水利水電工程常見題型總結試題及答案一、單項選擇題（每題2分，共20分）1.下列哪種水工建筑物屬于擋水建筑物？A.溢洪道B.船閘C.重力壩D.灌溉渠首答案：C2.土石壩壩體防滲體的主要作用是？A.提高壩體抗滑穩定性B.控制壩體內滲透水流，降低浸潤線C.防止壩坡沖刷D.增加壩體自重答案：B3.水閘設計中，閘室抗滑穩定驗算時，計算的抗滑力不包括以下哪項？A.閘室底板與地基間的摩擦力B.上游鋪蓋與地基間的摩擦力C.滲透壓力產生的上浮力D.兩岸翼墻與土體間的摩擦力答案：C4.水電站水能計算中，年調節水庫的設計保證率通常指？A.水電站正常發電的年數占總年數的百分比B.水庫蓄滿水的天數占總天數的百分比C.河流來水不小于設計流量的天數占比D.水電站設備無故障運行的時間占比答案：A5.重力壩應力分析中，壩踵出現拉應力時，通常需采取的措施是？A.增加壩體上游面坡度B.減少壩頂寬度C.降低壩高D.在上游壩踵設置齒墻答案：D6.水文頻率計算中，皮爾遜Ⅲ型曲線的三個統計參數不包括？A.均值B.變差系數CvC.偏差系數CsD.偏態系數答案：D（注：皮爾遜Ⅲ型曲線參數為均值、Cv、Cs，偏態系數與Cs相關但非獨立參數）7.混凝土壩施工中，縱縫的主要作用是？A.適應混凝土澆筑能力，減少溫度應力B.提高壩體整體性C.增強抗滲性能D.便于布置觀測儀器答案：A8.水庫調度圖中，限制出力線的作用是？A.確定水電站最大發電出力B.保證水庫在正常蓄水位以上運行C.防止水庫水位低于死水位D.協調發電與防洪、灌溉等綜合利用要求答案：D9.土壩壩體滑坡的主要誘因不包括？A.壩體填筑質量差，抗剪強度低B.庫水位驟降C.壩基存在軟弱夾層D.壩頂寬度過大答案：D10.水電站壓力管道的水錘計算中，直接水錘與間接水錘的區分依據是？A.閥門關閉時間與水錘波往返時間的關系B.管道長度C.水錘壓力大小D.機組轉速變化幅度答案：A二、簡答題（每題8分，共40分）1.簡述土石壩滲透變形的主要類型及其防治措施。答案：滲透變形類型包括：（1）流土：在滲流作用下，土體表面局部顆粒同時被頂起的現象，多發生于黏性土或均勻無黏性土的表層。（2）管涌：無黏性土中細顆粒在滲流作用下通過粗顆粒孔隙被帶出的現象，形成貫通的滲流通道。（3）接觸沖刷：不同土層接觸面處，滲流沿層面將細顆粒帶入粗顆粒層的現象。（4）接觸流土：滲流垂直于兩土層接觸面時，將較薄層的細顆粒層整體頂起的現象。防治措施：①設計合理的防滲體（如心墻、斜墻）控制滲流梯度；②在滲流出口設置反濾層，防止細顆粒流失；③降低壩體浸潤線（如設置排水體）；④對壩基軟弱層進行處理（如置換、帷幕灌漿）。2.說明重力壩壩體分縫的類型及各自作用。答案：重力壩分縫類型及作用：（1）橫縫：垂直壩軸線，將壩體分成獨立壩段。作用是適應地基不均勻沉降和溫度變化，減少溫度應力。橫縫分為永久性（設止水）和臨時性（后期灌漿愈合）。（2）縱縫：平行壩軸線，將壩段分成若干塊。作用是適應混凝土澆筑能力，減少施工期溫度應力，后期需進行接縫灌漿。（3）水平施工縫：分層澆筑時的層面。作用是便于分層施工，需鑿毛處理以保證層間結合。3.水閘消能防沖設計的主要任務及常用消能方式。答案：主要任務：消除過閘水流的剩余動能，防止下游河床、岸坡被沖刷破壞，保證水閘安全。常用消能方式：（1）底流消能：通過消力池使高速水流在池內產生水躍，消耗動能。