《水电站建筑物》课程模拟考试试卷答案

《水电站建筑物》课程模拟考试试卷答案一、单项选择题（共12题）1.水电站的引水建筑物中，无压引水隧洞的断面形式通常优先采用（）A.圆形B.城门洞形C.马蹄形D.矩形答案：B解析：无压引水隧洞内部为明流状态，城门洞形断面顶部为圆拱形便于承受围岩压力，底部平坦利于过流，施工难度低于圆形和马蹄形，是无压隧洞的首选断面形式；圆形多用于有压隧洞，马蹄形适用于围岩软弱、地应力大的区域，矩形仅适用于岩石坚硬、跨度小的短隧洞。2.压力管道的镇墩主要作用是（）A.承受管道的轴向拉力B.固定管道防止位移C.承受管道的法向荷载D.调节管道的伸缩变形答案：B解析：镇墩设置在管道转弯、分岔、变径等位置，将管道完全固定，承受管道的轴力、剪力、弯矩等所有荷载，防止管道发生位移；轴向拉力主要由支墩配合伸缩节承受，法向荷载是支墩的主要承受荷载，伸缩节负责调节管道伸缩变形。3.下列哪种进水口属于有压进水口（）A.坝式进水口B.岸边斜坡式进水口C.虹吸式进水口D.闸墩式进水口答案：A解析：有压进水口的特征是进水口高程低于水库最低运行水位，整个流道处于满流有压状态，坝式进水口埋设于坝体内部，始终处于水面以下，属于典型有压进水口；岸边斜坡式、虹吸式、闸墩式进水口均为无压进水口，后接无压引水道。4.水电站厂房的主机间内，机组安装高程的确定基准是（）A.水轮机的吸出高程B.发电机的基座高程C.尾水管出口高程D.厂房的基础高程答案：A解析：机组安装高程以水轮机的吸出高程为基准，需保证水轮机在运行过程中不发生气蚀，同时兼顾厂房的开挖量、下游尾水位等因素，其余高程均需围绕水轮机吸出高程进行确定。5.调压室设置的核心目的是（）A.储存发电用水B.降低引水道的水击压力C.调节电网负荷波动D.净化引水水质答案：B解析：当机组突然甩负荷时，压力引水道内会产生过大的正水击，设置调压室后可反射水击波，大幅度降低引水道内的水击压力，同时在负荷变化时补充或宣泄水量，改善机组的运行条件；储存水量是水库的功能，调节负荷是调速器的功能，净化水质不是调压室的作用。6.下列坝型中，最适合采用坝后式厂房的是（）A.土石坝B.混凝土重力坝C.拱坝D.支墩坝答案：B解析：坝后式厂房布置在坝体下游侧，坝体承担全部上游水压力，混凝土重力坝坝体刚度大、下游坝面平缓，适合布置坝后式厂房；土石坝坝体不允许过水，下游坝坡平缓，通常采用岸边式厂房；拱坝和支墩坝下游空间狭窄，多采用坝内式或地下式厂房。7.压力钢管的明管敷设时，伸缩节应设置在（）A.镇墩的下游侧B.镇墩的上游侧C.两个镇墩的中间位置D.支墩的顶部答案：A解析：伸缩节设置在镇墩下游侧，可使钢管在温度变化、水压力作用下沿轴向自由伸缩，释放轴向应力，同时便于钢管的安装和检修；若设置在镇墩上游，水压力会将伸缩节拉开，容易发生渗漏。8.无压引水渠道的水力计算核心是确定（）A.渠道的纵坡B.渠道的断面尺寸C.渠道的正常水深D.渠道的允许流速答案：C解析：无压引水渠道为明流均匀流，水力计算核心是确定正常水深，以此校核渠道的过流能力、流速是否满足不冲不淤要求，纵坡、断面尺寸、允许流速都是计算正常水深的前提参数。9.下列哪种调压室的水位波动衰减速度最快（）A.简单圆筒式调压室B.阻抗式调压室C.双室式调压室D.溢流式调压室答案：B解析：阻抗式调压室在升管底部设置阻抗孔，水流进出调压室时会产生额外的水头损失，消耗水位波动的能量，因此水位波动衰减速度远快于简单圆筒式调压室；双室式适用于水头高、流量变幅大的电站，溢流式调压室主要限制最高涌浪水位，衰减速度均弱于阻抗式。10.尾水管的主要作用是（）A.排出尾水到下游河道B.回收水轮机出口的动能，提高水轮机效率C.降低水轮机的安装高程D.防止下游水位倒灌答案：B解析：尾水管是水轮机的过流部件之一，核心作用是将水轮机转轮出口的动能部分回收转化为压能，减少能量损失，提高水轮机的运行效率；排出尾水、降低安装高程、防止倒灌都是尾水管的附属作用，不是核心功能。11.地下厂房的布置中，交通运输洞的纵坡通常不宜超过（）A.5%B.10%C.15%D.20%答案：B解析：交通运输洞是地下厂房设备运输、人员通行的主要通道，为保证重型运输车辆的通行安全，纵坡通常不宜超过10%，特殊情况下最大不超过12%。