水力学期末考试复习题及答案

1、选择题：（每小题2分）

（1）在水力学中，单位质量力是指（ c ）

a、单位面积液体受到的质量力；b、单位体积液体受到的质量力； c、单位质量液体受到的质量力；d、单位重量液体受到的质量力。 （2）在平衡液体中，质量力与等压面（ d ）

a、重合； b、平行 c、相交； d、正交。 （3）液体中某点的绝对压强为100kN/m2，则该点的相对压强为b a、1 kN/m2 b、2 kN/m2 c、5 kN/m2 d、10 kN/m2 （4）水力学中的一维流动是指（ d ） a、恒定流动； b、均匀流动；

c、层流运动； d、运动要素只与一个坐标有关的流动。 （5）有压管道的管径d与管流水力半径的比值d /R=（ b ） a、8； b、4； c、2； d、1。

（6）已知液体流动的沿程水力摩擦系数与边壁相对粗糙度和雷诺数Re都有关，即可以判断该液体流动属于c

a、层流区； b、紊流光滑区； c、紊流过渡粗糙区； d、紊流粗糙区 （7）突然完全关闭管道末端的阀门，产生直接水击。已知水击波速c=1000m/s，水击压强水头H = 250m，则管道中原来的流速v0为c

a、1.54m b 、2.0m c 、2.45m d、3.22m （8）在明渠中不可以发生的流动是（ c ） 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。 （9）在缓坡明渠中不可以发生的流动是（ b ）。

a、均匀缓流； b、均匀急流； c、非均匀缓流； d、非均匀急流。 （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b

a、 缓流； b、急流； c、临界流； （11）闸孔出流的流量Q与闸前水头的H（ d ）成正比。 a、1次方 b、2次方 c、3/2次方 d、1/2次方 （12）渗流研究的对象是（ a ）的运动规律。 a、重力水； b、毛细水； c、气态水； d、薄膜水。 （13）测量水槽中某点水流流速的仪器有b

a、文丘里计 b、毕托管 c、测压管 d、薄壁堰

（14）按重力相似准则设计的水力学模型，长度比尺λL=100，模型中水深为0.1

米，则原型中对应点水深为和流量比尺为d

a、 1米，λQ =1000； b、10米，λQ =100；

c、1米，λQ =100000； d、10米，λ

Q=100000。

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。 （ x ） （2）水流总是从压强大的地方向压强小的地方流动。 （ x ） （3）水力粗糙管道是表示管道的边壁比较粗糙。 （ x ） （4）粘滞性是液体产生水头损失的内因。 （ T ） （5）同样条件下直接水击比间接水击更不安全。 （ T ） （6）在正坡非棱柱渠道内可以形成均匀流。 （ X ） （7）矩形断面水力最佳断面的宽深比β=2。 （ T ） （8）断面比能沿流程总是减小的。 （ X ）

（9）在流量和渠道断面形式一定的条件下,跃前水深越大，跃后水深也越大。（ X ） （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。 ( T ) 3、填空题：（每小题2 ～ 4分）

（1） 牛顿内摩擦定律适用的条件是 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，则该点的相对压强为

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 hk，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Ts  水击相长Tr的水击，称为

水击，把Ts  Tr的水击称为水击。 答案：直接， 间接。 (9) a2型水面曲线是发生在 坡上的 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， 减小。

(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hc的共轭水深 hc’’ ht(ht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vp=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，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。

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

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。

RR（4）为什么舍齐公式 v  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均匀渐变层流渗流，同一过水断面上各点的渗流流速都相等且等于v= kJ。

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)

v0=0 测 压 管 水 头 线 总 水 头 线 v0=0 解：

（2）定性绘出图示棱柱形明渠内的水面曲线，并注明曲线名称及流态。(各渠段均充分长，各段糙率相同) (5Ki 1iK 分) 解： 6、计算题： （1） 图示一跨河倒虹吸管，正方形断面面积为 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 ? （ 10N1K缓流a1N1缓流b1N3b2急流i 1iKKN3 分）

解： 按短管计算，取下游水面为基准面，对上下游渠道内的计算断面建立能量方程

lv2 Hhw( (5分) )4R2g计算方形管道断面的水力半径和局部水头损失系数

A R0.2m , 0.220.51.01.9

 将参数代入上式计算，可以求解得到

 v4.16m/s , QvA2.662m3/s (5分) 即倒虹吸管内通过的流量为2.662m3/s 。

（2） 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 =5.5 m。由水箱至喷嘴的水头损失hw = 0.5m。用压力表测得橡胶管与喷嘴接头处的压强p = 4.9Ncm2。如用手握住喷嘴，需要多大的水平力

