水利水電工程理論知識試題及答案一、單項選擇題（每題2分，共20分）1.水閘的組成部分中，用于引導(dǎo)水流平順進入閘室并保護兩岸及河床的是（）。A.閘室段B.上游連接段C.下游連接段D.消能防沖段2.重力壩的基本剖面呈三角形，其頂點一般位于（）。A.壩頂上游側(cè)B.壩頂下游側(cè)C.壩頂中心D.壩基面上游側(cè)3.土石壩壩體防滲體的主要作用是（）。A.提高壩體強度B.減少壩體沉降C.控制壩體滲透流量D.防止壩坡滑動4.水輪機的比轉(zhuǎn)速n_s是指（）。A.水頭為1m、出力為1kW時的轉(zhuǎn)速B.水頭為1m、流量為1m3/s時的轉(zhuǎn)速C.水頭為1m、出力為1kW時的相似轉(zhuǎn)速D.水頭為1m、流量為1m3/s時的相似轉(zhuǎn)速5.混凝土重力壩壩體應(yīng)力分析中，通常認為壩體與基巖接觸面的剪應(yīng)力（）。A.為零B.等于壩體自重產(chǎn)生的剪應(yīng)力C.由揚壓力決定D.需通過有限元計算確定6.土壩滲透變形的主要類型不包括（）。A.管涌B.流土C.接觸沖刷D.斷裂7.水電站的多年平均年發(fā)電量計算中，需用到的關(guān)鍵參數(shù)是（）。A.設(shè)計水頭B.保證出力C.最大工作水頭D.最小工作水頭8.拱壩的應(yīng)力分析方法中，能較準確反映壩體與地基相互作用的是（）。A.純拱法B.拱梁分載法C.有限元法D.殼體理論法9.水利工程中，滲透系數(shù)k的常用單位是（）。A.m3/sB.m/sC.Pa·sD.N/m210.施工導(dǎo)流的基本方法中，分段圍堰法適用于（）。A.窄深河道B.寬淺河道C.高水頭河流D.小流量河流二、填空題（每題2分，共20分）1.水力學(xué)中，明渠均勻流的發(fā)生條件是：渠道為______、______、______的棱柱體渠道，流量恒定，底坡為正坡且沿程不變。2.重力壩的抗滑穩(wěn)定分析中，常用的計算方法有______和______，其中______考慮了壩體與基巖接觸面的凝聚力。3.土石壩按施工方法可分為______、______、______，其中______是最常用的類型。4.水輪機的主要類型包括______、______、______、______，其中______適用于高水頭小流量工況。5.混凝土壩的溫度控制措施主要有______、______、______、______。6.水庫的特征水位包括______、______、______、______，其中______是水庫在正常運用情況下允許消落的最低水位。7.滲透變形的防治措施主要有______、______、______、______。8.水電站的裝機容量由______、______、______三部分組成，其中______是電站在枯水期能保證發(fā)出的功率。9.水工建筑物的基本荷載包括______、______、______、______，特殊荷載包括______、______等。10.施工導(dǎo)流的導(dǎo)流標準通常以______或______表示，一般需根據(jù)______、______、______等因素綜合確定。三、簡答題（每題8分，共40分）1.簡述重力壩的工作原理及其優(yōu)缺點。2.土石壩壩體與壩基的防滲處理措施有哪些？分別適用于何種地質(zhì)條件？3.水輪機選型的主要步驟和需考慮的關(guān)鍵參數(shù)有哪些？4.混凝土壩溫度裂縫的類型及其產(chǎn)生原因是什么？如何預(yù)防？5.水庫調(diào)洪計算的基本原理和常用方法有哪些？四、計算題（每題10分，共20分）1.某梯形斷面明渠，底寬b=5m，邊坡系數(shù)m=1.5，正常水深h=2m，糙率n=0.025，底坡i=0.0004。試計算該渠道的流量Q（提示：明渠均勻流流量公式Q=AC√(Ri)，其中A為過流面積，C為謝才系數(shù)，R為水力半徑）。2.某混凝土重力壩，壩高H=50m，壩頂寬度b=5m，壩底寬度B=40m，壩體容重γ_c=24kN/m3，上游水深H1=48m，下游水深H2=2m，揚壓力折減系數(shù)α=0.3（揚壓力按三角形分布，壩底揚壓力強度為γ_w(H1αH2)）。試計算壩體沿壩基面的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)K_c（抗剪公式：K_c=(fW+CcA)/P，其中f=0.6，Cc=0.2MPa，A為壩底面積，W為壩體自重，P為水平水壓力）。答案一、單項選擇題1.B2.A3.C4.C5.A6.D7.B8.C9.B10.B二、填空題1.順直、棱柱形、糙率沿程不變2.