水利工程師考試題及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題1分，共30分。每題只有一個(gè)正確答案，請(qǐng)將正確選項(xiàng)字母填入括號(hào)內(nèi)）1.某均質(zhì)土壩壩高28m，壩頂寬8m，上游坡1:2.5，下游坡1:2.0，壩體滲透系數(shù)k=3×10??cm/s。若壩體處于穩(wěn)定滲流期，下游坡腳處逸出段高度最接近下列何值？（）A.0.8m??B.1.3m??C.1.9m??D.2.5m【答案】B【解析】采用Dupuit公式計(jì)算逸出高度：h?=√(L2+H2)?L，其中L為水平滲徑，H為壩高。經(jīng)換算得h?≈1.28m，取1.3m。2.某重力壩基本荷載組合下，壩踵垂直正應(yīng)力σy=?0.25MPa（拉），壩趾σy=1.20MPa（壓）。若混凝土抗拉強(qiáng)度f(wàn)t=1.5MPa，則壩踵應(yīng)力狀態(tài)評(píng)價(jià)為（）A.出現(xiàn)裂縫，需配置鋼筋??B.未裂，但安全系數(shù)不足??C.未裂，安全系數(shù)滿足??D.需進(jìn)行斷裂力學(xué)復(fù)核【答案】C【解析】拉應(yīng)力0.25MPa＜ft/3=0.5MPa，按SL3192018規(guī)定允許出現(xiàn)不大于ft/3的拉應(yīng)力，故安全。3.某泵站吸水室前池采用矩形斷面，設(shè)計(jì)流量Q=6.0m3/s，前池長(zhǎng)30m，寬8m，若防止渦流要求的最低淹沒(méi)深度hs=0.45m，則進(jìn)水池最低運(yùn)行水位應(yīng)高于進(jìn)水口頂高程（）A.0.45m??B.0.60m??C.0.75m??D.0.90m【答案】C【解析】按SL2852020，最低水位=進(jìn)水口頂高程+hs+0.3m安全加高，合計(jì)0.75m。4.某河道整治工程采用20年一遇洪水設(shè)計(jì)，洪峰流量QP=2800m3/s，經(jīng)水力計(jì)算得河道平均流速v=3.2m/s，若采用混凝土鉸鏈排護(hù)岸，其臨界不沖流速為4.5m/s，則該護(hù)岸方案（）A.不安全，需加大砌厚??B.不安全，需減小坡比??C.安全，無(wú)需調(diào)整??D.需加設(shè)防淘墻【答案】C【解析】3.2m/s＜4.5m/s，滿足不沖要求。5.某水庫(kù)正常蓄水位以下庫(kù)容V=1.2×10?m3，多年平均年徑流量W=4.5×10?m3，則該水庫(kù)調(diào)節(jié)性能為（）A.日調(diào)節(jié)??B.周調(diào)節(jié)??C.季調(diào)節(jié)??D.多年調(diào)節(jié)【答案】C【解析】庫(kù)容系數(shù)β=V/W=0.27，0.2≤β＜0.5，屬季調(diào)節(jié)。（以下略去6～30題題干，共30題，均給出同格式解析，此處為節(jié)省篇幅僅列5題示例，全文實(shí)際含30題。）二、多項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分。每題有兩個(gè)或兩個(gè)以上正確答案，多選、少選、錯(cuò)選均不得分）31.下列關(guān)于土石壩滲流觀測(cè)的說(shuō)法，正確的有（）A.壩基揚(yáng)壓力測(cè)點(diǎn)應(yīng)布置在防滲帷幕后第一排排水孔處B.均質(zhì)壩體滲流壓力測(cè)壓管宜沿最大斷面布設(shè)，間距不宜大于50mC.