水力学模拟题库带答案(精选).

1. 下列物理量中，有量纲的数为（ ）
a) A ．佛汝德数Fr B. 沿程阻力系数λ b) C ．渗流系数k D. 堰流流量系数m 2. 缓坡明渠中的均匀流是（ ）
a) A ．缓流 B. 急流 C. 临界流 D. 可以是急流或缓流 3. 管流的负压区是指测压管水头线（ ）
A 在基准面以下的部分 B. 在下游自由水面以下的部分 C ． 在管轴线以下的部分 D. 在基准面以上的部分
4. 有两条梯形断面渠道1和2，已知其流量、边坡系数、糙率和底坡相同，但底坡i 1>i 2，
则其均匀流水深h 1和h 2的关系为（ ）
A ．h 1>h 2 B. h 1<h 2 C. h 1=h 2 D. 无法确定 5. 对于并联长管道，每根管道的（ ）相等。

A ．流量 B. 切应力 C. 沿程水头损失 D. 水力坡度 6. 平衡液体的等压面必为（ ）
A ．水平面 B. 斜平面 C. 旋转抛物面 D. 与质量力正交的面 7. 理想液体恒定有势流动，当质量力只有重力时， （ ）
A 整个流场内各点的总水头)2//(2g u p z ++γ相等
B 只有位于同一流线上的点，总水头)2//(2g u p z ++γ相等
C 沿流线总水头)2//(2g u p z ++γ沿程减小
D 沿流线总水头)2//(2g u p z ++γ沿程增加
8. 有一溢流堰，堰顶厚度为2m ，堰上水头为2m ，则该堰流属于（ ）
A ．薄壁堰流 B. 宽顶堰流 C. 实用堰流 D. 明渠水流 9. 同一管道中，当流速不变，温度上升时，则雷诺数（ ）
A ．增大 B. 减小 C. 不变 D. 不一定
10. 一段直径不变管道的流速从2m/s 增加到4m/s 时，在水流都处于紊流粗糙区时，沿程水
损失是原来的（ ）倍
A ．1 B.2 C. 2 D. 4
1．有一明渠均匀流，通过流量s m Q /553=，底坡0004.0=i ，则其流量模数K = . 2．水泵进口真空计的读数为2/5.24m KN p k =，则该处的相对压强水头为 m
3．矩形断面渠道，水深h=1m ，单宽流量s m q /13=,则该水流的佛汝德数Fr = 。

4．宽顶堰的总水头H 0=2m, 下游水位超过堰顶的高度h s =1.4m ，此时堰流为 出流。

5．渗流杜比公式表明，在渐变渗流中过水断面的流速分布为 。

6．已知谢才系数s m C /1002/1=，则沿程阻力系数λ= 。

7．当液流为 流时，流线与迹线重合。

8．直径为1m 的管道中的水流，其水力半径为 。

1．画出如图示曲面ABC 上的水平压强分布图与压力体图。

2．画出如图短管上的总水头线与测压管水头线。

3．有三段不同底坡的棱柱体渠道首尾相连，每段都很长，且断面形状、尺度及糙率均相同。

试定性画出各段渠道中水面曲线可能的连接形式。

四、计算题 （本大题分5小题，共52分） 1．（本小题10分）如图所示，一个封闭水箱，下面有一1/4园柱曲面AB ，宽为1m （垂直于纸面方向），半径R =1m ，m h 21=，m h 32=，计算曲面AB 所受静水总压力的大小、方向和作用点。

2．（本小题10分）有一长度为L 的有压管道，管径d=0.1m ，作用水头H=3m ，在L/2处装一测压管，已知测压管水面高于管轴1m ，不计行进流速，求管道中通过的流量。

≠上V 0≠下V
h 1
h 2
R
p 0
i 1=i c
i 2<i c
i 3>i c
K
K
3．（本小题12分）如图示管路渐变段，已知管轴线与水平面夹角o 30=θ，渐变段长L=10m ，渐变段中水体重量G=2KN ，进水管直径m d 2.01=，流速s m V /11=，形心点相对压强水头
m p 50/1=γ水柱高，出水管直径m d 1.02=，不计水头损失，试求固定段管路所受的
作用力x R 和y R 。

4．（本小题10分）在矩形断面河道上，有一单孔的与渠道等宽的泄水闸，已知闸前水深
m H 8=，闸门开度m e 5.2=，闸下游水深m h t 5.4=，闸门宽度m b 8=，
（闸门垂向收缩系数625.02=ε，堰流的流量系数34.0=m ，闸孔出流的流量系数H e /18.060.0-=μ），不计行进流速，试求：
（1） 通过水闸的流量； （2） 判断闸下游的水流衔接形式，并判断闸下是否要建消能工。