適用于下游水深較大、地質條件較差的情況。（2）挑流消能：利用鼻坎將水流挑射至下游，通過空中擴散、碰撞及水墊消能。適用于基巖堅硬、下游水深較淺的情況。（3）面流消能：使水流沿水面擴散，主流位于表層，底部形成旋滾消能。適用于下游水深較大、尾水穩定的情況。（4）消力戽消能：利用戽斗將水流挑向水面，形成戽內旋滾和表面擴散消能。適用于尾水較深且變幅較小的情況。4.簡述水庫特征水位的主要類型及其定義。答案：（1）死水位：水庫在正常運用情況下允許消落的最低水位，對應死庫容（滿足興利要求的最低蓄水量）。（2）正常蓄水位：水庫在正常運用情況下為滿足興利要求而蓄到的最高水位，對應興利庫容（調節徑流的主要容積）。（3）防洪限制水位：汛期允許興利蓄水的上限水位，防洪高水位與防洪限制水位之間的庫容為防洪庫容。（4）防洪高水位：水庫遇到下游防護對象的設計洪水時，壩前達到的最高水位。（5）設計洪水位：水庫遇到大壩設計洪水時，壩前達到的最高水位，用于確定壩高及壩體穩定。（6）校核洪水位：水庫遇到大壩校核洪水時，壩前達到的最高水位，是壩頂高程的主要依據。5.水電站引水系統的主要類型及其適用條件。答案：（1）無壓引水系統：由無壓進水口、無壓隧洞（或明渠）、無壓前池、壓力管道組成。適用于河道坡度較緩、廠址與壩址距離較遠、地形開闊的情況。（2）有壓引水系統：由有壓進水口、有壓隧洞（或管道）、調壓室、壓力管道組成。適用于河道坡度陡、廠址與壩址距離近、需集中較大水頭的情況。（3）混合式引水系統：結合無壓和有壓引水，利用天然河道或明渠集中部分水頭，再通過有壓隧洞集中剩余水頭。適用于上游有較長的平緩河段，下游有急劇落差的地形。三、計算題（每題15分，共30分）1.某流域年最大洪峰流量系列（單位：m3/s）為：1200、1500、1800、2000、2200、2500、2800、3000（共8年），采用矩法估計其統計參數（均值、變差系數Cv、偏差系數Cs取2Cv），并計算P=2%（設計洪水）的洪峰流量（已知Φ2%=2.88）。答案：（1）計算均值（）：=（1200+1500+1800+2000+2200+2500+2800+3000）/8=17000/8=2125m3/s（2）計算變差系數Cv：離均差平方和Σ（xi）2=（12002125）2+（15002125）2+…+（30002125）2=(925)2+(625)2+(325)2+(125)2+(75)2+(375)2+(675)2+(875)2=855625+390625+105625+15625+5625+140625+455625+765625=2735000樣本方差S2=Σ（xi）2/(n1)=2735000/7≈390714.29標準差S=√390714.29≈625m3/sCv=S/=625/2125≈0.294（3）計算設計洪峰流量Qp：Cs=2Cv≈0.588，查皮爾遜Ⅲ型曲線模比系數表（或已知Φ2%=2.88），則：Kp=1+ΦpCv=1+2.880.294≈1.857Qp=Kp=1.8572125≈3940m3/s2.某重力壩壩高50m，壩底寬度35m，上游水深48m（正常蓄水位），下游水深5m。壩體混凝土容重γc=24kN/m3，壩基摩擦系數f=0.6，抗剪斷參數f’=1.0，c’=0.8MPa。