水力學復習題一、判斷題1、在一盛水容器的側壁上開有兩個小孔B，并安裝一U形水銀壓差計，如圖所示。由于AB兩點靜水壓強不等，水銀液面一定會顯示出 h的差值（ ）2、小流量時三角形薄壁堰比矩形薄壁堰流量的精度高些（ ）3明渠非均勻流特點是明渠的底坡線水面線總水頭線彼此不平行水深沿程變。 ）4、謝才公式既適用于有壓管流，也適用于無壓明槽流（ ）5、層流的沿程水頭損失系數僅與雷諾數有關（ ）6、串聯長管道各管段的水頭損失可能相等，也可能不相等（ ）7、有壓長管道是認為水頭全部消耗在沿程水頭損失上（ ）8、在流量和渠道斷面形式一定的條件下，躍前水深越大，躍后水深也越大（ ）9、區別薄壁堰、實用堰和寬頂堰，只取決于堰壁厚度（ ）10、在連續介質假設的條件下，液體中各種物理量的變化是連續的（ ）、管壁光滑的管子一定是水力光滑管（ ）12、恒定流時，跡線與流線重合（ ）13、靜止水體,某點的真空壓強為50kPa，則該點相對壓強-50（ ）14、平面靜水總壓力的壓力中心就是受力面面積的形心（ ）15、紊流中由于液體質點相互混摻，互相碰撞，因而產生了液體內部各質點間的動量傳遞，造成斷面流速分布的均勻化（ ）16、靜壓強大小與受壓面方位無關（ ）17、短管在自由出流時的流量系數等于在淹沒出流時的流量系數（ ）18、擴散管道中的水流一定是非恒定流（ ）19、水流總是從單位機械能大的斷面流向單位機械能小的斷面（ ）20、水力坡度就是單位長度流程上的水頭損失（ ）21、圓管中層流的雷諾數必然大于3000（ ）22、只要下游水位超過寬頂堰堰頂，一定是淹沒出流（ ）23、當1＜Fr1＜1.7時，水躍為波狀水躍，表面沒有旋滾存在，故消能效果差。稱有表面旋1/9滾的水躍為完全水躍（ ）24、切應力與剪切變形速率成線性關系的流體是牛頓流體（ ）二、單項選擇題1、靜止液體中同一點各方向的壓強（ 。A．僅水平方向數值相等；B．數值不等； C．數值相等； D．鉛直方向數值最大。2、明渠均勻流可能發生在（ 。A．平坡棱柱形渠道； B．順坡棱柱形渠道；C．逆坡棱柱形渠道； D．都有可能。3、串聯管道，無支流分出，則各管段的（ 。A．流量相等 B．切應力相等 C．沿程水頭損失相等 D．水力坡度相等4、靜水壓力的方向（ 。A．與受力面平行； B．與受力面斜交；C．與受力面外法線方向一致； D．與受力面內法線方向一致。5、圓管層流中斷面平均流速等于管中最大流速的（ 。A．1/2 B．1/3 C．2/3 D．1/46、對于實用堰，對水流特性影響最大的是（ 。A．上游直線； B．堰頂曲線； C．下游直線； D．反弧段。7、S2型水面曲線是發生在（ 。A．緩坡渠道中的緩流； 坡渠道中的緩流；C．緩坡渠道中的急流； 陡坡渠道中的急流。8、斷面平均流速v與斷面上每一點的實際流速u的關系是（ 。A．v=u； B．v<u； C．v>u； D．v≤uv≥u。9、比較重力場（質量力只有重力）中，水和水銀所受的單位質量力的大小（ 。A．f水<f水銀；B．f水=f水銀；C．f水>f水銀；D．不一定。10在應用恒定總流的能量方程可選用圖中的那幾個斷面作為計算過水斷面（ 。A．1，2，3，4，5； B．2，3，4； C．2，4； D．1，3，5。、管流的負壓區是指測壓管水頭線（ 。A．在基準面以下的部分； 在下游自由水面以下的部分；C．在基準面以上的部分； D．在管軸線以下的部分。2/912、平底棱柱形明渠發生水躍，其水躍函數J(h1)與J(h2)的關系是（ 。A．J(h1)=J(h2) B．J(h1)>J(h2) C．J(h1)<J(h2) D．無法確定K13、自由式寬頂堰的堰頂水深h（ ）臨界水深h。KA．小于 B．等于 C．大于 D．無法確定14、紊流中粘性底層厚度比絕對粗糙高度大得多的壁面稱為（ 。A．光滑面 B．過渡粗糙面 C．粗糙面 D．以上答案均不對1、粘性流體總水頭線沿程的變化是（ 。A．沿程上升；B．沿程下降；C．保持水平；D．前三種情況都有可能。16、在已知通過流量Q、渠道底坡、邊坡系數m及粗糙系數n的條件下，計算梯形斷面渠道尺寸的補充條件及設問不能是（ 。A．給定水深h，求底寬； B．給定寬深比，求水深h與底寬；C．給定最大允許流速［v］

