第五章 水闸自测题
一、填空题
1. 水闸是一种低水头的水工建筑物，兼有 和 的作用，用以 、 ，以满足水利事业的各种要求。
2. 水闸按所承担的任务分为 闸、 闸、 闸、 闸和 闸。
3. 水闸由 段 段和 段组成。 4. 水闸下游易出现的不利流态有 和 。
5. 消能设计的控制条件一般是上游水位高，闸门 开启和单宽流量 。
6. 底流消能设施有 式、 式、 式三种形式。
7. 水闸防渗设计的原则是在高水位侧采用 、 、 等防渗措施，在低水位侧设置 设施。
8. 闸基渗流计算的方法有 法、 法和 法。 10.直线比例法有 法和 法。
11.闸底板上、下游端一般设有齿墙，因为有利于 ，并 。 12.闸墩的外形轮廓应满足过闸水流 、 小和 大的要求。 13.工作桥的作用是 ，交通桥的作用是 。
14.对于软弱粘性土和淤泥质土，应采用 地基处理方法。 12. 如何确定水闸孔口的宽度和孔口高度？ 第五章 水闸答案 一、填空题
1. 挡水；泄水；调节水位；控制流量 2. 节制；进水；分洪；挡水；挡潮 3. 上游联接；闸室段；下游联接 4. 波状水跃；折冲水流
5. 部分 开启和单宽流量 大 。 6. 底流消能；挖深；消力槛；综合
7. 铺盖；板桩；齿墙； 排水
8. 流网；改进阻力系数；直线比例 9. 进出口；内部垂直；水平 10.勃莱；莱因
11.抗滑稳定；可延长渗径 12.平顺；侧向收缩；过流能力
13.为安装启闭机和便于工作人员操作；供人畜通行 14.换土垫层 二、单项选择题 1. （ D ）闸孔形式结构简单、施工方便，但自由泄流时流量系数较小，易产生波状水跃。 A、驼峰堰型 B、曲线堰型 C、胸墙孔口型 D、宽顶堰型
2．验算水闸的过流能力时，计算的过流能力与设计流量的差值不得超过（ B ）。 A、±8% B、±5% C、±10% D、±3%
3．底流消能是在水闸下游产生（ B ）水跃来进行消能的。 A、临界 B、淹没 C、远驱 D、稳定 4．混凝土铺盖与底板连接处设（ C ）止水效果较好。 A、沥青麻袋 B、紫铜片 C、柏油油毛毡 D、塑料带
5．对于密实的地基或岩基，采用（ D ）底板较合适。
A、整体式 B、箱式 C、反拱式 D、分离式 6．在动水中关闭静水中开启的闸门是（ C ）。
A、工作闸门 B、检修闸门 C、事故闸门 D、平面闸门 7．适用于弧形闸门侧止水的是（ B ）。
A、P型 B、L型 C、刀型 D、♀型
8．水闸翼墙的高度为6~10m，用（ C ）形式的挡土墙较合适。 A、重力式 B、扶壁式 C、悬臂式 D、空箱式 三、名词解释 1．涵洞式水闸
闸（洞）身上面填土封闭的水闸，又称封闭式水闸。常用于穿堤取水或排水的水闸，洞内水流可以是有压的或者是无压的。 2．节制闸
枯水期用于拦截河道，抬高水位，以利上游取水或航运要求，洪水期则开闸泄洪，控制下泄流量。
3．折冲水流
水流过闸后不能均匀扩散，将使主流集中，蜿蜒驼行，左冲右撞，形成折冲水流。 4．地下轮廓线
水流在上下游水位差作用下，经地基向下游渗透，并从护坦的排水孔等处排出，上游铺盖，
板桩及水闸底版等不透水部分与地基的接触处。 5．弹性地基梁法
把底板和地基看作弹性体，底板变形和地基沉降协调一致，垂直水流方向地基反力不成均匀分布，据此计算地基反力和底板内力，此法适用于相对密度
Dr0.5的砂土地基和粘性土
地基，考虑了地板变形和地基沉降相协调，又计入边荷载的影响，比较合理。 6．倒置梁法
是假定地基反力沿闸室纵向呈直线分布，垂直水流方向均匀分布，它是把闸墩作为地板的支座，在地基反力和其它荷载作用下按倒置连续梁计算底板内力。缺点是没有考虑底板与地基变形协调条件。 7．不平衡剪力
