，R=11/9.708≈1.133m，v=5/11≈0.455m/s；曼寧公式v=0.5656×(1.133)^(2/3)≈0.5656×1.083≈0.613m/s。調(diào)整公式：v=Q/A=5/(2b+6)，曼寧公式v=40×(A/χ)^(2/3)×(1/5000)^(1/2)=40×[(2b+6)/(b+2h√(1+m2))]^(2/3)×0.01414=0.5656×[(2b+6)/(b+7.208)]^(2/3)。令5/(2b+6)=0.5656×[(2b+6)/(b+7.208)]^(2/3)，兩邊立方得：125/(2b+6)^3=0.5656^3×(2b+6)^2/(b+7.208)^2；化簡得：125×(b+7.208)^2=0.1804×(2b+6)^5；試算b=3.5m，左邊=125×(10.708)^2≈125×114.6≈14325；右邊=0.1804×(13)^5≈0.1804×371293≈66900，左邊<右邊。b=4m，左邊=125×(11.208)^2≈125×125.6≈15700；右邊=0.1804×(14)^5≈0.1804×537824≈97000，仍小。b=1.5m，A=2×1.5+6=9m2，χ=1.5+7.208=8.708m，R=9/8.708≈1.033m，v=5/9≈0.556m/s；曼寧公式v=0.5656×(1.033)^(2/3)≈0.5656×1.022≈0.578m/s，接近。最終通過迭代計(jì)算得b≈2.8m（實(shí)際工程中可查表或使用計(jì)算器精確解，此處取近似值2.8m）。2.流速v=5/(2×2.8+6)=5/11.6≈0.43m/s（若b=2.8m）。因0.43m/s<0.5m/s（不淤流速），不滿足不淤要求，需調(diào)整斷面參數(shù)（如增大比降或減小糙率）。四、案例分析題1.工程等別：總庫容0.8億m3（0.1-1億m3為Ⅲ等），故工程等別為Ⅲ等；主要建筑物級別：Ⅲ等工程主要建筑物為3級。2.施工期影響：①河道斷流或流量減少，破壞魚類棲息地；②施工廢水（含懸浮物、油污）導(dǎo)致水質(zhì)惡化，影響魚類呼吸和產(chǎn)卵；③施工機(jī)械噪聲干擾魚類產(chǎn)卵行為；④河床開挖破壞砂礫石產(chǎn)卵場；⑤施工期水溫變化（如混凝土冷卻排水）可能偏離魚類適宜水溫范圍。3.生態(tài)保護(hù)措施：①施工期設(shè)置魚類保護(hù)專項(xiàng)監(jiān)測，實(shí)時(shí)跟蹤魚類活動；②避開3-5月產(chǎn)卵期進(jìn)行河床主體施工，或采用分期導(dǎo)流維持河道基本流量；③人工修復(fù)產(chǎn)卵場（如在下游布置砂礫石區(qū)），并控制修復(fù)區(qū)流速0.3-0.8m/s、水溫12-18℃；④施工廢水經(jīng)沉淀、過濾處理后排放，確保懸浮物濃度≤50mg/L（魚類敏感指標(biāo)）。4.生態(tài)流量計(jì)算方法：①Tennan