电大_水力学

水力学补修模拟复习题（一）

1、单项选择题（每小题3分）（1）静止液体中同一点各方向的压强（）

c 、与流线斜交的横断面； d 、与迹线正交的横断面。

本题难度：容易。主要考核学生对过水断面的理解。答案：b

答案：c

（11）突扩前后有压管道的直径之比d 1/d2 =1：2，则突扩前后断面的雷

诺

数

之

比

为

（6）水力学中的一维流动是指（）（）

a 、2：1 b 、1：1 c 、1：2 d 、1：4 答案：a

（12）紊流粗糙区的水头损失与、数值相等; a 、恒定流动； b 、均匀流

动；

c 、层流运动； d 、运动要b 、数值不等;

c 、仅水平方向数值相等;

d 、铅直方向数值最大。

本题难度：容易。主要考核学生对静水压强特性的理解。答案：a

（2）在平衡液体中，质量力与等压

面（）

a 、重合； b 、平行 c 、斜交； d 、正交。本题难度：中等。主要考核学生对等压面概念的理解。答案：d （3）液体只受重力作用，则静

止液体中的等压面是（）

a 、任意曲面； b 、水平面 c 、斜平面； d 、旋转抛物面。

本题难度：容易。主要考核学生对等压面概念的理解。答案：b （4）液体中某点的绝对压强为88kN/m2，则该点的相对压强为（）

a 、10 kN/m2 b 、

-10kN/m2 c 、12 kN/m2 d 、-12 kN/m2

本题难度：容易。主要考核学生对静水压强换算的掌握。答案：b

（5）过水断面是指（）

a 、与流线平行的断面； b 、与流线正交的横断面素只与一个坐标有关的流动。答案：d

（7）作用水头相同时，孔口的过流量要比相同直径管咀的过流量

（）

a 、大; b 、小； c 、相同

；

d 、无法确定

。

答案：b

（8）已知液体流动的沿程水力

摩擦系数λ与边壁粗糙度和雷诺数Re 都有关，即可

以判断该液体流动属于（）

a 、层流区； b 、紊流

光滑区； c 、紊流过渡粗糙区； d 、紊流粗糙区

本题难度：中等。主要考核学生对沿程水力摩擦系数λ的理解。答案：c

（9）有压管道的管径d 与管流水力半径的比值d /R=（）

a 、8； b 、4； c 、2； d 、1。答案：b

（10）层流断面流速分布规律符合

( ) a 、对数分布； b 直线

分布； c 、抛物线分布； d 、椭圆分布。

流速成 ( )

a 、一次方关系； b 、二次方关系； c 、1.75～2.0次方关系；d 、

不能确定

答案：b

（13）水泵的扬程是指

（）

a 、水泵提水高度 ;

b 、水泵提水高度+吸水管的水头损

失 ; c 、水泵提水高度+吸水管与

压水管的水头损失 d、以上答案都不是。

答案： c

（14）从力学角度看，雷诺数所表示的两种力的对比关系是 ( )

a 、惯性力与粘滞力；

b 、惯性力与重力；

c 、重力与粘滞力；

d 、压力与粘滞力。

答案：a 、

（15）紊流的流速分布为（）

a 、呈抛物线分布 b 、呈线性分布

c 、比层流分布更均匀 d 、比层流分布更不均匀答案：c

（16）长管的总水头线与测压管水（）

a 、相重合； b 、相平行，

呈直线； c 、相平行，呈阶梯状。

答案：a

（17）矩形水力最佳断面的宽深比β头

（22）堰流的流量与堰顶水头的( a 、100 ； b 、10 ；

线 ) 成正比。

a 、1/2次方； b 、3/2次方 c 、2次方； d 、1次方

答案：b

c 、20 ； d 、50。

答案：b

（28）测量水槽中某点水流流速的（）

a 、文丘里计 b 、毕托管 c 、测压管 d 、仪

器

有

（23）溢流坝下泄水流收缩断面

= 水深 h c 的共轭水深为

（）

a 、1； b 、2； c 、3； d 、4 答案：b

（18）在明渠中不可以发生的流动是（）

a 、恒定均匀流； b 、恒定非均匀流；

c 、非恒定均匀流； d 、非恒定非均匀流。答案：c

（19）在缓坡明渠中不可以发生的流

动是（）

a 、均匀缓流； b 、均匀

急流； c 、非均匀缓流； d 、非均匀急流。答案：b

（20）底宽b = 1.5 m 的矩形明渠，通过的流量Q = 1.5 m3/s，已知渠中某处水深h = 0.4 m，则该处

水

流

的

流

态

为（）

a 、缓流； b 、急流； c 、临界流；

答案：b

（21）闸孔出流的流量与闸前水头的（）成正比。

a 、1次方 b 、2次方 c 、3/2次方 d 、1/2次方答案：d

h c2 ，下游河道水深为h t ，

形成远离水跃的条件是（）

a 、 h t = h c2 b 、h t ＞ h c2 c 、h t ＜ h c2 d 、无法确定

答案： c

（24）渗流研究的对象是（）的运动规律。 a 、重力水； b 、毛细水； c 、气态水； d 、薄膜水。答案：a

（25）渗流的达西公式只能适用于

（）

a 、恒定均匀层流 b 、恒定均匀紊流

c 、恒定均匀流；

d 、非恒定流

。

答案：a

（26）按重力相似准则设计的水

力学模型，长度比尺λ

L =100

，模型中水深为

0.1m ，则原型中对应点水

深

为（）

a 、

0.5 m； b 、1

m ； c 、5.0 m ； d 、10 m。

答案：d

（27）、按重力相似准则设计模

型，若几何比尺为100，则流速比尺为（）

薄壁堰

答案： b （29）量测明槽流量的仪器是（）

a 、文丘里计； b 、电磁流量计； c 、量水堰； d 、孔板流量计。答案：c 2、判断题（每小题3分）

（1）理想液体就是不可压缩液体。（）

答案：错误

（2）作用任意平面上静水总压力的作用点与平面的形心点重合。（）

答案：错误

（3）均质连续静止液体内任何一

点的测压管水头等于常数。（）

答案：正确

（4）水流总是从压强大的地方

向压强小的地方流动。（）

答案：错误

（5）渐变流过水断面上各点的

测压管水头都相同。（）

答案：正确

（6）水力粗糙管道是表示管道的

边

壁

比

较

粗

糙

。（）

答案：错误

（7）紊流光滑区的沿程水头损失

程总是减小的

。（ 1 ）什么是理想液体？为什么

要引入理想液体的概念？

本题难度：中等。要求学生掌握理想液体的概念和水流运动分

定

析方法。

的

评分标准：写出定义，3分；原因叙述

条（）

系数仅与雷诺数有关。答案：错误 ( )

答案：正确

（8）粘滞性是液体产生水头损失的

内

因

。

（17）在流量和渠道断面形式一

（）

答案：正确

（9）园管中层流的雷诺数必然大于3000

。 ( )

答案：错误

（10）同样条件下直接水击比间接

水

击

更

不

安

全

。（）

答案：正确

（11）矩形断面明渠水力最佳断面的宽深比为β=2。（）

答案：正确

（12）两条明渠的断面形状、尺

寸、糙率和通过的流量完全相等，但底坡不同，因

此它们的正常水深不等。（）答案：正确

（13）在正坡非棱柱渠道内可以形

成

均

匀

流

。（）

答案：错误

（14）缓坡上可以出现非均匀流急流

。（）

答案：错误

（15）陡坡上出现均匀流必为急流，缓坡上出现均匀流必为缓流。（）

答案：正确

（16）明槽水流的断面比能沿流

答案：错误

（18）渗流达西定律适用的条件是恒定均匀层流渗流，并且无渗透变

形。（）

答案：正确

（19）两个液流只要在相应点的

速度和加速度的大小成比例，则两个液流就是运动相似的。（）答案：错误

3、问答题（每小题6分）

正确，3分。

件

答案：理想液体是指没有粘滞性下的液体。

，

实际液体都具有粘滞性，在液体跃流动时会引起能量损失，给分析液体前运动带来很大困难。为了简化液体运水动的讨论，我们引入了理想液体的概深念，忽略液体的粘滞性，分析其运动越规律，然后再考虑粘滞性影响进行修大

正，可以得到实际水流的运动规律，，用以解决实际工程问题。这是水力学跃重要的研究方法。

后

（2）“均匀流一定是恒定流”，水这种说法是否正确？为什么？

深

本题难度：中等。要求学生掌握均匀也

流和恒定流的概念。越

评分标准：判断是否正确， 3分；原大因叙述正确，3分。

。

答案：这种说法错误的。均匀是（相对于空间分布而言，恒定是相对于时间而言。当流量不变通过一变直径管道时，虽然是恒定流，但它不是均）匀流。

（3）简述尼古拉兹实验中沿程水力摩擦系数λ的变化规律。本题难度：较难。要求学生掌握沿程

水力摩擦系数λ的变化规律以便正确运用。

评分标准：λ的变化规律表达正确， 4分；说明，2分。

答案：通过尼古拉兹实验可以发现：在层流中λ仅是雷诺数Re 的函数

并与Re ∆R

∆R

区，λ仅是Re 的函数；在紊流光滑区λ=f1（Re ）；过渡区λ=f2（Re ，）；粗糙区λ=f3（），紊流粗糙区又称为阻力平方区。

杜比公式有何区别？

答案：达西定律适用于任一点的渗流流速u =kJ ，其适用于恒定均匀层流渗流；而杜比公式是适用于恒定非

时的流速。（6分）

说明：本题较容易。要求学生掌握水

流流态的判别，并会进行雷诺数的计算。

题解和评分标准：

（4）为什么舍齐公式C

Ri v =

只适用于阻力平方区？

本题难度：中等。要求学生能正确运

用舍齐公式，了解糙率的来源。

评分标准：正确叙述舍齐公式的来源， 6分。以下类似

答案：舍齐公式是根据明渠均匀流的大量观察资料总结的公式，自然界中明渠水流几乎都处于紊流阻力平方区，因此该公式只适用于紊流阻力平方区。

（5）为什么工程中希望在压力管道内发生间接水击？控制压力管道内发生间接水击的措施有那些？

答案：发生间接水击时，反射回来的减压波使阀门处的水击压强降低，防止过高的水击压强对管道的。控制压力管道内发生间接水击的措施主要有：延长阀门关闭的时间，缩短压力管道的长度，必要时设计调压井（塔）等。

（6）从力学意义上解释明渠均匀流只能在正坡渠道中产生的原因。

答案：均匀流的断面平均流速水头和压强水头沿程不变，但水流运动总要消耗能量，因此从能量方程来分析，只能消耗位能来克服水流阻力。所以均匀流只能产生在正坡渠道中。

（7）分析水面曲线时，如何寻找急流和缓流的控制断面？

答案：急流的控制断面在上游，因为外界对急流的干扰不能向上游传播；缓流的控制断面在下游，其原因与急流正好相反。

（8）在渗流计算中达西定律与

各点的渗流流速都相等且等于v = kJ。

4、计算题：

（1）如图所示矩形平板闸门AB 宽b =3m，门重G =9800N，α=60°，h 1 =1m ，h 2=1.73m。试求：下游无水时启门力T 。（10分）说明：本题难度中等。要求学生掌握