R，行近流速v0=0，取动能校正系数和动量校正系数均为1。 （15分）

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

2v20.5 (5分) H00002g求得喷嘴出口流速和流量为 v22g59.9m

sm3 Qv2A20.000314 (1.5分) s橡胶管道内的流速为

Q v3 (1分) 0.70m6

sA3

对于喷嘴建立x方向的动量方程

p3A3RQ(v2xv3x)

Rp3A3Q(v2v3)187.79N (6.5分)

水流对喷嘴冲击力为 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 ，求通过的流量Q。 (9分) 解：计算渠道断面水力要素，

过流断面面积 Abhmh239m2 (1.5分) 湿周 xb21m2h18.49 m (1.5分)

A2.11 m (1分) x1116 舍齐系数 CR80.90m2/s (2分)

n通过的流量 Q = AC (R i)0.5 = 144.93 m3/s (3分) 水力半径 R

（4）某矩形断面渠道中筑有一溢流坝。已知渠宽B＝18m，流量Q＝265m3/s，坝下收缩断面处水深hc=1.1m，当坝下游水深ht=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？ （4分） 3) 是否需要修建消能工？若需要修建消能工，估算消力池深。 （4分） 解：1)计算临界水深hk，判断收缩断面和下游水流流态， q = Q/B =265/18 =14.72 m3/sm hk3q2214.7232.81m g9.8因为收缩断面水深 hc =1.1 m  hk 为急流，下游水深ht=4.7m  hk 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hc的共軛水深hc\"

hcq2hc\"＝2(18gh31)

c1.114.722＝2(189.81.131) ＝5.81m 因为 hc\"  ht ，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 j ＝1.05 则池深约为 d = j hc\"- ht =1.055.81 – 4.7 = 1.40 m

水力学模拟题2

。

一、选择题（每小题1分，共5分） 1、明渠均匀流可能发生在：（ ）

A、平坡棱柱形渠道；B、顺坡棱柱形渠道；C、逆坡棱柱形渠道；D、都有可能。 2、某水库水深为10m处的绝对压强为：（ ） A. 10kPa；B. 98kPa；C. 147kPa；D. 196kPa。 3、在圆管流中，层流的断面流速分布符合：( )

A、均匀规律；B、直线变化规律； C、抛物线规律；D、对数曲线规律。 4、圆柱形外管嘴的正常工作条件是：（ ） A. A. l(3～4）d，H09m； B. B. l(3～4）d，H09m； C. C. l > (3～4) d,H09m； D. D. l < (3～4) d,H09m。 5、粘性液体总水头线沿程的变化是：（ ） A.

A. 沿程下降；B. 沿程上升；C. 保持不变； D. 前三种情况都有可能。 二、填空题（每空2分，共12分）

1、水力最优矩形断面的宽深比是 ，其水力半径等于 的一半。 2、水的运动粘滞系数随温度的升高而_ _，它的单位是 。 3、紊流时粘性底层厚度随雷诺数的增加而 。 4、明渠均匀流的 和 等物理量沿程不变。

5、在流量一定，渠道断面的形状、尺寸和壁面粗糙一定时，随底坡的增大，正常水深将 ，临界水深将 。

6、由于薄壁堰具有稳定的 和 关系，一般多用于实验室及小河渠的 测量。

三、简答题（每小题5分，共18分）

１、试分别说明雷诺数Re，佛汝德数Fr的物理意义及其在水力学中的主要用途？ （5分） 2、什么是水击？减小水击压强的措施有那些？（5分） 3、“恒定流与非恒定流”，“均匀流与非均匀流”，“渐变流与急变流”是如何定义的？ （8

分）

五、计算题（共65分）

1、某有机玻璃矩形断面明渠，底宽b0.15m，水深h0.065m，渠底坡i0.02，均匀流时测得流量Q20L/s，试求渠道的粗糙系数n值。（10分）

2、一矩形断面渠道，如图所示。已知闸前水深H14m，闸门开启高度e1m，渠道底宽b3m，闸孔垂直收缩系数0.62，闸门局部水头损失系数0.1，两段渠道的底坡分别为：i10，i20.05，渠道糙率n0.04，不计闸前行进流速，试判别第二段渠道中的水流为缓流或急流？并定性绘出两段渠道中的水面曲线（两段渠道均充分长）。（提示：能量方程求出流量，在求出临界水深以及临界底坡）（15分）