，求水底 與底寬；h bmaxh bD．給定水力坡度J，求水深h與底寬b。17、底寬b=1.5m的矩形明渠，通過的流量Q=1.5m3/s，已知渠中某處水深h=0.4m，則該處水流的流態為（ 。A．緩流 B．急流 C．臨界流 D．可以是急流或緩流。18、一段直徑不變管道的流速從2m/s增加到4m/s時，在水流都處于紊流粗糙區時，沿程水損失是原來的（ ）倍。2A．1 B． C．2 D．42K19、臨界底坡i（ 。KA．iK>0 B．iK<0 C．iK=0 D．都有可能20、在水力學中，單位質量力是指（ 。A．單位面積液體受到的質量力； B．單位體積液體受到的質量力；C．單位質量液體受到的質量力； D．單位重量液體受到的質量力。21、佛汝德數Fr是判別下列哪種流態的重要的無量綱數（ 。A．急流和緩流； B．均勻流和非均勻流；C．層流和紊流； D．恒定流和非恒定流。22、液體中粘性摩擦力的大小與（ ）無關。A．兩流層間速度差； B．液體種類； C．流層的接觸面積； D．接觸面壓力。2、恒定流是（ ：A．流動隨時間按一定規律變化； B．各空間點上的運動要素不隨時間變化；C．各過流斷面的速度分布相同； D．遷移加速度為零。24、外延管嘴的正常工作條件是（ 。A．管長等于3-4倍的管徑； B．管<(3-4)d，作用水頭大于9米水柱；3/9C．作用水頭小于9米水柱； D．管=(3-4)d，作用水頭小于等于9米水柱。三、填空題1已知二元明渠斷面的流速分布為拋物線如圖示則其切應力分布~y為 分布，切應力最大值處。2、根據堰流的水流特征，分為薄壁堰、 和 。3垂直放置的矩形平板擋水水深靜水總壓力P的作用點到水面距離為 。4、處于相對平衡的液體中，等壓面與 力正交。5若正常水深正好等于該流量下相應的渠道底坡稱為臨界底坡當底坡小于臨界底坡，則該底坡稱。6、明槽水流有三種流態： 、 和臨界流。7、斷面比能的沿程變化規律dES/ds0，則該水流為 流。8、根據管道水頭損失計算方法的不同，管道可以分為 和 。四、繪圖題1、請作出明渠恒定流的水面曲線（兩段均為緩坡）4/92、定性繪出圖示管道（短管）的總水頭線和測壓管水頭線，并標明符號。V0≠03、繪出圖中二向曲面ABCD的壓力體圖，標出方向。六、計算題1、一弧形閘門如圖所示，閘門寬度b=4m，圓心角φ=45°，半徑r=2m，閘門旋轉軸恰與水面齊平。求水對閘門的靜水總壓力。5/92、有一條混凝土襯護的長直矩形渠道，b=2.0m，水深0.7m，通過流量1.6m3/s，底坡i 0.002混凝土護面n=0.014試判斷該渠道的水流是急流還是緩流？請分別用臨界水深、臨界底坡判別。3、在矩形渠道中修筑一大壩。已知單位寬度流量為15m3/s，水深h1=5m，h2=1.76m，求作用于單位寬度壩上的力F。假定摩擦力與水頭損失不計。參考答案和評分標準一、判斷題：錯對對對對 對對錯錯對 錯對對錯對，對對錯對對錯錯對錯二、單項選擇題CBADA BDDBD DAAAB DBDAC ADBD三、填空題1、線性或者直線；渠底y=0。2、實用堰、寬頂堰3、2m4、質量力5、臨界水深，緩坡6、緩流，急流7、均勻流8、短管，長管四、繪圖題6/91、2、3、五、解答題F F pA ghA 9.81.4141.414439.19kNPx c x c x2鉛直分力：F F gVg( R2 hh)b22.34kN11Pz827/9靜水總壓力的大小：FP

F2Px

F2Pz

45.11kNF靜水總壓力與水平方向的夾角：arctan

Pz29.68FPx靜水總壓力的作用點：ZD

Rsin2sin29.68

1m2、解 過水斷面面積 Abh20.71.4流速vQA1.61.41.143m/s用臨界水深判別單寬流量 qQb1.60.72.286m3/s.m臨界水深 hK