作用在平面上静水总压力计算。

题解和评分标准：

解：闸门上的静水总压力P =p c A ， p c ＝ρgh c =1000×9.8×（1＋1.73×0.5）=18.27kN/m2 （2分）

P =p c A =18.27×3×1.73÷sin60°＝109.6 kN （2分）

静水总压力作用点到转轴距离为

L =2-2(3⨯1+1. 3⨯73)2⨯1+1. 73

=1. 154

m （1分）

各力对转轴取力距Th 2/tg60°－G ×0.5h 2/tg60°－PL =0 （3分）

∴T=131.6kN （2分）

即下游无水时启门力为

131.6kN

（2）水温 10。

C 时，水的运动粘度ν＝0.0131cm 2/s，管径为 10 cm ，管中流速为 100 cm/s，试判别水流流态，并求在该管中转变为另一种流态

（3分）

如果要转变为层流则Re =vd

≤

2000 ，则v ≤2000⨯ν

=2.62cm/s

（3分）

（3）图示一跨河倒虹吸管，正方形断面面积 A=0.64 m2

，长 l =50 m，两个 30。

折角、进口和出口的局部水头损失系数分别为ζ1=0.2，ζ2=0.5，ζ3=1.0，沿程水力摩擦系数λ=0.024，上下游水位差 H =3m。求通过的流量Q

。

（

分

）

说明：本题难度中等。要求学生掌握

管道输水能力和方管的水力半径的计算。

题解和评分标准：

解：

=h l v 2

H w =(λ4R +∑ξ)

(5分）

R =

=0. 2m , ∑ξ=1. 9 x

v A

v 3=22=0. 704A 3

(1分）

列

1C =R =81. 0m /s n

v =

∴ v =4. 16m/s , q v =vA =2. 662m 3/s

(5分）

（2分）

=A.C.(Ri ) 0.5=145.1 m 3/s （3

X 向动量方程

(4）从水箱接一橡胶管道及喷嘴（如图）。橡胶管直径D =7.5cm，喷嘴出口直径d =2.0cm。水头H =5.5M。由水箱至喷嘴的水头损失h w =0.5m。用压力表测得橡胶管与喷嘴接头处的压强p =4.9N/cm 。如用手握住喷嘴，需要多大的水平力R ，行近流速v 0=0，取动能校正系数均为1。（15分）

分） p 3A 3-R =βρq v (v 2x -v 1x )

R =p 3A 3-ρA 3v 3(v 2-v 3) =187. 79N

(6分）

水

流对喷嘴冲击力

（6）有一梯形渠道，底宽 b

=10 m，水深 h = 3 m，边坡为1:1，糙率 n = 0.014，底坡i=0.001。如流动在紊流粗糙区，求通过的流量Q 。（10分）。

说明：本题难度中等。要求学生掌握

明渠均匀流公式、舍齐系数和流量计算。解：

R '=-R 即为手

握喷嘴所需之力。

A =bh +mh 2=39m 2

（1分）

(1分)

说明：本题难度较难。是能量方程和

动量方程的综合应用题，要求学生掌握能量方程和动量方程的建立和计算。

题解和评分标准：

解：列水箱渐变流断面1-1和喷嘴出口断面2- 2能量方程

（5）有一梯形渠道，底宽 b =10 m，水深 h = 3 m，边坡为 1:1，糙率 n = 0.014，底坡i =0.001。如流动在紊流粗糙区，求流量Q 。（8分）

解

：

x =b +2+m 2h =18. 5

m （1

分）

（2分）

1C =R =81. 0m /s

R =

=2. 11 x

A =bh +mh 2=39

（1

分）

（3分）

H +0+0=0+0+2+0. 5

(5分）

x =b +21+m h =18. 5

m （1分）

Q=A.C.(RJ)0.5=145.1 m 3/s （3

分）

（7）有一3孔WES 型实用堰。每

R =

=2. 11x

孔净宽=8.0 m ，上游堰高P =35m，堰顶水头H =3.2m，已知实用堰的流量系数m =0.502，侧受缩系数ε1=0.96，堰下游收缩水深h c =0.5m，相应宽度30

v 2=2g ⨯5=9. 9 分）

（1分）

m ，下游水位低于堰顶，下游河道水深h t =3.5m。（12分）

（1）求实用堰的流量Q （2）确定堰下游水跃衔接形式，

施？

（3

说明：水深计算、判断水跃的形式和消能池设计。

题解和评分标准：

解：（1）P/H=35/3.2＞1.33是高堰，且为非淹没，实用堰的流量 Q ＝ζs ε1m nb 2g H

＝0.96×0.502

. 6⨯3. 2=293.3m3/s （5分）

（2）下游单宽流量

q 2

/s ，临界水深h k =

＝2.14m （2分） h c =0.5m＜h k ＜h t =3.5m，而且

h " h c =c ⎛ q 2⎫2 +8h ⎝gh c

3-1⎪⎪＝6.0m ＞

⎭

t =3.5m

堰下游发生远驱水跃，需要

修建消力池。（4分）

（3）如采用底流式消能，消能池中的管流水力半径的比值d /R =（）

水跃应为微淹没式水跃

a 、8； b 、4；水力学补修模拟复习题（二） c 、2； d 、1。

答案：b

行 c 、相交； d 、已知水击波速c =1000m/s，正交。水击压强水头H = 250m，则答案：d

管道中原来的流速v 0为

（3）液体中某点的绝对压强为100kN/m2，则该点的相对压 a 、1.54m b 、强为

2.0m c 、2.45m a 、1 kN/m2 b 、2

d 、3.22m

kN/m2 c 、5 kN/m2 d 、10 kN/m2

答案：c

答案：b

（8）在明渠中不可以发生（4）水力学中的一维流动的流动是（）

是指（）

a 、恒定均匀流； a 、恒定流动； b 、均

匀流动；

b 、恒定非均匀流；

c 、层流运动； d 、运 c 、非恒定均匀流；动要素只与一个坐标有关

d 、非恒定非均匀流。的流动。答案：d

答案：c

（5）有压管道的管径d 与

（9）在缓坡明渠中不可以

发生的流动是（）。

a 、均匀缓流； b 、均匀急流； c 、非均匀缓流； d 、非均匀急流。的水力学模型，长度比尺λ模型中水深为L =100，尺为

b 、 1米，λQ =1000；

（8）断面比能沿流程总是减（）

答案：错误

（9）在流量和渠道断面形

小

的

。

0.1米，则

原型中对应点水深为和流量比

答案：b

（10）底宽b=1.5m的矩形明渠，通过的流量Q =1.5m3

/s，已知渠中某处水深h = 0.4m，则该处水流的流态为

a 、缓流； b 、急流；

c 、临界流；答案：b

（11）闸孔出流的流量Q 与闸前水头的H （）成正比。

a 、1次方 b 、2

次方 c 、3/2次方 d 、1/2次方答案：d

（12）渗流研究的对象是（）的运动规律。

a 、重力水； b 、毛细水； c 、气态水； d 、薄膜水。答案：a

（13）测量水槽中某点水流流速的仪器有

a 、文丘里计 b 、

毕托管 c 、测压管 d 、薄壁堰答案：b

（14）按重力相似准则设计

b 、10米，λQ

=100；

c 、1米，λQ =100000； d 、10米，λ

=100000。

答案：d

2、判断题：（每小题2分）

（1）任意受压面上的平均压强等于该受压面形心处的压强。（）

答案：错误

（2）水流总是从压强大的

地方向压强小的地方流动。（）答案：错误

（3）水力粗糙管道是表示

管道的边壁比较粗糙。（）

答案：错误

（4）粘滞性是液体产生水头

损

失

的

内

因

。（）

答案：正确

（5）同样条件下直接水击

比间接水击更不安全。（）

答案：正确

（6）在正坡非棱柱渠道内

可以形成均匀流。（

）

答案：错误（7）矩形断面水力最佳断面的宽深比β=2。（）

答案：正确

答案：错误

（10）渗流达西定律适用的

条件是恒定均匀层流渗流，并且

无渗透变形。 ( )

答案：正确

3、填空题：（每小题2 ～ 4分）

（1）牛顿内摩擦定律适用的

条

件

和。答案：层流运动，牛顿液体

（2）液体中某点的绝对压强

为100kN/m2，则该点的相

对

压

强

(9) a 2型水面曲线是发生⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽流（指急流或缓流）的水面线，这时弗汝德数Fr 沿程 ⎽⎽⎽⎽⎽⎽（指增大、减小或不变）

答案：陡坡，缓流，

可以得到实际水流的运动规律，用以解决实际工程问题。这是水力学重要的研究方法。

（2）“均匀流一定是恒定流”，这种说法是否正确？为什么？

答案：这种说法错误的。均是在⎽⎽⎽⎽⎽⎽ 坡上的

为减小。匀是相对于空间分布而言，恒定

⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽kN/m2，真空度为。答案：2，不存在.

（3）只受重力作用，静止液体

中的等压面是⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽。答案：水平面。（4）实际液体在流动时产生

水头损失的两个主要原因是⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽，⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽。答案：液体存在粘滞性和边界的影响。（5）水流在明渠中的流态为

缓流时，其水深h ⎽⎽⎽⎽ h k ，弗汝德数Fr ⎽⎽⎽⎽⎽1。（填写符号）答案：> ，

（6）在流量不变的条件下，水

跃的跃前水深越小，则水跃的跃后水深越⎽⎽⎽⎽。

答案：大。

（7）根据管道水头损失计算

方法的不同，管道可以分为⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽和⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽。

答案：短管，长管。

（8）在水击计算中阀门关闭

的时间T s T r 的水击称为⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽水击。

答案：直接，间接。

(10) 溢流堰的过堰流量与堰顶水头的⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽ 次方成正比。

答案：3/2 。

（11）泄水建筑物下游发生远驱水跃时，下游收缩断面水深h c 的共轭水深

h c ’’ ⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽h t (h t

为下游河道的水深，填写符号)

答案：填写

>符号

(12) 按重力相似准则设计

的溢流坝水力模型，长度比尺λL =25，当模型中某点的流速为v m = o.8m/s，则原型中对应点的流速为v p =⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽m/s 。答案：4m/s 。

4、问答题：（每小题3 ～ 4分）

（1）什么是理想液体？为什么要引入理想液体的概念？

答案：理想液体是指没有粘滞性的液体。

实际液体都具有粘滞性，在液体流动时会引起能量损失，给分析液体运动带来很大困难。为了简化液体运动的讨论，我们引入了理想液体的概念，忽略液体的粘滞性，分析其运动规律，然后再考虑粘滞性影响进行修正，

