武汉大学水工建筑物习题及答案

第一章绪论

1．水利水电工程包括哪些方面？

水利水电工程包括防洪治河、水力发电、农田水利、给水排水、航运等方面。

2．什么是水利枢纽，水利枢纽有哪些类型？

水利枢纽：由若干个不同类型的水工建筑物组成的综合体，用以控制和利用水流。水利枢纽的类型有：水库枢纽、有坝取水枢纽、无坝取水枢纽。

3．水工建筑物的工作条件应包括哪些内容？

①河流的水文现象是随机的、使得洪水的预报、推测的困难。

②水荷载（静水压力、浪压力、渗透力）的作用、高速水流的冲刷，对水工建筑物的稳定性、强度、耐久性影响较大。

③地形地质条件复杂，地质构造运动形成了各种地质界面，目前的勘探测试手段不足，对地基的分析依赖于经验的判断。

④工难度大：施工导流影响整个施工工期、地基开挖工程量大、地基处理复杂、水下施工困难。

4．如何对水工建筑物分类？

水工建筑物可分为：

①一般性（通用性）建筑物：

拦、蓄、挡——坝、水闸、堤防

泄——溢洪道、坝身泄水孔、泄洪隧洞

取——进水闸、电站引水系统（坝身引水、管道引水）、引水隧洞

输——渠道、隧洞、涵洞、管道

河道整治——护岸工程、导流堤、丁坝

②专门性建筑物：电站厂房、船闸等。

5．为什么要对水利水电枢纽工程分等和对水工建筑物分级，分等分级的原则、方法是什么，分等分级有哪些作用？

水利水电枢纽工程的分等就是根据其工程规模、效益和在国民经济中的重要性，如水库的总库容、防洪（下游城镇、工业区的重要性；保护农田的面积）、灌溉面积、排涝、供水（供给城镇及矿区的重要性）、装机容量分为五等。

水利水电枢纽工程分级就是，将水利水电工程中的水工建筑物，根据所属枢纽工程的等别及在工程的作用和重要性，划分为五级。

水利枢纽工程的分等和水工建筑物的分级的重要性及意义：水利枢纽工程的分等和水工建筑物的分级，有利于使建筑物的安全性、可靠性与其在社会经济中的重要性相称。有利于选取和确定工程抗御灾害的能力，如洪水标准；建筑物设计的强度与稳定计算的安全系数；建筑材料的品质；运行的可靠性，使工程达到既安全又经济的目的。

综合测试：

1. 水利水电工程包括哪些方面？

错误!未找到引用源。（A）水利水电工程包括防洪治河、水力发电、农田水利、给水排水、航运等方面；

错误!未找到引用源。（B）水利水电工程包括防洪治河、农田水利、给水排水、节水灌溉、航运等方面；

错误!未找到引用源。（C）水利水电工程包括防洪治河、水力发电、农田水利、泄洪隧洞、航运等方面；

错误!未找到引用源。（D）水利水电工程包括防洪治河、水力发电、给水排水、护岸工程、航运等方面。

2. 什么是水利枢纽？

错误!未找到引用源。（A）水利枢纽就是水工建筑物，用以控制和利用水流；

错误!未找到引用源。（B）水利枢纽由若干个不同类型的水工建筑物组成的综合体，用以控制和利用水流；

错误!未找到引用源。（C）水利枢纽就是水库，用以控制和利用水流；

错误!未找到引用源。（D）水利枢纽包括大坝和水电站，用以控制和利用水流。

3. 一般性水工建筑物可分为：

错误!未找到引用源。（A）挡水建筑物，蓄水建筑物，取水建筑物，输水建筑物，河道整治水建筑物；

错误!未找到引用源。（B）挡水建筑物，拦水建筑物，泄水建筑物，输水建筑物，河道整治水建筑物；

错误!未找到引用源。（C）挡水建筑物，泄水建筑物，取水建筑物，输水建筑物，河道整治水建筑物；

错误!未找到引用源。（D）挡水建筑物，泄水建筑物，用水建筑物，输水建筑物，河道整治水建筑物。

4. 水利水电工程分等是根据：

错误!未找到引用源。（A）水库的库容、治河、灌溉、排涝、供水、装机容量分为五等；

错误!未找到引用源。（B）水库的总库容、防洪、泄洪、排涝、供水、装机容量分为五等；错误!未找到引用源。（C）水库的总库容、防洪、灌溉面积、农田排涝、供水、装机容量分