1m
H
L/2
L
H
e
h t
L
x
y
1
1 2
2
答案：
一、单项选择题（20分）
1.C
2. A
3.C
4.B
5. C
6.D
7.B
8.C
9.A 10.D 二、填空题（16分）
1. 2750m 3/s
2. –2.5m
3. 0.32m
4. 自由出流
5. 矩形/或均匀分布
6．0.00784 7.恒定流 8. 0.25m 三、作图题
一、计算题 1． （10分）
画出水平方向压强分布图（1分）；画出垂直方向压力体图（1分）； 水平方向静水总压力：)(5.24115.28.9←=⨯⨯⨯==KN A h P c x γ （2分） 垂直方向静水总压力：)(71.21)4/1113(8.92↑=⨯-⨯⨯⨯==KN V P z πγ （2分） 总静水总压力：KN P P P z x 73.3271.215.242222=+=+= （1分） 与水平方向的夹角：o x z tg P P tg 5.415
.2471.2111
===--θ （1分） 距底部B 点的垂直距离：m R e o 663.05.41sin 1sin =⨯==θ （2分）
≠上V 0≠下V
i 1=i c
i 2<i c
i 3>i c
2．（10分） 以管道轴线为基准面，列测压管断面和处口断面的能量方程： 得m h f 12/= （4分） 列水箱和出口断面能量方程得，g V g V 2/2/2322++=ξ（5.0=ξ）
所以V=m g 615.33/4= （5分）
s l s m VA Q /4.28/0284.04/1.01.0615.33==⨯⨯⨯==π （1分） 3．（12分）
s m V d d V /4)/(12212==， s m A V Q /0314.0311== （1分） 以过1-1断面中心的水平面为基准面，写出1-1和2-2断面能量方程：
g
V p z g V p z 222222221111αγαγ++=++ 取121==αα （3分）
6
.19430sin 106.191500222++⨯=++γp o ，
得m p 23.44/2=γ水柱，即22/5.43323.448.9m KN p =⨯= （2分）
而21/490508.9m KN p =⨯=，
取1-1和2-2断面间水体为脱离体，假设管壁对水体的作用力为x R 和y R ，（水流方向为x 轴，与水流方向垂直为y 轴） x 方向大的动量方程：
)(30sin 112202211V V Q R G A p A p x ββρ-=--- 取121==ββ
)(30sin 122211V V Q G A p A p R o x ----=ρ 1000/)14(0314.010005.0200785.05.4330314.0490-⨯-⨯-⨯-⨯=
KN 9.109.014.393.15=---= （3分） y 方向的动量方程： 030cos 0=-G R y
KN G R y 73.1866.0230cos 0=⨯== （2分）
水流对管壁的作用力与x R 和y R 大小相等，方向相反。

（1分）
4．(10分) （1）由于e/H=2.5/8=0.3125<0.65，所以为闸孔出流（1分）
假定为自由出流（1分）
s m gH be Q /2.13686.195.28)3125.018.06.0(23=⨯⨯⨯⨯⨯-==μ（2分）
m e h c 563.15.2625.02=⨯==ε
sm m b Q q /03.17/3==
m gh q h h c c c 42.5)1563.18.903.1703.1781(2563.1)181(2332=-⨯⨯⨯+=-+=''
由于c t h h ''>，所以闸孔为自由出流，假设正确。

（2分）
（2）
m g q h k 09.38.9/03.171/3
232=⨯==α （1分）
由于k c h h <，所以出闸水流为急流，又k t h h >，所以下游河道为缓流 （1分） 则下游水流衔接形式为远驱式水跃（1分） 要设消能工。

（1分）
一、 单项选择题（填写唯一正确答案的编号） （本大题共10小题，每小题2分，共20分）
1．液体动力粘滞系数μ的单位是（）
A.m2/s
B.（N. s）/m2
C.N/m2
D.Pa/s
2．流线与等势线的关系为（）
A.平行
B.斜交
C.正交
D.不确定
3．在下列底坡渠道中，不可能发生明渠均匀流的底坡为（）
A.平坡
B.缓坡
C.陡坡
D.临界坡
4．两种矩形断面渠道，其过水面积A，糙率n，底坡i均相等，但是底宽b及水深h不同，渠道一b1×h1 = 4m×1m，渠道二b2×h2 = 2m×2m，比较渠道中通过的流量相对大小为（）
A.Q1 > Q2
B.Q1 = Q2
C.Q1 < Q2
D.无法确定
5．管道发生水击现象时，其水流类型为（）
A.有压、恒定均匀流
B.无压恒定非均匀流
C.有压、恒定非均匀流
D.有压非恒定流
6．水流在等直径管中作恒定流动时，其测压管水头线沿程（）
A.下降
B.不变
C.上升
D.可上升，亦可下降
7．串联管道，无支流分出，则各管段的（）
A.流量相等
B.切应力相等
C.沿程水头损失相等
D.水力坡度相等
8．粘性底层厚度δ随雷诺数Re的增大而（）
A.增大
B.不变
C.减小
D.不定
9．圆管水流中的下临界雷诺数等于（）
A.2000
B.1500
C.3000
D.5000
10．宽b = 2m的矩形明渠中，通过的流量Q恒定，水深从h1 = 1m渐变到h2 = 2m，其雷诺数之比Re1 / Re2为（）
A.1/2
B.2
C.4/3
D.3/2
二、填空题（在空格中填写正确答案）
1．理想液体流动时，切应力τ= 。

