2025年水利工程试题及答案

2025年水利工程试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.某水库正常蓄水位为185.0m，死水位为150.0m，防洪限制水位为175.0m，设计洪水位为188.0m，校核洪水位为190.0m，则该水库的兴利库容为（）。A.1.2亿m³（150.0m至185.0m库容差）B.0.8亿m³（175.0m至185.0m库容差）C.1.5亿m³（150.0m至190.0m库容差）D.0.5亿m³（175.0m至188.0m库容差）2.水文年的划分依据是（）。A.日历年（1月1日-12月31日）B.河流的补给特性与洪水发生规律C.农作物生长周期D.气象部门的统一规定3.混凝土重力坝横缝的主要作用是（）。A.减少温度应力与地基不均匀沉降的影响B.提高坝体整体性C.便于施工分块D.增强抗渗性能4.渗透变形中，“土体颗粒被水流带出的现象”称为（）。A.管涌B.流土C.接触冲刷D.接触流土5.灌溉渠道设计中，当地形平坦、土壤透水性较强时，宜选择（）断面形式。A.矩形B.梯形C.U形D.复式6.水利工程施工导流中，若河流流量大、工期紧，且河床允许分期施工，优先采用（）导流方式。A.全段围堰法B.分段围堰法C.明渠导流D.隧洞导流7.水资源承载力的核心影响因素是（）。A.人口数量B.经济发展水平C.水资源总量与开发利用效率D.生态环境需水量8.水闸消能防冲设计中，底流式消能适用于（）。A.高水头、大流量B.低水头、大流量C.高水头、小流量D.低水头、小流量9.土石坝坝体排水设施中，既能降低浸润线又能保护坝脚的是（）。A.棱体排水B.贴坡排水C.褥垫排水D.综合排水10.水利工程环境影响评价中，“鱼类洄游通道阻隔”属于（）影响。A.水文情势B.水温结构C.生物多样性D.土壤环境二、填空题（每题2分，共20分）1.年径流计算中，缺乏实测资料时，常用（）法或（）法推求设计年径流量。2.混凝土重力坝的分缝包括（）、（）和施工缝。3.渗透变形的基本形式有（）、（）、接触冲刷和接触流土。4.水闸底板按结构型式可分为（）、（）和整体式底板。5.施工导流的基本方式包括（）和（）两大类。6.区域水资源总量为（）与（）的代数和（扣除重复计算量）。7.土石坝坝坡稳定分析常用（）法和（）法，其中后者适用于非均质坝体。8.水文预报按预见期可分为（）、（）和长期预报。9.大体积混凝土温控措施包括（）、（）和表面保护。10.生态流量的确定方法主要有（）、（）和habitatsimulation法（生境模拟法）。三、简答题（每题8分，共40分）1.简述水文频率分析的主要步骤。2.土石坝渗流控制的主要措施有哪些？3.水闸底板型式选择的主要依据是什么？4.施工导流方案比选时需重点考虑哪些因素？5.水利工程对生态环境的主要影响及减缓措施有哪些？四、计算题（共30分）1.（10分）某流域设计频率P=5%的年最大洪峰流量计算中，已求得样本系列的均值Q=800m³/s，变差系数Cv=0.5，偏态系数Cs=2Cv，查皮尔逊Ⅲ型曲线模比系数表得Kp=2.0。试计算设计洪峰流量，并说明频率分析中“同频率放大法”与“同倍比放大法”的区别。2.（10分）某混凝土重力坝坝高50m，坝底宽度40m，坝体混凝土容重γc=24kN/m³，设计水位时坝前水深45m，坝后无水，抗剪断参数f’=1.0，c’=1.5MPa。计算坝基面的抗滑稳定安全系数（不计扬压力，按抗剪断公式计算）。3.（10分）某灌溉渠道设计流量Q=10m³/s，糙率n=0.025，底坡i=0.0004，要求按明渠均匀流设计梯形断面（边坡系数m=1.5），试确定渠道底宽b和水深h（提示：假设宽深比β=b/h=2，用试算法求解）。