2025年水利水電工程專業(yè)水利工程設(shè)計與水電站運(yùn)維考核試題及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.某混凝土重力壩壩高120m，設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)為1000年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為5000年一遇。根據(jù)《混凝土重力壩設(shè)計規(guī)范》（DL/T5108-2014），其壩體抗滑穩(wěn)定計算時，基本荷載組合應(yīng)采用（）。A.正常蓄水位+設(shè)計洪水靜水頭+揚(yáng)壓力B.正常蓄水位+校核洪水靜水頭+揚(yáng)壓力C.死水位+設(shè)計洪水靜水頭+地震荷載D.正常蓄水位+冰壓力+溫度荷載2.土石壩壩體防滲體采用心墻形式時，心墻頂部厚度應(yīng)不小于（）。A.0.5mB.1.0mC.1.5mD.2.0m3.水閘消能防沖設(shè)計中，底流式消能工的護(hù)坦長度主要由（）確定。A.水躍共軛水深差B.下游水深與收縮斷面水深的比值C.水躍長度D.消力池出口流速4.水電站水輪發(fā)電機(jī)組的飛逸轉(zhuǎn)速是指（）。A.機(jī)組甩全負(fù)荷后，在最大流量下的最高轉(zhuǎn)速B.機(jī)組帶額定負(fù)荷時的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速C.機(jī)組啟動過程中的臨界轉(zhuǎn)速D.機(jī)組停機(jī)過程中的最低轉(zhuǎn)速5.某水庫年徑流系列（1980-2020年）均值為8.5億m3，Cv=0.35，Cs=2Cv。采用皮爾遜Ⅲ型曲線配線，頻率P=90%的設(shè)計枯水年徑流量計算中，模比系數(shù)Kp應(yīng)通過（）查算。A.正態(tài)分布表B.皮爾遜Ⅲ型頻率曲線模比系數(shù)表C.耿貝爾分布表D.對數(shù)正態(tài)分布表6.水電站主變壓器的冷卻方式為強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻時，當(dāng)冷卻系統(tǒng)故障且備用系統(tǒng)未啟動時，允許帶額定負(fù)荷運(yùn)行的時間為（）。A.30分鐘B.1小時C.2小時D.4小時7.水利工程施工導(dǎo)流中，當(dāng)河床覆蓋層較厚、水深較大時，宜采用（）導(dǎo)流方式。A.明渠B.隧洞C.涵管D.分期8.水電站調(diào)速器的主要功能是（）。A.調(diào)節(jié)機(jī)組有功功率，維持頻率穩(wěn)定B.調(diào)節(jié)機(jī)組無功功率，維持電壓穩(wěn)定C.保護(hù)機(jī)組過電壓D.控制發(fā)電機(jī)出口斷路器分合9.碾壓混凝土壩層間結(jié)合質(zhì)量檢測的關(guān)鍵指標(biāo)是（）。A.層間抗剪強(qiáng)度B.層間滲透系數(shù)C.層間溫度梯度D.層間骨料粒徑10.水庫調(diào)度中，防洪限制水位是指（）。A.汛期允許興利蓄水的上限水位B.設(shè)計洪水位C.校核洪水位D.正常蓄水位二、多項(xiàng)選擇題（每題3分，共15分。每題至少2個正確選項(xiàng)，錯選、漏選均不得分）1.混凝土重力壩壩基處理中，帷幕灌漿的主要作用包括（）。A.降低壩基滲透壓力B.提高壩基抗剪強(qiáng)度C.減少壩基滲漏量D.防止壩基溶蝕2.水電站電氣主接線設(shè)計需滿足的基本要求有（）。A.可靠性B.靈活性C.經(jīng)濟(jì)性D.美觀性3.土石壩壩坡穩(wěn)定分析的常用方法有（）。A.瑞典圓弧法B.畢肖普簡化法C.有限元法D.