2025年水利水电工程专业水利工程设计与水电站运维考核试题及答案

2025年水利水电工程专业水利工程设计与水电站运维考核试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.某混凝土重力坝坝高120m，设计洪水标准为1000年一遇，校核洪水标准为5000年一遇。根据《混凝土重力坝设计规范》（DL/T5108-2014），其坝体抗滑稳定计算时，基本荷载组合应采用（）。A.正常蓄水位+设计洪水静水头+扬压力B.正常蓄水位+校核洪水静水头+扬压力C.死水位+设计洪水静水头+地震荷载D.正常蓄水位+冰压力+温度荷载2.土石坝坝体防渗体采用心墙形式时，心墙顶部厚度应不小于（）。A.0.5mB.1.0mC.1.5mD.2.0m3.水闸消能防冲设计中，底流式消能工的护坦长度主要由（）确定。A.水跃共轭水深差B.下游水深与收缩断面水深的比值C.水跃长度D.消力池出口流速4.水电站水轮发电机组的飞逸转速是指（）。A.机组甩全负荷后，在最大流量下的最高转速B.机组带额定负荷时的稳定转速C.机组启动过程中的临界转速D.机组停机过程中的最低转速5.某水库年径流系列（1980-2020年）均值为8.5亿m³，Cv=0.35，Cs=2Cv。采用皮尔逊Ⅲ型曲线配线，频率P=90%的设计枯水年径流量计算中，模比系数Kp应通过（）查算。A.正态分布表B.皮尔逊Ⅲ型频率曲线模比系数表C.耿贝尔分布表D.对数正态分布表6.水电站主变压器的冷却方式为强迫油循环风冷却时，当冷却系统故障且备用系统未启动时，允许带额定负荷运行的时间为（）。A.30分钟B.1小时C.2小时D.4小时7.水利工程施工导流中，当河床覆盖层较厚、水深较大时，宜采用（）导流方式。A.明渠B.隧洞C.涵管D.分期8.水电站调速器的主要功能是（）。A.调节机组有功功率，维持频率稳定B.调节机组无功功率，维持电压稳定C.保护机组过电压D.控制发电机出口断路器分合9.碾压混凝土坝层间结合质量检测的关键指标是（）。A.层间抗剪强度B.层间渗透系数C.层间温度梯度D.层间骨料粒径10.水库调度中，防洪限制水位是指（）。A.汛期允许兴利蓄水的上限水位B.设计洪水位C.校核洪水位D.正常蓄水位二、多项选择题（每题3分，共15分。每题至少2个正确选项，错选、漏选均不得分）1.混凝土重力坝坝基处理中，帷幕灌浆的主要作用包括（）。A.降低坝基渗透压力B.提高坝基抗剪强度C.减少坝基渗漏量D.防止坝基溶蚀2.水电站电气主接线设计需满足的基本要求有（）。A.可靠性B.灵活性C.经济性D.美观性3.土石坝坝坡稳定分析的常用方法有（）。A.瑞典圆弧法B.毕肖普简化法C.有限元法D.材料力学法4.水轮发电机组状态监测的主要参数包括（）。A.振动摆度B.轴承温度C.发电机定子温度D.机组有功功率5.水利工程设计中，水文计算的主要内容包括（）。A.设计年径流计算B.设计洪水计算C.泥沙计算D.冰情计算三、简答题（每题8分，共40分）1.简述混凝土重力坝坝体分缝的类型及作用。2.说明水电站主变压器运行中“过负荷”的定义及处理原则。3.对比分析土石坝心墙与斜墙防渗体的优缺点。4.简述水闸闸室结构设计中需验算的主要内容。5.解释水电站AGC（自动发电控制）系统的功能及控制逻辑。四、计算题（共20分）某水电站所在流域年最大洪峰流量系列（单位：m³/s）为：1500、1800、2200、2500、2800、3000、3500、4000（共8年，按从大到小排序）。采用经验频率公式P=m/(n+1)计算各洪峰流量的经验频率，并绘制经验频率曲线（需列出计算过程）。若通过配线法确定该系列服从皮尔逊Ⅲ型分布，且均值Q=2700m³/s，Cv=0.4，Cs=2Cv，试计算P=1%的设计洪峰流量（已知Φ1%=3.02）。五、案例分析题（共5分）某水电站3号机组（混流式，额定容量200MW）在满负荷运行时，监控系统显示“水导轴承温度异常升高”（当前温度85℃，报警值80℃，停机值90℃）。