由于底板上的荷载在顺水流方向是有突变的，而地基反力是连续变化的，所以，作用在单宽板条上及墩条上的力是不平衡的，即在板条及墩条的两侧必然作用有剪力Q1及Q2，并由Q1及Q2的差值来维持板条及墩条上的力的平衡，差值QQ1Q2称为不平衡剪力。 8．圆弧式翼墙
从边墩开始，向上、下游用圆弧形的铅直翼墙与河岸连接。 9．波状水跃
由于水闸上下游水位差较小，出闸水流的拂汝德数较低（Fr1~1.7)特别是在平地板底下，此时无强烈的水跃翻滚，水面波动，效能效果差，具有较大的冲刷能力，另外，水流处于急流状态，不易向两侧扩散，致使两侧产生回流，缩小河槽有效过水宽度，局部单宽流量增大，严重的冲刷下游河道。 10．抛石防冲槽
在海曼末端挖槽抛石，预留足够的是块，当水流冲刷河床形成冲坑时，预留在槽内的石块，沿斜坡陆续滚下，铺在冲坑的上游斜坡上，防止冲刷坑向上游扩展，保护海曼安全，其以上作用的防冲槽。 五、简答题
1．水闸有哪些工作特点？
答（1）稳定方向：水闸必须具有足够的重力，以维持自身的稳定。 （2）渗流方向：应妥善进行防渗设计。
（3）效能防冲方面：必须采取有效的效能防冲措施，以防止河道产生有害的冲刷。 （4）沉降方面：采取必需的地基处理等措施，以减小过大的地基沉降和不均匀沉降。 2．闸底板高程的确定对于大型水闸和小型水闸有何区别？为什么？ 答：闸底板应置于较为坚实的土层上并应尽量利用天然地基，在地基强度能够满足要求的条件下，底板高程定的高些闸室宽度大两岸联接建筑物相对较低，对于小型水闸，由于两岸联接建筑在整个工程所占比重较大，因而]适当降低板高程常常是有利的。 3．底流消能在闸下产生的淹没水跃的淹没度为多少？能变大或变小吗？
答：底流消能的作用是通过在闸下产生一定淹没度的水跃来保护水跃范围内的河床免遭冲刷，淹没度过小，水跃不稳定，表面旋滚前后摆动，淹没度过大，较高流速的水舌潜入底层，由于表面旋滚的剪切，掺混作用减弱，消能效果反而减小。 4．海漫的作用是什么？对海漫有哪些要求？
答：海曼的作用：以使水流均匀扩散，调整流速分布，保护河床不受冲刷。
对海曼的要求：①表面有一定的粗糙度，以利进一步消除余能。 ②具有一定的透水性，以使渗水自由排除降低扬压力 ③具有一定的柔性，以适应下游河床可能的冲刷变形
5．采取哪些工程措施可以防止闸下产生波状水跃及折冲水流？
答：波状水跃的措施，对于平底板水闸可在消力池斜坡的顶部上游预留一段0.5~1.0m宽的平台，其上布置一道小槛，使水流越坎入池，使成底流式水跃，若水闸底板采用低实用土堰型。
6．对于粘性土地基和砂性土地基地下轮廓的布置有何不同？
答：对粘性土地基，布置轮廓线时，排水设施可前移到闸底板下，以降低板下的渗透压力，并有利于粘性土加速固结，以提前闸室稳定性，防渗常用水平铺盖而不用板桩。 7．闸墩的墩顶高程如何确定？
答：闸墩的上游部分的顶面高程应满足以下两个要求：①水闸挡水，不应低于水闸正常蓄水位加波浪计算高度与相应安全超高值之和。
②泄洪时，不应低于设计或校核洪水位与相应安全超高值之和 8．平面闸门与弧形闸门相比较各有何优缺点？
答：优点：弧形与平面比较，主要优点是启门力小，可以封闭相当大面积的孔口，无影响水流态的门槽，闸敦厚度较薄，机架桥的高度较低，埋件小。
缺点：需要的闸墩较长，不能提出孔口以外进行检修维护，也不能在孔口之间互换，总水压力集中于支铰处，闸墩受力复杂。
9．当采用混凝土铺盖时，应如何计算作用水闸上的上游水平水压力？并绘图表示。 答：止水片以上仍按静水压 力计算，以下按梯形分布，d 点取该点的扬压力值，止水片 底面c点的水压力等于该点的 浮托力加e点处的渗透压力， 即认为c、e点间无渗透水头 损失。