3 3、某矩形断面渠道中筑有一溢流坝。已知渠宽b18m，流量Q265m/s，坝下收缩

断面处水深c，当坝下游水深t时，试（1）判别收缩断面处和坝下游的流态？（2）下游是否需要修建消能工？（15分）

4、如图所示为一平面闸门AB，宽b5m，闸门在水深H8m下工作。求闸门所受静水总压力的大小和作用点。（10分）

h1.1mh5m 5、图示一跨河倒虹吸管，管道直径d1.0m，管道总长l50m，折角、进口和出口的

水位差H5m，求通过的流量Q? 绘制管道的总水头线和测压管水头线（15分）

局部水头损失系数分别为ζ1=0.2，ζ2=0.5，ζ3=1.0，沿程水头损失系数λ=0.024，上下游

水力学答案

一、选择题（每小题1分，共5分） 1.B 2.D 3.C 4.B 5.A 二、填空题（每空2分，共12分） 1、 2 ； 水深

2

2、降低；m/s 3、减小

4、水深和断面平均速度 5、减小 ； 不变

6、流量 和 水头 ； 流量

三、简答题（每小题5分，共18分）

１、答：（1）雷诺数Re的物理意义：它表征液流惯性力与粘滞力的对比关系，即Revd/v。在水力学中主要用它来判别液流的型态是层流还是紊流。佛汝德数Fr的物理意义：它表征液流惯性力与重力两种作用力的对比关系。其能量意义是表示过水断面单位重量液体平均动

v22gFr2h。在水力学中主要用它判别水流的流态是能与平均势能之比的二倍开平方，即

缓流、临界流或急流。

2、答：压力管道中，由于管中流速突然变化，引起管中压强急剧增高（或降低），从而使管道断面上发生压强交替升降的现象，称为水击。 工程上常常采取以下措施来减小水击压强： （一）延长阀门（或导叶）的启闭时间T （二）缩短压力水管的长度 （三）修建调压室

（四）减小压力管道中的水流流速v0 3、答：（1）沿程水头损失实测装置 ①设备

从水位恒定的水塔引出管道，与需要测量水头损失的新钢管相联，为了便于操作和计算，该管水平放置，两端各开一个测压孔，测压孔直径d6.0mm左右的测压管，用橡皮管与压差计相连接。测压孔间距L视采用压差计类型和测量精度而定，做到读数准确，误差在5％以内。

在测压孔两端设A、B两个闸阀，控制流量与排气。闸阀距测压孔距离应大于（6～10）d，（d为新钢管直径），避免闸阀后旋涡水流对测压管测流的影响。

在管道出口采用重量法或体积法测量流量。也可在管路上装流量计测量流量。 ②工作原理

水塔水位恒定，当闸门开度一定时，管中通过的流量一定，测出流量。管道直径保持不变，

经过管道的水流为有压均匀流，水力坡度与测压管坡度相等，由压差计测出压差经简单换算即得长度为L的管道的沿程水头损失，即

hfp1p2z1z2（2）沿程阻力系数在紊流光滑区的变化规律

pp2122v1v212g

大量实验证明，在紊流光滑区，沿程阻力系数只与雷诺数Re有关，与绝对粗糙度无关。

五、计算题（共65分） 1.（10分）

m2 解：过水断面面积Abh0.150.0650.00975湿周

b2h00.1520.0650.28m

RA水力半径

210.009750.0348m0.28

21A0.00975nR3i20.034830.0220.0085Q0.0173

2、（10分）

解：c由能量方程得

2he0.6210.62m

2则

vvHhccc2g2g

vc

2g(Hhc)29.8(140.62)15.44m/s110.1

2Q228.7232.11m22gb9.83

QAcvchcbvc0.62315.4428.72m3/s

hK3

临界水深时所对应的个水力要素为：

Kb2hK322.117.22m

1161bhK16132.1116cKRK()()24.46m0.5/snnK0.047.22 g9.87.22iK2K0.0394224.463CKBK

由于iiK，故第二段渠道为陡坡，且综合分析其水面线为b2型降水曲线，hhK,水流

为急流。 3、（15分）

q解：（1）

Q26514.72m3/smb18

hK3q2314.7222.81mg9.8

hc1.1mhK，ht5mhK，收缩断面处为急流，下游水流为缓流，所以溢流坝下游必

定发生水跃。

（2）

hcq20.614.722hc\"(1831)(181)5.81m3229.81.1ghc

hthc\"，下游发生远离式水跃。

4、（10分）

9.882Pb51568KN22解： H8e2.67m33

5、（15分）

解： 按短管计算

H2c1Ld1500.0240.520.21.01.00.568

QcA2gH0.56841.0229.854.41m3/s水力学练习题及

参考答案

一、是非题(正确的划“√”，错误的划“×)

