2025年7月中央电大本科《水利水电工程建筑物》期末考试试题及答案

2025年7月中央电大本科《水利水电工程建筑物》期末考试试题及答案一、单项选择题（本大题共15小题，每小题1分，共15分。在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。）1.用以拦截江河，形成水库或抬高水位的建筑物称为（）。A.泄水建筑物B.输水建筑物C.挡水建筑物D.整治建筑物【答案】C【解析】挡水建筑物是用于拦截水流、抬高水位、形成水库或调节径流的建筑物，如各种坝、水闸、堤防等。泄水建筑物用于宣泄多余水量，输水建筑物用于引水、输水，整治建筑物用于调整河势、稳定河床。2.水利枢纽按其所在地区的地貌形态分类，建在河流中下游河谷开阔段，枢纽布置受河谷地形影响较小，通常有河床式和河岸式两种布置方式的是（）。A.山区、丘陵区水利枢纽B.平原地区水利枢纽C.滨海地区水利枢纽D.河口地区水利枢纽【答案】B【解析】平原地区水利枢纽一般位于河流中下游，河谷开阔，地形平坦，枢纽布置受地形限制较小，多采用河床式（如闸坝结合）或河岸式（如引水式电站）布置。3.重力坝的基本剖面是指坝体在自重、静水压力和扬压力三项主要荷载作用下，满足稳定和应力要求的最小三角形剖面，其顶点位于（）。A.坝顶上游侧B.坝顶下游侧C.坝顶中心D.坝基中心【答案】A【解析】重力坝的基本剖面为三角形，顶点在上游最高水位附近，底边与坝基接触，上游面通常为铅直面或稍倾向上游，下游面为一定坡度的斜面，其顶点通常位于坝顶上游侧。4.拱坝坝体稳定主要依靠两岸拱端的反力作用，维持稳定。与重力坝相比，拱坝对坝址地形地质条件要求更高，其中对地形的要求主要是河谷的（）。A.宽度B.深度C.宽高比D.对称性【答案】C【解析】拱坝的理想地形是狭窄而对称的河谷，河谷的宽高比（L/H）是衡量地形条件的重要指标。宽高比越小，即河谷越窄深，拱的作用越强，坝体厚度可越薄，经济性越好。5.土石坝坝顶宽度应根据构造、施工、运行、抗震等因素确定。如无特殊要求，对于高坝，最小坝顶宽度不宜小于（）。A.5mB.10mC.15mD.20m【答案】B【解析】根据《碾压式土石坝设计规范》，坝顶宽度应根据构造、施工、运行和抗震等因素确定。如无特殊要求，高坝的坝顶宽度不宜小于10m，中低坝不宜小于5m。6.水闸的消能防冲设计，通常要求下游形成（），以消杀水流能量，保护河床及岸坡。A.远驱式水跃B.临界式水跃C.淹没式水跃D.面流式衔接【答案】C【解析】水闸下泄水流多为急流，为防止对下游河床的冲刷，需采取消能措施。通常采取底流消能，通过消力池等设施使下游形成淹没度在1.05~1.10之间的淹没式水跃，以达到有效消能的目的。7.岸边式溢洪道中，控制堰轴线与泄槽轴线在平面上呈一条直线或大半径曲线连接的布置形式是（）。A.正槽溢洪道B.侧槽溢洪道C.井式溢洪道D.虹吸溢洪道【答案】A【解析】正槽溢洪道的泄槽轴线与控制堰轴线正交或接近正交，过堰水流方向与泄槽轴线方向一致，其布置和结构相对简单，应用最广。侧槽溢洪道的泄槽轴线则大致平行于坝轴线。8.水工隧洞的衬砌类型中，能够同时承担内水压力、外水压力及围岩压力，并与围岩共同承受荷载的是（）。A.抹平衬砌B.单层衬砌C.组合衬砌D.预应力衬砌【答案】D【解析】预应力衬砌（如预应力混凝土衬砌、灌浆式预应力衬砌）通过预加压力，使衬砌在运行前就处于受压状态，能有效承担内水压力，同时与围岩紧密结合，共同承担外水压力和围岩压力，改善衬砌的受力条件。9.根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》，水库总库容为5亿立方米，其工程规模属于（）。A.大（1）型B.大（2）型C.中型D.