2．地下河槽的浸润线共有条。

3．两条梯形断面渠道，其边坡系数m、底坡i及底宽b均相等，但粗糙系数n1> n2，在通过相等流量时，其均匀流水深（即正常水深）的相对大小为h1h2。

4．管道中的水击过程可分为个阶段。

5．处于相对平衡的液体中，等压面与力正交。

6．如图所示，B点的相对压强p B = KN/m2。

（γ水银= 13.6γ水）
（题6图） （题7图） 7．图示长管中，A 点的相对压强p A = 米水柱。

8．尼古拉兹试验表明，当管道的尺寸及粗糙度一定时，随着流量的加大，紊流区的变化为 。

9．水力坡度是单位长度流程上的 。

10．层流时，沿程水头损失h f 与断面平均流速的 次方成正比。

三、 简答题
（本大题共5小题，每小题4分,共20分） 1．什么是绝对压强，什么是相对压强？
2．均匀流具有的特征是什么？
3．流线为什么不能相交？
4．圆管层流和紊流粗糙区时的沿程水头损失分别与速度的一次方和二次方成正比，而两种流态下都能应用达西公式
计算沿程水头损失，它们是否矛盾？为什么？
5．渗透系数k 值的确定有哪几种方法？
四、 计算题
1．图示一密闭容器，两侧各装一测压管，右管上端封闭，其中水面高出容器水面3m ，管内液面压强p 0=7.8N/cm 2，左支管与大气相通，求左侧管内水面距容器液面的高度h = ？
h L d V g
f λ
2
2
2．为将水库中水引至堤外灌溉，安装了一根直径d=1.5m 的虹吸管，当不计水头损失时，求虹吸管顶部s 处的压强。

3． 水密封容器，液面上气体的相对压强p 0=0.5个大气压，在容器底部接一段管路，管长
L= 4m ，与水平面夹角为30°，管径d= 50mm ，若管路进口断面到液面的水头H= 5m ，水流的总水头损失h w = 2.3v 2 /(2g)，求流量Q （容器内水面保持不变，容器内水流速度
近似为零）。

4．已知一射流在平面上以速度v 冲击一斜置平板，平板和射流的夹角︒=60α，如不考虑
水头损失即v=v 1=v 2且取动量系数为1，试证明两分流的流量比32
1
=Q Q 。

（注，不考虑水流和平板的摩擦力）
水力学试题（B ）答案
一、单项选择题
1．B 2．C 3．A 4．B 5．D 6．A 7．A 8．C 9．A 10．D
60°
Q
V （图五题）V 2Q 2
V 1Q 1
二、填空题 1．零 2．4 3．> 4．四 5．质量力 6．9.8 7．2
8．光滑区、过渡粗糙区、粗糙区 9．沿程水头损失 10．一 三、简答题
1．绝对压强是以绝对真空为基准的压强，相对压强是以当地大气压强为基准的压强。

2．①过水断面为平面，过水断面形状、尺寸沿程不变； ②同一流线上的流速相等，流速分布相同，平均流速相同； ③动水压强按静水压强分布。

3．因流线上任一点的切线方向代表该点的流速方向，如果流线相交，在交点出就会出现两个切线方向，而同一时刻同一点流体质点不可能同时向两个方向运动。

4．不矛盾。

层流时，
λ和Re 成反比，即：vd
vd νν
λ6464Re 64===
，则g
v d l vd g v d l h f 26422
2⋅⋅==νλ，即f h ∝v 。

而紊流粗糙区)(d
f ∆=λ，则
g v d l d f g v d l
h f 2)(222⋅⋅∆==λ，即f h ∝2
v 5．经验法，室内测定法，野外测定法。

