水利工程师考试题及答案

水利工程师考试题及答案一、单项选择题（每题1分，共30分。每题只有一个正确答案，请将正确选项字母填入括号内）1.某均质土坝坝高28m，坝顶宽8m，上游坡1:2.5，下游坡1:2.0，坝体渗透系数k=3×10⁻⁵cm/s。若坝体处于稳定渗流期，下游坡脚处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公式计算逸出高度：h₀=√(L²+H²)−L，其中L为水平渗径，H为坝高。经换算得h₀≈1.28m，取1.3m。2.某重力坝基本荷载组合下，坝踵垂直正应力σy=−0.25MPa（拉），坝趾σy=1.20MPa（压）。若混凝土抗拉强度ft=1.5MPa，则坝踵应力状态评价为（）A.出现裂缝，需配置钢筋  B.未裂，但安全系数不足  C.未裂，安全系数满足  D.需进行断裂力学复核【答案】C【解析】拉应力0.25MPa＜ft/3=0.5MPa，按SL3192018规定允许出现不大于ft/3的拉应力，故安全。3.某泵站吸水室前池采用矩形断面，设计流量Q=6.0m³/s，前池长30m，宽8m，若防止涡流要求的最低淹没深度hs=0.45m，则进水池最低运行水位应高于进水口顶高程（）A.0.45m  B.0.60m  C.0.75m  D.0.90m【答案】C【解析】按SL2852020，最低水位=进水口顶高程+hs+0.3m安全加高，合计0.75m。4.某河道整治工程采用20年一遇洪水设计，洪峰流量QP=2800m³/s，经水力计算得河道平均流速v=3.2m/s，若采用混凝土铰链排护岸，其临界不冲流速为4.5m/s，则该护岸方案（）A.不安全，需加大砌厚  B.不安全，需减小坡比  C.安全，无需调整  D.需加设防淘墙【答案】C【解析】3.2m/s＜4.5m/s，满足不冲要求。5.某水库正常蓄水位以下库容V=1.2×10⁹m³，多年平均年径流量W=4.5×10⁹m³，则该水库调节性能为（）A.日调节  B.周调节  C.季调节  D.多年调节【答案】C【解析】库容系数β=V/W=0.27，0.2≤β＜0.5，属季调节。（以下略去6～30题题干，共30题，均给出同格式解析，此处为节省篇幅仅列5题示例，全文实际含30题。）二、多项选择题（每题2分，共20分。每题有两个或两个以上正确答案，多选、少选、错选均不得分）31.下列关于土石坝渗流观测的说法，正确的有（）A.坝基扬压力测点应布置在防渗帷幕后第一排排水孔处B.均质坝体渗流压力测压管宜沿最大断面布设，间距不宜大于50mC.渗流量观测宜采用量水堰，堰上水头读数精确到毫米D.绕坝渗流测点应深入相对不透水层不少于1.0mE.所有测压管均应设置反滤层，防止管涌【答案】B、C、D【解析】A项应在帷幕前；E项仅管口需反滤，非“所有”。32.某水闸闸室抗滑稳定采用抗剪断公式，下列参数中参与计算的有（）A.基底摩擦系数f  B.抗剪断摩擦系数f′  C.抗剪断黏聚力c′  D.基底扬压力U  E.水平水压力Px【答案】B、C、D、E【解析】抗剪断公式：K=(f′∑W+c′A)/∑P，其中∑W含U，∑P含Px。（以下略去33～40题，共8题，全文实际含8题。）三、判断改错题（每题2分，共10分。先判断对错，如错则划线部分并改正）41.碾压混凝土坝采用VC值评价拌和物工作度，VC值越大，拌和物越易振实。（）【答案】错，“越易”改为“越难”。VC值大表示干硬。42.有压隧洞经济洞径由经济流速决定，一般取3～4m/s，与洞内糙率无关。（）【答案】错，“与洞内糙率无关”改为“与糙率有关”。经济洞径公式含糙率n。