小（1）型【答案】B【解析】依据规范，水库总库容≥10亿立方米为大（1）型，10亿立方米>库容≥1.0亿立方米为大（2）型，1.0亿立方米>库容≥0.1亿立方米为中型，0.1亿立方米>库容≥0.01亿立方米为小（1）型。10.重力坝的扬压力由浮托力和渗透压力两部分组成。降低坝底扬压力的有效措施是在坝基上游侧设置（）。A.排水孔幕B.帷幕灌浆C.固结灌浆D.坝基齿墙【答案】A【解析】在坝基上游侧设置排水孔幕，可以有效地排除渗水，显著降低坝底渗透压力，从而降低总扬压力，提高坝体的抗滑稳定性。帷幕灌浆主要作用是减少渗流量。11.拱坝坝肩稳定分析中，可能滑动面的形状通常简化为（）。A.平面或折面B.圆弧面C.对数螺旋面D.椭球面【答案】A【解析】拱坝坝肩岩体失稳通常沿特定的结构面（如断层、节理、裂隙）或这些结构面的组合面发生，这些面在力学分析中常被简化为平面或由几个平面组成的折面（楔形体）进行分析。12.土石坝的坝体排水设施中，能有效降低浸润线，防止坝坡冻胀破坏，并支撑下游坝坡的是（）。A.贴坡排水B.棱体排水C.褥垫排水D.管式排水【答案】B【解析】棱体排水（又称滤水坝趾）设于下游坝脚处，由块石堆筑而成。它既能降低坝体浸润线，防止渗透变形和冻胀，又能支撑下游坝坡，增加坝体稳定，同时还能保护下游坝脚免受尾水冲刷。13.船闸主要由闸室、闸首和引航道三部分组成。船舶过闸时，通过输水系统向闸室充水或泄水，以调整闸室水位与上游或下游水位齐平，此系统称为（）。A.导航系统B.系船系统C.闸阀门系统D.船闸输水系统【答案】D【解析】船闸输水系统是用于闸室充水和泄水的设施，其任务是使闸室水位安全、迅速、平稳地与上游或下游水位齐平，以保证船舶安全、快速过闸。14.水工钢闸门中，适用于孔口尺寸较大、需要承受较大水头的情况，且门叶结构为实腹梁格体系的是（）。A.平面闸门B.弧形闸门C.人字闸门D.拱形闸门【答案】A【解析】平面闸门的门叶为平面结构，多采用实腹梁格（主梁、次梁、边梁）体系，结构简单，运行可靠，适用范围广，能用于较大孔口和较高水头的情况。弧形闸门的面板为弧形，主要承受轴向压力。15.为了减少温度变化、混凝土收缩和地基不均匀沉降在坝体内产生的应力，防止产生裂缝，重力坝需要设置（）。A.沉降缝B.防震缝C.温度缝（横缝）D.施工缝【答案】C【解析】重力坝的横缝（温度缝）是垂直于坝轴线的竖向缝，其主要作用是减小坝体在温度变化、混凝土收缩和地基不均匀沉降时产生的应力，适应地基变形，防止产生裂缝。横缝将坝体分成若干个独立的坝段。二、多项选择题（本大题共5小题，每小题2分，共10分。在每小题列出的五个备选项中至少有两个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选、少选或未选均无分。）1.水利水电工程中“永久性建筑物”是指工程运行期间长期使用的建筑物，根据其重要性可分为（）。A.主要建筑物B.次要建筑物C.临时建筑物D.附属建筑物E.整治建筑物【答案】AB【解析】永久性建筑物指工程运行期间使用的建筑物，按其在工程中发挥的作用和失事后造成的危害程度，划分为主要建筑物和次要建筑物。主要建筑物失事后将造成下游灾害或严重影响工程效益；次要建筑物失事后不致造成下游灾害，对工程效益影响不大且易于修复。2.重力坝的荷载组合分为基本组合和特殊组合，下列荷载中，哪些属于基本组合中包含的荷载？（）A.正常蓄水位时的静水压力B.坝体自重C.设计洪水位时的静水压力D.地震荷载E.校核洪水位时的静水压力【答案】ABC【解析】基本组合又称设计情况，指持久状况或短暂状况下，永久荷载与可变荷载的正常组合。包括：①正常蓄水位时的静水压力、扬压力、浪压力等；②设计洪水位时的静水压力、扬压力、浪压力、动水压力等；③冰压力；④坝体自重及永久设备重等。地震荷载、校核洪水位时的荷载属于特殊组合。3.土石坝渗流分析的主要任务包括（）。