1、理想液体就是不考虑粘滞性的实际不存在的理想化的液体。 （√） 2、图中矩形面板所受静水总压力的作用点与受压面的形心点 O重合。(×)

3、园管中层流的雷诺数必然大于3000。 × 4、明槽水流的急流和缓流是用Fr判别的，当 Fr＞1为急流。 (√) 5、水流总是从压强大的地方向压强小的地方流动。 （×） 6、水流总是从流速大的地方向流速小的地方流动。 （×） 6、达西定律适用于所有的渗流。 （×） 7、闸孔出流的流量与闸前水头的1/2次方成正比。 （√）

8、渐变流过水断面上各点的测压管水头都相同。 (√) 9、粘滞性是引起液流运动能量损失的根本原因。 (√) 10、直立平板静水总压力的作用点就是平板的形心。 （×） 11、层流的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。 √ 12、陡坡上出现均匀流必为急流，缓坡上出现均匀流必为缓流。 (√)

13、在作用水头相同的条件下，孔口的流量系数比等直径的管嘴流量系数大。 (×) 14、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。 (√) 15、直立平板静水总压力的作用点与平板的形心不重合。 （√） 16、水力粗糙管道是表示管道的边壁比较粗糙。 × 17、水头损失可以区分为沿程水头损失和局部水头损失。 (√) 18、牛顿内摩擦定律适用于所有的液体。

(×)

19、静止液体中同一点各方向的静水压强数值相等。 （√） 20、明渠过流断面上各点的流速都是相等的。 × 21、缓坡上可以出现均匀的急流。 (√) 22、静止水体中,某点的真空压强为50kPa，则该点相对压强为-50 kPa。 (√) 24、满宁公式只能适用于紊流阻力平方区。 (√) 25、水深相同的静止水面一定是等压面。

(√)

26、恒定流一定是均匀流，层流也一定是均匀流。 （×） 27、紊流光滑区的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。 √ 28、陡坡上可以出现均匀的缓流。 (×) 29、满宁公式只能适用于紊流阻力平方区。 (√) 30、当明渠均匀流水深大于临界水深，该水流一定是急流。 (×) 31、缓坡上只能出现非均匀流缓流。 （×） 32、静水压强的大小与受压面的方位无关。

(√)

33、水泵的扬程就是指水泵的提水高度。 (×) 34、恒定总流能量方程只适用于整个水流都是渐变流的情况。 （×） 35、平坡渠道中不可能发生均匀流。 (√) 36、当明渠均匀流水深大于临界水深，该水流一定是急流。 （√） 37、水跃只能发生于平底明渠中。 (×) 二、单项选择题(填写唯一正确答案的编号)

1、 作用水头相同时，孔口的过流量要比相同直径的管咀过流量 （2） (1)大 ; (2)小 ； (3)相同 ； (4)无法确定 。 2、根据静水压强的特性，静止液体中同一点各方向的压强

（1）

(1) 数值相等; (2) 数值不等;(3) 仅水平方向数值相等;(4) 铅直方向数值最大 。 3、已知水流的沿程水力摩擦系数 只与边界粗糙度有关，可判断该水流属于 （4） 1 层流区 ； 2 紊流光滑区 ； 3 紊流过渡粗糙区 ； 4 紊流粗糙区 。

4、液体中某点的绝对压强为100kN/m2，则该点的相对压强为 （2）

（1）1 kN/m2 （2）2 kN/m2 （3）5 kN/m2 （4）10 kN/m2 5、紊流的断面流速分布规律符合 （1）

1对数分布； 2直线分布； 3抛物线分布； 4椭圆分布。

6、长管的总水头线与测压管水头线 （1） （1）相重合； （2）相平行，呈直线； （3）相平行，呈阶梯状； （4）以上答案都不对。

7、渗流的达西公式只能适用于 （1） (1) 恒定均匀层流 (2) 恒定均匀紊流 (3)恒定均匀流； (4)非恒定流 。

8、液流的沿程水力摩擦系数与边壁粗糙度和雷诺数都有关，即可判断该液流属 （3）

1 层流区 ； 2 紊流光滑区 ； 3 紊流过渡粗糙区 ； 4  紊流粗糙区 。

9、堰流的流量与堰顶水头的 2 成正比。

1 1/2次； 2 3/2次方； 3 2次方； 4 1次方 。 10、溢流坝下泄水流收缩断面水深 hc0 的跃后水深为 hc02 ，形成远离水跃衔接的条件是 （3） (1) ht = hc02 (2) ht > hc02 (3) ht < hc02 (4) 无法确定 11、按重力相似准则设计模型，若几何比尺为100，则流速比尺为 （2）