滲流量觀測(cè)宜采用量水堰，堰上水頭讀數(shù)精確到毫米D.繞壩滲流測(cè)點(diǎn)應(yīng)深入相對(duì)不透水層不少于1.0mE.所有測(cè)壓管均應(yīng)設(shè)置反濾層，防止管涌【答案】B、C、D【解析】A項(xiàng)應(yīng)在帷幕前；E項(xiàng)僅管口需反濾，非“所有”。32.某水閘閘室抗滑穩(wěn)定采用抗剪斷公式，下列參數(shù)中參與計(jì)算的有（）A.基底摩擦系數(shù)f??B.抗剪斷摩擦系數(shù)f′??C.抗剪斷黏聚力c′??D.基底揚(yáng)壓力U??E.水平水壓力Px【答案】B、C、D、E【解析】抗剪斷公式：K=(f′∑W+c′A)/∑P，其中∑W含U，∑P含Px。（以下略去33～40題，共8題，全文實(shí)際含8題。）三、判斷改錯(cuò)題（每題2分，共10分。先判斷對(duì)錯(cuò)，如錯(cuò)則劃線部分并改正）41.碾壓混凝土壩采用VC值評(píng)價(jià)拌和物工作度，VC值越大，拌和物越易振實(shí)。（）【答案】錯(cuò)，“越易”改為“越難”。VC值大表示干硬。42.有壓隧洞經(jīng)濟(jì)洞徑由經(jīng)濟(jì)流速?zèng)Q定，一般取3～4m/s，與洞內(nèi)糙率無(wú)關(guān)。（）【答案】錯(cuò)，“與洞內(nèi)糙率無(wú)關(guān)”改為“與糙率有關(guān)”。經(jīng)濟(jì)洞徑公式含糙率n。（以下略去43～45題，共3題。）四、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）46.簡(jiǎn)述土石壩地震動(dòng)力分析中“等效線性化方法”的基本假定及適用條件?！敬鸢浮考俣ǎ孩偻馏w剪應(yīng)力剪應(yīng)變關(guān)系可用等效線性黏彈性模型描述；②等效剪切模量G?和阻尼比λ隨剪應(yīng)變?chǔ)脝握{(diào)變化；③地震過(guò)程中G?、λ取最大剪應(yīng)變對(duì)應(yīng)的等效值，迭代計(jì)算。適用：壩高<150m、地震烈度≤Ⅷ度、壩體無(wú)顯著液化敏感區(qū)。47.寫出泵站進(jìn)水流道設(shè)計(jì)中防止渦帶的主要水力控制指標(biāo)?！敬鸢浮竣傺蜎](méi)深度hs≥0.5D（D為進(jìn)水管直徑）且≥0.5m；②進(jìn)水流道平均流速v≤0.8m/s；③水流佛汝德數(shù)Fr≤0.2；④吸水室后壁距L≥0.75D；⑤采用導(dǎo)流墩或消渦柵。48.說(shuō)明生態(tài)流量計(jì)算中的“濕周法”原理及關(guān)鍵步驟?！敬鸢浮吭恚豪脻裰芰髁筷P(guān)系拐點(diǎn)確定生態(tài)流量，拐點(diǎn)對(duì)應(yīng)濕周變化率最大，視為生物棲息地臨界。步驟：①實(shí)測(cè)不同流量Q下斷面濕周P；②繪制PQ曲線，求dP/dQ最大值點(diǎn)；③對(duì)應(yīng)流量即為推薦生態(tài)流量；④需結(jié)合生物敏感期校驗(yàn)。49.簡(jiǎn)述高拱壩橫縫灌漿施工順序及溫控要求?！敬鸢浮宽樞颍合裙喙跋驒M縫，后灌徑向縱縫；自下而上分段，單區(qū)長(zhǎng)度≤15m；灌漿壓力0.3～0.5MPa。溫控：灌漿時(shí)壩體溫度應(yīng)降至設(shè)計(jì)封拱溫度±2℃；灌漿前保持通水冷卻，灌漿后24h內(nèi)不得擾動(dòng)。50.列出堤防工程險(xiǎn)情“管涌”搶護(hù)的三類常用措施并說(shuō)明適用條件。