水利水电专业案例真题精选1
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- 发布时间：2022-01-20 15:47
- 卷面总分：41分
- 答题时间：240分钟
- 试卷题量：41题
- 练习次数：26次
- 试卷分类：专业案例
- 试卷类型：历年真题
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某水电工程拦河坝为混凝土重力坝，为1级水工建筑物，最大坝高90m，混凝土工程量85万m3，拦河坝设表孔溢洪道，不设底孔和中孔。坝址位于“V”型河谷，底宽约50m，覆盖层较薄，坝体建基面为岩石，坝址处天然河道的水文资料：全年10年一遇洪峰流量为800m3/s，20年一遇洪峰流量为1300m3/s，50年一遇洪峰流量为1800m3/s，100年一遇洪峰流量为2600m3/s。
设上游围堰最大堰高22.0m，堰顶高程45m。坝体临时度汛的泄水方式采用导流隧洞加坝体预留缺口联合泄流，缺口高程为45m，缺口宽40m。根据库容曲线，库水位高程为45m时，库容为0.15亿m3，库水位高程为52m时，库容为0.18亿m3，假定缺口参与泄流后，导流隧洞的泄量为恒定值800m3/s，且不计水库的调蓄作用，为保证缺口两侧坝体在汛期继续干地施工，则缺口两侧坝体高程至少应达到多少（ ）
（注：缺口泄流满足宽顶堰自由出流条件，流量系数m取0.34，侧收缩系数ε取0.94。缺口两侧只计0.5m安全加高，不计波浪高，计算结果保留两位小数）。
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正确答案：A
本题解析：
上游围堰最大堰高22.0m，库容为0.15亿m3，坝体临时度汛标准应为全年20年一遇洪水，相应洪峰流量1300m3/s。宽顶堰自由出流，其泄流公式为：Q＝εmB×（2g）1/2×H3/2，导流隧洞的泄量为恒定值800m3/s，则缺口应分担的下泄流量应为1300－800＝500m3/s，则公式可为：500＝0.94×0.34×40×（2×9.8）1/2×H3/2，得H＝4.2734m（保留两位小数），则两侧坝体高程＝缺口底坎高程＋H＋超高＝45＋4.273＋0.5＝49.77m。
某水电工程拦河坝为混凝土重力坝，为1级水工建筑物，最大坝高90m，混凝土工程量85万m3，拦河坝设表孔溢洪道，不设底孔和中孔。坝址位于“V”型河谷，底宽约50m，覆盖层较薄，坝体建基面为岩石，坝址处天然河道的水文资料：全年10年一遇洪峰流量为800m3/s，20年一遇洪峰流量为1300m3/s，50年一遇洪峰流量为1800m3/s，100年一遇洪峰流量为2600m3/s。
拦河坝施工的施工导流方式，下列选项中哪一项是正确的（ ）
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正确答案：B
本题解析：
施工导流可划分为分期围堰导流和断流围堰（一次拦断河床围堰）导流两种基本方式。①分期围堰导流一般适用于河床较宽的坝址，当河床覆盖层薄或具有浅滩、河心洲、礁岛等可利用时，对分期围堰导流更为有利。②断流围堰导流常用的形式主要有明渠导流、隧洞导流、涵洞导流等。明渠导流，一般适用于河流流量较大、河床一侧有较宽台地、垭口或古河道的坝址；隧洞导流方式适用于河谷狭窄，河岸地势高且具备成洞地质条件的坝址；涵洞导流一般在修筑土坝、堆石坝工程中采用。
现有北方地区设计流量50m3/s的灌溉渠道，梯形断面，砂壤土地基，渠道内边坡系数为2.0，渠底比降i＝0.0002，渠床糙率n＝0.02。
下列选项中哪一项不是经济实用断面的底宽和水深（ ）
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正确答案：C
本题解析：
A项，A＝bh＋mh2＝7.5×3.18＋2×3.182＝44.08m2；
B项，A＝bh＋mh2＝10.04×2.86＋2×2.862＝45.07m2；
C项，A＝bh＋mh2＝8.2×3.16＋2×3.162＝45.88m2，（A－A0）/A0＝（45.88－43.2）/43.2＝0.062＞0.04；
D项，A＝bh＋mh2＝8.85×3.0＋2×3.02＝44.55m2。
现有北方地区设计流量50m3/s的灌溉渠道，梯形断面，砂壤土地基，渠道内边坡系数为2.0，渠底比降i＝0.0002，渠床糙率n＝0.02。
下列选项中哪一项最接近计算的水力最佳断面面积（ ）
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正确答案：D
本题解析：
根据《灌溉与排水工程设计标准》（GB 50288—2018）第E.0.1条规定，梯形渠道水力最佳断面水力要素可按下列公式计算：