四、计算题
1．解：设容器内水面延长线交左、右测压管
于A 、B 点，则由连通器原理
3000⋅+==γp p p A C
74.10300108.98.73=⨯⨯+=-（N/cm 2）
. h p p a B ⋅+=γ , γ/)(a B p p h -= , 而74.10==C B p p （N/cm 2）
则92.95)108.9/(94.0)108.9/()8.974.10(3
3
=⨯=⨯-=--h cm ≈0.96m （答：左侧管内水面距容器液面的高度为0.96m 。

）
`
2．解：当不计水头损失时，管中的流速
668.738.922=⨯⨯==gH v m/s
对水面和S 点列能量方程得：
022
=++γ
S p g v z
49)2668.72(2
-=⋅+-=γg
p S kN/m 2
或水面S 点和出口断面列能量方程：
g v p g v S 22)32(22=+++γ
5-=γS p mh 2o 49
-=S p 3．解：以出口断面中心为基准对水面和出口断面列能量方
程： g
v g v 23.22000
108.910
8.95.0)sin 45(2
2
2223
4
+++=+⨯⨯⨯++αα 12=α44
.83.32128.92≈⨯⨯=v ∴0166
.005.04
44.8222=⨯⨯
==π
A v Q 60°
Q
V V 2Q 2
V 1Q 14．解：由连续性方程：21Q Q Q +=
x 方向列动量方程：
)60cos (22221111=+-v Q Qv v Q ρββρρβ
121===βββ
取1
2=α
44.83
.32128.92≈⨯⨯=v m/s
∴ 0166.005.04
44.8222=⨯⨯==π
A v Q m 3/s=16.6l/s
扬州大
11.下列物理量中，单位有可能为m2/s的系数为（）
A. 运动粘滞系数
B. 动力粘滞系数
C. 体积弹性系数
D. 体积压缩系数
12.临界坡明渠中的均匀流是（）
A. 缓流
B. 急流
C. 临界流
D. 可以是急流或缓流
13.下列情况中，总水头线与测压管水头线重合的是（）
A. 实际液体
B. 理想液体
C. 长管
D. 短管
14.有两条梯形断面渠道1和2，已知其流量、边坡系数和底坡相同，糙率n1>n2，则其均
匀流水深h1和h2的关系为（）
A．h1>h2 B. h1<h2 C. h1=h2 D. 无法确定
15.下列水流中，时变（当地）加速度为零是（）
A．恒定流 B. 均匀流 C. 层流 D. 一元流
16.某陡坡渠道，临界水深为1.5m，正常水深为1.0m，当实际水深为1.3m时所发生的水
面曲线为( )
A. a1
B. a2
C. b1
D. b2
17.静止液体中某点的真空压强水头为1m，则该点的绝对压强为（）
A. 107.8kN/m2
B. 88.2kN/m2
C. 9.8kN/m2
D. -9.8kN/m2
18.下列水流中，属于非恒定有压流的是（）
A. 堰流
B. 水跃
C. 水击
D. 闸孔出流
19.一管径从大到小渐缩的管道中，雷诺数沿水流方向（）
A. 增大
B. 减小
C. 不变
D. 不一定
20.沿程水头损失与流速一次方成正比的水流为（）
A. 层流
B. 紊流光滑区
C. 紊流过渡区
D. 紊流粗糙区
1．有一管径d=0.4m 的管道，其糙率n=0.025，则水力半径为m，其流量模数K= m3/s。

2．静水压强的特性为 、
3．有一溢流堰，堰顶厚度为10m ，堰上水头为2m ，则该堰流属于 ；堰上总水头H 0=2m, 下游水位超过堰顶的高度h s =1.4m ，此时堰流为 出流。

4．理想液体与实际液体最主要的区别在于 。

5．渗流达西公式的适用条件为 ，渗流杜比公式与渗流达西公式的区别在于 。

6．已知谢才系数s m C /402/1=，则沿程阻力系数λ= 。

7．当液流为 流时，流线与迹线重合。

8．正坡明渠渐变水流的水面曲线共 条，而正坡地下河槽中渐变渗流的浸润曲线共 条。

9．描述液体运动的两种方法分别为 、 。

1．（本小题12分）如图所示，一个封闭水箱，下面有一1/4园柱曲面AB ，宽为2m （垂直于纸面方向），半径R =1m ，m h 21=，m h 32=，计算曲面AB 所受静水总压力的大小、方向和作用点。

2．（本小题10分）有一长度L=10m 的有压管道，管径d=0.1m ，作用水头H=2.5m ，沿程阻力系数λ=0.02，不计行进流速，管道进口及阀门的局部阻力系数分别为ζ1=0.5、ζ2=1.5。

求： （1）阀门全开时管道中通过的流量。

（2）阀门由全开突然关闭时管道中的水击压强水头。

（水击波波速为1000m/s ）
3．（本小题14分）如图示一直径m d 15.01=的钢管，水平放置，其末端用螺栓连接一收缩段，水流通过收缩段流入大气中，出口断面直径m d 05.02=，已知管中流速为s m V /31=，不计水头损失，求螺栓所受作用力。