是相对于时间而言。当流量不变通过一变直径管道时，虽然是恒定流，但它不是均匀流。

（3）简述尼古拉兹实验中沿程水力摩擦系数λ的变化规律。

答案：通过尼古拉兹实验可以发现：在层流中∆

λ仅是雷诺数Re R 成反比；在层流到紊流过渡区，λ仅是Re 的

函数；在紊流光滑区λ=f1（Re ）；过渡区λ=f2（Re ，）；粗糙区λ=f3（），紊流粗糙区又称为阻力平方区。

（4）为什么舍齐公v 式=C R i 只适用于阻力平方区？

答案：舍齐公式是根据明渠均匀流的大量观察资料总结的公式，自然界中明渠水流几乎都处于紊流阻力平方区，因此该公式只适用于紊流阻力平方区。

（5）流动相似的含义是什么？

答案：流动相似包括几何相似、运动相似和动力相似。其中几何相似是前提，动力相似是保证，才能实现流动相似。

（6）从力学意义上解释明渠均匀流只能在正坡渠道中产生的原因。

答案：均匀流的断面平均流速水头和压强水头沿程不变，但

（7何寻找急流和面？

（8点的渗流流速u =5、作图题：

（1）定性绘出图示管道（短管）的总水头线和测压管水头线。 (5分)

口的局部水头损失系数分别为ζ1=0.2，ζ2=0.5，ζ3=1.0，沿程水力摩擦系数 Q ? 面建立能量方程

(5分)

计算方形管道断面的水力半径和局部水头

l v 2

H =h w =(λ+∑ξ)

4R 2g

损失系数

R =

=0. 2m , ∑ξ=0. 2⨯2+0. 5+1

解：

（2）定性绘出图示棱柱形将参数代入上式计算，可以求解得到

=vA =2. 662m 3/s

即倒虹吸管内通过的流量

为2.662m 3/s 。

湿周

v 3=

Q =0. 706

A 3

x =b +2+m 2h =18. 49 m

分 ) (1.5 分 )

力半径水（2）从水箱接一橡胶管道 A

m R ==2. 11及喷嘴(如图) 。橡胶管直径对于喷嘴建立x

D =7.5cm，喷嘴出口直径方向的动量方程(1分) d =2.0cm。水头H =5.5 m 。由水

舍齐系数

箱至喷嘴的水头损失h w = 0.5m。1C =R =80. 90m /s

用压力表测得橡胶管与喷嘴接n 头处的压强p = 4.9N/cm 2。如用手握住喷嘴，需要多大的水平力R ，行近流速v 0=0，取动能校正

系数和动量校正系数均为1。

（15分）

(2分)

通过的流量 Q = (3分)

AC (R i ) 0.5 = 144.93 m 3/s

3x ) （4）某矩形断面渠道中筑

有一溢流坝。已知渠宽B ＝18m

，流量Q ＝265m 3/s，坝下收缩断

=187. 79

解：以过喷嘴中心的水平面为基准面，列水箱渐变流断面1—1和喷嘴出口断面2—2的能量方程

水流对喷嘴冲击力为

面处水深h c =1.1m，当坝下游水深h t =4.7m时，问： ( 12分)

1）坝下游是否发生水跃？（4分）

2）如发生水跃，属于何种形

式

的

水

跃

？

R '=-R 即为手握喷嘴所需之

力。 (1分)

（3）有一梯形渠道，底宽 b =10 m，水深 h = 3 m，边坡为 1:1，糙率 n = 0.014，底坡i =0.001。如流动在紊流粗糙区，

（4分）

3) 是否需要修建消能工？若需要修建消能工，估算消

(5分)

2求通过的流量v 2

H +0+0=0+0++0. 5

(9分) 2g

Q 。力池深。（4分）

解：1) 计算临界水深h k ，判断收缩断面和下游水流流态，

解：计算

求得喷嘴出口流速和流量为渠道断面水力要 q = Q/B =265/18 素，

=14.72 m3/sm v 2=2g ⨯5=9. 9

过流断面面积

2A =bh +mh 2=39m 2 2 m 3Q =v 2A 2=0. 000314

(1.5分)

h k =αq

=14. 72

=2. 819. 8

橡胶管道内的流速为

因为收缩断面水深 h c =1.1 m h k 为急流，下游水深h t =4.7m > h k 为缓流，

所以溢流坝下游必定发生水跃。

2）计算收缩断面处水深h c

的共軛水深h c "

h c

" ＝

h c 2(+8q 2

gh 3

-1)

＝

1. 114. 722

2⨯(+8⨯9. 8⨯1. 13

-1)

＝5.81m

因为 h c " > h t ，该水跃为远驱水跃。

3）溢流坝下游发生远驱水跃，需要修建消力池。

估算消力池深d ，取水跃淹没系数 σj ＝1.05

则池深约为 d = σj h c " - h t =1.0535.81 – 4.7 = 1.40 m

水

力学补修模拟复习题（三）

一、单项选择题(本大题共10小题，每小题2分，共20分) 在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在题后的括号内。

1. 某流体的运动粘度v =3×10-6m 2/s,密度ρ=800kg/m3, 其动力粘度μ为( )

A.3.75×10-9Pa ·s B.2.4×10-3Pa ·s

C.2.4×105Pa ·s D.2.4×109Pa ·s

2. 图中相互之间可以列总流伯努利方程的断面是

A.1-1断面和2-2断面 B.2-2断面和3-3断面 C.1-1断面和3-3断面

D.3-3断面和4-4断面

律是( )

3. 如图所示，孔板上各孔口的大小形状 A. e 存在极大值 B. e 相同，则各孔口的出流量是( ) 存在极小值

A.Q A >QB C. e 随h 增加而单调增加 D. e B.Q A =QB 随h 增加而单调减少

C.Q A

A.M 3型 B.C 3型 C.S 3型 D.H 3型

9. 根据堰顶厚度与堰上水头的比值，堰4. 并联管道A 、B ，两管材料、直径相可分为( )

同，长度 A. 宽顶堰、实用堰和薄壁堰 B. B =2 A ，两管的水头损失自由溢流堰、淹没溢流堰和侧收缩堰关系为( )

C. 三角堰、梯形堰和矩形堰 D. A. h 溢流堰、曲线型实用堰和折线型实用fB =h fA 堰

B. h 10. 速度v 、长度l 、运动粘度v 的无量fB =2h fA

纲组合是( )

C. h fB =1.41h fA A.

vl 2

v 2l

D. h fB =4h fA v 2l 2C.

vl v

5. 如图所示，水泵的扬程是( ) 二、填空题(本大题共10空，每空1 A. z 分，共10分)

1 不写解答过程，将正确的答案写

B. z 在每小题的空格内。错填或不填2 均分无。

C. z 1+ z 11. 潜体所受浮力的大小与其所在液体2 的______成正比。

D. z 1+ z 12. 恒定流是各空间点上的运动参数都2+h w

不随______变化的流动。

13. 圆管流的临界雷诺数Re c 为

______。

6. 在已知通过流量Q 、渠道底坡i 、边14. 水由孔口直接流入另一水体中，称坡系数m 及粗糙系数n 的条件下，为______出流。

计算梯形断面渠道尺寸的补充条件15. 在相同的作用水头作用下，同样口及设问不能是( ) 径管嘴的出流量比孔口的出流量 A. 给定水深h ，求底宽b

______。

B. 给定宽深比β，求水深h 与底宽b 16. 渠道中的水深h 大于临界水深h c C. 给定最大允许流速［v ］max ，求水时，水流流态为______。

底h 与底宽b

17. 水跃函数相等的两个不同水深称为 D. 给定水力坡度J ，求水深h 与底宽

______。

18. 自由出流宽顶堰堰上水流流态为7. 断面单位能量e 随水深h 的变化规

______。

19. 达西定律适用于______渗流。 20. 具有自由液面的水流模型试验，一般选用______准则设计模型。三、名词解释题(本大题共5小题，每小题2分，共10分) 21. 粘性 22. 断面平均流速 23. 粘性底层 24. 短管 25. 临界底坡

四、简答题(本大题共4小题，每小题5分，共20分)

26. 试述液体静力学的基本方程

z +p ρg

=C 及其各项的物理意义。

7. 如图所示，一倒置U 形管，上部为油，其密度ρ

o i l

=80

0试k 根g 据/棱m

柱3

形，渠用道来非测均定匀水渐管变中流的微A 分点方流程速分u

析A

，2

若型读水数面△曲h 线=的2变0化0趋m 势m 。

，五、计算题(本大题共4小题，每小题求10分，共40分) 该30. 如图所

点示，一流矩形速平板μ

闸门A

AB ，。宽

b=2m28. 如何判别圆管和非圆管有压流中的，与水流态? 平面29.

夹

角

α=30°，其自重G=19.6kN ，并铰接于A 点。水面通过A 点，水深h=2.1m ，试求打开闸门的最大铅直拉力T 。 31.

如图所示，文丘里流量计管道直径

=200m m ，喉管直径d

=100m m ，水银差压计读数y =20m m ，水银密度ρ

=13.

6×10

k g /m

，忽略管中水头损失，试求管道输水流量Q 。

32. 有一浆砌块石的矩形断面渠道。已

知渠道长l =500m,底宽b=3.2m，渠中水深h 0=1.6m,粗糙系数n=0.025，通过的流量Q=6m3/s，试求沿程水头损失。 3

3. 水塔经图示管道系

统供水。已知供水流量Q =0. 1m

/s , 各段管长l

=100m , l

=50m , l

00m , 各段管道直径d

=200m m (比阻a

=9. 029s

) , d

=150m m (比阻a

=41. 85s

) ,

试求：(1)各并联管段的流量Q 2，Q 3；

(2)水塔水面高度H 。

水力学试题参考答案

一、单项选择题(本大题共10小题，每小题2分，共20分)

1.B 2.C 3.B 4.A 5.D

6.D 7.B 8.C 9.A 10.D 二、填空题(本大题共10空，每空1分，共10分) 11. 密

度 12. 时间 13.2300

或

2000

14. 淹没 15. 16. 缓流 17. 18. 急流 19. 均

共

轭

水

p A μ2p A

=B 大 + ρg 2g ρg

深

μA =匀

水深小于正常水深，但大于临界水深，流动为缓流分子：hi, I－Jhc , Fr0 分式：dh/ds

(p B -p A ) ρ

20. 弗劳德

三、名词解释题(本大题共5小题，每小题2分，共10分)