（1）100； （2）10； （3）20； （4）50。

12、液体中某点的绝对压强为108kN/m2，则该点的相对压强为 （4） （1）1 kN/m2 （2）2 kN/m2 （3）8 kN/m2 （4）10 kN/m2

13、静止液体中同一点沿各方向上的压强 （1）

(1) 数值相等 ; (2) 数值不等 ; (3) 仅水平方向数值相等 。

14、矩形断面明渠水力最佳断面的宽深比β等于 （2）  1  1 ；  2  2 ；  3  3 ；  4  4 。 15、水泵的扬程是指

（2）

(1) 水泵提水高度 ； (2) 水泵提水高度+吸水管的水头损失；

(3) 水泵提水高度 + 吸水管与压水管的水头损失。 16、紊流粗糙区的水头损失与流速成 （2） 1 一次方关系； 2 二次方关系； 3 1.75～2.0次方关系 。 17、在平衡液体中，质量力与等压面 （3） （1）重合； （2）平行 ； （3）正交。

18、雷诺数是判别下列哪种流态的重要的无量纲数 3  1 急流和缓流 ； 2 均匀流和非均匀流 ； 3 层流和紊流； 4 恒定流和非恒定流。 19、闸孔出流的流量与闸前水头  3 成正比

1 1次方 ； 2 2次方 ； 3 0. 5次方 。 20、共轭水深是指 ( 1) (1) 水跃的跃前水深与跃后水深 (2) 溢流坝下游水流收缩断面水深

(3) 均匀流水深 （4）临界水深

21、图示容器中有两种液体，密度2 > 1 ，则 A、B 两测压管中的液面必为 (2) (1) B 管高于 A 管； (2) A 管高于 B 管； (3) AB 两管同高。

22、紊流的断面流速分布规律符合 （1）  1  对数分布 ；  2  椭圆分布 ；  3  抛物线分布 ；  4  直线分布 。

23平底棱柱形明渠发生水跃，其水跃函数 J (h1)与 J (h2)的关系是 （1）  1  J(h1)= J(h2)  2  J(h1)>J(h2)  3  J(h1)< J(h2)

24、盛水容器 a 和 b 的测压管水面位置如图 (a)、(b) 所示，其底部压强分别为 pa

和 pb。若两容器内水深相等，则 pa和pb的关系为 （1）

( 1) pa > pb (2) pa < pb (3) pa = pb (4) 无法确定

25、层流断面流速分布规律符合 （3）  1  对数分布 ；  2  直线分布 ；  3  抛物线分布 ；  4  椭圆分布 。 26、佛汝德数Fr是判别下列哪种流态的重要的无量纲数 （1）  1  急流和缓流 ；  2  均匀流和非均匀流 ；  3  层流和紊流；  4  恒定流和非恒定流。

27、紊流中粘滞底层厚度  比绝对粗糙高度  大得多的壁面称为 （1） （1）光滑面  2  过渡粗糙面 （3）粗糙面 （4）以上答案均不对

三、填空题(在空格中填写正确答案)

1、水力模型的重力相似准则是 模型与原型的佛汝德数相同 。 2、明渠的断面和流量不变时，水跃的跃前水深越大，则跃后水深越 小 。

3、底流式消能工的主要形式有降低护坦、修建消能坎、综合式消能池3种形式。

4．测量明槽流量的主要工具有_堰__ 、__量水槽_ 。 5、根据管道计算方法的不同，管道可分类为 长管 和 短管 。 6、渗流的达西公式是____v=kJ__。

7、测量管道流量的主要仪器有文丘里流量计、涡轮流量计。 8、 计算明渠均匀流的公式是QACRi。

9、根据管道中水击波传播时间与阀门关闭时间的对比关系，水击可分类为 （1） 直接水击 和 （2） 间接水击 。

10、底流式消力池中产生的水跃，要求是__微淹没___形式的水跃消能率高且稳定。 11、按重力相似准则设计的模型中，几何比尺为64，则流速比尺为 8 。 12、牛顿内摩擦定律适用条件是 牛顿流体 ，层流运动 13、理想液体与实际液体的主要区别是___是否存在液体的拈滞性____________ 14、实际液体在流动时产生水头损失的内因是 液体的粘滞性 ，外因是 边界条件的影响。