式中，h0为水力最佳断面水深，m；n为渠道糙率；Q为渠道设计流量，m3/s；m为渠道内边坡系数；i为渠道比降；b0为水力最佳断面底宽；A0为水力最佳断面的过水断面面积，m2；x0为水力最佳断面湿周，m；R0为水力最佳断面的水力半径，m；V0为水力最佳断面流速，m/s。
将题中给定的Q、n、m、i值代入上述公式中计算：
b0＝2×[2（1＋m2）1/2－m]h0＝2×[2×（1＋22）1/2－2]×4.18＝1.973m
A0＝b0h0＋mh02＝1.973×4.18＋2×4.182＝43.191m2
x0＝b0＋2（1＋m2）1/2h0＝1.973＋2×（1＋22）1/2×4.18＝20.667
R0＝A0/x0＝43.191/20.667＝2.09
V0＝Q/A0＝50/43.191＝1.158
查附录E表E.0.2得，m＝2.0，β＝0.472。
某中型水闸（3级水工建筑物）内有一矩形截面（b×h＝200×500mm2）的C25混凝土简支梁，处于露天环境，跨度为l0＝4.5m，使用期间承受均布线性荷载，其中永久荷载标准值为gk＝17.5kN/m（含自重），可变荷载标准值qk＝11.5kN/m，可变荷载标准值的长期组合系数取ρ＝0.5。由承载力计算，截面已配纵向受拉钢筋为2f14＋2f16，As＝710mm2，（c＝35mm），接着对裂缝宽度和挠度进行了计算。
梁的短期、长期挠度最接近下面哪一选项（ ）
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正确答案：C
本题解析：
短期挠度：
长期挠度：
A项，长期挠度计算时错用了Bls：
B项，短挠度计算时错用了Bs：
D项，计算误差累计。
某中型水闸（3级水工建筑物）内有一矩形截面（b×h＝200×500mm2）的C25混凝土简支梁，处于露天环境，跨度为l0＝4.5m，使用期间承受均布线性荷载，其中永久荷载标准值为gk＝17.5kN/m（含自重），可变荷载标准值qk＝11.5kN/m，可变荷载标准值的长期组合系数取ρ＝0.5。由承载力计算，截面已配纵向受拉钢筋为2f14＋2f16，As＝710mm2，（c＝35mm），接着对裂缝宽度和挠度进行了计算。
荷载效应长期组合的长期刚度最接近下面哪一个数（ ）
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正确答案：B
本题解析：
根据《水工混凝土结构设计规范》（SL 191—2008）第7.3.3条和7.2.3规定，计算如下：
①确定有关参数
Ec＝2.55×104N/mm2，不计受压钢筋，As′＝0，ρ′＝0，θ＝2.0，h0＝457mm。
αE＝Es/Ec＝20×105/2.55×104＝7.843
②出现裂缝的矩形、T形及T字形截面构件短期刚度计算式如下：
Bs＝（0.025＋0.28αEρ）（1＋0.55γf′＋0.12γf）Ecbh03式中：γf为为受拉翼缘与腹板有效面积的比值，
，为0；γf′为受压翼缘面积与腹板有效面积的比值，为0。Bs＝（0.025＋0.28αEρ）Ecbh03
＝（0.025＋0.28×7.843×0.0777）×2.55×104×200×4573
＝2.047×1013N·mm
③短期组合时的长期刚度计算如下：
④长期组合时的长期刚度计算如下：
Bll＝Bs/θ＝2.047×1013/2＝1.023×1013N·mm
A项，为短期组合时的长期刚度；C项，为短期刚度。
某大型工程，位于8度地震区。主坝为黏土均质坝，受地形的限制，为满足泄洪要求，在主、副坝联接处建有溢洪道，设计洪水泄流量为8300m3/s，溢洪道基础位于第三纪砂层上。溢洪道采用直线布置，由驼峰堰进水闸、泄槽、一级消力池、二级消力池、三级消力池以及海漫等几部分组成。
堰体为驼峰堰型，长28m，上游设壤土铺盖，厚2～3m，长250m，渗透系数为1×10－6cm/s，铺盖下砂层渗透系数为3×10－3cm/s。堰体下设两条横向（垂直水流）排水管，并与堰体两侧边边墙外纵向排水管相联，横向排水管内地下水位高程为134.5m。堰体结构简图及设计洪水过水时的受力状态见题图。
泄槽两侧挡墙为直墙式，并对称扩散，进口堰末泄槽起点宽131.5m，流速为13.15m/s，水深4.8m；泄槽末端处宽170m，流速为21.23m/s，水深2.3m。泄槽底板下设有反滤层和网状排水沟，纵横向排水沟布置在泄槽底板下，横向排水沟自溢洪道中心向两侧以5%的坡度引边墙外排水廊道内。
第三纪砂层相对密度为0.80。由颗粒级配曲线查得小于各粒径重量占总重量的百总重量的百分数如题表：
题表 小于各粒径重量占总重量的百总重量的百分数
由上述条件，下列哪一选项最接近高程134.5m以上堰体上游面（单宽）所作用的水平水推力的计算值（按时均压强计算，忽略铺盖厚度，堰趾至横向排水沟的渗径长度按20m计，堰体过水如图示）。下列选项中水平水推力计算值，哪一项是比较正确的（ ）
题图 堰体结构简图及设计洪水过水时的受力状态