A.确定坝体浸润线的位置B.计算坝体和坝基的渗流量C.计算坝坡稳定安全系数D.确定坝体及坝基渗流逸出区的渗透坡降E.为坝体排水设计和反滤层设计提供依据【答案】ABDE【解析】土石坝渗流分析的任务是：确定坝体内浸润线位置及渗流场分布；计算通过坝体和坝基的渗流量；计算坝体和坝基渗流逸出区的渗透坡降，判断渗透稳定性；为坝体稳定分析（需知孔隙水压力）、排水设施和反滤层设计提供依据。计算坝坡稳定安全系数是稳定分析的任务。4.水闸的组成部分主要包括（）。A.闸室B.上游连接段C.下游连接段D.消力池E.海漫【答案】ABC【解析】水闸一般由三部分组成：闸室（是水闸的主体，包括闸门、闸墩、底板、工作桥等）、上游连接段（引导水流平顺进入闸室，防冲防渗，包括铺盖、护底、上游翼墙等）和下游连接段（消除出闸水流的剩余能量，均匀扩散水流，保护河床及岸坡，包括消力池、海漫、下游翼墙、防冲槽等）。消力池和海漫属于下游连接段的组成部分。5.拱坝的坝身泄水方式主要有（）。A.自由跌流式B.鼻坎挑流式C.滑雪道式D.坝身泄水孔式E.岸边溢洪道式【答案】ABCD【解析】拱坝坝身泄水方式主要有：坝顶自由跌流式、坝顶鼻坎挑流式、滑雪道式（泄洪洞与坝体分离，出口设挑流鼻坎）、坝身泄水孔式（中孔、深孔）。岸边溢洪道式不属于坝身泄水方式。三、填空题（本大题共10空，每空1分，共10分。请在每小题的空格中填上正确答案。错填、不填均无分。）1.水利水电工程中，用以宣泄洪水或其他多余水量的建筑物，称为________。【答案】泄水建筑物2.重力坝依靠坝体自重产生的________来抵抗水压力等荷载，以满足稳定要求。【答案】抗滑力（或摩擦力）3.拱坝是一个空间壳体结构，其坝体结构可近似看作由一系列________和一系列________所组成。【答案】水平拱圈；垂直悬臂梁4.土石坝坝坡的稳定分析，对于无粘性土坝坡，其滑动面形状通常近似为________。【答案】平面（或直线面）5.水闸闸室底板按结构形式可分为________和________两种。【答案】整体式底板；分离式底板6.岸边溢洪道通常由引水渠、________、泄槽、消能设施和尾水渠等部分组成。【答案】控制段（或控制堰）7.水工隧洞的线路选择，从地质条件考虑，洞线应尽量布置在________岩层中，并避开较大的断层和破碎带。【答案】新鲜、完整、稳定（或坚硬完整）8.渡槽是输送渠道水流跨越河渠、溪谷、洼地和道路的________建筑物。【答案】交叉（或输水交叉）四、名词解释题（本大题共5小题，每小题3分，共15分。）1.水利枢纽【答案】水利枢纽是为了综合利用水资源，集中兴建几种不同类型的水工建筑物，共同控制水流，协调工作，各自发挥其特定功能的建筑物综合体。2.坝基扬压力【答案】扬压力是指作用在坝体底面（包括坝基面、坝体与岩体接触面）上，由上下游水位差产生的渗流和下游水深产生的浮托力共同形成的垂直向上的水压力。它是抵消坝体有效重量、影响坝体稳定的重要荷载。3.土石坝渗透变形【答案】土石坝渗透变形是指坝体或坝基中的土体在渗透水流作用下，发生的局部破坏或形态改变。主要类型有管涌、流土、接触冲刷和接触流土。渗透变形会危及大坝安全，需通过控制渗透坡降和设置反滤层等措施加以防止。4.水闸的防渗长度【答案】水闸的防渗长度是指沿着闸基渗流区域边界，从上游铺盖前端或铺盖与底板连接处开始，至下游排水设施（如排水孔、反滤层）起始点或底板下游端为止的渗流途径总长度。它必须满足规范规定的允许渗径系数要求，以保证闸基的渗透稳定。5.拱坝中心角【答案】拱坝中心角是指拱圈两端拱轴线与通过拱冠（拱圈中心点）的径向线之间的夹角。对于等厚度圆拱，中心角越大，拱圈曲率越大，拱端推力方向越偏向山体内部，对坝肩稳定越有利，同时坝体应力条件也得到改善，但过大的中心角可能增加开挖量。