15、水跃是水流从_急_流过渡到 缓 流的局部水力现象；当流量一定，跃前水深增大时，则跃后水深是 减小 。

16、三种液体盛有容器中，如图所示的四条水平面，其中为等压面的是 B—B

四、问答题

1．．什么是液体的可压缩性？什么情况下需要考虑液体的可压缩性？

解：可压缩性是：当外界的压强发生变化时液体的体积也随之发生改变的特性。液体可压缩性一般情况下可以不必考虑，但是当外界压强变化较大，如发生水击现象时必须予以考虑。 2．有人说“均匀流一定是恒定流”，这种说法是否正确？为什么？

解：这种说法是错误的，均匀流不一定是恒定流。因均匀流是相对于空间而言，即运动要素沿流程不变，而恒定流是相对于时间而言，即运动要素不随时间而变。两者判别标准不同。 3．什么是相对压强和绝对压强？

4。写出水力半径R的表达式。

5、请分别叙说明渠均匀流水深和临界水深的含义和区别。

6、明渠的底坡可以分为哪些类型？

7、如何用临界水深hk与渠道内的水深h 来判别明渠水流的流态？

8、根据边界条件的不同，水头损失可以分为哪两类？

9、试叙述判断明渠水流流态有哪些方法。

10明渠均匀流产生的条件是什么？

六、根据题目要求解答下列各题 1、图示圆弧形闸门AB(1/4圆), A点以上的水深H＝1.2m，闸门宽B=4m，圆弧形闸门半径R=1m，水面均为大气压强。确定圆弧形闸门AB上作用的静水总压力及作用方向。

解：水平分力 Px=pc×Ax=74.48kN

铅垂分力 Py=γ×V=85.65kN, 静水总压力 P2= Px2+ Py2,

P=113.50kN,

H O R R A tan= Py/Px=1.15 ∴ =49°

合力作用线通过圆弧形闸门的圆心。

2、图示一跨河倒虹吸圆管，管径d＝0.8m，长 l=50 m，两个 30

。

B 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，沿程水头损失系

数λ=0.024，上下游水位差 H=3m。若上下游流速水头忽略不计，求通过倒虹吸管的流量Q 。

解： 按短管计算，取下游水面为基准面，对上下游渠道内的计算断面建立能量方程

lv2 Hhw( )4R2gA计算圆管道断面的水力半径和局部水头损失系数

Rd/40.2m , 0.220.51.01.9

3 将参数代入上式计算，可以求解得到

 v4.16m/s , QvA2.091m3

/s

即倒虹吸管内通过的流量为2.091m/s 。

3、某水平管路直径d1=7.5cm，末端连接一渐缩喷嘴通大气(如题图)，喷嘴出口直径d2=2.0cm。用压力表测得管路与喷嘴接头处的压强p=49kNm2，管路内流速v1=0.706m/s。求水流对喷嘴的水平作用力F (可取动量校正系数为1)

d1 v1 解：列喷嘴进口断面1—1和喷嘴出口断面2—2的连续方程：

得喷嘴流量和出口流速为：

3mQv1A10.00314s

1 R P2 2 1 x v2Q9.9m

sA2对于喷嘴建立x方向的动量方程

p1A1RQ(v2xv1x) Rp3A3Q(v2v3)187.8N

水流对喷嘴冲击力:F与R, 等值反向。

4、有一矩形断面混凝土渡槽，糙率n=0.014，底宽b＝1.5m，槽长L＝120m。进口处槽底

高程Z1=52.16m，出口槽底高程Z2＝52.04m，当槽中均匀流水深h0=1.7m时，试求渡槽底坡i和通过的流量Q。

解： i=（Z1-Z2）/L =0.001

Abh2.55m2

xb2h4.9m

A0.52m x111 CR664.06m2/s

n Rv=C(Ri)0.5＝1.46m/s Q= vA=3.72m3/s。

5、有一矩形断面混凝土渡槽(n=0.014)，底宽b＝1.5m,槽长L＝116.5m。进口处槽底高

程Z1=52.06m，当通过设计流量Q＝7.65m3/s时，槽中均匀流水深h 0=1.7m，试求渡槽底坡和出口槽底高程Z 2？

6、图示水箱一侧有一向上开口的短管，箱内水位恒定，水通过管嘴向上喷射。若管嘴出口至水箱水面的高度h=5 m，短管的总水头损失是短管流速水头的0.2倍，取动能校正系数α=1。求管嘴的出流速度v及此射流达到的高度z。