【答案】①反濾圍井：適用于單個(gè)或少數(shù)管涌口，直徑0.5～2.0m，無(wú)擴(kuò)大趨勢(shì)；②反濾鋪蓋：適用于管涌群分布面積大，出口分散；③蓄水反壓：適用于堤身單薄、臨水側(cè)水位可快速抬高的情況。五、計(jì)算題（共40分，各題需給出主要公式、代入數(shù)據(jù)、結(jié)果及單位）51.（10分）某矩形渡槽長(zhǎng)L=120m，底寬b=3.5m，糙率n=0.014，設(shè)計(jì)流量Q=12m3/s，槽底縱坡i=1/1500，行近流速水頭可忽略。求槽內(nèi)均勻流水深h；若槽首允許壅高0.15m，驗(yàn)算是否需要設(shè)置消能設(shè)施?！窘狻坎捎寐鼘幑剑篞=(1/n)AR2?3√iA=bh，R=bh/(b+2h)迭代得h=1.84m槽內(nèi)流速v=Q/A=12/(3.5×1.84)=1.86m/s弗汝德數(shù)Fr=v/√(gh)=0.44＜1，緩流槽首壅高0.15m對(duì)應(yīng)水深1.99m，仍緩流，無(wú)需消能?！敬鸢浮縣=1.84m；無(wú)需消能。52.（15分）某均質(zhì)土壩壩高H=35m，上游坡1:3，下游坡1:2.5，壩體γs=20kN/m3，φ=28°，c=15kPa，壩坡滑弧通過(guò)坡腳，圓心坐標(biāo)(0,35)m，半徑R=47m。采用瑞典圓弧法計(jì)算下游坡最小安全系數(shù)Fs，滑體分條n=8，各條重量Wi、條底傾角αi、弧長(zhǎng)li如下表（略）。【解】Fs=∑(Wicosαitanφ+cli)/∑(Wisinαi)代入數(shù)據(jù)：∑(Wicosαitanφ)=18540kN/m，∑(cli)=2520kN/m，∑(Wisinαi)=14280kN/mFs=(18540+2520)/14280=1.47【答案】Fs=1.47＞1.30，滿足規(guī)范要求。53.（15分）某水閘單孔凈寬b=8m，堰型為實(shí)用堰，堰高P=2.5m，設(shè)計(jì)水頭Hd=2.0m，流量系數(shù)md=0.48，側(cè)收縮系數(shù)ε=0.90，下游水深ht=3.2m。計(jì)算過(guò)閘流量Q；若下游水深升至4.0m，判斷是否產(chǎn)生淹沒(méi)出流并求流量折減系數(shù)σs?！窘狻孔杂沙隽鳎篞=εmb√(2g)Hd3?2Q=0.90×0.48×8×√(2×9.81)×2.01.?=86.2m3/s淹沒(méi)條件：ht/Hd=4.0/2.0=2.0＞1.2，為淹沒(méi)出流查SL2652020附錄，σs=0.84Q′=σsQ=72.4m3/s【答案】自由Q=86.2m3/s；淹沒(méi)σs=0.84，Q′=72.4m3/s。六、案例分析題（共30分，需結(jié)合規(guī)范條文給出結(jié)論）54.（15分）某大型水庫(kù)混凝土面板堆石壩，最大壩高110m，面板厚度t=0.3+0.003H（m）。2008年蓄水至正常蓄水位后，2010年發(fā)現(xiàn)面板頂部出現(xiàn)水平裂縫，縫長(zhǎng)42m，縫寬1.2mm，對(duì)應(yīng)高程為壩頂以下8m。經(jīng)檢查，壩體沉降速率已降至2mm/年，面板頂部水平位移6mm（指向河谷）。分析裂縫成因，并提出加固處理方案。【答案】成因：①面板頂部為自由邊界，受壩體后期沉降差約束產(chǎn)生拉應(yīng)變?chǔ)?ΔL/L≈6mm/8000mm=0.75×10?3，混凝土極限拉應(yīng)變約1.0×10?3，接近極限；②蓄水初期溫度驟降，面板頂部受氣溫梯度影響產(chǎn)生附加拉應(yīng)力；③面板頂部配筋率不足（僅構(gòu)造配筋）。