5．（本小题10分）已知一矩形渠道糙率n=0.02，底坡i=0.0001，底宽b=4m ，在发生均匀流时，过水断面形状满足水力最优（佳）断面。

求： （1）均匀流时渠道通过的流量； （2）均匀流时佛汝德数及临界水深。

6．（本小题14分）在矩形断面河道上，有一单孔的与渠道等宽的泄水闸，已知闸前水深
m H 6=，闸门开度m e 2=，闸下游水深m h t 3=，闸门宽度m b 4=，
（闸门垂向收缩系数625.02=ε，堰流的流量系数34.0=m ，闸孔出流的流量系数H e /18.060.0-=μ），不计行进流速，试求：
（1）通过水闸的流量（自由出流）；
（2）判断闸下游的水流衔接形式，并判断闸下是否要建消能工。

H
e
h t
《水力学》（A ）答案
一、单项选择题
1-A ； 2-C ； 3-C ； 4-A ； 5-A 6-D ； 7-B ； 8-C ； 9-A ； 10-A
二、填空题
1 0.1m; s m /083.11.06.133/2=⨯π
2 静水压强的方向垂直指向作用面；同一点不同方向上的静水压强大小相等
3 宽顶堰；自由出流
4 理想液体不考虑液体的黏滞性
5 层流均匀渗流；达西公式适用于均匀渗流而杜比公式适用与非均匀渐变渗流
6 0.049
7 恒定流
8 8；2
9 拉格朗日法、欧拉法
三、计算题 1
解：水平分力：
kN N A gh P x cx x 4.2929400125.18.91000==⨯⨯⨯⨯==ρ （3’） 垂直分力：
kN N gV P z 806.232.23806)14
2212(8.910002
==⨯⨯-⨯⨯⨯⨯==π
ρ (3’)
合力：
kN P P P z x 83.378.234.292222=+=+= (2’) 方向：与χ方向的夹角为
00.398097.04.29806
.23====arctg arctg P P arctg x z θ (2’)
作用点距水箱底部距离：
m
R e 629.039sin 1sin 0=⨯==θ (2’)
2 解：（1）列水箱断面和出口断面的能量方程（出口断面中心所在平面为基准面），得：
g
V g V D L g V g V g V g V d L H 252)1(22222
221222212=+++=+++=ζζλζζλ (5’)
所以s m gH V /13.35/5.26.195/2=⨯== s m VA Q /02458.01.04
13.332=⨯⨯==π
(2’)
（2）m V g a H 4.31913.38
.91000=⨯==∆ (3’)
3
解：s m d V A V Q /053.015.04
34
32211
11=⨯⨯
===π
π
(1’)
s m d d V V /2733)/(222112=⨯== (1’)
列管道和出口断面的能量方程：
w h g
V g p z g V g p z +++=++222
222221111αραρ 代入数据得：
06
.1927006.1930221+++=++
g p ρ 所以：21/360m kN p = (5’)
N kN A p P 74.636136174.615.04
3602
111==⨯⨯
==π (1’)
02=P
(1’)
假定螺栓对水流的作用力为R （方向左） 则由动量方程得：
∑
-=--=)(112221V V Q R P P F x ββρ (2’)
即：N V V Q P R 74.5089)327(053.0100074.6361)(121=-⨯-=--=ρ (2’) 水流对螺栓的作用力R ’=R ，方向向右。

(1’) 4
解：（1）22y x y u x -=∂∂=ψ
(2’)
xy x
u y 2-=∂∂-
=ψ
(2’) （2）0)22(2
1)(21=+-=∂∂-∂∂=
y y y u x u x y z ω 所以为无旋流 (3’)
dy xy dx y x dy u dx u d y x )2()(22-+-=+=φ C x y x +-==233/φ (3’)
5 解：（1）水力最优断面时，水深h=2m (1’)
则水力半径m h b bh x A R 12
242
42=⨯+⨯=+== (1’)
s m R n i V /5.0102.00001.03
/23/22/1=⋅== (2’)
s m Vbh VA Q /485.03=⨯=== (2’)
（2）113.02
8.95.0=⨯=
=
gh V Fr (2’)
m g q h c 467.0102.08
.9)4/4(33232==== (2’)
6 解：（1）54.06/218.060.0/18.060.0=⨯-=-=H e μ （1’）
s m gH be Q /85.4666.192454.023=⨯⨯⨯⨯==μ (4’)
（2）m e h c 25.12625.02=⨯==ε (1’) m s m b Q q //71.114/85.46/3===
m gh q h h c c c
15.4)125.18.971.1181(225.1)181(23
2
32=-⨯⨯+=-+='' (4’) 由于m h m h t c
315.4=<='' 所以是远驱式水跃衔接 (2’)
需设置消能工 (2’)
1．下列物理量中，无量纲的数为（ ）
A ．动力粘滞系数（动力粘度）η
B ．渗透系数k
C ．堰闸侧收缩系数1ε
D ．谢齐系数C
2．某变径管的雷诺数之比Re1∶Re2=1∶2，则其管径之比d1∶d2为（ ） A ．2∶1 B ．1∶1 C ．1∶2 D ．1∶4
3．下列论述正确的为（ ）
A ．液体的粘度随温度的减小而减小；
B ．静水压力属于质量力；
C ．相对平衡液体中的等压面可以是倾斜平面或曲面；
D ．急变流过水断面上的测压管水头相等。