21. 相邻流层在发生相对运动时产

生内摩擦力的性质叫粘性；或者答粘性是流体阻抗剪切变形速度的特性；或者答粘性是流体的内摩擦特性均可。

22. 设想过流断面上速度v 均匀分

布，通过的流量等于实际流量，此速度v 定义为该断面的平均流速，即v

Q A

23. 紧靠壁面存在一个粘性切应力(或粘性力) 起控制作用的薄层。 24. 水头损失中，沿程水头损失和局部水头损失都占相当比重，两者都不可忽略的管道。

25. 正常水深等于该流量下临界水深时的渠底坡度。

四、简答题(本大题共4小题，每小题5分，共20分) 26. 物理意义：

z:单位重量液体具有的相对于基准面的重力势能，简称位能。

ρg

：单位重量液体具有的压强势能，简称压能。

Z+p

ρg

:单位重量液体具有的

总势能。

Z+

ρg

=C：静止液体中各点

单位重量液体具有的总势能相等。 27. 解：根据元流伯努利方程，如图，有：

p B -p A =(ρg -ρoil g ) ∆h

=(1-0.8)⨯103

⨯9. 8⨯0. 2 =392Pa μA =

2⨯392

1000

=0.885m/s

答：A 点流速为0.885m/s。 28. 用临界雷诺数作为流态的判别标准

对于管流：若

Re =

>Re c =2300或2000，流动为紊流

对于非圆管道，特征长度为水力半径R ，雷诺数

Re =vR

，此时，相应的临界

雷诺数为575和500

Re =

>Re c =575或500，流动为紊流

若特征长度取为当量直径，则

Re c 仍为2300或2000。

29．

dh ds =

i -J

1-Fr 2

10分，共40分)

30．闸门AB 上的水压力P=ρgh c ⋅lb , l 表示闸门AB 的长度。

sin 30︒

=2h

h c =

h 2

P =ρg ⋅

⋅2h ⋅b =ρgh 2b =86. 44KN

作用点D ，AD=23l =

重力G 作用点C ，AC=1

∑M

=0-Tl cos 30︒+p ⋅4l

3h +G ⋅2

cos 30︒=

1(p ⋅

42h 3h +G ⋅h ⋅

) 2

=76.34kN

打开闸门的最小铅直拉力为76.34kN

31.解：列1-1，2-2断面的总流伯努利方程

z p v 22

1a 11p 2α2v 1+ρg +2

2g =z 2+ρg +

取α1=α2=1，有

22 得 Q3=0.033m/s v 2-v 1p p

=(z 1+1) -(z 2+2) 3

2g ρg ρg Q2=0.067m/s

p p ρ

(z 1+1) -(z 2+2) =(m -1) y =0. 252

D.2.5

6. 明渠渠首断面的过水断面面积为10m 2，渠尾面积为15m 2。若渠首ρg ρg ρ22v πd 1πd 214=v 2

v =v d 201.

12(d ) 2=v 2() 2=0. 25v 2

10. 2

将（2）、（3）代入（1），得 v2=2.295m/s

πd 2

2314. ⨯01. 2v 24=2. 295⨯4

=0.0

18m 2

32.R=

bh 0b +2h =3. 2⨯16.

3. 2+2⨯16.

=0.80m C=

1R 1/6=1

⨯08. 1/6n 0. 025

=38.54m0. 5

A=bh=5.12m

v =

A =6

512.

=1.17m/s =c RJ , J =v 2117. 2

v C 2R =

38. 542⨯0. 8

=0.00115

h f =Jl =000115. ⨯500=0576. m 33.(1)h f 2

=h f 3

a 2Q 2

2l 2Q 2=a 3l 33

(Q 2

Q ) 2=3l =432

Q 2

Q =2 3

2+Q3=0.1m/s

(2)H=h f 1+h f 2+h f 4

a l 2+a 22

11Q 12l 2Q 2+a 4l 4Q 4

=27.45m

水力

学补修模拟复习题（四）

一、单项选择题(在每小题的四个备选

答案中，选出一个正确答案，并将正确答案的序号填在题干的括号内。每小题2分，共20分) 1. 一密闭容器内下部为水，上部为空

气，液面下4.2米处的测压管高度为2.2m ，设当地压强为98KPa ，则容器内液面的绝对压强为( ) 水柱。 A.2m B.1m C.8m D.-2m

2. 理想流体是一种( ) 的假想流体。

A. 动力粘度μ为0 B. 速度梯度

为0 C. 速度u 为一常数 D. 流体没有剪切变形

3. 断面平均流速v 与断面上每一点的实际流速u 的关系是( ) 。 A.v=u

B.vu D.v ≤u 或v ≥u 4. 在并联管路问题中，有( ) 。 A. 流经每一管路的水头损失相加得总水头损失

B. 流经所有管路的流量相同 C. 并联的任一管路的水头损失相同 D. 当总流量已知时，可直接解得各管的流量

5. 水力最优的矩形断面渠道，底宽b 和水深h 之比βb

h =

为( ) 。 A.0.5 B.1 C.2 的流速为3m/s，则渠尾的流速为( ) 。 A.0.5m/s

B.1m/s

C.2m/s D.2.5m/s

7. 在渐变流过流断面上，动压强分布满足( ) 规律。 A.z+p γ>0 B.z+p

=c D. 以上都不是 8. 边界层分离只可能发生在有压强梯度的区域，即( ) 的区域。

dp dx

dx >0 C. dp dx

=0 D. 以上都不是

9. 明渠水流由缓流过渡到急流时发生( ) 的水力现象。

A. 水跃 B. 水跌 C. 连续过渡 D. 都可能 10. 进行石油输送管路的水力模型试验，要实现动力相似，应选的相似准则是( ) 。

A. 雷诺准则 B. 弗劳德准则 C. 欧拉准则 D. 以上都不是二、填空题(共20分) 1.(本小题2分)

流体质点加速度由_______和_______两部分组成，恒定流动_______加速度为零，均匀流动______加速度为零。

2.(本小题3分)

哪个对? 哪个错? 说明其原因。

如图，相同条件(d1=d2,h 1=h2) 的孔口与管嘴出流，问：

(1)v1______v2(用等号或不等号表示)

(2)Q1_____Q2(用等号或不等号表示)

3.(本小题3分)

在常温常压范围内，每增加一个标准大气压，水体积的相对缩小量约为百万分之四十九，试计算在此范围内水的平均体积压缩系数K=________。 4.(本小题2分)

真实渗流的流速________渗流模型的流速，因为_______________。 5.(本小题2分)

井群的浸润面高度z 可根据_______原理导出，即等于各单井浸润面高度的叠加。井群的总产水量_______(等于、不等于) 单井计算出水量的总和。 6.(本小题2分)

有一直径d=25mm的水管，流速v=1.0m/s，水温为10℃时的运动粘度ν=1.31×10-6m 2/s，则管中流体的流态为_______(填层流或紊流) 。 7.(本小题3分)

_______堰是主要用作测量流量的设备；_______堰则适用于水利工程中的大、中型溢流坝中；而小桥孔过流可利用_______堰流来计算。 8.(本小题3分)

明渠水流模型试验，应采用_______相似准则。若其长度比尺为9，则模型流量应为原型流量的_______。三、简述题(共12分) 1.(本小题6分)

如图所示两种液体盛在同一容器中，其中ρ1

1=z p

2+2ρ 1g ρ2g (2) z p 2+

p g =z 3+3ρρ 23g

2.(本小题12分)

设水流由水箱经水平串联管路流入

大气，如图所示。已知AB 管段直径

2.(本小题6分)

d h V 2

1=0.25m，沿程损失fAB =0.41 何谓长管? 何谓短管? 虹吸管、并联2g

，

管道分别可用哪一种管道(长管还是BC 管段直径d 2=0.15m，已知损失

短管) 计算? =0.5V 2

h fBC 2四、作图(共8分)

2g ，进口局部损失

绘出(a),(b)两种情况下，管道进口h V 2

j1=0.51前、后一段距离内的总水头线和测压2g ，突然收缩局部损失

管水头线示意图。 h V 2

j2=0.322

，试求管内流量Q 。

(a) v0=0 (b) v0≠0 五、计算题(共40分) 1.(本小题8分)

(1)(本小题5分) 如图(a)中的直径

D=150mm，重量G=10N的活

塞浸入水中，并在压力P 作用3.(本小题12分)

下平衡(如图示) 。若P=6N，试有一浆砌块石矩形断面渠道，已知：求与活塞底等高之点M 处的压流量Q=10m3/s，底宽b=5m，粗糙系强P M 及测压管高度h 。数n=0.017，底坡i=0.003。当渠中水 (2)(本小题3分) 如图(b)中的敞口

流为均匀流时，试分别用干扰微波流水箱侧壁装有压力表，表的速法、弗劳德数、临界水深判别渠中中心至水箱底的高度h=1m，的水流流态。压力表读数为39.2kPa ，求水4.(本小题8分)

箱中的水深H 。

设在现场用注水法测定潜水含水层土壤的渗透系数k

值，已知钻孔直径

d=30cm，直达不透水层，如图所示，注入流量Q=400cm/s，井中水深h 0=5m，未注水前天然含水层厚度H=3.5m，影响半径R=150m，求渗透系数k 值。

1.(本小题6分)

(1)错。因为点1和点2不是同一种液体。

(2)对。因为点2和点3是同一种液体且连续，符合水静力学基本方程适用条件。 2.(本小题6分)

长管是指管道中的水头损失以

沿程损失为主，局部损失和流速水头所占的比重很小，在计算中可以忽略的管道。

V 22

∴3+0+0=0+0+ +hw (1)

而h w =0.5

12V 12V 2V 2

+0. 4+0. 32+0. 52g 2g 2g 2g

(2) 因V 1=

短管是指局部水头损失和流速

水头与总水头损失相比具有相当数值，计算时不能忽略的管道。

虹吸管可由短管理论计算；并联

A 2d 0. 152

V 2=(2) 2V 2=() V 2=0. 36V 2A 1d 10. 25

所以(2)式为 h w =

221(0. 36V 2) 22(0. 36V 2) 28V 21V 2

+++

22g 52g 252g 22g

水力学试题参考答案

一、单项选择题(每小题2分，共20分)

管道可由长管理论计算。

四、作图题(共8分)

1.C 2.A (a)v (b)v0≠0 0=0 3.D 4.C 五、计算题 (共40分) 5.C

1.(本小题8分)

6.C 7.C (1)( 本小题5分)

8.B 9.B M 点压强与活塞底部压强相10.A

二、填空题(共20分)

1. 当地(或时变) 加速度、迁移(或位

变) 加速度；当地(或时变) 、迁移(或位变)

2.(1)v1>v2； (2)Q1

4. 大于；因为真实渗流场的孔隙面积小于渗流模型的孔隙面积 5. 势流叠加；不等于 6. 紊流

7. 薄壁(堰) ；曲线型实用(堰) ；宽顶(堰)

8.) 弗劳德数；1∶243 三、简述题(12分)

=906N/m2 h= P M =等，即

(3) 代

入

(1)

式

得

：

P +G 6+10 =

π23. 14D ⨯0. 15244

222

V 2V 2V 2

+0. 94=1. 943= 2g 2g 2g

V 2=

2⨯9. 8⨯3

=5.51m/s,

1. 94

P M 906

= =0.09m γ9800

V 1=0.36V2=1.98m/s Q=A1V 1=1.98=0.097m3/s 3.(本小题12分)