計算壩體抗滑穩定安全系數（分別按抗剪公式和抗剪斷公式），并判斷是否滿足規范要求（規范規定：基本組合下，抗剪公式K≥1.05，抗剪斷公式K’≥3.0）。已知：壩體剖面為三角形（底寬B=35m，壩高H=50m），上游水壓力P1=0.5γwH2=0.59.8482=11289.6kN/m（γw=9.8kN/m3），下游水壓力P2=0.5γwH下2=0.59.852=122.5kN/m，浮托力U=γw(BH浸)/2（H浸=48m，假設壩底全截面受浮托力，U=9.83548/2=8232kN/m），壩體自重G=0.5γcBH=0.5243550=21000kN/m。答案：（1）抗剪公式（舊規范）：抗滑力=（GU）f滑動力=P1P2K=(GU)f/(P1P2)=(210008232)0.6/(11289.6122.5)=127680.6/11167.1≈7660.8/11167.1≈0.686（2）抗剪斷公式（新規范）：抗滑力=（GU）f’+c’A（A為壩底面積=B1m=35m2）滑動力=P1P2K’=[(GU)f’+c’A]/(P1P2)=[(210008232)1.0+0.8100035]/11167.1=（12768+28000）/11167.1=40768/11167.1≈3.65結論：抗剪公式計算的K=0.686＜1.05，不滿足；抗剪斷公式計算的K’=3.65≥3.0，滿足規范要求（注：實際工程中優先采用抗剪斷公式）。四、案例分析題（30分）某山區擬建一座水庫樞紐工程，壩址處河谷狹窄，兩岸基巖為花崗巖（強度高、透水性小），河床覆蓋層厚約2m（砂卵石），設計洪水流量5000m3/s，正常蓄水位下庫容1.2億m3，需兼顧防洪、發電、灌溉功能。問題：1.推薦壩型并說明理由；2.泄水建筑物的主要形式及布置原則；3.壩基處理的主要措施；4.水電站廠房的可能布置方式。答案：1.推薦壩型：混凝土拱壩或混凝土重力壩。理由：河谷狹窄（寬高比小），花崗巖基巖強度高、整體性好，適合拱壩（利用兩岸巖體承擔水平推力）；若河谷寬高比稍大或考慮施工簡便，重力壩也可行（花崗巖地基抗滑穩定性好，壩體自重可滿足穩定要求）；排除土石壩：河谷狹窄，當地材料（土、石料）可能不足，且泄洪流量大（5000m3/s），土石壩對泄洪要求高（需設溢洪道），而混凝土壩可壩頂溢流，節省投資。2.泄水建筑物形式及布置原則：形式：優先采用壩身泄洪（如拱壩設表孔+深孔，重力壩設溢流表孔），輔以岸邊溢洪道（若壩身泄量不足）。布置原則：泄洪能力滿足設計洪水要求（5000m3/s），表孔與深孔聯合運用，分散下泄水流；消能方式采用挑流消能（基巖堅硬，可承受沖坑），鼻坎角度、高程需優化以避免水流沖刷兩岸或壩腳；泄水孔口對稱布置，避免單側泄流導致壩體受力不均；深孔可兼作排沙、放空水庫之用，位置低于正常蓄水位，滿足排沙要求。3.壩基處理措施：覆蓋層處理：挖除河床2m厚砂卵石覆蓋層，直至新鮮基巖，保證壩體與基巖良好結合；固結灌漿：對壩基表層花崗巖進行固結灌漿（孔深58m），提高基巖整體性和彈性模量；帷幕灌漿：在壩踵處布置灌漿帷幕（深度約0.30.5倍壩高，即1525m），降低壩基滲透壓力，防止繞壩滲漏；斷層處理：若基巖存在小斷層，需挖除破碎帶，回填混凝土塞，并進行接觸灌漿；排水孔幕：在帷幕后布置排水孔（孔深約為帷幕深度的0.50.7倍），進一步降低揚壓力。4.水電站廠房布