五、简答题（本大题共5小题，每小题6分，共30分。）1.简述重力坝分缝的作用及主要类型。【答案】重力坝分缝的主要作用是：减少温度应力，防止因温度变化和混凝土收缩产生裂缝；适应地基的不均匀沉降；便于混凝土的浇筑施工和温度控制。主要类型有：（1）横缝（温度沉降缝）：垂直于坝轴线，将坝体分成若干独立的坝段。一般为永久性缝隙，缝内设止水。（2）纵缝：平行于坝轴线，将坝段分成若干浇筑块，以减小浇筑块尺寸，适应混凝土浇筑能力和温度控制要求。纵缝需进行接缝灌浆，使坝体恢复整体性。（3）水平施工缝：上下浇筑层之间的结合面，是临时性的，需要进行凿毛、清洗等处理，保证层间结合质量。2.土石坝设置反滤层的作用是什么？对其材料有何要求？【答案】反滤层的作用是：防止土体在渗流作用下发生渗透变形（管涌、流土等）；提高被保护土的抗渗稳定性；同时保证排水通畅。对反滤层材料的要求是：（1）颗粒级配要求：被保护土颗粒不应穿过反滤层；反滤层颗粒不应穿过相邻的、粒径较大的反滤层或排水体；反滤层内的颗粒不应发生移动。（2）透水性要求：反滤层必须具有足够的透水性，以保证渗水能自由排出，不会明显抬高被保护土体内的浸润线。（3）耐久性要求：反滤材料应具有抗风化、抗溶蚀的能力，且不易于软化。3.水闸下游连接段通常包括哪些部分？各自的主要作用是什么？【答案】水闸下游连接段通常包括消力池、海漫、下游防冲槽及下游翼墙。（1）消力池：紧接闸室后，促使下泄水流在池内形成淹没式水跃，消杀大部分动能，并保护河床免受冲刷。（2）海漫：布置在消力池后，由柔性材料构成，其作用是进一步消杀水流的剩余动能，使水流均匀扩散，调整流速分布，保护河床免受冲刷。（3）下游防冲槽：设在海漫末端，是下游防护的最后一道防线，利用槽内块石在冲刷坑发展时自动铺盖，防止冲刷向上游延伸危及海漫安全。（4）下游翼墙：引导水流均匀扩散，使水流平顺进入下游河道，并保护岸坡。4.简述拱坝坝身泄水时，对挑流消能鼻坎设计的基本要求。【答案】对挑流消能鼻坎设计的基本要求有：（1）鼻坎的挑角、反弧半径和高度应通过水力计算和模型试验确定，使水流能挑射到预定的冲刷坑位置，并形成较优的挑距和冲坑深度。（2）鼻坎结构应坚固可靠，能承受高速水流的冲击力和动水压力。（3）对于狭窄河谷中的拱坝，宜采用差动式鼻坎或斜鼻坎，使水流纵向拉开、横向扩散，增加空中消能效果，减轻对河床的集中冲刷。（4）鼻坎下游应进行适当的防护，并考虑排水，防止鼻坎基础被淘刷。（5）应避免挑射水流冲刷两岸坝肩或边坡，影响岸坡稳定。5.水工隧洞为什么要进行衬砌？衬砌的主要作用有哪些？【答案】水工隧洞进行衬砌的原因是：围岩本身往往不能完全满足隧洞在受力、防渗、抗冲、减小糙率等方面的要求。衬砌的主要作用有：（1）承受荷载：承受内水压力、外水压力、围岩压力、灌浆压力等荷载，保证隧洞结构安全。（2）防止渗漏：减少内水外渗或外水内渗，降低对围岩和相邻建筑物的不利影响。（3）减小糙率：使洞壁平整光滑，减小水流阻力，提高输水能力。（4）防止冲刷：保护围岩免受高速水流、泥沙、温度变化或风化的侵蚀破坏。（5）加固围岩：对较弱的围岩起支护作用，维持围岩稳定。六、计算分析题（本大题共2小题，每小题10分，共20分。）1.某5级水工建筑物中的矩形断面渠道，底宽b=3.0m，渠道糙率n=0.017，底坡i=0.0005。当通过设计流量Q=5.5m³/s时，渠道内为均匀流。试计算此时渠道的正常水深h₀。（提示：采用明渠均匀流公式Q=AC√(Ri)，其中谢才系数C按曼宁公式C=R^(1/6)/n计算，水力半径R=A/χ，A为过水面积，χ为湿周。）