解对于矩形渠道，均匀流时各水力要素为： A=bh0=5h0 x=b+2h0=5+2h0

(2)(本小题3分)

压力表的测管高度为

(0.25)2

P 39. 2= =4.0H20。 ρg 9. 8

水箱中水深H=4+h=4+1=5m 2.(本小题12分)

对水箱水面和出口断面写总流伯努利方程(动能修正系数均取1.0)

5h 0A

R= =

4.(本小题8分)

根据普通完全井的浸润线方x 5+2h 0

R 1/6

=10. 017R 1/6

代入明渠均匀流基本公式： Q=ACRi =

A n

R 2/3i 1/2

中得

10=

5h 05h 02/0. 017⨯(5+2h ) 3

⨯0. 0003

经试算得明渠均匀流的正常水深h 0:

h 0=1.88m

渠中断面平均流速： v=

Q 10A =5⨯1. 88

=1.06m/s (1)波速法：

在矩形渠道中有h =h0, 则干扰微波的波速： c=

g h =. 8⨯1. 88=4.29m/s

∴ v=1.06

(2)临界水深h k ：

在矩形渠道中，临界水深： h k =

aq 2g =3a g (Q b ) 2=1102

9. 8(5

) =0.74m

∴ h 0>hk ，即明渠中水流为缓流

(3)佛汝德数Fr:

v 2 Fr=1. 062

gh =9. 8⨯1. 88

0=0.061

∴ Fr

程

h 2. 73Q 0-z 2=0k lg r

r 0

可得

R k=0.73Q

r 0

h 20-H 2

=0.73×400lg

15010-6

0. 1552

-3. 52

=6.87×10-5m/s =0.00687cm/s

水力学补修模拟复习题（一）

1、单项选择题（每小题3分）（1）静止液体中同一点各方向的压强（）

c 、与流线斜交的横断面； d 、与迹线正交的横断面。

本题难度：容易。主要考核学生对过水断面的理解。答案：b

答案：c

（11）突扩前后有压管道的直径之比d 1/d2 =1：2，则突扩前后断面的雷

诺

数

之

比

为

（6）水力学中的一维流动是指（）（）

a 、2：1 b 、1：1 c 、1：2 d 、1：4 答案：a

（12）紊流粗糙区的水头损失与、数值相等; a 、恒定流动； b 、均匀流

动；

c 、层流运动； d 、运动要b 、数值不等;

c 、仅水平方向数值相等;

d 、铅直方向数值最大。

本题难度：容易。主要考核学生对静水压强特性的理解。答案：a

（2）在平衡液体中，质量力与等压

面（）

a 、重合； b 、平行 c 、斜交； d 、正交。本题难度：中等。主要考核学生对等压面概念的理解。答案：d （3）液体只受重力作用，则静

止液体中的等压面是（）

a 、任意曲面； b 、水平面 c 、斜平面； d 、旋转抛物面。

本题难度：容易。主要考核学生对等压面概念的理解。答案：b （4）液体中某点的绝对压强为88kN/m2，则该点的相对压强为（）

a 、10 kN/m2 b 、

-10kN/m2 c 、12 kN/m2 d 、-12 kN/m2

本题难度：容易。主要考核学生对静水压强换算的掌握。答案：b

（5）过水断面是指（）

a 、与流线平行的断面； b 、与流线正交的横断面素只与一个坐标有关的流动。答案：d

（7）作用水头相同时，孔口的过流量要比相同直径管咀的过流量

（）

a 、大; b 、小； c 、相同

；

d 、无法确定

。

答案：b

（8）已知液体流动的沿程水力

摩擦系数λ与边壁粗糙度和雷诺数Re 都有关，即可

以判断该液体流动属于（）

a 、层流区； b 、紊流

光滑区； c 、紊流过渡粗糙区； d 、紊流粗糙区

本题难度：中等。主要考核学生对沿程水力摩擦系数λ的理解。答案：c

（9）有压管道的管径d 与管流水力半径的比值d /R=（）

a 、8； b 、4； c 、2； d 、1。答案：b

（10）层流断面流速分布规律符合

( ) a 、对数分布； b 直线

分布； c 、抛物线分布； d 、椭圆分布。

流速成 ( )

a 、一次方关系； b 、二次方关系； c 、1.75～2.0次方关系；d 、

不能确定

答案：b

（13）水泵的扬程是指

（）

a 、水泵提水高度 ;

b 、水泵提水高度+吸水管的水头损

失 ; c 、水泵提水高度+吸水管与

压水管的水头损失 d、以上答案都不是。

答案： c

（14）从力学角度看，雷诺数所表示的两种力的对比关系是 ( )

a 、惯性力与粘滞力；

b 、惯性力与重力；

c 、重力与粘滞力；

d 、压力与粘滞力。

答案：a 、

（15）紊流的流速分布为（）

a 、呈抛物线分布 b 、呈线性分布

c 、比层流分布更均匀 d 、比层流分布更不均匀答案：c

（16）长管的总水头线与测压管水（）

a 、相重合； b 、相平行，

呈直线； c 、相平行，呈阶梯状。

答案：a

（17）矩形水力最佳断面的宽深比β头

（22）堰流的流量与堰顶水头的( a 、100 ； b 、10 ；

线 ) 成正比。

a 、1/2次方； b 、3/2次方 c 、2次方； d 、1次方

答案：b

c 、20 ； d 、50。

答案：b

（28）测量水槽中某点水流流速的（）

a 、文丘里计 b 、毕托管 c 、测压管 d 、仪

器

有

（23）溢流坝下泄水流收缩断面

= 水深 h c 的共轭水深为

（）

a 、1； b 、2； c 、3； d 、4 答案：b

（18）在明渠中不可以发生的流动是（）

a 、恒定均匀流； b 、恒定非均匀流；

c 、非恒定均匀流； d 、非恒定非均匀流。答案：c

（19）在缓坡明渠中不可以发生的流

动是（）

a 、均匀缓流； b 、均匀

急流； c 、非均匀缓流； d 、非均匀急流。答案：b

（20）底宽b = 1.5 m 的矩形明渠，通过的流量Q = 1.5 m3/s，已知渠中某处水深h = 0.4 m，则该处

水

流

的

流

态

为（）

a 、缓流； b 、急流； c 、临界流；

答案：b

（21）闸孔出流的流量与闸前水头的（）成正比。

a 、1次方 b 、2次方 c 、3/2次方 d 、1/2次方答案：d

h c2 ，下游河道水深为h t ，

形成远离水跃的条件是（）

a 、 h t = h c2 b 、h t ＞ h c2 c 、h t ＜ h c2 d 、无法确定

答案： c

（24）渗流研究的对象是（）的运动规律。 a 、重力水； b 、毛细水； c 、气态水； d 、薄膜水。答案：a

（25）渗流的达西公式只能适用于

（）

a 、恒定均匀层流 b 、恒定均匀紊流

c 、恒定均匀流；

d 、非恒定流

。

答案：a

（26）按重力相似准则设计的水

力学模型，长度比尺λ

L =100

，模型中水深为

0.1m ，则原型中对应点水

深

为（）

a 、

0.5 m； b 、1

m ； c 、5.0 m ； d 、10 m。

答案：d

（27）、按重力相似准则设计模

型，若几何比尺为100，则流速比尺为（）

薄壁堰

答案： b （29）量测明槽流量的仪器是（）

a 、文丘里计； b 、电磁流量计； c 、量水堰； d 、孔板流量计。答案：c 2、判断题（每小题3分）

（1）理想液体就是不可压缩液体。（）

答案：错误

（2）作用任意平面上静水总压力的作用点与平面的形心点重合。（）

答案：错误

（3）均质连续静止液体内任何一

点的测压管水头等于常数。（）

答案：正确

（4）水流总是从压强大的地方

向压强小的地方流动。（）

答案：错误

（5）渐变流过水断面上各点的

测压管水头都相同。（）

答案：正确

（6）水力粗糙管道是表示管道的

边

壁

比

较

粗

糙

。（）

答案：错误

（7）紊流光滑区的沿程水头损失

程总是减小的

。（ 1 ）什么是理想液体？为什么

要引入理想液体的概念？

本题难度：中等。要求学生掌握理想液体的概念和水流运动分

定

析方法。

的

评分标准：写出定义，3分；原因叙述

条（）

系数仅与雷诺数有关。答案：错误 ( )

答案：正确

（8）粘滞性是液体产生水头损失的

内

因

。

（17）在流量和渠道断面形式一

（）

答案：正确

（9）园管中层流的雷诺数必然大于3000

。 ( )

答案：错误

（10）同样条件下直接水击比间接

水

击

更

不

安

全

。（）

答案：正确

（11）矩形断面明渠水力最佳断面的宽深比为β=2。（）

答案：正确

（12）两条明渠的断面形状、尺

寸、糙率和通过的流量完全相等，但底坡不同，因

此它们的正常水深不等。（）答案：正确

（13）在正坡非棱柱渠道内可以形

成

均

匀

流

。（）

答案：错误

（14）缓坡上可以出现非均匀流急流

。（）

答案：错误

（15）陡坡上出现均匀流必为急流，缓坡上出现均匀流必为缓流。（）

答案：正确

（16）明槽水流的断面比能沿流

答案：错误

（18）渗流达西定律适用的条件是恒定均匀层流渗流，并且无渗透变

形。（）

答案：正确

（19）两个液流只要在相应点的

速度和加速度的大小成比例，则两个液流就是运动相似的。（）答案：错误

3、问答题（每小题6分）

正确，3分。

件

答案：理想液体是指没有粘滞性下的液体。

，

正，可以得到实际水流的运动规律，，用以解决实际工程问题。这是水力学跃重要的研究方法。

后

（2）“均匀流一定是恒定流”，水这种说法是否正确？为什么？

深

本题难度：中等。要求学生掌握均匀也

流和恒定流的概念。越

评分标准：判断是否正确， 3分；原大因叙述正确，3分。

。

（3）简述尼古拉兹实验中沿程水力摩擦系数λ的变化规律。本题难度：较难。要求学生掌握沿程

水力摩擦系数λ的变化规律以便正确运用。

评分标准：λ的变化规律表达正确， 4分；说明，2分。

答案：通过尼古拉兹实验可以发现：在层流中λ仅是雷诺数Re 的函数

并与Re ∆R

∆R

区，λ仅是Re 的函数；在紊流光滑区λ=f1（Re ）；过渡区λ=f2（Re ，）；粗糙区λ=f3（），紊流粗糙区又称为阻力平方区。

杜比公式有何区别？

答案：达西定律适用于任一点的渗流流速u =kJ ，其适用于恒定均匀层流渗流；而杜比公式是适用于恒定非

时的流速。（6分）

说明：本题较容易。要求学生掌握水

流流态的判别，并会进行雷诺数的计算。

题解和评分标准：

（4）为什么舍齐公式C

Ri v =

只适用于阻力平方区？

本题难度：中等。要求学生能正确运

用舍齐公式，了解糙率的来源。

评分标准：正确叙述舍齐公式的来源， 6分。以下类似

答案：舍齐公式是根据明渠均匀流的大量观察资料总结的公式，自然界中明渠水流几乎都处于紊流阻力平方区，因此该公式只适用于紊流阻力平方区。

（5）为什么工程中希望在压力管道内发生间接水击？控制压力管道内发生间接水击的措施有那些？

（6）从力学意义上解释明渠均匀流只能在正坡渠道中产生的原因。

（7）分析水面曲线时，如何寻找急流和缓流的控制断面？

答案：急流的控制断面在上游，因为外界对急流的干扰不能向上游传播；缓流的控制断面在下游，其原因与急流正好相反。

（8）在渗流计算中达西定律与

各点的渗流流速都相等且等于v = kJ。

4、计算题：

（1）如图所示矩形平板闸门AB 宽b =3m，门重G =9800N，α=60°，h 1 =1m ，h 2=1.73m。试求：下游无水时启门力T 。（10分）说明：本题难度中等。要求学生掌握