12.下列参数中，属于压力管道水力计算主要控制参数的是（）A.管道的壁厚B.管道的水击压力升高值C.管道的支墩间距D.管道的防腐等级答案：B解析：压力管道水力计算的核心是计算不同工况下的水击压力升高值，以此确定管道的设计内水压力，进而确定管道壁厚、支墩间距等结构参数；防腐等级属于结构耐久性设计参数，与水力计算无关。二、填空题（共8题）1.水电站建筑物按功能可分为______、______、______、发电厂房建筑物、开关站五大类。答案：挡水建筑物、泄水建筑物、引水建筑物解析：挡水建筑物拦截水流形成水头，泄水建筑物宣泄多余洪水保证枢纽安全，引水建筑物将发电用水引入机组，是水电站枢纽的核心组成部分。2.有压引水隧洞的水力计算主要包括______、______两部分内容。答案：恒定流计算、非恒定流计算解析：恒定流计算确定正常运行时的水头损失，非恒定流计算计算机组工况变化时的水击压力，两者都是有压隧洞设计的核心依据。3.调压室的最高涌浪水位对应______工况，最低涌浪水位对应______工况。答案：机组突然甩满负荷、机组突然增满负荷解析：甩负荷时导叶关闭，引水道内的水流涌入调压室形成最高涌浪；增负荷时导叶全开，调压室内的水流快速流入压力管道形成最低涌浪，两个水位是调压室高程设计的控制依据。4.压力管道的敷设方式主要有______、______、______三种。答案：明管敷设、地下埋管、坝内埋管解析：明管敷设在地面暴露在外，地下埋管埋藏于山体围岩中，坝内埋管埋设于混凝土坝体内部，是三种主流的压力管道敷设形式。5.水轮机的吸出高程是指______的高程，其确定的核心目的是防止水轮机发生______。答案：水轮机转轮中心线、气蚀解析：吸出高程需低于当地的气化压力对应的高程，保证转轮区域的压力始终高于气化压力，避免气蚀破坏水轮机过流部件。6.岸边式无压进水口通常由______、____、冲沙闸三部分组成。答案：进水闸、拦污栅解析：进水闸控制进水流量，拦污栅阻挡漂浮物进入引水道，冲沙闸定期冲刷进水口前的淤积泥沙，三者共同保证进水口的正常运行。7.水电站厂房的分层设计中，通常从上到下分为______、______、水轮机层、蜗壳层、尾水管层五层。答案：发电机层、出线层解析：发电机层布置发电机和主要控制设备，出线层布置高压出线和变电设备，是厂房上部的主要功能层，下部三层为水轮机过流部件的布置层。8.溢流式调压室的顶部溢流堰主要作用是______，避免调压室顶部水位过高。答案：限制最高涌浪水位解析：当调压室涌浪水位超过堰顶高程时，水流通过溢流堰排出，将最高水位限制在堰顶高程附近，降低调压室的上部结构高度，节省工程投资。三、判断题（共8题）1.无压引水隧洞的顶部高程应高于最高过流水位0.5m以上，且不得小于20%的洞径。（）答案：√解析：无压隧洞为明流状态，需留有足够的余幅，避免水流冲刷洞顶，保证流态稳定，规范要求余幅不小于0.5m且不小于20%的洞径。2.压力管道的支墩需要承受管道的轴向荷载，因此需要与管道固定连接。（）答案：×解析：支墩仅承受管道的法向荷载，允许管道在支墩顶部沿轴向滑动，不需要与管道固定连接，轴向荷载由镇墩和伸缩节共同承担。3.坝内式厂房布置在坝体内部，因此坝体不需要承受上游水压力，厂房本身承担水压力。（）答案：×解析：坝内式厂房的坝体仍然承担全部上游水压力，厂房布置在坝体预留的空腔内，不承受上游水压力，仅承受自身结构和设备荷载。4.阻抗式调压室的阻抗孔尺寸越小，水击压力的反射效果越好，水位波动幅度越大。（）答案：×解析：阻抗孔尺寸越小，水流进出的水头损失越大，水位波动的幅度越小，衰减速度越快，水击波的反射效果不受阻抗孔尺寸的直接影响，调压室本身就可以反射水击波。5.尾水管的扩散角越大，动能回收效率越高，因此设计时应尽可能采用大扩散角。（）答案：×解析：尾水管扩散角过大会导致水流脱壁，产生涡流，反而降低动能回收效率，规范要求扩散角通常控制在8°~12°之间，不得超过15°。6.地下厂房的主洞室轴线应尽可能与地应力的最大主应力方向垂直，保证洞室围岩稳定。（）答案：×解析：地下厂房主洞室轴线应尽可能与最大主应力方向平行或呈小角度相交，减少围岩的侧向应力，避免洞壁发生坍塌，垂直于最大主应力方向会导致洞室围岩承受过大的侧向压力，稳定性差。