为五等；

错误!未找到引用源。（D）水库的总库容、防洪、灌溉面积、排涝、供水、装机容量分为五等。

5. 葛州坝水水电站装机是：

错误!未找到引用源。（A）270.5万千瓦，居世界第18位；

错误!未找到引用源。（B）271.5万千瓦，居世界第18位；

错误!未找到引用源。（C）71.5万千瓦，居世界第28位；

错误!未找到引用源。（D）271.5万千瓦，居世界第8

第二章水利水电枢纽工程的设计

1.什么是水资源规划？

水资源规划分为流域规划和区域规划。流域规划包括流域综合规划和流域专业规划；区域规划分为区域综合规划和区域专业规划。

2. 什么是流域综合规划？

流域综合规划和区域综合规划体现该地区国民经济和社会发展的总要求，同时还必须与土地利用规划和环境保护规划相协调，兼顾各流域，各地区和各行业的需要和发展。

3. 什么是流域专业规划？

流域专业规划指流域或区域的水文测验规划、防洪规划、水电开发规划、治涝规划、灌溉规划、航运规划、竹木流放规划、渔业规划、水土保持规划、水资源保护规划、环境保护规划等。

4. 水利水电枢纽工程规划设计应进行哪些方面的研究？

水利水电枢纽工程规划设计应进行环境影响评价、工程水文研究、工程地质研究、建筑材料研究、经济评价分析等方面的研究，最后编制设计研究报告。综合测试：

1. 水资源规划分为：

错误!未找到引用源。（A）流域规划和区域规划；错误!未找到引用源。（B）区域综合规划和区域专业规划；

错误!未找到引用源。（C）区域规划和区域专业规划；错误!未找到引用源。（D）流域规划和区域综合规划。

2. 水利水电枢纽工程规划设计应进行以下几方面的研究：

错误!未找到引用源。（A）水文信息研究、工程地质研究、建筑材料研究、经济评价分析、

设计研究报告编制等方面的研究；

错误!未找到引用源。（B）环境影响评价、工程水文研究、水文地质研究、建筑材料研究、经济评价分析等方面的研究；

错误!未找到引用源。（C）环境影响评价、工程水文研究、工程地质研究、建筑材料研究、经济评价分析等方面的研究；

错误!未找到引用源。（D）环境影响评价、工程水文研究、工程地质研究、建筑材料研究、财务评价分析等方面的研究。

3. 水库水量平衡计算主要包括：

错误!未找到引用源。（A）设计径流调节计算，设计洪水调节计算；

错误!未找到引用源。（B）水文预测预报，设计径流调节计算；

错误!未找到引用源。（C）设计径流计算，溃坝洪水分析；

错误!未找到引用源。（D）厂、坝区水位流量关系分析，设计洪水调节计算。

4. 建筑材料通常分为三大类：

错误!未找到引用源。（A）第一类为天然土料，第二类为有机质材料，第三类为金属材料；错误!未找到引用源。（B）第一类为矿物质材料，第二类为土工合成材料，第三类为金属材料；

错误!未找到引用源。（C）第一类为矿物质材料，第二类为有机质材料，第三类为各种有色金属材料；

错误!未找到引用源。（D）第一类为矿物质材料、第二类为有机质材料、第三类为金属材料。

第三章水工建筑物的作用及作用效应组合

1. 什么叫作用？什么是直接作用？什么是间接作用？

使结构产生内力和变形的各种原因总称为结构上的作用。结构上的作用可分为直接作用和间接作用。直接作用是指直接施加在结构上的集中力或分布力，也可称为“荷载”；间接作用则是指使结构产生外加变形或约束变形的原因，如地震、温度作用等。