（以下略去43～45题，共3题。）四、简答题（每题5分，共20分）46.简述土石坝地震动力分析中“等效线性化方法”的基本假定及适用条件。【答案】假定：①土体剪应力剪应变关系可用等效线性黏弹性模型描述；②等效剪切模量Gₑ和阻尼比λ随剪应变γ单调变化；③地震过程中Gₑ、λ取最大剪应变对应的等效值，迭代计算。适用：坝高<150m、地震烈度≤Ⅷ度、坝体无显著液化敏感区。47.写出泵站进水流道设计中防止涡带的主要水力控制指标。【答案】①淹没深度hs≥0.5D（D为进水管直径）且≥0.5m；②进水流道平均流速v≤0.8m/s；③水流佛汝德数Fr≤0.2；④吸水室后壁距L≥0.75D；⑤采用导流墩或消涡栅。48.说明生态流量计算中的“湿周法”原理及关键步骤。【答案】原理：利用湿周流量关系拐点确定生态流量，拐点对应湿周变化率最大，视为生物栖息地临界。步骤：①实测不同流量Q下断面湿周P；②绘制PQ曲线，求dP/dQ最大值点；③对应流量即为推荐生态流量；④需结合生物敏感期校验。49.简述高拱坝横缝灌浆施工顺序及温控要求。【答案】顺序：先灌拱向横缝，后灌径向纵缝；自下而上分段，单区长度≤15m；灌浆压力0.3～0.5MPa。温控：灌浆时坝体温度应降至设计封拱温度±2℃；灌浆前保持通水冷却，灌浆后24h内不得扰动。50.列出堤防工程险情“管涌”抢护的三类常用措施并说明适用条件。【答案】①反滤围井：适用于单个或少数管涌口，直径0.5～2.0m，无扩大趋势；②反滤铺盖：适用于管涌群分布面积大，出口分散；③蓄水反压：适用于堤身单薄、临水侧水位可快速抬高的情况。五、计算题（共40分，各题需给出主要公式、代入数据、结果及单位）51.（10分）某矩形渡槽长L=120m，底宽b=3.5m，糙率n=0.014，设计流量Q=12m³/s，槽底纵坡i=1/1500，行近流速水头可忽略。求槽内均匀流水深h；若槽首允许壅高0.15m，验算是否需要设置消能设施。【解】采用曼宁公式：Q=(1/n)AR²⁄³√iA=bh，R=bh/(b+2h)迭代得h=1.84m槽内流速v=Q/A=12/(3.5×1.84)=1.86m/s弗汝德数Fr=v/√(gh)=0.44＜1，缓流槽首壅高0.15m对应水深1.99m，仍缓流，无需消能。【答案】h=1.84m；无需消能。52.（15分）某均质土坝坝高H=35m，上游坡1:3，下游坡1:2.5，坝体γs=20kN/m³，φ=28°，c=15kPa，坝坡滑弧通过坡脚，圆心坐标(0,35)m，半径R=47m。采用瑞典圆弧法计算下游坡最小安全系数Fs，滑体分条n=8，各条重量Wi、条底倾角αi、弧长li如下表（略）。【解】Fs=∑(Wicosαitanφ+cli)/∑(Wisinαi)代入数据：∑(Wicosαitanφ)=18540kN/m，∑(cli)=2520kN/m，∑(Wisinαi)=14280kN/mFs=(18540+2520)/14280=1.47【答案】Fs=1.47＞1.30，满足规范要求。53.（15分）某水闸单孔净宽b=8m，堰型为实用堰，堰高P=2.5m，设计水头Hd=2.0m，流量系数md=0.48，侧收缩系数ε=0.90，下游水深ht=3.2m。计算过闸流量Q；若下游水深升至4.0m，判断是否产生淹没出流并求流量折减系数σs。【解】自由出流：Q=εmb√(2g)Hd³⁄²Q=0.90×0.48×8×√(2×9.81)×2.0¹.⁵=86.2m³/s淹没条件：ht/Hd=4.0/2.0=2.0＞1.2，为淹没出流查SL2652020附录，σs=0.84Q′=σsQ=72.4m³/s【答案】自由Q=86.2m³/s；淹没σs=0.84，Q′=72.4m³/s。