水文学试题及答案[1].doc

名词解释（共12分）
1、径流系数：降雨量与相应径流深之比。
     2、重现期：某事件在多年期间重复出现的时间间隔之平均数。
     3、水库调节周期：从库空到库满再到库空所经历的时间。
     4、防洪限制水位：汛期洪水来临前允许兴利蓄水的上限水位。三、是非题（共10分，在正确的题号上打“√”，在错误的题号上打“×”。）
1、一般而言，一次降雨所形成的河川径流包括地面径流、壤中流和浅层地下径流。
2、一流域年径流量的变差系数越大对水资源的开发利用越有利。
3、一般而言，水文资料系列越长其代表性越高。
4、P—Ⅲ型曲线有三个统计参数，即均值、变差系数和偏态系数。
5计算有特大值的不连序系列的经验频率的两种方法，对特大值经验频率的计算方法是不同的。
6、由设计暴雨推求设计洪水的过程引入了一个假定：暴雨与洪水同频率。
7、小流域设计暴雨采用暴雨强度公式法，而在暴雨强度公式中，当暴雨历时很长很长时，暴雨强度趋于零，显然边界条件不符合实际，因此采用暴雨强度公式设计暴雨的误差肯定是很大很大的。
8、同一流域不同时段长的单位线是相同的。
9、水库兴利调节计算的原理是水量平衡，而且是在调节周期内进行来水与用水的平衡计算。
10、水库调洪计算的原理仍然是水量平衡，只不过方程的具体形式与水库兴利调节计算的不同罢了。、1、对；2、错；3、对；4、对；5、错；6、对；7、错；8、错；9、对；10、错
1径流模数：单位面积上的产流量。
2、水文资料的一致性：水文资料系列的试验基础是相同的。
3、正常高水位：为满足兴利要求在供水期开始应蓄到的水位。
4、结合库容：汛期限制水位与正常高水位之间的库容。
1、选择题：
（1）在水力学中，单位质量力是指（ ）
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。
答案：c
（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。
答案：d
（3）水力学中的一维流动是指（ ）
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。
答案：d
（4）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
（5）同种液体通过两根相同长度，但粗糙高度不同的等直径长直管道，当雷诺数Re相
同时，它们的水头损失在（ ）内是相同的。
a、层流； b、层流至紊流过渡区； c、紊流光滑区；
d、紊流过渡区； e、紊流粗糙区
答案：a、b、c
（6）在缓坡明渠中不可能发生的流动是（ ）
a、均匀缓流； b、均匀急流； c、非均匀缓流； d、非均匀急流。
答案：a、c、d
（8）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
2、判断题：
（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）同样条件下直接水击比间接水击更不安全。（ ）
答案：正确
（5）在正坡非棱柱渠道内可以形成均匀流。（ ）
答案：错误
（6）矩形断面水力最佳断面的宽深比β=2。（ ）
答案：正确
（7）明槽水流的断面比能沿流程总是减小的。（ ）
答案：错误
（8）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。（ ）
答案：错误
3、问答题：
（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，在液体流动中引起能量损失，给分析液体运动带来很大困难。为了简化液体运动的讨论，引入了理想液体的概念，分析其运动规律，再考虑粘滞性加以修正，可以得到实际水流运动规律，这是水力学中重要的研究方法。
（2）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（ ），紊流粗糙区又称阻力平方区。
（3）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，只能消耗位能克服水流阻力。所以均匀流只能产生在正坡渠道中。
（4）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。
4、作图题：
定性绘出图示棱柱形明渠的水面曲线，并注明曲线名称及流态。(各渠段均充分长，各段糙率相同) 。

解：

5、计算题：
1． 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，沿程水头损失系数λ=0.024，上下游水位差 H=3m。求通过的流量Q。

解： 　

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=5.5M。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，取动能校正系数均为1

解：列水箱渐变流断面1-1和喷嘴出口断面2- 2能量方程

列X向动量方程

水流对喷嘴冲击力 即为手握喷嘴所需之力。
)
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 ，求流量Q。