作用在平面上静水总压力计算。

题解和评分标准：

解：闸门上的静水总压力P =p c A ， p c ＝ρgh c =1000×9.8×（1＋1.73×0.5）=18.27kN/m2 （2分）

P =p c A =18.27×3×1.73÷sin60°＝109.6 kN （2分）

静水总压力作用点到转轴距离为

L =2-2(3⨯1+1. 3⨯73)2⨯1+1. 73

=1. 154

m （1分）

各力对转轴取力距Th 2/tg60°－G ×0.5h 2/tg60°－PL =0 （3分）

∴T=131.6kN （2分）

即下游无水时启门力为

131.6kN

（2）水温 10。

C 时，水的运动粘度ν＝0.0131cm 2/s，管径为 10 cm ，管中流速为 100 cm/s，试判别水流流态，并求在该管中转变为另一种流态

（3分）

如果要转变为层流则Re =vd

≤

2000 ，则v ≤2000⨯ν

=2.62cm/s

（3分）

（3）图示一跨河倒虹吸管，正方形断面面积 A=0.64 m2

，长 l =50 m，两个 30。

折角、进口和出口的局部水头损失系数分别为ζ1=0.2，ζ2=0.5，ζ3=1.0，沿程水力摩擦系数λ=0.024，上下游水位差 H =3m。求通过的流量Q

。

（

分

）

说明：本题难度中等。要求学生掌握

管道输水能力和方管的水力半径的计算。

题解和评分标准：

解：

=h l v 2

H w =(λ4R +∑ξ)

(5分）

R =

=0. 2m , ∑ξ=1. 9 x

v A

v 3=22=0. 704A 3

(1分）

列

1C =R =81. 0m /s n

v =

∴ v =4. 16m/s , q v =vA =2. 662m 3/s

(5分）

（2分）

=A.C.(Ri ) 0.5=145.1 m 3/s （3

X 向动量方程

分） p 3A 3-R =βρq v (v 2x -v 1x )

R =p 3A 3-ρA 3v 3(v 2-v 3) =187. 79N

(6分）

水

流对喷嘴冲击力

（6）有一梯形渠道，底宽 b

=10 m，水深 h = 3 m，边坡为1:1，糙率 n = 0.014，底坡i=0.001。如流动在紊流粗糙区，求通过的流量Q 。（10分）。

说明：本题难度中等。要求学生掌握

明渠均匀流公式、舍齐系数和流量计算。解：

R '=-R 即为手

握喷嘴所需之力。

A =bh +mh 2=39m 2

（1分）

(1分)

说明：本题难度较难。是能量方程和

动量方程的综合应用题，要求学生掌握能量方程和动量方程的建立和计算。

题解和评分标准：

解：列水箱渐变流断面1-1和喷嘴出口断面2- 2能量方程

（5）有一梯形渠道，底宽 b =10 m，水深 h = 3 m，边坡为 1:1，糙率 n = 0.014，底坡i =0.001。如流动在紊流粗糙区，求流量Q 。（8分）

解

：

x =b +2+m 2h =18. 5

m （1

分）

（2分）

1C =R =81. 0m /s

R =

=2. 11 x

A =bh +mh 2=39

（1

分）

（3分）

H +0+0=0+0+2+0. 5

(5分）

x =b +21+m h =18. 5

m （1分）

Q=A.C.(RJ)0.5=145.1 m 3/s （3

分）

（7）有一3孔WES 型实用堰。每

R =

=2. 11x

孔净宽=8.0 m ，上游堰高P =35m，堰顶水头H =3.2m，已知实用堰的流量系数m =0.502，侧受缩系数ε1=0.96，堰下游收缩水深h c =0.5m，相应宽度30

v 2=2g ⨯5=9. 9 分）

（1分）

m ，下游水位低于堰顶，下游河道水深h t =3.5m。（12分）

（1）求实用堰的流量Q （2）确定堰下游水跃衔接形式，

施？

（3

说明：水深计算、判断水跃的形式和消能池设计。

题解和评分标准：

解：（1）P/H=35/3.2＞1.33是高堰，且为非淹没，实用堰的流量 Q ＝ζs ε1m nb 2g H

＝0.96×0.502

. 6⨯3. 2=293.3m3/s （5分）

（2）下游单宽流量

q 2

/s ，临界水深h k =

＝2.14m （2分） h c =0.5m＜h k ＜h t =3.5m，而且

h " h c =c ⎛ q 2⎫2 +8h ⎝gh c

3-1⎪⎪＝6.0m ＞

⎭

t =3.5m

堰下游发生远驱水跃，需要

修建消力池。（4分）

（3）如采用底流式消能，消能池中的管流水力半径的比值d /R =（）

水跃应为微淹没式水跃

a 、8； b 、4；水力学补修模拟复习题（二） c 、2； d 、1。

答案：b

行 c 、相交； d 、已知水击波速c =1000m/s，正交。水击压强水头H = 250m，则答案：d

管道中原来的流速v 0为

（3）液体中某点的绝对压强为100kN/m2，则该点的相对压 a 、1.54m b 、强为

2.0m c 、2.45m a 、1 kN/m2 b 、2

d 、3.22m

kN/m2 c 、5 kN/m2 d 、10 kN/m2

答案：c

答案：b

（8）在明渠中不可以发生（4）水力学中的一维流动的流动是（）

是指（）

a 、恒定均匀流； a 、恒定流动； b 、均

匀流动；

b 、恒定非均匀流；

c 、层流运动； d 、运 c 、非恒定均匀流；动要素只与一个坐标有关

d 、非恒定非均匀流。的流动。答案：d

答案：c

（5）有压管道的管径d 与

（9）在缓坡明渠中不可以

发生的流动是（）。

a 、均匀缓流； b 、均匀急流； c 、非均匀缓流； d 、非均匀急流。的水力学模型，长度比尺λ模型中水深为L =100，尺为

b 、 1米，λQ =1000；

（8）断面比能沿流程总是减（）

答案：错误

（9）在流量和渠道断面形

小

的

。

0.1米，则

原型中对应点水深为和流量比

答案：b

（10）底宽b=1.5m的矩形明渠，通过的流量Q =1.5m3

/s，已知渠中某处水深h = 0.4m，则该处水流的流态为

a 、缓流； b 、急流；

c 、临界流；答案：b

（11）闸孔出流的流量Q 与闸前水头的H （）成正比。

a 、1次方 b 、2

次方 c 、3/2次方 d 、1/2次方答案：d

（12）渗流研究的对象是（）的运动规律。

a 、重力水； b 、毛细水； c 、气态水； d 、薄膜水。答案：a

（13）测量水槽中某点水流流速的仪器有

a 、文丘里计 b 、

毕托管 c 、测压管 d 、薄壁堰答案：b

（14）按重力相似准则设计

b 、10米，λQ

=100；

c 、1米，λQ =100000； d 、10米，λ

=100000。

答案：d

2、判断题：（每小题2分）

（1）任意受压面上的平均压强等于该受压面形心处的压强。（）

答案：错误

（2）水流总是从压强大的

地方向压强小的地方流动。（）答案：错误

（3）水力粗糙管道是表示

管道的边壁比较粗糙。（）

答案：错误

（4）粘滞性是液体产生水头

损

失

的

内

因

。（）

答案：正确

（5）同样条件下直接水击

比间接水击更不安全。（）

答案：正确

（6）在正坡非棱柱渠道内

可以形成均匀流。（

）

答案：错误（7）矩形断面水力最佳断面的宽深比β=2。（）

答案：正确

答案：错误

（10）渗流达西定律适用的

条件是恒定均匀层流渗流，并且

无渗透变形。 ( )

答案：正确

3、填空题：（每小题2 ～ 4分）

（1）牛顿内摩擦定律适用的

条

件

和。答案：层流运动，牛顿液体

（2）液体中某点的绝对压强

为100kN/m2，则该点的相

对

压

强

(9) a 2型水面曲线是发生⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽流（指急流或缓流）的水面线，这时弗汝德数Fr 沿程 ⎽⎽⎽⎽⎽⎽（指增大、减小或不变）

答案：陡坡，缓流，

可以得到实际水流的运动规律，用以解决实际工程问题。这是水力学重要的研究方法。

（2）“均匀流一定是恒定流”，这种说法是否正确？为什么？

答案：这种说法错误的。均是在⎽⎽⎽⎽⎽⎽ 坡上的

为减小。匀是相对于空间分布而言，恒定

⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽kN/m2，真空度为。答案：2，不存在.