六、案例分析题（共30分，需结合规范条文给出结论）54.（15分）某大型水库混凝土面板堆石坝，最大坝高110m，面板厚度t=0.3+0.003H（m）。2008年蓄水至正常蓄水位后，2010年发现面板顶部出现水平裂缝，缝长42m，缝宽1.2mm，对应高程为坝顶以下8m。经检查，坝体沉降速率已降至2mm/年，面板顶部水平位移6mm（指向河谷）。分析裂缝成因，并提出加固处理方案。【答案】成因：①面板顶部为自由边界，受坝体后期沉降差约束产生拉应变ε=ΔL/L≈6mm/8000mm=0.75×10⁻³，混凝土极限拉应变约1.0×10⁻³，接近极限；②蓄水初期温度骤降，面板顶部受气温梯度影响产生附加拉应力；③面板顶部配筋率不足（仅构造配筋）。处理：①沿缝凿V形槽，采用改性环氧浆液低压注浆，恢复整体性；②表面粘贴双层碳纤维布，宽度1.0m，抗拉强度≥3000MPa；③面板顶部增设钢筋混凝土锚固梁，梁高0.6m，宽0.5m，配筋率0.8%，梁与面板植筋φ25@300；④加强坝顶防渗，增设复合土工膜覆盖，防止雨水入渗冻胀；⑤建立长期监测，缝端布置应变计，年位移增量>1mm时启动预警。55.（15分）某城市堤防工程级别为3级，堤顶高程需按50年一遇洪水位加超高确定。实测堤段临水侧为直立式混凝土挡墙，墙后填土为粉质黏土，γ=19kN/m³，φ=18°，c=12kPa，墙高5m，墙后地下水位与墙顶齐平。原设计未考虑地震，现按Ⅶ度地震复核。试判断该挡墙抗滑移、抗倾覆及地基承载力是否满足SL/T1882020要求，并给出加固措施。【答案】（1）抗滑移：抗滑力=μ∑W=0.45×(5×1×19+0.5×5×5×10)=0.45×(95+125)=99kN/m滑动力=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，满足。（2）抗倾覆：倾覆力矩=Ea×1.67+EQ×2.5=52.5×1.67+14.3×2.5=87.8+35.8=123.6kN·m/m抗倾覆力矩=95×0.5+125×1.67=47.5+208.8=256.3kN·m/mKt=256.3/123.6=2.07＞1.50，满足。（3）地基承载力：基底最大压应力pmax=∑W/B+6∑M/B²=220/1+6×(256.3123.6)/1²=220+796=1016kPa＞fa=300kPa，不满足。加固：①墙底板前趾加长1.2m，基底宽B=2.2m，pmax降至280kPa＜300kPa；②墙后加卸荷台，台宽1.5m，填砂砾石γ=21kN/m³，减少墙后土压力30%；③墙身增设泄水孔φ75@2m，降低水压力。七、论述题（共20分，要求观点明确、条理清晰、引用规范）56.（20分）结合“双碳”目标，论述抽水蓄能电站上库防渗方案选择对全生命周期碳排放的影响，并从材料、施工、运行三个阶段提出减碳技术路径。【答案要点】（1）防渗方案对比：①沥青混凝土面板：材料碳排放高（约280kgCO₂/t），但施工能耗低，使用寿命50年，维修少；②土工膜+喷射混凝土：膜材料碳排放低（PE膜约1.8kgCO₂/kg），但需喷射混凝土保护层，施工运输能耗高，膜老化周期25年，需更换一次；③碾压混凝土+防渗涂层：水泥用量大，碳排放最高，但可就地利用坝基开挖料，减少运输。（2）全生命周期评估（LCA）：采用ISO14044标准，功能单位1m²防渗面积·50年。结果显示：沥青面板方案碳排放最低，为180kgCO₂e；土工膜方案二次更换导致总量达220kgCO₂e；碾压混凝土方案245kgCO₂e。（3）减碳路径：材料阶段：