【答案】解：对于矩形断面渠道：过水面积A=bh₀=3.0h₀过水面积A=bh₀=3.0h₀湿周χ=b+2h₀=3.0+2h₀水力半径R=A/χ=(3.0h₀)/(3.0+2h₀)谢才系数C=(1/n)R^(1/6)=(1/0.017)R^(1/6)谢才系数C=(1/n)R^(1/6)=(1/0.017)R^(1/6)流量公式Q=AC√(Ri)=A(1/n)R^(1/6)√(Ri)=(1/n)AR^(2/3)i^(1/2)流量公式Q=AC√(Ri)=A(1/n)R^(1/6)√(Ri)=(1/n)AR^(2/3)i^(1/2)代入已知数据：Q=5.5,n=0.017,i=0.0005,b=3.0得方程：5.5=(1/0.017)(3.0h₀)[(3.0h₀)/(3.0+2h₀)]^(2/3)(0.0005)^(1/2)得方程：5.5=(1/0.017)(3.0h₀)[(3.0h₀)/(3.0+2h₀)]^(2/3)(0.0005)^(1/2)计算：i^(1/2)=√0.0005≈0.02236(1/0.017)≈58.8235代入：5.5=58.82353.0h₀[(3.0h₀)/(3.0+2h₀)]^(2/3)0.02236代入：5.5=58.82353.0h₀[(3.0h₀)/(3.0+2h₀)]^(2/3)0.02236整理得：5.5=58.82350.022363.0h₀[(3h₀)/(3+2h₀)]^(2/3)整理得：5.5=58.82350.022363.0h₀[(3h₀)/(3+2h₀)]^(2/3)计算常数项：58.82350.02236≈1.315，1.3153.0≈3.945计算常数项：58.82350.02236≈1.315，1.3153.0≈3.945方程简化为：5.5=3.945h₀[(3h₀)/(3+2h₀)]^(2/3)方程简化为：5.5=3.945h₀[(3h₀)/(3+2h₀)]^(2/3)即：h₀[(3h₀)/(3+2h₀)]^(2/3)=5.5/3.945≈1.394即：h₀[(3h₀)/(3+2h₀)]^(2/3)=5.5/3.945≈1.394此方程为关于h₀的非线性方程，需试算求解。设h₀=1.2m，则：A=3.6m²，χ=3+21.2=5.4m，R=3.6/5.4≈0.6667m，A=3.6m²，χ=3+21.2=5.4m，R=3.6/5.4≈0.6667m，R^(2/3)=0.6667^(2/3)≈0.7631，Q_calc=(1/0.017)3.60.76310.02236≈58.82353.60.76310.02236≈58.82350.06145≈3.615m³/s<5.5，偏小。Q_calc=(1/0.017)3.60.76310.02236≈58.82353.60.76310.02236≈58.82350.06145≈3.615m³/s<5.5，偏小。设h₀=1.6m，则：A=4.8m²，χ=3+3.2=6.2m，R=4.8/6.2≈0.7742m，R^(2/3)=0.7742^(2/3)≈0.8473，Q_calc=58.82354.80.84730.02236≈58.82350.09096≈5.351m³/s，略小于5.5。Q_calc=58.82354.80.84730.02236≈58.82350.09096≈5.351m³/s，略小于5.5。设h₀=1.65m，则：A=4.95m²，χ=3+3.3=6.3m，R=4.95/6.3≈0.7857m，R^(2/3)=0.7857^(2/3)≈0.8571，Q_calc=58.82354.950.85710.02236≈58.82350.09495≈5.585m³/s≈5.5m³/s。Q_calc=58.82354.950.85710.02236≈58.82350.09495≈5.585m³/s≈5.5m³/s。因此，渠道的正常水深h₀≈1.65m。（注：计算过程允许有微小误差，结果在1.63~1.67之间均可接受。）2.某粘土心墙土石坝，最大坝高65m，属2