7.水电站的引水渠道的纵坡越陡，水头损失越大，因此设计时应尽可能采用缓纵坡。（）答案：×解析：纵坡过缓会导致渠道断面尺寸过大，增加工程投资，同时流速过慢容易发生泥沙淤积，设计时需结合水头损失、工程投资、不冲不淤流速综合确定最优纵坡，并非越缓越好。8.压力钢管的壁厚越厚，管道的安全性越高，因此设计时应优先选择大壁厚的钢管。（）答案：×解析：壁厚过大会增加钢管的重量，提升运输和安装难度，同时浪费钢材，增加工程投资，设计时需结合内水压力、钢材强度、焊缝系数等参数计算确定经济壁厚，满足安全要求即可。四、简答题（共4题）1.简述有压进水口的设计要求。答案：（1）高程要求：进水口顶部高程应低于水库最低运行水位1.0m以上，保证在最低水位时也不会进入空气，避免产生气囊和振动；底部高程应高于水库淤积高程1.0m以上，避免泥沙进入引水道。（2）过流能力要求：进水口的过流能力应满足最大发电流量的要求，水头损失控制在0.1~0.3m之间，避免过大的能量损失。（3）设施配置要求：需配置拦污栅阻挡漂浮物，配置工作闸门和检修闸门，工作闸门可在动水中启闭，用于事故时快速切断水流，检修闸门在静水中启闭，用于进水口的检修。（4）结构要求：进水口结构应满足强度、刚度和耐久性要求，避免发生渗漏和变形，同时设置通气孔和平压管，保证闸门启闭时的压力平衡。2.简述调压室的设置条件。答案：调压室是否设置需通过技术经济比较确定，通常满足以下条件之一时应设置调压室：（1）压力引水道的长度较长，导致机组甩负荷时的水击压力升高值超过规范允许值，或水击压力过大导致压力管道、机组的投资过高，设置调压室可明显降低工程投资。（2）机组的运行调节要求高，引水道的水头损失过大导致机组的转速变化率超过允许值，设置调压室可改善机组的调节品质，保证供电质量。（3）对于抽水蓄能电站等工况变化频繁的电站，即使引水道长度较短，也需要设置调压室来降低频繁工况变化带来的水击压力，提高机组运行的稳定性。3.简述坝后式厂房的布置特点。答案：（1）位置特点：厂房布置在坝体下游侧的河岸边，坝体与厂房完全分开，坝体承担全部上游水压力，厂房不承受上游水压力，仅承受自身结构荷载和设备荷载。（2）引水特点：发电引水管道埋设在坝体内部，直接从坝前水库取水引入厂房内的机组，引水线路短，水头损失小，运行维护方便。（3）防洪特点：厂房的防洪标准与坝体的防洪标准一致，下游尾水位较高时可通过提高厂房的基础高程来满足防洪要求，不需要单独设置防洪堤。（4）施工特点：坝体和厂房可同时施工，缩短工程总工期，厂房的施工不受坝体蓄水的影响，机组安装可与坝体施工同步进行。4.简述压力管道镇墩的设计要求。答案：（1）位置要求：镇墩应设置在管道的转弯处、分岔处、变径处、末端等荷载变化较大的位置，两个镇墩之间的间距通常控制在50~150m之间，保证管道的稳定性。（2）荷载要求：镇墩需承受管道的自重、水重、内水压力产生的轴向力、转弯处的离心力、温度应力、地震荷载等所有荷载，抗滑稳定安全系数不小于1.3，抗倾覆稳定安全系数不小于1.5。（3）结构要求：镇墩通常采用混凝土结构，混凝土强度等级不低于C20，管道与镇墩之间需设置锚筋，保证管道与镇墩牢固连接，镇墩的基础应设置在坚实的地基上，避免发生不均匀沉降。（4）构造要求：镇墩的尺寸应满足管道的布置要求，周围留有足够的检修空间，同时设置排水孔，排除基础内的渗水，降低扬压力。五、论述题论述水电站地下厂房的优缺点及适用条件。答案：1.地下厂房的优点（1）不受地形、地质条件的限制：对于高山峡谷地区的水电站，下游河床狭窄，没有足够的空间布置地面厂房，地下厂房布置在山体内部，不需要占用河床和岸边的空间，可有效节省土地资源，避免与坝体、泄水建筑物的布置产生冲突。（2）抗震、抗爆性能好：地下厂房处于岩体内部，受地震、爆炸等外部荷载的影响小，运行安全性高，适合建设在地震烈度较高的区域，同时也可满足国防安全的要求。（3）不受气候和水文条件的影响：地下厂房的施工和运行不受暴雨、洪水、低温等气候条件的影响，全年都可进行施工和维护，尤其适合高海拔、寒冷地区的水电站建设，避免冬季冰冻对厂房运行的影响。（4）有利于生态环境