10．的抗滑稳定安全系数不满足要求时，应采用哪些措施？ 答：①将闸门位置移向低水位一侧，或将水闸底板向高水位一侧加长 ②适当加大结构尺寸
③增加闸室地板的齿墙深度
④增加铺盖长度或在不影响防渗安全的条件下将排水设施向水闸底板靠近
⑤利用钢筋混凝土铺盖作为阻滑板，但闸室自身抗滑稳定系数应小于1.0，阻滑板应满足限裂要求。
11．水闸联接建筑物的作用？翼墙的布置应注意哪些问题？ 答：作用：①挡住两侧填土，维持土坝及两岸的稳定
②闸泄水或引水时，上游翼墙用于引导水流平顺进闸，下游翼墙使出闸水流均匀扩散，减小冲刷。
③ 保持两岸或土坝边坡不受出闸水流的冲刷。
④ 控制通过闸身两侧的渗流，防止与其相连的岸坡或土坝产生渗透变形。 ⑤在软弱地基上设独立岸墙时，可以减少地基沉降对闸身的影响。 注意问题：①高程应分别高于上、下游最不利的运用水位。
②翼墙分段长度应根据结构和地基条件确定，采15~20m。 ③在软弱地基或回填土上的翼墙分段长度可适当缩短。
第六章 河岸溢洪道自测题 一、填空题
1．河岸溢洪道的主要类型有 正槽式 、 正槽式 井式和虹吸式四种。 2．正槽溢洪道通常由 进水渠 、 控制段 、 控制段 消能防冲设施、出水渠等部
分组成。 3．侧槽溢洪道通常由 控制段 、 控制段 、 泄槽 消能防冲设施、出水渠等部
分组成。 4．非常溢洪道一般分为 漫流式 、 自溃式 爆破引溃式三种。 5．溢流堰的主要形式有 宽顶堰 、 实用堰 驼峰堰和折线形堰。
二、单项选择题
1． 关于实用溢流堰上游堰高P和定型设计水头Hd 的比值P/Hd与流量系数m的关系正确的是（ B ）。
A、高堰的流量系数m随P/Hd减小而降低； B、高堰的流量系数m接近一个常数；
C、低堰的流量系数m随P/Hd减小而升高； D、低堰的流量系数m接近一个常数；
2．对于正槽溢洪道的弯道泄槽，为了保持泄槽轴线的原底部高程及边墙高不变，以利施工，则应采用下列措施（ A ）。
A、外侧渠底抬高△h，内侧渠底降低△h B、外侧渠底降低△h，内侧渠底抬高△h C、外侧渠底抬高△h，内侧渠底抬高△h D、外侧渠底降低△h，内侧渠底降低△h （△h为外墙水面与中心线水面高差）
3．陡坡泄槽i＞ik,当水深h0＜h＜hk，h0为正常水深，hk为临界水深，泄槽水面曲线为（ B ）。
A、a型壅水曲线 B、b型降水曲线 C、c型壅水曲线 D、均可发生 4．为了减少侧槽的开挖量，下列措施不对的有（ C ）。 A、 侧槽宜采用窄深工式，靠岸一侧边坡宜陡些
B、 允许始端侧槽内水面高出堰顶0.5H (H为堰上水头) C、 侧槽宜采用宽浅式
D、 b0/bl应小些，一般为0.5～1.0 （b0和bl为侧槽始端与末端底宽） 三、简答题
1．河岸溢洪道如何进行位置的选择？
应选择有利的地形条件，布置在垭口或岸边，尽量避免深挖而形成边坡。
（1）应布置在稳定的地基上，并考虑岩层及地质构造的性状，充分注意地质条件的变化 （2）溢洪道进出口的布置应使水流顺畅，不影响枢纽中其他建筑物的正常运行，进出口不
宜距土石坝太近，以免冲刷坝体
（3）从施工条件考虑，应便于出渣路线及堆渣场所的布置。 2．溢流堰有几种形式？各有什么特点？
1.溢流堰有四种形式：宽顶堰、实用堰、驼峰堰、折线形堰。
2.①宽顶堰：结构简单，施工方便，流量系数较低，荷载小，对承载力较差的土基适应能力较强
②实用堰：流量系数较宽顶堰大，溢流前缘较短，工程量相对较小，施工复杂。大中型水库，岸坡较陡时，多才用这种形式。
③驼峰堰：复合圆弧的溢流低堰，流量系数可达0.42以上，设计与施工简便，对地基要求低，适用于软弱地基。
④折线形堰：能够获得较长的溢流前缘。 3．泄槽的水力特征是什么？