7、求图中矩形面板所受静水总压力的大小及作用点位置，已知水深H=2 m，板宽B＝3m。

8、图示一跨河倒虹吸管，正方形断面，边长b=0.8m，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，沿程水头损失系数 λ=0.024，已知通过流量 Q=2.662m3/s。若上下游的行进流速水头忽略不计，求上下游水位差H 。

9、有一水电站引水钢管，管道长度 L=2000 m，管中水流的流速v=2 m/s，管道水击波波速C＝1172 m/s。由于管道末端阀门在2秒内完全关闭，产生水击。

10、测定90°弯管的局部水头损失系数的试验装置如 题图所示。已知试验段 AB 长10 m ，管径d＝0.05m，弯 管曲率半径R＝d，管段沿程水力摩擦系数λ＝0.0264，实 测AB两端测压管水头差△h＝0.63cm，100秒钟流入量水箱的水体体积为0.028m3，试求弯管局部水头损失系数。 11、有一矩形断面混凝土渡槽，糙率n=0.014，底宽bB 水 A Δh 试判断水击类型；并求管中水击压强水头ΔH。 ＝1.5m，槽长L＝120m。进口处槽底高程Z1=52.16m，出口槽底高程Z2＝52.04m，当槽中均匀流水深h0=1.7m时，试求渡槽底坡i和通过的流量Q。 12、某溢流坝下收缩断面处水深hc=1.1m，已知单宽流量q＝14.72m2/s，当坝下游水深ht=4.7m时，1）求对应收缩断面处水深hc的跃后水深hc2 2）坝下游发生何种形式的水跃？是否需要修建消能工？ 解：1)计算临界水深hk，判断收缩断面和下游水流流态， hk3q2214.7232.81m g9.8因为收缩断面水深 hc =1.1 m  hk 为急流，下游水深ht=4.7m  hk 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hc的共軛水深hc2 hcq2hc2＝2(18gh31) c1.114.722＝2(189.81.131) ＝5.81m 因为 hc2  ht ，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。 13、 矩形断面渠道中有一平板闸门，渠宽b＝3m。 闸前水深H＝4m，闸下收缩断面水深hc=0.8m， 已知渠道流量Q=18m3/s。取动能和动量校正系数 均为1。求水流作用于闸门上的作用力。

Hhc

14、已知如图所示水平安装的文丘里流量计， 已测得压强

p1p21d11p1γ22hvd2=0.5m，

=-0.2m，水管的横

断面积A1=0.002m2，A2=0.001m2, 不计水头损失，求通过文丘里流量计的流量 Q为多少？

15、管道直径 d = 10 mm，通过流量 Q = 20 cm3/s，运动粘度 = 0.0101 cm2/s。问管中

水流流态属层流还是紊流？若将直径改为 d = 30 mm，水温、流量不变，问管中水流属何种流态？

16、有一水电站引水钢管，管道长度 L=2000 m，管中水流的流速v=2 m/s，管道水击波波速C＝1172 m/s。由于管道末端阀门在2秒内完全关闭，产生水击。

17、某矩形断面河道中建筑有一座WES堰型溢流坝，溢流堰宽b＝10m，在设计水头 Hd=2.50m时的流量系数为md=0.502，堰高P1=16m。问： （1）不考虑侧收缩和淹没影响，求通过堰型溢流的流量Q。 （2）若坝下收缩断面处水深hc=0.8m，当坝下游水深h t=3.5m时，坝下游是否发生水跃？如发生水跃，属于何种形式的水跃？是否需要修建消能工？ 试判断水击类型；并求管中水击压强水头ΔH。

18、有一矩形断面渠道底宽b＝1.5m，底坡i＝0.0004，糙率n＝0.014，当槽中均匀流水深h0=1.7m时，试求通过的流量Q 。

19、图示一水平放置的弯管，直径D=0.2 m，转角α=90°，1－1断面管轴处的动水压强为p1=40kN/m2，2－2断面与大气连通，管中流量为Q＝0.1m3/s，求水流通过弯管时对管壁的作用力。（取动能校正系数和动量修正系数均为1）