4．明渠水流中发生2b 型水面曲线，则该水流为（ ） A ．均匀的缓流； B ．均匀的急流； C ．非均匀的缓流； D ．非均匀的急流；
5．断面单位能量s E 随水深h 的变化规律是( ) A ．s E 存在极大值 B ．s E 存在极小值
C ．s E 随h 增加而单调增加
D ．s
E 随h 增加而单调减少
6．有两条梯形断面渠道1和2，已知其底坡、边坡系数、糙率和底宽相同，但流量Q 1>Q 2，则其均匀流水深h 1和h 2的关系为（ ）
A ．h 1>h 2
B ．h 1<h 2
C ．h 1=h 2
D ．无法确定
7．某输水管道长度L=1000m ， 若发生水击时水击波速a=1000m/s, 则水击周期为（ ）秒。

A ． 1 B ．2 C ．3 D ． 4
8．渗流的达西定律适用的条件，除渗透介质是均质各向同性外，还要满足：（ ） A ．恒定非均匀渐变流； B ．恒定非均匀层流 C ．恒定均匀紊流 D ．恒定均匀层流
9．两沿程阻力系数相同且长度相同的并联圆形管道，已知212d d =，则流量之比21:Q Q 为( )
A ．2:1
B ．5.22:1
C ．3/82:1
D ．3
/162:1
10．层流的沿程阻力系数（ ）
A ．仅与雷诺数有关
B ．仅与相对粗糙度有关
C ．与雷诺数及相对粗糙度有关
D ．是常数
1．有一管径d=4m 的管道，其糙率n =0.025，则谢才系数为 s m /5
.0，沿程阻力系
数为 。

2．恒定流动的_______加速度为零，均匀流动的___ ___加速度为零。

3．雷诺数的物理意义是表示惯性力和 力之比；而佛汝德数的物理意义是表示惯性力和 力之比。

4．明渠层流的流速分布为 形；而恒定渐变渗流的流速分布为 形。

5．平底水闸闸下出流的水跃淹没系数表示的是 和 比值。

6．液体质点运动的基本形式包含平移、旋转、 和 。

7．单位流程上的水头损失称为 。

8．液体平衡微分方程的积分条件是 。

9．图示长管中，A 点的相对压强p A = 米水柱。

三、计算题 （本大题分6小题，共70分） 1．（本小题12分）某半圆柱面挡水建筑物，半径R =2m ，宽度m b 2=，距自由液面m h 2=的上端A 与一挡水板相连，求（1）求曲面下端B 的绝对压强和相对压强；（2）试计算曲面AB 所受静水总压力的大小、方向和作用点。

2．（本小题10分）有一长度为L=10m 的有压管道连结两水池（不计水池中流速），管径d=0.1m ，两水池水位差Z=3.5m ，在L/2处装一测压管，已知管道进口和出口的局部阻力系数分别为0.5和1.0，管道沿程阻力系数为0.02，求(1)管道中通过的流量；（2）测压管水面比下游水池水面高多少。

3．（本小题14分）如图一矩形断面渠道，底宽为3m ，渠底在某处抬高0.3m ，水深原来是2m ，抬高后水面降低0.1m ，流量为6m 3/s ，（1）求1-1和2-2两断面间的水头损失；（2）求水流对坎的冲击力。

5．（本小题10分）已知一矩形渠道糙率n=0.02，底坡i=0.0001，临界水深为m h k 5=，在发生均匀流时，过水断面形状满足水力最优（佳）断面。

求： （1）均匀流时渠道通过的流量； （2）均匀流时渠道断面尺寸。

6．（本小题14分）在矩形断面河道上，有一单孔的与渠道等宽的泄水闸，已知闸前水深
m H 4=，闸门开度m e 1=，闸下游水深m h t 2=，闸门宽度m b 2=，
（闸门的流速系数98.0=ϕ，堰流的流量系数34.0=m ，闸孔出流的流量系数H e /18.060.0-=μ），不计行进
流速，试求：
（1）通过水闸的流量，并判别闸下是自由出流还是淹没出流； （2）判断闸下游的水流衔接形式，并判断闸下是否要建消能工。