2. 作用的分类有哪些？

作用分类有：

(1) 按随时间的变异分类可分为永久作用、可变作用和偶然作用。

(2) 按随空间位置的变异分类可分为固定作用和可动作用。

(3) 按引起结构的反应分类可分为静态作用和动态作用。

(4) 按属于安全系数设计法的规范分类可分为基本荷载和特殊荷载。

3. 一般如何考虑拱坝的自重作用对坝体应力的影响？

若坝体混凝土全部浇筑完成后进行收缩缝灌浆，则假定全部自重均由悬臂梁承受，自重变位已经完成，不参加拱梁分载法中的变位调整。但对具有垂直向的双曲拱坝，往往需要限制独立浇筑块的高度以保持坝块的稳定，浇筑到该高程并冷却后先行封拱，再继续向上浇。此种情况下灌浆前的混凝土自重由悬臂梁单独承受，封拱以后浇筑的混凝土自重将在封拱高程下部的梁和拱之间进行分配。

4. 什么是温度应力？

当结构的温度有所改变时，它的每一部分都将由于温度的升高或降低而发生膨胀或收缩。如果这种热胀或冷缩变形受到结构外在约束或内部各个部分之间的相互约束的限制而不能自由进行时，结构内将产生相应的应力，这部分应力即是所谓的变温应力，通常又称温度应力。

5. 温变荷载如何影响拱坝的变位？

荷载组合：将具有合理的同时出现机率的荷载进行最不利组合，作为建筑物上的设计荷载。

温降时：拱坝的轴线缩短，向下游变位，由此产生的剪力、弯矩的方向与水压力产生的剪力、弯矩的方向相同；轴力的方向与水压力产生的方向相反 -- 对坝体应力不利。

温升时：拱坝的轴线伸长，向上游变位，由此产生的剪力、弯矩的方向与水压力产生的剪力、弯矩的方向相反，轴力的方向与水压力产生的方向相同 -- 对坝肩稳定不利。

6.什么是孔隙水压力？什么是固结过程？

在饱和土体上施加荷重时，开始将全部或部分为水所承担，从而形成超孔隙水压力，有时也就简称孔隙水压力。在孔隙水因受压而逐渐排除时，所加的荷重才逐渐转移到土粒骨架上，这一过程称为固结过程。

7. 什么是有效应力？什么是总应力？

在对非饱和土体上施加荷重时，土粒骨架所承担的应力称为有效应力，孔隙水所承担的应力称孔隙水压力，两者之和称为总应力。

8. 何为波浪的三要素？如何计算？

波浪的三要素是指波浪的波长 L l ；波浪的高度 h l ；波浪中心线壅高 h 0 。在

土石坝和水闸设计中，引入了与波高相对应的平均波周期Ｔ要素．

由于影响波浪的因素很多，目前主要用半经验公式来确定波高和波长。有官厅水库公式，该公式为《混凝土重力坝设计规范》（ SDJ21-1978 ）推荐，适用于山区峡谷水库，吹程 1 ～ 13km ，风速 4 ～ 16m/s 的深水波的波浪要素计算。有莆田试验站公式，该公式为《碾压式土石坝设计规范》（ SL274-2001 ）和《水闸设计规范》（ SL265-2001 ）推荐，适用于浅水波和破碎波的波浪要素计算。

9. 泄水建筑物中的水流流速 V>16~18m/s 时会出现什么现象？

泄水建筑物中的水流流速增加到一定的程度时 (V>16~18m/s) ，随之出现一些高速水流如所特有的问题，如高佛氏数、大雷诺数、紊动强烈、对边界变化非常敏感，很容易产生冲击波、掺气、空穴及脉动等现象。