（3）只受重力作用，静止液体

中的等压面是⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽。答案：水平面。（4）实际液体在流动时产生

缓流时，其水深h ⎽⎽⎽⎽ h k ，弗汝德数Fr ⎽⎽⎽⎽⎽1。（填写符号）答案：> ，

（6）在流量不变的条件下，水

跃的跃前水深越小，则水跃的跃后水深越⎽⎽⎽⎽。

答案：大。

（7）根据管道水头损失计算

方法的不同，管道可以分为⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽和⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽。

答案：短管，长管。

（8）在水击计算中阀门关闭

的时间T s T r 的水击称为⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽水击。

答案：直接，间接。

(10) 溢流堰的过堰流量与堰顶水头的⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽ 次方成正比。

答案：3/2 。

（11）泄水建筑物下游发生远驱水跃时，下游收缩断面水深h c 的共轭水深

h c ’’ ⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽h t (h t

为下游河道的水深，填写符号)

答案：填写

>符号

(12) 按重力相似准则设计

的溢流坝水力模型，长度比尺λL =25，当模型中某点的流速为v m = o.8m/s，则原型中对应点的流速为v p =⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽m/s 。答案：4m/s 。

4、问答题：（每小题3 ～ 4分）

（1）什么是理想液体？为什么要引入理想液体的概念？

答案：理想液体是指没有粘滞性的液体。

是相对于时间而言。当流量不变通过一变直径管道时，虽然是恒定流，但它不是均匀流。

（3）简述尼古拉兹实验中沿程水力摩擦系数λ的变化规律。

答案：通过尼古拉兹实验可以发现：在层流中∆

λ仅是雷诺数Re R 成反比；在层流到紊流过渡区，λ仅是Re 的

函数；在紊流光滑区λ=f1（Re ）；过渡区λ=f2（Re ，）；粗糙区λ=f3（），紊流粗糙区又称为阻力平方区。

（4）为什么舍齐公v 式=C R i 只适用于阻力平方区？

答案：舍齐公式是根据明渠均匀流的大量观察资料总结的公式，自然界中明渠水流几乎都处于紊流阻力平方区，因此该公式只适用于紊流阻力平方区。

（5）流动相似的含义是什么？

答案：流动相似包括几何相似、运动相似和动力相似。其中几何相似是前提，动力相似是保证，才能实现流动相似。

（6）从力学意义上解释明渠均匀流只能在正坡渠道中产生的原因。

答案：均匀流的断面平均流速水头和压强水头沿程不变，但

（7何寻找急流和面？

（8点的渗流流速u =5、作图题：

（1）定性绘出图示管道（短管）的总水头线和测压管水头线。 (5分)

口的局部水头损失系数分别为ζ1=0.2，ζ2=0.5，ζ3=1.0，沿程水力摩擦系数 Q ? 面建立能量方程

(5分)

计算方形管道断面的水力半径和局部水头

l v 2

H =h w =(λ+∑ξ)

4R 2g

损失系数

R =

=0. 2m , ∑ξ=0. 2⨯2+0. 5+1

解：

（2）定性绘出图示棱柱形将参数代入上式计算，可以求解得到

=vA =2. 662m 3/s

即倒虹吸管内通过的流量

为2.662m 3/s 。

湿周

v 3=

Q =0. 706

A 3

x =b +2+m 2h =18. 49 m

分 ) (1.5 分 )

力半径水（2）从水箱接一橡胶管道 A

m R ==2. 11及喷嘴(如图) 。橡胶管直径对于喷嘴建立x

D =7.5cm，喷嘴出口直径方向的动量方程(1分) d =2.0cm。水头H =5.5 m 。由水

舍齐系数

箱至喷嘴的水头损失h w = 0.5m。1C =R =80. 90m /s

用压力表测得橡胶管与喷嘴接n 头处的压强p = 4.9N/cm 2。如用手握住喷嘴，需要多大的水平力R ，行近流速v 0=0，取动能校正

系数和动量校正系数均为1。

（15分）

(2分)

通过的流量 Q = (3分)

AC (R i ) 0.5 = 144.93 m 3/s

3x ) （4）某矩形断面渠道中筑

有一溢流坝。已知渠宽B ＝18m

，流量Q ＝265m 3/s，坝下收缩断

=187. 79

解：以过喷嘴中心的水平面为基准面，列水箱渐变流断面1—1和喷嘴出口断面2—2的能量方程

水流对喷嘴冲击力为

面处水深h c =1.1m，当坝下游水深h t =4.7m时，问： ( 12分)

1）坝下游是否发生水跃？（4分）

2）如发生水跃，属于何种形

式

的

水

跃

？

R '=-R 即为手握喷嘴所需之

力。 (1分)

（3）有一梯形渠道，底宽 b =10 m，水深 h = 3 m，边坡为 1:1，糙率 n = 0.014，底坡i =0.001。如流动在紊流粗糙区，

（4分）

3) 是否需要修建消能工？若需要修建消能工，估算消

(5分)

2求通过的流量v 2

H +0+0=0+0++0. 5

(9分) 2g

Q 。力池深。（4分）

解：1) 计算临界水深h k ，判断收缩断面和下游水流流态，

解：计算

求得喷嘴出口流速和流量为渠道断面水力要 q = Q/B =265/18 素，

=14.72 m3/sm v 2=2g ⨯5=9. 9

过流断面面积

2A =bh +mh 2=39m 2 2 m 3Q =v 2A 2=0. 000314

(1.5分)

h k =αq

=14. 72

=2. 819. 8

橡胶管道内的流速为

因为收缩断面水深 h c =1.1 m h k 为急流，下游水深h t =4.7m > h k 为缓流，

所以溢流坝下游必定发生水跃。

2）计算收缩断面处水深h c

的共軛水深h c "

h c

" ＝

h c 2(+8q 2

gh 3

-1)

＝

1. 114. 722

2⨯(+8⨯9. 8⨯1. 13

-1)

＝5.81m

因为 h c " > h t ，该水跃为远驱水跃。

3）溢流坝下游发生远驱水跃，需要修建消力池。

估算消力池深d ，取水跃淹没系数 σj ＝1.05

则池深约为 d = σj h c " - h t =1.0535.81 – 4.7 = 1.40 m

水

力学补修模拟复习题（三）

1. 某流体的运动粘度v =3×10-6m 2/s,密度ρ=800kg/m3, 其动力粘度μ为( )

A.3.75×10-9Pa ·s B.2.4×10-3Pa ·s

C.2.4×105Pa ·s D.2.4×109Pa ·s

2. 图中相互之间可以列总流伯努利方程的断面是

A.1-1断面和2-2断面 B.2-2断面和3-3断面 C.1-1断面和3-3断面

D.3-3断面和4-4断面

律是( )

3. 如图所示，孔板上各孔口的大小形状 A. e 存在极大值 B. e 相同，则各孔口的出流量是( ) 存在极小值

A.Q A >QB C. e 随h 增加而单调增加 D. e B.Q A =QB 随h 增加而单调减少

C.Q A

A.M 3型 B.C 3型 C.S 3型 D.H 3型

9. 根据堰顶厚度与堰上水头的比值，堰4. 并联管道A 、B ，两管材料、直径相可分为( )

同，长度 A. 宽顶堰、实用堰和薄壁堰 B. B =2 A ，两管的水头损失自由溢流堰、淹没溢流堰和侧收缩堰关系为( )

C. 三角堰、梯形堰和矩形堰 D. A. h 溢流堰、曲线型实用堰和折线型实用fB =h fA 堰

B. h 10. 速度v 、长度l 、运动粘度v 的无量fB =2h fA

纲组合是( )

C. h fB =1.41h fA A.

vl 2

v 2l

D. h fB =4h fA v 2l 2C.

vl v

5. 如图所示，水泵的扬程是( ) 二、填空题(本大题共10空，每空1 A. z 分，共10分)

1 不写解答过程，将正确的答案写

B. z 在每小题的空格内。错填或不填2 均分无。

C. z 1+ z 11. 潜体所受浮力的大小与其所在液体2 的______成正比。

D. z 1+ z 12. 恒定流是各空间点上的运动参数都2+h w

不随______变化的流动。

13. 圆管流的临界雷诺数Re c 为

______。

6. 在已知通过流量Q 、渠道底坡i 、边14. 水由孔口直接流入另一水体中，称坡系数m 及粗糙系数n 的条件下，为______出流。

计算梯形断面渠道尺寸的补充条件15. 在相同的作用水头作用下，同样口及设问不能是( ) 径管嘴的出流量比孔口的出流量 A. 给定水深h ，求底宽b

______。

B. 给定宽深比β，求水深h 与底宽b 16. 渠道中的水深h 大于临界水深h c C. 给定最大允许流速［v ］max ，求水时，水流流态为______。

底h 与底宽b

17. 水跃函数相等的两个不同水深称为 D. 给定水力坡度J ，求水深h 与底宽

______。

18. 自由出流宽顶堰堰上水流流态为7. 断面单位能量e 随水深h 的变化规

______。

四、简答题(本大题共4小题，每小题5分，共20分)

26. 试述液体静力学的基本方程

z +p ρg

=C 及其各项的物理意义。

7. 如图所示，一倒置U 形管，上部为油，其密度ρ

o i l

=80

0试k 根g 据/棱m

柱3

形，渠用道来非测均定匀水渐管变中流的微A 分点方流程速分u

析A

，2

若型读水数面△曲h 线=的2变0化0趋m 势m 。

，五、计算题(本大题共4小题，每小题求10分，共40分) 该30. 如图所

点示，一流矩形速平板μ

闸门A

AB ，。宽

b=2m28. 如何判别圆管和非圆管有压流中的，与水流态? 平面29.

夹

角

α=30°，其自重G=19.6kN ，并铰接于A 点。水面通过A 点，水深h=2.1m ，试求打开闸门的最大铅直拉力T 。 31.

如图所示，文丘里流量计管道直径

=200m m ，喉管直径d

=100m m ，水银差压计读数y =20m m ，水银密度ρ

=13.

6×10

k g /m

，忽略管中水头损失，试求管道输水流量Q 。

32. 有一浆砌块石的矩形断面渠道。已

知渠道长l =500m,底宽b=3.2m，渠中水深h 0=1.6m,粗糙系数n=0.025，通过的流量Q=6m3/s，试求沿程水头损失。 3

3. 水塔经图示管道系

统供水。已知供水流量Q =0. 1m

/s , 各段管长l

=100m , l

=50m , l

00m , 各段管道直径d

=200m m (比阻a

=9. 029s

) , d

=150m m (比阻a

=41. 85s

) ,

试求：(1)各并联管段的流量Q 2，Q 3；

(2)水塔水面高度H 。

水力学试题参考答案

一、单项选择题(本大题共10小题，每小题2分，共20分)

1.B 2.C 3.B 4.A 5.D

6.D 7.B 8.C 9.A 10.D 二、填空题(本大题共10空，每空1分，共10分) 11. 密

度 12. 时间 13.2300

或

2000

14. 淹没 15. 16. 缓流 17. 18. 急流 19. 均

共

轭

水

p A μ2p A

=B 大 + ρg 2g ρg

深

μA =匀

水深小于正常水深，但大于临界水深，流动为缓流分子：hi, I－Jhc , Fr0 分式：dh/ds

(p B -p A ) ρ

20. 弗劳德

三、名词解释题(本大题共5小题，每小题2分，共10分)

21. 相邻流层在发生相对运动时产

生内摩擦力的性质叫粘性；或者答粘性是流体阻抗剪切变形速度的特性；或者答粘性是流体的内摩擦特性均可。

22. 设想过流断面上速度v 均匀分

布，通过的流量等于实际流量，此速度v 定义为该断面的平均流速，即v

Q A

25. 正常水深等于该流量下临界水深时的渠底坡度。

四、简答题(本大题共4小题，每小题5分，共20分) 26. 物理意义：

z:单位重量液体具有的相对于基准面的重力势能，简称位能。

ρg

：单位重量液体具有的压强势能，简称压能。

Z+p

ρg

:单位重量液体具有的

总势能。

Z+

ρg

=C：静止液体中各点

单位重量液体具有的总势能相等。 27. 解：根据元流伯努利方程，如图，有：

p B -p A =(ρg -ρoil g ) ∆h

=(1-0.8)⨯103

⨯9. 8⨯0. 2 =392Pa μA =

2⨯392

1000

=0.885m/s

答：A 点流速为0.885m/s。 28. 用临界雷诺数作为流态的判别标准

对于管流：若

Re =

>Re c =2300或2000，流动为紊流

对于非圆管道，特征长度为水力半径R ，雷诺数

Re =vR

，此时，相应的临界

雷诺数为575和500

Re =

>Re c =575或500，流动为紊流

若特征长度取为当量直径，则

Re c 仍为2300或2000。

29．

dh ds =

i -J

1-Fr 2

10分，共40分)

30．闸门AB 上的水压力P=ρgh c ⋅lb , l 表示闸门AB 的长度。

sin 30︒

=2h

h c =

h 2

P =ρg ⋅

⋅2h ⋅b =ρgh 2b =86. 44KN

作用点D ，AD=23l =

重力G 作用点C ，AC=1

∑M

=0-Tl cos 30︒+p ⋅4l

3h +G ⋅2

cos 30︒=

1(p ⋅

42h 3h +G ⋅h ⋅

) 2

=76.34kN

打开闸门的最小铅直拉力为76.34kN

31.解：列1-1，2-2断面的总流伯努利方程

z p v 22

1a 11p 2α2v 1+ρg +2

2g =z 2+ρg +

取α1=α2=1，有

22 得 Q3=0.033m/s v 2-v 1p p

=(z 1+1) -(z 2+2) 3

2g ρg ρg Q2=0.067m/s

p p ρ

(z 1+1) -(z 2+2) =(m -1) y =0. 252

D.2.5

6. 明渠渠首断面的过水断面面积为10m 2，渠尾面积为15m 2。若渠首ρg ρg ρ22v πd 1πd 214=v 2

v =v d 201.