解：m2
m

Q=A.C.(RJ)0.5=145.1 m3/s

]一、是非题（正确的划“√”，错误的划“×”）
　（本大题分10小题，每小题1.5分，共 15分）
1、在连续介质假设的条件小，液体中各种物理量的变化是连续的。 （ √ ）
2、相对压强可以大于、等于或小于零。 （ √ ）
3、紊流可以是均匀流，也可以是非均匀流。 （ √ ）
4、谢才系数C的单位是m × ）
5、在渗流模型中，任意一微小过水断面的平均渗流流速u应比该断面实际渗流的
真实断面平均流速u小。 （ √ ）
6、均匀缓流只能在缓坡上发生，均匀急流只能在陡坡上发生。 （ √ ）7、公式既适用于层流，也适用于紊流。 （ √ ）
8、串联长管道各管段的水头损失可能相等，也可能不相等。 （ √ ）
9、其它条件相同时，实用堰的流量系数大于宽顶堰的流量系数。 （ √ ）
10、局部水头损失系数可以用尼古拉兹的试验图来分析说明其规律。 （ × ）
（本大题分5小题，每小题2分，共10分）
1、静止液体中同一点各方向的压强 （ (1) ）
（1）数字相等 （2） 数值不相等
（3）仅水平方向数值相等 （3）铅直方向数值最大
2、可以形成均匀急流的明渠底坡是（ (2) ）
（1）缓坡 （2）陡坡
（3）平坡 （4）负坡
3、宽顶堰流量系数m的最大值为 （ （2） ）
（1）0.30 （2） 0.385 （3）0.502 （4）0.75
4、流函数 （ (3) ）
（1） 在等势面上为常数 （2）只有在无旋流中才存在
（3） 沿流线为常数 （4）表达了速度与压强的关系
三、思考题（4×8=32分）
1．图（a）表示一水闸正在提升闸门放水，图(b)表示一水管正在打开阀门放水，若它们的上游水位均保持不变，问此时的水流是非符合A1V1=A2V2的连续方程？为什么？

答：不符合，因连续方程适用条件为：恒定流；而以上两种情况均为非恒定流。

2．何谓断面比能曲线？比能曲线有哪些特征？

答：一、比能曲线：当流量Q，过水断面形状，尺寸一定时，断面比能Es随水深h的变化关系曲线：

二、特征：1）一条二次曲线，下端以水平轴线为渐进线，h→0，Es→∞；曲线上端与以坐标轴成45°角直线为渐近线h→∞，Es→∞；
2）当h由0→∞，Es由∞→∞，其中有一最小值Esmin，相应的水深为hk；
3）最小比能Esmin相应K点将曲线分成上下两支，上支Fr<1,为缓流；下支Fr>1，急流；
4）临界水深hk可判断流态：
（1）当h=hk 临界流；
（2）当h>hk 缓流；
（3）当h水深h上升，故水跃向后移；
2）尾门降低，跃后水深上升，跃前水深h下降，故水跃向前移。
4．长管、短管是怎样定义的？书中介绍了哪四种复杂管道？
长管：以沿程水头损失hf为主，局部水头损失hj和流速水头很小（所占沿程水头损失hf的5%以下）；
短管：局部水头损失hj和流速水头在总水头损失中所占比例较大，不能忽略的管道。
书中介绍了：串联、并联、分叉和沿程均匀泄流的管路。
四、作图题（2×6=12分）
1、定性绘出图示管道的总水头线和测压管水头线。
V
0
=0
V
4
≠
0
V
1
V
2
V
3
V
0
=0
V
4
≠
0
V
1
V
2
V
3
总水头线
测压管水头线

2．在各段都长而直的棱柱体渠道中，已知Q，糙率n均为一定，试定性绘出下列各渠道中的水面线。

五、根据题目要求解答下列各题（本大题共3小题，总计31分）
、（本小题8分）
已知某流场的流速势为，式中a为常数，试求： （1）ux及uy； （2）流函数方程。
2、（本小题12分）
一四通叉管（如图），其轴线均位于同一水平面内，两端输入流量Q1=0.2m3/s，Q3=0.1m3/s，相应断面动水压强p1=20kPa, p3=15kPa,两侧叉管直接喷入大气，已知各管直径d1=0.3m，d2=0.2m，d3=0.15m，θ=30°。试求交叉处，水流对管壁的作用力（忽略摩擦力）。

x

3、如图所示，水从水箱A流入水箱B，管路长l为25m，管径d为25mm，沿程阻力系数λ为0.03，管路中有两个90弯管及一个闸板式阀门，当两水箱的水位差H为1.0m时，试求管内通过的流量为若干？