10. 什么是体内消能？什么是体外消能？

泄水建筑物的消能方式分为体内消能和体外消能。体内消能是在建筑物表面或内部产生水流紊动消能，如阶梯式消能工、宽尾墩消能工等辅助消能工。体外消能是在泄水建筑物的下游某一指定地方通过一定方式消刹水能，常用的有底流消能、挑流消能、面流消能和戽流消能。

11. 如何计算作用在水工建筑物上的地震惯性力？

一般情况下 , 水工建筑物抗震设计只考虑水平向地震作用。水工建筑物抗震设计计算中采用拟静力法时 , 沿建筑物高度作用于质点 i 的水平向地震惯性力代表值可统一用下式计算：

该式中α i 为质点的动态分布系数。对不同的建筑物 , 或在建筑物不同高度处，有不同的取值规定。

12. 什么是作用效应组合？如何进行作用效应组合？

综合测试：

1. 结构上的间接作用是指使结构产生外加变形或约束变形的原因：

错误!未找到引用源。（A）如地震及外荷载等；（B）如地震及温升作用等；

错误!未找到引用源。（C）如地震及温度作用等；错误!未找到引用源。（D）如地震及温降作用等。

2. 温度应力是指:

错误!未找到引用源。（A）当结构的温度有所改变时，结构的热胀或冷缩变形受到结构外在约束或内部各个部分之间的相互约束的限制而不能自由进行时，结构内将产生的相应应力；

错误!未找到引用源。（B）当结构的温度有所改变时，结构由于热胀或冷缩变形产生的相应应力；

错误!未找到引用源。（C）当结构的温度有所改变时，结构的热胀或冷缩变形受到结构外在约束的限制而不能自由进行时，结构内将产生的相应应力；

错误!未找到引用源。（D）当结构的温度有所改变时，结构的热胀或冷缩变形受到内部各个部分之间的相互约束的限制而不能自由进行时，结构内将产生的相应应力。

3. 温变荷载对拱坝应力影响是：

错误!未找到引用源。（A）温降时对坝体应力有利，温升时对坝肩稳定不利；

错误!未找到引用源。（B）温降时对坝体应力不利，温升时对坝肩稳定不利；

错误!未找到引用源。（C）温降时对坝体应力不利，温升时对坝肩稳定有利；

错误!未找到引用源。（D）温降时对坝体应力有利，温升时对坝肩稳定有利。

4. 对非饱和土体上施加荷重时:

错误!未找到引用源。（A) 土粒骨架所承担的应力称为垂直正应力，孔隙水所承担的应力称孔隙水压力。两者之和称为总应力；

错误!未找到引用源。（B) 土粒骨架所承担的应力称为土体应力，孔隙水所承担的应力称孔隙水压力。两者之和称为总应力；

错误!未找到引用源。（C）土粒骨架所承担的应力称为有效应力，孔隙水所承担的应力称孔隙水压力，两者之和称为总应力；

错误!未找到引用源。（D）土粒骨架所承担的应力称为主应力，孔隙水所承担的应力称孔隙水压力，两者之和称为总应力。

5. 根据波浪运动受库底的影响程度分为深水波、浅水波和破碎波:

错误!未找到引用源。（A）当H 1 > 时，称为深水波；H k < H 1 < 时，称为浅水波；H 1 < H k 时，称为破碎波；

错误!未找到引用源。（B）当H 1 > 时，称为破碎波；H k < H 1 < 时，称为浅水波；

H 1 < H k 时，称为深水波；

错误!未找到引用源。（C）当H 1 > 时，称为浅水波；H k < H 1 < 时，称为深水波；

H 1 < H k 时，称为破碎波；

错误!未找到引用源。（D）当H 1 > 时，称为深水波；H k < H 1 < 时，称为破碎波；

H 1 < H k 时，称为浅水波。

6. 算沿建筑物高度作用于质点i 的水平向地震惯性力：

错误!未找到引用源。（A）对不同的水工建筑物，有不同的计算公式形式，各系数的取值也不同；