D 1 1 2 2 20、求图中圆弧形闸门AB所受静水总压力的大小及方向。已知水深H=4 m，板宽B＝2m。

A H

B

21、有一浆砌块石的矩形断面渠道，糙率n = 0.025，宽b = 6m，当Q = 14.0m3/s时，渠中均匀水深h = 2m，试判断渠道中的明渠水流流态。

22、某矩形断面渠道，通过的流量为Q=30m3/s，底宽为b=5m，水深为h=1m，判断渠内水流是急流还是缓流？如果是急流，试计算发生水跃的跃后水深是多少。

23、某矩形断面渠道中建有单孔平板闸门，已知平板闸门的宽度b＝6 m，闸前水深为 H=4m，闸孔流量系数μ=0.45，闸门开度e=0.5m，闸底板与渠底齐平。

（1） 不计闸前行进流速水头，按自由出流求过闸流量Q。

（2） 若闸下收缩水深hc＝0.4m，下游水深ht=2.5m，判断闸下水跃衔接的形式，并

确定是否需要修建消力池？。

H h c h th124、如图所示矩形平板闸门AB宽b=3m， 门重G=9800N，α=60°，h1 =1m，h2=1.73m。 试求：下游有水时启门力T，

h2Th325、有一水平放置的管道(如图)。管径d1=10 cm，d2=5 cm。管中流量Qv=10 L/s。断面1处测管高度H=2 m。不计管道收缩段的水头损失。取动能与动量校正系数均为1。求水流作用于收缩段管壁上的力。

26、有一浆砌块石的矩形断面渠道，糙率n = 0.025，宽b = 5m，当Q = 15.0m3/s时，渠中均匀水深h = 2m，试判断渠道中的明渠水流流态。

27、有一单孔水闸，平板闸门孔宽＝3.0 m，闸门开度e = 0.5m，闸前水深H＝6.0 m，闸孔流量系数μ=0.556，闸底板与渠底齐平。不计闸前行进流速水头，按自由出流求过闸流量Q。

28、水温 10。C时水流的运动粘滞系数为  = 0.0131 cm2/s，水管的直径为 10 cm，管中流速为 100 cm/s，试判别水流流态。

29、有一矩形断面渠道均匀流，底宽 b =10 m，水深 h = 3 m，糙率 n = 0.014，底坡i=0.001 。如流动在紊流粗糙区，求谢才系数C和流量Q，并判别是急流还是缓流。

30、有一虹吸管(如图)。已知管径d=10 cm，h1=1.5 m，h2=3 m，不计水头损失，取动能校正系数α＝1。求断面c－c中心处的压强pc。

32、有一单孔水闸，平板闸门孔宽b＝3.0 m，闸门开度e=0.5 m，闸前水深H＝6.0 m，闸孔流量系数μ=0.556，闸底板与渠底齐平。不计闸前行进流速水头，按自由出流求过闸流量Q。

e

33、某单孔WES型实用堰，孔净宽=18.0 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 ，不考虑侧收缩系数影响。堰下游收缩断面的水深hc=0.5m，收缩断面的宽为54m，下游水位低于堰顶，下游水深ht=3.5m。 （1） 求通过实用堰的流量Q

（2） 确定堰下游水跃衔接形式，说明堰下游是否需要修建消能设施？ （3） 如采用底流式消能，消能池中的水跃应达到什么要求？

Hhcht

34、图示直径为 20mm，长 450m 的管道自水库取水并泄入大气中，出口比水库水面低 13 m，已知沿程水头损失系数λ=0.04，进口局部水头损失系数ζ=0.5，求泄流量 Q 。(按短管计算)

35、图示左边为一封闭容器，盛有密度 1＝2＝1000kg/m3 的水，深度 h1 = 3 m 。容器侧壁装有一测压管，H= 0.5 m。右边为敞口盛水容器，水深 h2=2.2 m。求中间隔板 A、B、C 三点的压强。 ( 10分)

36 、已知如图所示的文丘里管，管路中通过流量Q = 10 l/s，d1 =5 cm， p1 =78.4 Pa，如果使2断面产生真空压强为6.37kPa，问d2应为多少？（不计水头损失） （ 10分)

1d11p1γ22hvd2

37、有一矩形断面渠道，底宽b＝1.5m，底坡i＝0.0004，糙率n＝0.014，当槽中均匀流水深h0=1.7m时，试求通过的流量Q , 并判别是急流还是缓流。

38、某矩形断面渠道中筑有一溢流坝。已知渠宽 b =18 m ，流量 Q =265 m3/s ，坝下收缩断面处水深 h c = 1.1m 当坝下游水深 h t =4.7 m 时，问：

（1）、坝下游发生何种形式的水跃？ （2）、是否需要修建消能工？

H

hcht