12(d ) 2=v 2() 2=0. 25v 2

10. 2

将（2）、（3）代入（1），得 v2=2.295m/s

πd 2

2314. ⨯01. 2v 24=2. 295⨯4

=0.0

18m 2

32.R=

bh 0b +2h =3. 2⨯16.

3. 2+2⨯16.

=0.80m C=

1R 1/6=1

⨯08. 1/6n 0. 025

=38.54m0. 5

A=bh=5.12m

v =

A =6

512.

=1.17m/s =c RJ , J =v 2117. 2

v C 2R =

38. 542⨯0. 8

=0.00115

h f =Jl =000115. ⨯500=0576. m 33.(1)h f 2

=h f 3

a 2Q 2

2l 2Q 2=a 3l 33

(Q 2

Q ) 2=3l =432

Q 2

Q =2 3

2+Q3=0.1m/s

(2)H=h f 1+h f 2+h f 4

a l 2+a 22

11Q 12l 2Q 2+a 4l 4Q 4

=27.45m

水力

学补修模拟复习题（四）

一、单项选择题(在每小题的四个备选

答案中，选出一个正确答案，并将正确答案的序号填在题干的括号内。每小题2分，共20分) 1. 一密闭容器内下部为水，上部为空

气，液面下4.2米处的测压管高度为2.2m ，设当地压强为98KPa ，则容器内液面的绝对压强为( ) 水柱。 A.2m B.1m C.8m D.-2m

2. 理想流体是一种( ) 的假想流体。

A. 动力粘度μ为0 B. 速度梯度

为0 C. 速度u 为一常数 D. 流体没有剪切变形

3. 断面平均流速v 与断面上每一点的实际流速u 的关系是( ) 。 A.v=u

B.vu D.v ≤u 或v ≥u 4. 在并联管路问题中，有( ) 。 A. 流经每一管路的水头损失相加得总水头损失

B. 流经所有管路的流量相同 C. 并联的任一管路的水头损失相同 D. 当总流量已知时，可直接解得各管的流量

5. 水力最优的矩形断面渠道，底宽b 和水深h 之比βb

h =

为( ) 。 A.0.5 B.1 C.2 的流速为3m/s，则渠尾的流速为( ) 。 A.0.5m/s

B.1m/s

C.2m/s D.2.5m/s

7. 在渐变流过流断面上，动压强分布满足( ) 规律。 A.z+p γ>0 B.z+p

=c D. 以上都不是 8. 边界层分离只可能发生在有压强梯度的区域，即( ) 的区域。

dp dx

dx >0 C. dp dx

=0 D. 以上都不是

9. 明渠水流由缓流过渡到急流时发生( ) 的水力现象。

A. 水跃 B. 水跌 C. 连续过渡 D. 都可能 10. 进行石油输送管路的水力模型试验，要实现动力相似，应选的相似准则是( ) 。

A. 雷诺准则 B. 弗劳德准则 C. 欧拉准则 D. 以上都不是二、填空题(共20分) 1.(本小题2分)

流体质点加速度由_______和_______两部分组成，恒定流动_______加速度为零，均匀流动______加速度为零。

2.(本小题3分)

哪个对? 哪个错? 说明其原因。

如图，相同条件(d1=d2,h 1=h2) 的孔口与管嘴出流，问：

(1)v1______v2(用等号或不等号表示)

(2)Q1_____Q2(用等号或不等号表示)

3.(本小题3分)

真实渗流的流速________渗流模型的流速，因为_______________。 5.(本小题2分)

有一直径d=25mm的水管，流速v=1.0m/s，水温为10℃时的运动粘度ν=1.31×10-6m 2/s，则管中流体的流态为_______(填层流或紊流) 。 7.(本小题3分)

_______堰是主要用作测量流量的设备；_______堰则适用于水利工程中的大、中型溢流坝中；而小桥孔过流可利用_______堰流来计算。 8.(本小题3分)

明渠水流模型试验，应采用_______相似准则。若其长度比尺为9，则模型流量应为原型流量的_______。三、简述题(共12分) 1.(本小题6分)

如图所示两种液体盛在同一容器中，其中ρ1

1=z p

2+2ρ 1g ρ2g (2) z p 2+

p g =z 3+3ρρ 23g

2.(本小题12分)

设水流由水箱经水平串联管路流入

大气，如图所示。已知AB 管段直径

2.(本小题6分)

d h V 2

1=0.25m，沿程损失fAB =0.41 何谓长管? 何谓短管? 虹吸管、并联2g

，

管道分别可用哪一种管道(长管还是BC 管段直径d 2=0.15m，已知损失

短管) 计算? =0.5V 2

h fBC 2四、作图(共8分)

2g ，进口局部损失

绘出(a),(b)两种情况下，管道进口h V 2

j1=0.51前、后一段距离内的总水头线和测压2g ，突然收缩局部损失

管水头线示意图。 h V 2

j2=0.322

，试求管内流量Q 。

(a) v0=0 (b) v0≠0 五、计算题(共40分) 1.(本小题8分)

(1)(本小题5分) 如图(a)中的直径

D=150mm，重量G=10N的活

塞浸入水中，并在压力P 作用3.(本小题12分)

箱中的水深H 。

设在现场用注水法测定潜水含水层土壤的渗透系数k

值，已知钻孔直径

d=30cm，直达不透水层，如图所示，注入流量Q=400cm/s，井中水深h 0=5m，未注水前天然含水层厚度H=3.5m，影响半径R=150m，求渗透系数k 值。

1.(本小题6分)

(1)错。因为点1和点2不是同一种液体。

(2)对。因为点2和点3是同一种液体且连续，符合水静力学基本方程适用条件。 2.(本小题6分)

长管是指管道中的水头损失以

沿程损失为主，局部损失和流速水头所占的比重很小，在计算中可以忽略的管道。

V 22

∴3+0+0=0+0+ +hw (1)

而h w =0.5

12V 12V 2V 2

+0. 4+0. 32+0. 52g 2g 2g 2g

(2) 因V 1=

短管是指局部水头损失和流速

水头与总水头损失相比具有相当数值，计算时不能忽略的管道。

虹吸管可由短管理论计算；并联

A 2d 0. 152

V 2=(2) 2V 2=() V 2=0. 36V 2A 1d 10. 25

所以(2)式为 h w =

221(0. 36V 2) 22(0. 36V 2) 28V 21V 2

+++

22g 52g 252g 22g

水力学试题参考答案

一、单项选择题(每小题2分，共20分)

管道可由长管理论计算。

四、作图题(共8分)

1.C 2.A (a)v (b)v0≠0 0=0 3.D 4.C 五、计算题 (共40分) 5.C

1.(本小题8分)

6.C 7.C (1)( 本小题5分)

8.B 9.B M 点压强与活塞底部压强相10.A

二、填空题(共20分)

1. 当地(或时变) 加速度、迁移(或位

变) 加速度；当地(或时变) 、迁移(或位变)

2.(1)v1>v2； (2)Q1

4. 大于；因为真实渗流场的孔隙面积小于渗流模型的孔隙面积 5. 势流叠加；不等于 6. 紊流

7. 薄壁(堰) ；曲线型实用(堰) ；宽顶(堰)

8.) 弗劳德数；1∶243 三、简述题(12分)

=906N/m2 h= P M =等，即

(3) 代

入

(1)

式

得

：

P +G 6+10 =

π23. 14D ⨯0. 15244

222

V 2V 2V 2

+0. 94=1. 943= 2g 2g 2g

V 2=

2⨯9. 8⨯3

=5.51m/s,

1. 94

P M 906

= =0.09m γ9800

V 1=0.36V2=1.98m/s Q=A1V 1=1.98=0.097m3/s 3.(本小题12分)

解对于矩形渠道，均匀流时各水力要素为： A=bh0=5h0 x=b+2h0=5+2h0

(2)(本小题3分)

压力表的测管高度为

(0.25)2

P 39. 2= =4.0H20。 ρg 9. 8

水箱中水深H=4+h=4+1=5m 2.(本小题12分)

对水箱水面和出口断面写总流伯努利方程(动能修正系数均取1.0)

5h 0A

R= =

4.(本小题8分)

根据普通完全井的浸润线方x 5+2h 0

R 1/6

=10. 017R 1/6

代入明渠均匀流基本公式： Q=ACRi =

A n

R 2/3i 1/2

中得

10=

5h 05h 02/0. 017⨯(5+2h ) 3

⨯0. 0003

经试算得明渠均匀流的正常水深h 0:

h 0=1.88m

渠中断面平均流速： v=

Q 10A =5⨯1. 88

=1.06m/s (1)波速法：

在矩形渠道中有h =h0, 则干扰微波的波速： c=

g h =. 8⨯1. 88=4.29m/s

∴ v=1.06

(2)临界水深h k ：

在矩形渠道中，临界水深： h k =

aq 2g =3a g (Q b ) 2=1102

9. 8(5

) =0.74m

∴ h 0>hk ，即明渠中水流为缓流

(3)佛汝德数Fr:

v 2 Fr=1. 062

gh =9. 8⨯1. 88

0=0.061

∴ Fr

程

h 2. 73Q 0-z 2=0k lg r

r 0

可得

R k=0.73Q

r 0

h 20-H 2

=0.73×400lg

15010-6

0. 1552

-3. 52

=6.87×10-5m/s =0.00687cm/s

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