水文学试题及答案

水文学试题及答案

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。 （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。 （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。 （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。

（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

（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。

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（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。

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。（错误） （2）水流总是从压强大的地方向压强小的地方流动。（错误） （3）同样条件下直接水击比间接水击更不安全。（正确） （5）在正坡非棱柱渠道内可以形成均匀流。（错误） （6）矩形断面水力最佳断面的宽深比β=2。（正确） （7）明槽水流的断面比能沿流程总是减小的。（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。（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

R糙区λ=f3（ ），紊流粗糙区又称阻力平方区。

R（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：

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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。

lv2) 解：Hhw(4R2g RA0.2m , 1.9 x3 v4.16m/s , qvvA2.662m/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=5.5M。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

v H000020.5

2g v222g59.9ms

v2A20.704ms A3

v3 列X向动量方程

p3A3RQ(v2xv1x)Rp3A3A3v3(v2v3)187.79N

水流对喷嘴冲击力 RR 即为手握喷嘴所需之力。

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)

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：Abhmh239m2 xb21mh18.5 m

2A

2.11 vCRix1116 CR81.0m2/s

n R Q=A.C.(RJ)=145.1 m/s

0.5

3

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。（ √ ） lv27、公式hf既适用于层流，也适用于紊流。（ √ ） d2g8、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 word范文

. 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： EshQ22gA2f(h) 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. 答：因为Q=常数，所以：1）尾门提高，跃后水深下降，跃前水深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。 总水头线 测压管水头线 V0 =0=0 V4 ≠0 V V V 1 2 3 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。 b1 b2 a2c1 N1c2N1 KN2N3 N2 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） a 已知某流场的流速势为x2y2，式中a为常数，试求： （1）ux及uy； （2）流2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）。 2P2 1word范文 P1Rx123Rx23P3 . 解：（1）Q1Q32Q2 Q2(Q1Q3)/20.15 m3/s v1x QQ1Q 2.82 m/s; v22 8.49 m/s; v333.18 m/sA1A2A3 (2) 以1-1，2-2和3-3断面间的水体作为控制体， 求各断面的动水总压力： P1p1A11.41kN; P2p2A20.0kN; P3p3A30.47kN; （3）沿x方向写动量方程：   P1P3Rx2Q2v2cos30(Q3v3)Q1v1 流入动量 Rx1.07 kN 即：水流对管壁的作用力为1.017kN，方向向左。 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da为0.03，管路中有两个90弯管1及一个闸板式阀门0.5，当两水箱的水位差Hd为1.0m时，试求管内通过的流量为若干？ word范文

. 解： 以B水箱的水面为基准面，写11和22能量方程：z1p11v122gz2p22v222ghw hw z1-z2H2lv1hfhj进2弯阀出d2g从局部水头损失表格中可得7212d0.1310.163290弯 0.1310.16321720.2942进0.5, 阀2.06, 出1.0225v有10.030.520.29422.061.00.0252gv0.758m/s3.140.0252通过管道的流量:QvA0.7580.00037 m3/s4

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