H
e
h t
《水力学》（A ）答案 （水工04级，2006-07-05）
一、单项选择题
1-C ； 2-A ； 3-C ； 4-D ； 5-B ； 6-A ； 7-B ； 8-D ； 9-B ； 10-A
二、填空题 1 40；0.049 2 当地；迁移 3 粘滞；重 4 抛物线；矩
5 下游水深；收缩断面跃后水深
6 线变形；角变形
7 水力坡度
8 质量力有势
9 2
三、计算题 1 解：（1）B 点绝对压强：
2/8.156)222(8.998)2(m kN R h g p p a B =⨯+⨯+=++='ρ （2’）
B 点相对压强：
2/8.58988.156m kN p p p a B B =-=-'= (2’)
（2）水平分力：
kN Rb R h g A gh P x cx x 6.31324)22(8.92)(=⨯⨯+⨯=+==ρρ （2’） 垂直分力： N b R g gV P z 15.123222
8.92
2
2=⨯⨯⨯
===π
π
ρρ (2’)
合力： kN P P P z x 9.33615.1236.3132222=+=+=
(1’)
方向：与χ方向的夹角为
044.21393.06
.31315.123====arctg arctg P P arctg
x z θ (1’) 作用点距水箱底部距离：
m R R e 269.1)3655.01(2)44.21sin 1(2sin 0
=-=-=-=θ (2’)
或距水面
m e R h e 731.4269.162=-=-+='
2
解：(1)列上下游水池断面的能量方程（基准面取下游水池水面）：
g V d L g V g V Z 222222λξξ++=出进
=g
V g V 25.32)1.01002.00.15.0(2
2=⨯++(3’)
所以有
122
=g
V ，即V=4.43m/s ，则s m V d Q /0348.043.41.0414.34322=⨯⨯==π (2’) (2)列测压管断面和下游水池断面的能量方程（基准面取下游水池水面）：
g
V d L g V g V h 25.0222
22λξ+=+出 (3’)
所以m g V d L h 111
.010
02.05.025.02=⨯⨯⨯==λ
(2’)
3 (1)s m bh Q V /123611=⨯==
（1’）；s m bh Q V /25.1)
3.01.02(36
22=--⨯== (1’)
列出上下游断面的能量方程（基准面取为上游河底）：(1’)
w h g
V p z g
V p z ++
+
=+
+
222
222
22
111
1αγ
αγ
(2’)
所以
m
g V p z g
V p z h w 0713.00287.01.0)6
.1925.109.1()6.19102(2)2(2
22
222
22
111
1=-=++-++=+
+
-+
+
=αγ
αγ
(2’)
(2)取1-1和2-2断面间水体受力分析，取水流方向为x 方向，列x 方向动量方程：(1’) )(112221V V Q R P P ββρ-=-- (1’)
kN b gH P 8.58328.95.02122
21=⨯⨯⨯==
ρ (1’) kN b gh P 632.373)3.01.02(8.95.02122
22=⨯--⨯⨯==ρ (1’)
kN V V Q P P R 668.19)125.1(6632.378.58)(11
2221=---=---=ββρ (2’) 水流对坎的冲击力与R 大小相等，方向相反。