材料力學(xué)法4.水輪發(fā)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測的主要參數(shù)包括（）。A.振動擺度B.軸承溫度C.發(fā)電機(jī)定子溫度D.機(jī)組有功功率5.水利工程設(shè)計中，水文計算的主要內(nèi)容包括（）。A.設(shè)計年徑流計算B.設(shè)計洪水計算C.泥沙計算D.冰情計算三、簡答題（每題8分，共40分）1.簡述混凝土重力壩壩體分縫的類型及作用。2.說明水電站主變壓器運(yùn)行中“過負(fù)荷”的定義及處理原則。3.對比分析土石壩心墻與斜墻防滲體的優(yōu)缺點(diǎn)。4.簡述水閘閘室結(jié)構(gòu)設(shè)計中需驗(yàn)算的主要內(nèi)容。5.解釋水電站AGC（自動發(fā)電控制）系統(tǒng)的功能及控制邏輯。四、計算題（共20分）某水電站所在流域年最大洪峰流量系列（單位：m3/s）為：1500、1800、2200、2500、2800、3000、3500、4000（共8年，按從大到小排序）。采用經(jīng)驗(yàn)頻率公式P=m/(n+1)計算各洪峰流量的經(jīng)驗(yàn)頻率，并繪制經(jīng)驗(yàn)頻率曲線（需列出計算過程）。若通過配線法確定該系列服從皮爾遜Ⅲ型分布，且均值Q=2700m3/s，Cv=0.4，Cs=2Cv，試計算P=1%的設(shè)計洪峰流量（已知Φ1%=3.02）。五、案例分析題（共5分）某水電站3號機(jī)組（混流式，額定容量200MW）在滿負(fù)荷運(yùn)行時，監(jiān)控系統(tǒng)顯示“水導(dǎo)軸承溫度異常升高”（當(dāng)前溫度85℃，報警值80℃，停機(jī)值90℃）。（1）分析可能導(dǎo)致溫度升高的原因；（2）提出現(xiàn)場應(yīng)采取的應(yīng)急處理措施；（3）說明后續(xù)需開展的排查工作。參考答案一、單項(xiàng)選擇題1.A2.B3.C4.A5.B6.B7.B8.A9.A10.A二、多項(xiàng)選擇題1.ACD2.ABC3.ABC4.ABC5.ABCD三、簡答題1.混凝土重力壩分縫類型及作用：（1）橫縫：垂直壩軸線設(shè)置，將壩體分成若干獨(dú)立壩段，防止溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力導(dǎo)致裂縫，一般為永久縫（非溢流壩段）或臨時縫（需灌漿的溢流壩段）。（2）縱縫：平行壩軸線設(shè)置，用于適應(yīng)混凝土澆筑能力，減少施工期溫度應(yīng)力，后期需接縫灌漿形成整體。（3）水平施工縫：分層澆筑時的臨時縫，需鑿毛處理以保證層間結(jié)合強(qiáng)度。2.主變壓器過負(fù)荷定義及處理原則：（1）定義：變壓器實(shí)際負(fù)荷超過額定容量的運(yùn)行狀態(tài)，分為正常過負(fù)荷（允許短時間超額定）和事故過負(fù)荷（系統(tǒng)故障時的緊急超載）。（2）處理原則：①監(jiān)測頂層油溫、繞組溫度及冷卻系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)；②若為正常過負(fù)荷，檢查負(fù)荷曲線，確認(rèn)不超過允許時間（一般不超過額定電流的1.3倍，持續(xù)2小時）；③若為事故過負(fù)荷，優(yōu)先轉(zhuǎn)移負(fù)荷，啟動備用變壓器；④若溫度持續(xù)升高至跳閘值，立即解列變壓器；⑤記錄過負(fù)荷時間、電流及溫度數(shù)據(jù)，分析原因并制定整改措施。3.心墻與斜墻防滲體對比：（1）心墻：位于壩體中部，受力條件好（兩側(cè)壩殼料對稱支撐），對壩基變形適應(yīng)性強(qiáng)；但需較高的填筑質(zhì)量，施工干擾大（需與壩殼同步上升），滲透路徑較長（防滲效果好）。