抗剪強度公式（摩擦公式）、抗剪斷強度公式（剪摩公式）、抗剪斷公式3.碾壓式、沖填式、水中填土式、碾壓式4.混流式、軸流式、斜流式、貫流式、混流式（或沖擊式，需根據(jù)教材定義）5.降低混凝土入倉溫度、分縫分塊、表面保溫、通水冷卻6.正常蓄水位、死水位、防洪限制水位、設(shè)計洪水位、死水位7.設(shè)水平防滲鋪蓋、設(shè)垂直防滲墻、設(shè)反濾層、排水減壓8.必需容量、重復(fù)容量、備用容量、必需容量（或保證出力）9.自重、水壓力、揚壓力、泥沙壓力；地震荷載、校核洪水壓力10.導(dǎo)流建筑物的級別、相應(yīng)的洪水重現(xiàn)期、工程規(guī)模、失事后果、河流水文特性三、簡答題1.工作原理：依靠壩體自重產(chǎn)生的抗滑力維持穩(wěn)定，利用壩體自重與水壓力等荷載的合力作用保持強度。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，施工方便，對地形地質(zhì)適應(yīng)性強，可壩頂溢流；缺點：材料用量大，壩體應(yīng)力較低，需進行溫度控制，揚壓力影響顯著。2.壩體防滲措施：心墻、斜墻、鋪蓋等；壩基防滲措施：帷幕灌漿（適用于巖基）、防滲墻（適用于土基或松散巖層）、截水槽（適用于淺層透水地基）。心墻和斜墻用于壩體自身防滲，鋪蓋與壩基防滲體結(jié)合形成整體防滲系統(tǒng)；帷幕灌漿通過鉆孔灌注水泥漿提高基巖抗?jié)B性；防滲墻通過連續(xù)墻截斷透水層；截水槽開挖至不透水層后回填黏土。3.選型步驟：①確定水電站的水頭范圍（最大、最小、加權(quán)平均水頭）；②確定水輪機的類型（根據(jù)水頭和流量選擇混流式、軸流式等）；③確定水輪機的轉(zhuǎn)輪直徑D1（通過比轉(zhuǎn)速公式n_s=3.13n√P/H^(5/4)或流量公式Q=ηA√(2gH)計算）；④校驗空化系數(shù)，確定安裝高程；⑤選擇配套的發(fā)電機型號。關(guān)鍵參數(shù)：設(shè)計水頭H_d、設(shè)計流量Q_d、額定轉(zhuǎn)速n_r、比轉(zhuǎn)速n_s、效率η、空化系數(shù)σ。4.溫度裂縫類型：①表面裂縫（淺層，因表面散熱快、內(nèi)外溫差大引起）；②深層裂縫（延伸至內(nèi)部，因基礎(chǔ)約束或分層施工時上下層溫差過大）；③貫穿裂縫（切斷整個壩段，因基礎(chǔ)溫差或整體降溫收縮導(dǎo)致）。預(yù)防措施：控制混凝土澆筑溫度（預(yù)冷骨料、加冰拌和）；分縫分塊（橫縫、縱縫）；表面保溫（覆蓋保溫材料）；通水冷卻（預(yù)埋冷卻水管）；合理安排施工進度（避開高溫季節(jié)）。5.基本原理：基于水量平衡方程（入庫流量出庫流量=水庫蓄水量變化率）和蓄泄關(guān)系（出庫流量與水庫水位的關(guān)系），通過迭代計算確定水庫在洪水期間的最高水位和最大下泄流量。常用方法：①列表試算法（逐時段計算，適用于手算）；②半圖解法（繪制蓄量~水位~泄量關(guān)系曲線，通過圖解求解）；③計算機數(shù)值解法（采用差分法或RungeKutta法求解微分方程）。四、計算題1.計算過程：過流面積A=bh+mh2=5×2+1.5×22=10+6=16m2濕周χ=b+2h√(1+m2)=5+2×2×√(1+2.25)=5+4×1.802=5+7.208=12.208m水力半徑R=A/χ=16/12.208≈1.311m謝才系數(shù)C=(1/n)R^(1/6)=(1/0.025)×1.311^(1/6)≈40×1.046≈41.84m^(1/2)/s流量Q=AC√(Ri)=16×41.84×√(1.311×0.0004)≈16×41.84×√(0.0005244)≈16×41.84×0.0229≈16×0.960≈15.36m3/s2.計算過程：壩體自重W=γ_c×壩體體積=24×[(5+40)/2×50]=24×(45/2×50)=24×1125=27000kN水平水壓力P=0.5γ_w(H12H22)=0.5×9.8×(48222)=4.9×(23044)=4.9×2300=11270kN壩底面積A=壩長×壩底寬度（假設(shè)壩長L=1m，計算單位寬度），則A=1×40=40m2揚壓力U=0.5γ_w(H1αH2)×B×L=0.5×9.8×(480.3×2)×40×1=4.9×(480.6)×40=4.9×47.4×40≈4.9×1896≈9290.4kN（注：嚴格按三角形分布時，揚壓力應(yīng)為γ_wH1×B/2αγ_wH2×B/2，但簡化計算時可采用U=γ_w(H1αH2)×B/2×L，此處結(jié)果以教材