處理：①沿縫鑿V形槽，采用改性環(huán)氧漿液低壓注漿，恢復(fù)整體性；②表面粘貼雙層碳纖維布，寬度1.0m，抗拉強(qiáng)度≥3000MPa；③面板頂部增設(shè)鋼筋混凝土錨固梁，梁高0.6m，寬0.5m，配筋率0.8%，梁與面板植筋φ25@300；④加強(qiáng)壩頂防滲，增設(shè)復(fù)合土工膜覆蓋，防止雨水入滲凍脹；⑤建立長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，縫端布置應(yīng)變計(jì)，年位移增量>1mm時(shí)啟動(dòng)預(yù)警。55.（15分）某城市堤防工程級(jí)別為3級(jí)，堤頂高程需按50年一遇洪水位加超高確定。實(shí)測(cè)堤段臨水側(cè)為直立式混凝土擋墻，墻后填土為粉質(zhì)黏土，γ=19kN/m3，φ=18°，c=12kPa，墻高5m，墻后地下水位與墻頂齊平。原設(shè)計(jì)未考慮地震，現(xiàn)按Ⅶ度地震復(fù)核。試判斷該擋墻抗滑移、抗傾覆及地基承載力是否滿足SL/T1882020要求，并給出加固措施?！敬鸢浮浚?）抗滑移：抗滑力=μ∑W=0.45×(5×1×19+0.5×5×5×10)=0.45×(95+125)=99kN/m滑動(dòng)力=Ea+EQ=0.5×10×52×0.42+0.15×95=52.5+14.3=66.8kN/mKc=99/66.8=1.48＞1.30，滿足。（2）抗傾覆：傾覆力矩=Ea×1.67+EQ×2.5=52.5×1.67+14.3×2.5=87.8+35.8=123.6kN·m/m抗傾覆力矩=95×0.5+125×1.67=47.5+208.8=256.3kN·m/mKt=256.3/123.6=2.07＞1.50，滿足。（3）地基承載力：基底最大壓應(yīng)力pmax=∑W/B+6∑M/B2=220/1+6×(256.3123.6)/12=220+796=1016kPa＞fa=300kPa，不滿足。加固：①墻底板前趾加長(zhǎng)1.2m，基底寬B=2.2m，pmax降至280kPa＜300kPa；②墻后加卸荷臺(tái)，臺(tái)寬1.5m，填砂礫石γ=21kN/m3，減少墻后土壓力30%；③墻身增設(shè)泄水孔φ75@2m，降低水壓力。七、論述題（共20分，要求觀點(diǎn)明確、條理清晰、引用規(guī)范）56.（20分）結(jié)合“雙碳”目標(biāo)，論述抽水蓄能電站上庫(kù)防滲方案選擇對(duì)全生命周期碳排放的影響，并從材料、施工、運(yùn)行三個(gè)階段提出減碳技術(shù)路徑?！敬鸢敢c(diǎn)】（1）防滲方案對(duì)比：①瀝青混凝土面板：材料碳排放高（約280kgCO?/t），但施工能耗低，使用壽命50年，維修少；②土工膜+噴射混凝土：膜材料碳排放低（PE膜約1.8kgCO?/kg），但需噴射混凝土保護(hù)層，施工運(yùn)輸能耗高，膜老化周期25年，需更換一次；③碾壓混凝土+防滲涂層：水泥用量大，碳排放最高，但可就地利用壩基開(kāi)挖料，減少運(yùn)輸。（2）全生命周期評(píng)估（LCA）：采用ISO14044標(biāo)準(zhǔn)，功能單位1m2防滲面積·50年。結(jié)果顯示：瀝青面板方案碳排放最低，為180kgCO?e；土工膜方案二次更換導(dǎo)致總量達(dá)220kgCO?e；碾壓混凝土方案245kgCO?e。（3）減碳路徑：材料階段：