（2）斜墻：位于壩體上游面，施工方便（可先于壩殼填筑），對壩基不均勻沉降敏感（易開裂），滲透路徑短（需提高防滲材料抗?jié)B性）；適用于壩基較均勻、施工場地狹窄的工程。4.水閘閘室結(jié)構(gòu)驗(yàn)算內(nèi)容：（1）抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算：校核閘室在水平水壓力、摩擦力等作用下的抗滑安全系數(shù)，需滿足規(guī)范要求（基本組合≥1.35，特殊組合≥1.25）。（2）抗傾穩(wěn)定驗(yàn)算：計算閘室繞基底前緣的抗傾覆力矩與傾覆力矩比值，確保不小于1.5（基本組合）。（3）基底應(yīng)力驗(yàn)算：控制基底平均應(yīng)力不超過地基承載力，最大與最小應(yīng)力比值不超過規(guī)范限制（一般≤2.0）。（4）滲流穩(wěn)定驗(yàn)算：校核閘基滲透坡降，防止管涌或流土破壞。5.水電站AGC系統(tǒng)功能及控制邏輯：（1）功能：根據(jù)電網(wǎng)調(diào)度指令，自動調(diào)整機(jī)組有功功率，維持系統(tǒng)頻率穩(wěn)定，優(yōu)化機(jī)組間負(fù)荷分配（按經(jīng)濟(jì)運(yùn)行原則）。（2）控制邏輯：①接收電網(wǎng)調(diào)度的目標(biāo)負(fù)荷或頻率偏差信號；②根據(jù)機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)（如可用容量、振動區(qū)限制），計算各機(jī)組的有功分配指令；③通過調(diào)速器調(diào)整導(dǎo)葉開度，實(shí)現(xiàn)負(fù)荷跟蹤；④實(shí)時監(jiān)測機(jī)組出力、頻率及電網(wǎng)需求，動態(tài)修正分配策略；⑤具備安全約束（如避免機(jī)組過負(fù)荷、避開振動區(qū)）。四、計算題（1）經(jīng)驗(yàn)頻率計算：n=8，經(jīng)驗(yàn)頻率公式P=m/(n+1)，m為排序后的序號（從1到8）。計算結(jié)果：m=1（4000）：P=1/9≈11.11%m=2（3500）：P=2/9≈22.22%m=3（3000）：P=3/9=33.33%m=4（2800）：P=4/9≈44.44%m=5（2500）：P=5/9≈55.56%m=6（2200）：P=6/9=66.67%m=7（1800）：P=7/9≈77.78%m=8（1500）：P=8/9≈88.89%（2）設(shè)計洪峰流量計算：已知Q=2700m3/s，Cv=0.4，Cs=0.8，Φ1%=3.02設(shè)計值Qp=Q(1+ΦCv)=2700×(1+3.02×0.4)=2700×(1+1.208)=2700×2.208≈5961.6m3/s五、案例分析題（1）可能原因：①水導(dǎo)軸承油位過低或油質(zhì)劣化（雜質(zhì)增多導(dǎo)致潤滑不良）；②冷卻器故障（冷卻水流量不足或管路堵塞，散熱能力下降）；③軸瓦間隙調(diào)整不當(dāng)（偏大或偏小導(dǎo)致局部受力集中）；④機(jī)組振動擺度超標(biāo)（機(jī)械或電磁原因引起軸系偏擺，加劇摩擦生熱）；⑤溫度傳感器故障（誤報）。（2）應(yīng)急措施：①立即降低機(jī)組負(fù)荷（至150MW以下），減少機(jī)械損耗；②檢查軸承油位、油質(zhì)（若油位低，補(bǔ)充合格透平油；若油質(zhì)差，啟動濾油機(jī)或切換備用油源）；③核對冷卻水壓力、流量（清理冷卻器管路，開啟備用冷卻水閥）；④監(jiān)測振動擺度數(shù)據(jù)（若振動超標(biāo)，進(jìn)一步排查轉(zhuǎn)