泄槽的底坡常大于水流的临界坡。槽内水流处于急流状态，紊动剧烈，由急流产生的高速水流对边界条件的变化敏感。当边墙有转折时就会产生冲击波，并可能向下游移动；如槽壁不平整时，极易产生掺气、空蚀等问题。 4．泄槽衬砌应满足什么要求？
泄槽衬砌应满足：表面光滑平整，不至引起不利的负压和空蚀；分缝止水可靠，避免高速水流侵入底板以下，因脉动压力引起破坏；排水系统畅通，以减小作用于底板上的扬压力；材料能抵抗水流冲刷；在各种荷载作用下能保持稳定；适应温度变化和一定的抗冻融循环能力。 5．如何选择河岸溢洪道的消能方式？
河岸溢洪道一般采用挑流消能或底流消能。
挑流消能一般适用于较好岩石地基的高中水头枢纽，挑坎结构形式一般有重力式、衬砌式。后者适用于坚硬完整岩基，在下游常做一段短护坦，以防止水流大时产生贴流而冲刷齿墙底脚。
底流消能可适用于各种地基，不适用于有排漂和排凌要求的情况。在河岸溢洪道中一般适用于土基或破碎软弱的岩基上。
6．正槽溢洪道的水力计算内容包括哪些内容？
（1）计算进水渠内流速，求库水位与下泄流量关系曲线，校核泄流能力，求渠内水面曲线，确定进水渠边高
（2）控制段：校核溢流堰过水能力
（3）过渡段水力计算①渐变槽式过渡段②缩窄陡槽型过渡段
泄槽水力计算：计算泄槽内水深和流速的沿程变化，进行水面线计算，以确定边墙高度，为边墙及衬砌的结构设计和下游消能计算提供依据。
7．为什么要设置非常溢洪道？非常溢洪道有哪几种形式？ 在建筑物运行期间可能出现超过设计标准的洪水，由于这种洪水出现机会极少，泄流时间也不长，所以在枢纽中可以用结构简单的非常溢洪道来泄洪。 非常溢洪道的形式有漫流式、自溃式、爆破引溃式。
第七章 水工隧洞坝下涵管自测题 一、填空题
1. 水工隧洞进口建筑物的按其布置及结构形式分为竖井式、塔式___式、岸塔式和_斜坡__式。其中_塔式__受风浪、冰、地震的影响大，稳定性相对较差，需要较长的工作桥。 2. 水工隧洞按水流状态可分为_有压隧洞__、_无压隧洞__两种形式，无压隧洞__更能适应地质条件较差的情况，但其流态__复杂，所以应避免平面转弯。
4. 坝下涵管为了有效地防止集中渗流，在涵管1~2m的范围内用回填粘土做防渗层，这个防渗层称为 涵衣 。
5. 无压隧洞多采用 圆拱直墙形 断面。 6. 有压隧洞多采用 圆形 断面。
9. 水工隧洞按用途可分为 泄洪洞 、 引水洞 、排沙洞、放空洞、导流洞口等。 10. 坝下涵管的进口建筑物形式有 分级卧管式 、 塔式 、 斜拉闸门式 。 11. 为防止坝下涵管产生集中渗流，常将涵管的管壁外围局部加厚，称为 截水环 。
7. 进出口高程；水力计算 8. 出口；动水；静水
12. 挑流消能；底流消能；榨缝式挑流坎消能； 洞中突扩散消能 二、单项选择题
1. 关于隧洞选线，不正确说法有（ B ）。
A、洞线要与岩层构造断裂向及主要软弱带走向有较大交角。 B、洞线应与最大水平地应力方向尽量垂直。
C、对有压隧洞，当考虑弹性抗力时，围岩的最小覆盖厚度不小于3倍洞径。 D、对低流速的隧洞，弯道曲率半径不应小于5倍洞径或洞宽。 2.工作闸门布置在（ D ）的为有压隧洞。
A、进口 B、洞身 C、中部 D、出口 3.隧洞洞身的（ C ）为不受力衬砌。
A、喷锚衬砌 B、预应力衬砌
C、平整衬砌 D、单层衬砌 4.有压隧洞的出口断面面积应（ C ）洞身断面面积。
A、大于 B、等于 C、小于 D、无法确定 5.水工隧洞的回填灌浆的目的是（ B ）。 A、加固围岩，提高围岩的整体性
B、充填衬砌与围岩之间的空隙，使之结合紧密 C、保证围岩的弹性抗力 D、减小渗漏，减小外水压力 6.弹性抗力的分布范围为（ B ）（考虑洞身的对称性）。