（1）分析可能导致温度升高的原因；（2）提出现场应采取的应急处理措施；（3）说明后续需开展的排查工作。参考答案一、单项选择题1.A2.B3.C4.A5.B6.B7.B8.A9.A10.A二、多项选择题1.ACD2.ABC3.ABC4.ABC5.ABCD三、简答题1.混凝土重力坝分缝类型及作用：（1）横缝：垂直坝轴线设置，将坝体分成若干独立坝段，防止温度应力和收缩应力导致裂缝，一般为永久缝（非溢流坝段）或临时缝（需灌浆的溢流坝段）。（2）纵缝：平行坝轴线设置，用于适应混凝土浇筑能力，减少施工期温度应力，后期需接缝灌浆形成整体。（3）水平施工缝：分层浇筑时的临时缝，需凿毛处理以保证层间结合强度。2.主变压器过负荷定义及处理原则：（1）定义：变压器实际负荷超过额定容量的运行状态，分为正常过负荷（允许短时间超额定）和事故过负荷（系统故障时的紧急超载）。（2）处理原则：①监测顶层油温、绕组温度及冷却系统运行状态；②若为正常过负荷，检查负荷曲线，确认不超过允许时间（一般不超过额定电流的1.3倍，持续2小时）；③若为事故过负荷，优先转移负荷，启动备用变压器；④若温度持续升高至跳闸值，立即解列变压器；⑤记录过负荷时间、电流及温度数据，分析原因并制定整改措施。3.心墙与斜墙防渗体对比：（1）心墙：位于坝体中部，受力条件好（两侧坝壳料对称支撑），对坝基变形适应性强；但需较高的填筑质量，施工干扰大（需与坝壳同步上升），渗透路径较长（防渗效果好）。（2）斜墙：位于坝体上游面，施工方便（可先于坝壳填筑），对坝基不均匀沉降敏感（易开裂），渗透路径短（需提高防渗材料抗渗性）；适用于坝基较均匀、施工场地狭窄的工程。4.水闸闸室结构验算内容：（1）抗滑稳定验算：校核闸室在水平水压力、摩擦力等作用下的抗滑安全系数，需满足规范要求（基本组合≥1.35，特殊组合≥1.25）。（2）抗倾稳定验算：计算闸室绕基底前缘的抗倾覆力矩与倾覆力矩比值，确保不小于1.5（基本组合）。（3）基底应力验算：控制基底平均应力不超过地基承载力，最大与最小应力比值不超过规范限制（一般≤2.0）。（4）渗流稳定验算：校核闸基渗透坡降，防止管涌或流土破坏。5.水电站AGC系统功能及控制逻辑：（1）功能：根据电网调度指令，自动调整机组有功功率，维持系统频率稳定，优化机组间负荷分配（按经济运行原则）。（2）控制逻辑：①接收电网调度的目标负荷或频率偏差信号；②根据机组运行状态（如可用容量、振动区限制），计算各机组的有功分配指令；③通过调速器调整导叶开度，实现负荷跟踪；④实时监测机组出力、频率及电网需求，动态修正分配策略；⑤具备安全约束（如避免机组过负荷、避开振动区）。四、计算题（1）经验频率计算：n=8，经验频率公式P=m/(n+1)，m为排序后的序号（从1到8）。计算结果：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）设计洪峰流量计算：已知Q=2700m³/s，Cv=0.4，Cs=0.8，Φ1%=3.02设计值Qp=Q(1+ΦCv)=2700×(1+3.02×0.4)=2700×(1+1.208)=2700×2.208≈5961.6m³/s五、案例分析题（1）可能原因：①水导轴承油位过低或油质劣化（杂质增多导致润滑不良）；②冷却器故障（冷却水流量不足或管路堵塞，散热能力下降）；③轴瓦间隙调整不当（偏大或偏小导致局部受力集中）；④机组振动摆度超标（机械或电磁原因引起轴系偏摆，加剧摩擦生热）；⑤温度传感器故障（误报）。（2）应急措施：①立即降低机组负荷（至150MW以下），减少机械损耗；②检查轴承油位、油质（若油位低，补充合格透平油；若油质差，启动滤油机或切换备用油源）；③核对冷却水压力、流量（清理冷却器管路，开启备用冷却水阀）；④监测振动摆度数据（若振动超标，进一步排查转