q23 g

2.286239.813

0.615m因為臨界水深小于正常水深，所以該水流為緩流.用臨界底坡判別臨界流過流斷面面積 AK

bhK

0.70.6150.5305臨界流過流斷面濕周 K

b2hK

0.720.6151.93m過流斷面水力半徑 RK

KAKA

0.53051.930.275m謝齊系數 C

1R16 1 0.2751657.6K n 0.014混凝土護面n0.014)流量模數 KK

ACk K

R 0.53050.27516.02m3/sK臨界底坡 i

Q2 1.62 0.00998K K2K

16.022因為i0.002i 0.00997 所以該水流為緩流。K3、解：取隔離體8/9總壓力：

PpA11 1 11

1hA2 1 1

2

551221PpA 1hA221

1.761.7612

2 2 29.81

15

8.523

12.5R1.55R=（12.5-1.55-8.45）=2.59.8=24.5KN則水對壩的作用力F=-R=-24.5KN9/9環境水力學水庫的污染指標：化學需氧量、總磷和五日生化需氧量。海域的污染指標：無機氮和活性磷酸鹽。有哪些為特為河口區“避” 能舉例。三種凈化：物理凈化：稀釋、擴散、沉積化學凈化：氧化分解、凝聚（懸浮物沉淀，淤泥吸附）生物凈化：微生物的氧化分解相互關系：交織在一起。外來物質；對環境造成非預期的影響，或影響資源的質量外來物質進入水體、且造成了水質的破壞污染分類： Pointsource(點源)；Nonpointsource 瞬時源、持續源（恒定、非恒定） III 毒？有機？金屬？放射性？細菌？熱?污染物分類：無毒有機物 (降解消耗溶解氧 水體富營養化)無毒無機物 (鹽水入侵)有毒有機物 (農藥/化工產品 難分解 在生物體累計)有毒無機物 (劇毒無機鹽，氧化分解)重金屬(微量即有毒)放射性物質(各種射線，危害顯然)細菌(動物排泄物)熱污染(熱廢水-破壞水生生物生態環境)濃度（描述水體污染程度的指標）定義為：在單位體積的水中含有的污染物質量常用單位（mg/l、ppm）S稀釋度樣品總體積與樣品中所含污水體積之比、相對濃度：P=1/S，樣品內的污水體積率分子擴散、隨流輸運、紊動擴散、剪切擴散的定義與區別。分子擴散：分子的布朗運動引起的物質遷移。污染物由于分子擴散作用，在單位時間內按一定方向通過一定面積的污染物質量與該方向的濃度梯度成正比。條件：物質有濃度梯度，從濃度高向濃度低的地方移動。特點：分子擴散與溫度和壓力也有一定的關系；分子擴散不可逆隨流輸運：含有物質隨水流質點的流動而產生的遷移。條件：紊態水流特點：紊動擴散強弱與水流旋渦運動有關。紊動能夠傳遞物質與其能夠傳遞能量和動量的原理類似。剪切分散：由于流速在空間分布的不均勻，導致污染物質點之間相對位置的變化，從而導致的污染物在空間的重新分配！剪切分散本質上是一種隨流輸運!c分子擴散系數的估算：12、矩法單位m

2/s

qDxEyy *Eyy *uh如果能求得k和e能求解，從而知道我們的紊動擴散系數。縱向紊動擴散系數K=5.86u*h剪切離散系數的估算：理解下面這段話：1：理論推導2K=5.93hu*（hu*為剪切流速）方法3；矩法v2221K 2tt2t t12 1 （時間二次矩，第一種矩法是空間二次矩）對圓管層流的縱向分散系數（4.24-2-3）的理解—單純記憶無效，只有理解才能正確答題！方程4-2-1中：瞬時值u，c等于時均值—層流；無紊動擴散；D為分子擴散系數。4-2-1c=cb+Cm;u=ub+V4-2-1經過一番推導到了4-2-5。對方程4-2-5的理解極為重要。請看，該方程有左右兩項。b00右端：分子擴散導致的在橫截面上的污染物通量度=0；位置保持不變；污染物柱體向圓管下游整體保持移動。（即剪切分散。由于縱向剪切分散，橫截面上出現污染物梯度出4-2-524-2-5cb向上的解析表達式。cbK幸運的是，對于圓管層流，我們知道其速度在橫向分布，即方程4-2-9。于是，通過推導，能最終得到方程4-2-13，即圓管層流條件下縱向分散系數K的理論表達式。c

uc

Dx

c

Dy

c

Dz

cSt x y z x

x

y

y

z

z的證明推導過程。各項物理意義。各個局部的物理意義。適應范圍：所有水流UCEX、EY、EZ為何書本上沒有S?如何使之出現。上式為何沒有剪切分散項，如何使之出現。zbhuc zbh zh z dz ucdz( b )uc ( b)uc x x

zh x zz z b zbh

b b zh z u)(Cc)dz( b

)(uc) (

b)(uc)bxbzbbb

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z h x zzbh

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b)(uc)bxbzb

b b bb

z h x zbhUC b

zh

zh z x x

(ucbb

)dz( bx

zh

( b)(uc)x zb bzb一般假設：

1zbhuch bbz

dzKx

CC。b理解：x=0x=L把這個空間，劃分成Ndx；則dx=L/N；控i，i=1,2,3，NiiABii+-*/數學表達式欲計算i控制體未來時刻濃度的值（即 ，上式中其他變量必須為已知。這就叫做：i控制體未來時刻的值的解能定下來。稱之為定解條件；包括如下幾個部分。dtdxD+E+