A、0～π B、π/4～π C、π/2～π D、3π/4～π
四、名词解释 1．有压隧洞
指洞内充满水，没有自由水面，断面形状一般为圆形的过水隧洞。 2．弹性抗力
当衬砌承受荷载向围岩方向变形时，会受到围岩的抵抗，这个抵抗力称之为弹性抗力。 3．围岩压力
隧洞在岩体中开挖衬砌后，围岩的变形，滑移乃至坍塌趋势受到衬砌扼阻，此时围岩作用于衬砌的力称为围岩压力。 4．单位弹性抗力系数
隧洞开挖半径为100cm时的围岩抗力系数。 5．涵洞
在土石坝枢纽中，当由于两岸地质条件或其他原因不易开挖隧洞时，采用在土石坝下埋社涵管的方式。 五．简答题
1．水工隧洞进口建筑物的形式有哪些？各适用于什么情况？ 答：竖井式：在隧洞进口附近岩体比较坚固完整。
塔式：岸坡岩石较差，覆盖层较薄，不宜修建靠岩进口建筑物 岸塔式：适于岸坡较陡，岩体比较坚固稳定的情况。 斜坡式：适于较完整的岩坡。 2．水工隧洞按用途如何分类？
答：泄洪洞：配合溢洪道宣泄洪水，保证枢纽安全。 引水洞：引水发电，灌溉或洪水。 排沙洞：排放水库泥沙，延长水库使用年限。
放空洞：在必要的情况下，放空水库，用于人防或检修大坝。 导流洞：在水利枢纽的建设施工期用来施工导流。
3．什么叫隧洞的内水压力？分别写出圆形隧洞所受的均匀内水压力强度和非均匀内水压力强度计算公式并指出公式中字母的含义并画出分布图形。 答：内水压力——指作用在衬砌内壁上的水压力。 均匀：P1h γ——水的重度，k/m。
H——高出衬砌内壁顶点以上的内水压力水头，m。 非均匀：
32ri(1cos)
ri——衬砌内径，m。
θ——计算点半径与洞顶半径的夹角。
4．水工隧洞衬砌的作用是什么？衬砌有哪些种类？ 答：作用：①防止围岩变形，保证围岩的稳定。
②承受围岩压力，内水压力和其他荷载 ③ 防止渗漏。
④保护围岩免受水流，空气，温度，干湿变化等冲蚀破坏作用。 ⑤平整围岩，减小表面粗糙，增大过流能力。
类型：1）平整衬砌；2）单层衬砌；3）喷锚衬砌；4）组合式衬砌；5）预应力衬砌。 5．有压隧洞内水压力如何计算？写出计算公式并指出其中字母的含义。 答： 12hi(1cos)
1 ——均匀内水压力,kN/m。
21 2——非均匀内水压力kN/m2。 2 ——水的重度,kN/m3。
i——衬砌内半径,m。
h——高出衬砌内壁顶点以上的内水压力水头,m。 6．坝下涵管与水工隧洞相比较各有什么特点？
答：坝下涵管属于深式泄水或放水建筑物，后者是地下建筑物。 前者结构简单，施工方便，工期较短，造价也低。
后者断面小，施工场地狭乍，工序多，干扰大，工期一般较长。 7．涵管管身的细部构造有哪些？各有什么作用？
答：1）伸缩缝：为适应地基变形，管身伸缩及施工要求，防止管身在温度变化时产生横向裂缝。
2）管座：防止地基不均匀沉降而导致管身断裂
3）截水环：防止集中渗流，在外围设置，以改变水流方向，增加渗径，减小渗流。
4）涵衣：防止集中渗流。
8．为什么说涵管上的土压力计算与施工方式有关？
答：管身上土压力的大小主要与填土高度，填土性质等因素有关，另外，还与基础的形成以及管道的埋设方式有关。因此，土压力的计算与施工方式有关。 9．什么是隧洞的空蚀破坏，如何避免？
答：由于高速水流的作用和隧洞边界不平整而引起洞内产生负压，进而破坏隧洞，隧洞中产生空蚀现象，具有很大的破坏力，初期只是表层的轻度剥蚀，如处理不及时，继续发展，可能蚀穿洞壁，影响正常运用。
措施 ：改善水流的边界条件，选用抗空蚀材料，控制闸门开度通气减蚀，掺气减蚀，加强施工质量控制。
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