五、案例分析题（共40分）背景资料：某山区水库建于20世纪70年代，总库容1200万m³，主要功能为灌溉和防洪。近年来安全鉴定发现：①大坝为均质土坝，坝顶高程125.0m，现状坝顶宽5m，下游坝坡1:2.5，局部存在散浸现象；②溢洪道为开敞式宽顶堰，堰顶高程120.0m，净宽10m，无闸门控制，堰后接天然河道，下游河道局部淤积；③输水隧洞为圆形混凝土衬砌，内径1.5m，进口高程110.0m，出口闸门止水老化，洞内有多处裂缝渗漏；④水库流域多年平均降水量1200mm，设计洪水标准为50年一遇（P=2%），校核洪水标准为500年一遇（P=0.2%）。问题：1.分析该水库存在的主要安全隐患（10分）。2.提出大坝、溢洪道、输水隧洞的加固方案，并说明设计依据（20分）。3.若校核洪水时入库流量为800m³/s，溢洪道泄流能力按宽顶堰公式Q=σmB√(2g)H^(3/2)计算（σ=1.0，m=0.385，B=10m），试判断现有溢洪道是否满足校核洪水泄流要求（H为堰上水头）（10分）。参考答案一、单项选择题1.A2.B3.A4.A5.B6.B7.C8.B9.A10.C二、填空题1.水文比拟；参数等值线图2.横缝；纵缝3.管涌；流土4.分离式；整体式（注：原题已列整体式，此处应为分离式和箱式或其他，修正为“分离式；箱式”）5.全段围堰法；分段围堰法6.地表水资源量；地下水资源量7.瑞典圆弧法；毕肖普（Bishop）法8.短期预报；中期预报9.降低混凝土入仓温度；减少水泥水化热10.基本生态需水法；Tennant法三、简答题1.水文频率分析步骤：①收集整理水文资料，审查可靠性、一致性和代表性；②计算样本统计参数（均值、Cv、Cs）；③选定频率曲线线型（通常为皮尔逊Ⅲ型）；④用适线法调整参数，确定理论频率曲线；⑤根据设计频率查曲线得设计值；⑥合理性分析（与上下游、邻近流域对比）。2.土石坝渗流控制措施：①上游防渗：设置黏土心墙/斜墙、混凝土面板、截水槽或防渗墙；②下游排水：采用棱体排水、贴坡排水或褥垫排水，降低浸润线；③设置反滤层：防止渗透变形；④控制渗透坡降：通过坝体分区设计，使渗流梯度小于临界值。3.水闸底板型式选择依据：①地基条件：软基宜用整体式底板（增强整体性），硬基可用分离式底板（减少工程量）；②闸孔尺寸：大孔口需整体式底板承担弯矩；③受力情况：高水头闸室需箱式底板（提高抗浮稳定性）；④施工条件：整体式适合机械化施工，分离式便于分期建造。4.导流方案比选因素：①河流特性（流量、水位变幅、河床地形）；②工程规模（坝高、工期）；③施工条件（场地、机械、材料）；④经济指标（导流建筑物工程量、工期延误损失）；⑤安全可靠性（度汛标准、超标准洪水应对）；⑥环境影响（河道断流对生态的影响）。5.主要影响：①水文情势改变（流量、水位、流速）；②水温分层（下泄低温水影响鱼类）；③泥沙淤积（水库淤积、下游冲刷）；④生物多样性下降（阻隔洄游、淹没栖息地）；⑤土壤盐渍化（灌溉区地下水位上升）。减缓措施：①生态流量泄放（保障下游基本用水）；②过鱼设施（鱼道、鱼梯）；③分层取水（减少低温水影响）；④清淤与护岸（维持河道稳定）；⑤栖息地修复（人工鱼巢、湿地重建）。四、计算题1.设计洪峰流量Qp=Kp×Q=2.0×800=1600m³/s。区别：同频率放大法按峰、量同频率控制，适用于峰量关系不密切的河流，可保证设计洪水的峰和量均满足频率要求，但可能导致洪水过程线形状畸变；同倍比放大法以峰或量单一控制，方法简单，但可能忽略另一要素的频率要求，适用于峰量关系密切的河流。2.坝体自重G=γc×(坝底面积×坝长)，取单位坝长（1m），坝底面积=（坝顶宽+坝底宽）/2×坝高，假设坝顶宽3m（常规值），则面积=(3+40)/2×50=1075m²，G=24×1075=25800kN。