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正确答案：B
本题解析：
铺盖首部的渗透压力：SS＝（151.0－134.5）×10＝165kN。
铺盖尾部的渗透压力：Se＝165×24.5/274.5＝14.72kN。
堰底板上游的渗透压力：SU＝165×20/274.5＝12.02kN。
排水管的渗透压力为0。
上游止水以上水压力：H1＝0.5（80＋120）×4＝400kN。
上游止水以下水压力：H2＝0.5（14.72＋12.02）×4.5＝60.1kN。
堰体上游面（单宽）所作用的水平水推力：H＝H1＋H2＝400＋60.1＝460.1kN。
某大型工程，位于8度地震区。主坝为黏土均质坝，受地形的限制，为满足泄洪要求，在主、副坝联接处建有溢洪道，设计洪水泄流量为8300m3/s，溢洪道基础位于第三纪砂层上。溢洪道采用直线布置，由驼峰堰进水闸、泄槽、一级消力池、二级消力池、三级消力池以及海漫等几部分组成。
堰体为驼峰堰型，长28m，上游设壤土铺盖，厚2～3m，长250m，渗透系数为1×10－6cm/s，铺盖下砂层渗透系数为3×10－3cm/s。堰体下设两条横向（垂直水流）排水管，并与堰体两侧边边墙外纵向排水管相联，横向排水管内地下水位高程为134.5m。堰体结构简图及设计洪水过水时的受力状态见题图。
泄槽两侧挡墙为直墙式，并对称扩散，进口堰末泄槽起点宽131.5m，流速为13.15m/s，水深4.8m；泄槽末端处宽170m，流速为21.23m/s，水深2.3m。泄槽底板下设有反滤层和网状排水沟，纵横向排水沟布置在泄槽底板下，横向排水沟自溢洪道中心向两侧以5%的坡度引边墙外排水廊道内。
第三纪砂层相对密度为0.80。由颗粒级配曲线查得小于各粒径重量占总重量的百总重量的百分数如题表：
题表 小于各粒径重量占总重量的百总重量的百分数
当设计洪水泄洪，闸门全开堰体过水时，（顺水流方向）影响堰体（单宽）稳定的除有结构自重及其上的永久设备重量、土压力外，还有哪些基本荷载（ ）
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正确答案：B
本题解析：
根据《溢洪道设计规范》（SL 253—2018）第5.3.8条规定，控制段抗滑稳定及基地应力计算的荷载组合应根据5.3.8（见题解表）的规定选择最不利的情况进行计算。控制段结构设计的荷载组合应分为基本组合和特殊组合。基本组合由基本荷载组成；特殊组合由基本荷载和一种或几种特殊荷载组成。闸门全开堰体过水时，泄流时的水压力成为基本组合应考虑的基本荷载。
题解表 荷载组合表
某大型工程，位于8度地震区。主坝为黏土均质坝，受地形的限制，为满足泄洪要求，在主、副坝联接处建有溢洪道，设计洪水泄流量为8300m3/s，溢洪道基础位于第三纪砂层上。溢洪道采用直线布置，由驼峰堰进水闸、泄槽、一级消力池、二级消力池、三级消力池以及海漫等几部分组成。
堰体为驼峰堰型，长28m，上游设壤土铺盖，厚2～3m，长250m，渗透系数为1×10－6cm/s，铺盖下砂层渗透系数为3×10－3cm/s。堰体下设两条横向（垂直水流）排水管，并与堰体两侧边边墙外纵向排水管相联，横向排水管内地下水位高程为134.5m。堰体结构简图及设计洪水过水时的受力状态见题图。
泄槽两侧挡墙为直墙式，并对称扩散，进口堰末泄槽起点宽131.5m，流速为13.15m/s，水深4.8m；泄槽末端处宽170m，流速为21.23m/s，水深2.3m。泄槽底板下设有反滤层和网状排水沟，纵横向排水沟布置在泄槽底板下，横向排水沟自溢洪道中心向两侧以5%的坡度引边墙外排水廊道内。
第三纪砂层相对密度为0.80。由颗粒级配曲线查得小于各粒径重量占总重量的百总重量的百分数如题表：
题表 小于各粒径重量占总重量的百总重量的百分数
判断溢洪道泄槽（陡槽）满足水流扩散所需要的沿水流方向的最小水平投影长度，下列哪一项能满足最低要求（ ）
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正确答案：B
本题解析：
根据《溢洪道设计规范》（SL 253—2018）附录A.3.3规定，泄槽边墙收缩（扩散）角θ可按经验公示（A.3.3-2）确定：
，式中，θ为收缩段边墙与泄槽中心线夹角，（°）；Fr为收缩（扩散）段首、末断面的平均弗劳德数；h为收缩（扩散）段首、末断面的平均水深，m；v为收缩（扩散）段首、末断面的平均流速，m/s；k为经验系数，可取k＝3.0。由题可知，h＝0.5（4.8＋2.3）＝3.55m，v＝0.5（13.15＋21.23）＝17.19m/s，则
，洪道泄槽满足水流扩散所需要的沿水流方向的最小水平投影长度：L＝0.5（170－131.5）/0.114＝168.9m。
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