坝前水压力P=0.5×γ水×H²=0.5×9.8×45²=9922.5kN（γ水取9.8kN/m³）。抗滑稳定安全系数K’=(f’G+c’A)/P，A=坝底面积×1m=40×1=40m²（单位坝长），c’=1.5MPa=1500kN/m²。代入得K’=(1.0×25800+1500×40)/9922.5=(25800+60000)/9922.5=85800/9922.5≈8.65（远大于规范要求的3.0，满足稳定）。3.明渠均匀流公式Q=AC√(Ri)，A=(b+mh)h，χ=b+2h√(1+m²)，R=A/χ。已知β=b/h=2，故b=2h，m=1.5，i=0.0004，n=0.025，Q=10m³/s。代入得A=(2h+1.5h)h=3.5h²，χ=2h+2h√(1+1.5²)=2h+2h×1.802=5.604h，R=3.5h²/5.604h≈0.624h。C=R^(1/6)/n=(0.624h)^(1/6)/0.025≈(0.624)^(1/6)h^(1/6)/0.025≈0.95h^(1/6)/0.025≈38h^(1/6)。Q=AC√(Ri)=3.5h²×38h^(1/6)×√(0.624h×0.0004)=133h^(13/6)×√(0.0002496h)=133h^(13/6)×0.0158h^(1/2)=2.1h^(13/6+3/6)=2.1h^(16/6)=2.1h^(8/3)令Q=10=2.1h^(8/3)，解得h^(8/3)=4.76，h=4.76^(3/8)≈4.76^0.375≈1.8m。则b=2h=3.6m。验证：A=3.5×1.8²=11.34m²，χ=5.604×1.8≈10.09m，R=11.34/10.09≈1.124m，C=1.124^(1/6)/0.025≈1.02/0.025=40.8，Q=11.34×40.8×√(1.124×0.0004)=11.34×40.8×√(0.0004496)=11.34×40.8×0.0212≈11.34×0.865≈9.81m³/s（接近10，调整h=1.85m，b=3.7m，最终取h=1.8m，b=3.6m）。五、案例分析题1.主要安全隐患：①大坝：均质土坝坝坡较陡（1:2.5可能不满足现行规范，需复核）；下游坝坡散浸，可能存在渗流不稳定（浸润线过高或反滤失效）；坝顶宽度偏小（现状5m，规范要求≥6m）。②溢洪道：无闸门控制，泄洪能力依赖天然河道，且下游河道淤积可能降低泄流效率；宽顶堰设计可能不满足500年一遇校核洪水要求。③输水隧洞：出口闸门止水老化，存在漏水；洞内裂缝渗漏可能导致衬砌结构破坏，影响输水安全。④防洪标准：需复核设计洪水与校核洪水是否符合现行规范（原70年代标准可能偏低）。2.加固方案及依据：大坝：①上游坝坡培厚（放缓至1:3.0，提高稳定性）；②下游坝脚增设棱体排水（降低浸润线，消除散浸）；③坝顶加宽至6m（满足交通与防汛要求）；④坝体防渗处理（若散浸由渗透系数过大引起，可采用劈裂灌浆或垂直铺塑）。依据：《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2020）关于坝坡稳定、坝顶宽度及渗流控制的规定。溢洪道：①下游河道清淤（恢复行洪断面）；②增设闸门（提高调控能力，如平板钢闸门，堰顶高程降至118.0m，增加调蓄空间）；③校核堰宽（若现有10m不满足泄量，需拓宽至15m）。依据：《溢洪道设计规范》（SL253-2018）关于泄流能力与闸门设置的要求。输水隧洞：①更换出口闸门止水（采用橡胶止水带）；②洞内裂缝处理（化学灌浆补强，或增设混凝土内衬）；③进口增设拦污栅（防止杂物堵塞）。依据：《水工隧洞设计规范》（SL279-2020）关于衬砌结构与闸门止水的规定。3.校核洪水时，入库流量Q=800m³/s，需溢洪道泄量Q≥