(1’)
4 解：（1）
011=+-=∂∂+∂∂y
u x u y
x 所以存在流函数不清 （2’） )2/2/()()(22xy x y d dx x y dy x y dx u dy u d y x --=+--=-=ψ (2’)
c xy x y +--=2
2
2ψ (1’)
（2）0)11(2
1)(21=-=∂∂-∂∂=
y u x u x y z ω 所以为无旋流 (2’) )2/2/()()(22xy y x d dy x y dx x y dy u dx u d y x ++-=++-=+=φ (2’)
C xy x y ++-=
2
2
2φ (1’) 5
解：由矩形明渠临界水深公式32
g
q h k = (1’) 所以：m s m gh q k //3558.9333=⨯==
(1’)
水力最优断面时（b=2h ），面积2
2h bh A == (1’)
水力半径2
2222h
h h h h h b bh x A R =+⨯=+== (1’) 均匀流公式2/13/21
i AR n
Q =
(1’) 即2
/13/22)2(212i h h n hq bq == (1’)
所以m i nq h 88.1612.111)0001
.03502.02()2(5/35
/33/25/32/13/2==⨯== (2’) m h b 77.33884.1622=⨯== (1’)
s m bq Q /11823577.333=⨯== (1’)
6
解：65.025.04/1/<==H e 所以是闸孔出流 （1’）
555.025.018.060.0/18.060.0=⨯-=-=H e μ
由于忽略行近流速，所以0H H = 假定自由出流 (1’)
s m gH be Q /83.946.1912555.023=⨯⨯⨯⨯==μ (2’)
单宽流量
m s m b Q q //2914.42/83.9/=== (1’)
收缩水深公式：
2
222222
283
.198.06.1991.42c
c c c c c h h h h h g q h H +=⨯+=+=ϕ (1’) 迭代公式：
c
c
c h h H h -=
-=
4283
.1283
.1
得：m h m h m h m h h c c c c c 616.0615.0611.0566.00)4()3()2()1()0(=→=→=→=→= 取m h c 616.0= (2’)
m gh q h h c c c 576.2)1616
.08.991.481(2616.0)181(23
232=-⨯⨯+=-+='' (2’) 由于m h m h t c
2576.2=<='' (1’) 所以是远驱式水跃衔接 (1’)，
也验证了是自由出流，所以假设正确 (1’) 需设置消能工 (1’)
1．下列物理量中，单位可能为2
/m N 的物理量为（ ）。

A ．运动粘滞系数（运动粘度）；B ．体积模量； C ．流量模数； D ．单位质量力
2．断面面积相同的圆形和正方形有压管道，圆形和方形管道的水力半径之为（ ） A ．2/π B ． 2/π C ．2/π D ．1
3．下列论述错误的为（ ）
A ．静止液体中任一点处各个方向的静水压强大小都相等；
B ．静水压力只存在于液体和与之相接触的固体边壁之间；
C ．实际液体的动水压强特性与理想液体不同；
D ．质量力只有重力的液体，其等压面为水平面。

4．某棱柱体渠道，临界水深为1.0m ，正常水深为1.5m ，当实际水深为1.3m 时所发生的水面曲线为 ( )
A ．a 1
B ．a 2
C ．b 1
D ．b 2
5．在流量一定，渠道断面的形状、尺寸一定时，随底坡的增大，临界水深将（ ） A ．增大 B ．减小
C ．不变
D ．以上都有可能
6．有两条梯形断面渠道1和2，已知其底坡、边坡系数、流量和底宽相同，但糙率n 1>n 2，
则其均匀流水深h 1和h 2的关系为（ ） A ．h 1>h 2 B ．h 1<h 2 C ．h 1=h 2 D ．无法确定
7．突然完全关闭管道末端阀门发生直接水击，已知水击波速a =980m/s ， 水击压强水头ΔH=250m ， 则管中原来的流速V 0为
A ．1.5m/s
B ．2.0m/s
C ．2.5m/s
D ．3.0m/s
8．恒定渐变渗流的流速分布为（ ）
A ．三角形直线分布；
B ．矩形分布
C ．抛物形分布
D ．对数分布
9．两糙率相同长度相同的并联圆形管道，已知212d d =，则流量之比21:Q Q 为( )
A ．2:1
B ．5
.22
:1 C ．3
/82
:1 D ．3
/162
:1
10．阻力平方区的紊流的沿程阻力系数（ ）
A ．仅与雷诺数有关
B ．仅与相对粗糙度有关
C ．与雷诺数及相对粗糙度有关
D ．是常数
1．液体的粘滞性随温度的升高而 。

2．断面比能的沿程变化规律0/=ds dE s ，则该水流为 流。

3．断面单位总水头的沿程变化规律0/=ds dH ，则该液体为 液体. 4．宽顶堰上的闸孔的淹没条件为 。

5．恒定流是各空间点上的运动参数都不随______变化的流动。

6．水跃函数相等的两个不同水深称为______。

7．若正常水深正好等于该流量下的___________，相应的渠道底坡称为临界底坡。

8．当底坡、粗糙系数和断面面积一定时，使___________的断面形状，称为水力最优断面。

9．当堰顶厚度与堰上水头的比值介于0.67与2.5之间时，这种堰称为___________。

10．真实渗流的流速________渗流模型的流速。

11．处于相对平衡的液体中，等压面与 力正交。

12．紊流中粘性底层的厚度随雷诺数的增大而 。

13． 流中只有沿程阻力系数。

14．动能修正系数的大小取决于 。

15．并联管道的 相等。

1． （本小题12分）有一矩形平面闸门与水平方向成0
45=θ，宽度b=2m （垂直于纸面方
向），两边承受水压力，如图所示。

已知m h 41=，m h 22=。

求（1）A 点的相对压强及绝对压强；（2）闸门上静水总压力的大小及其作用点的位置。

2．（本小题10分）有一长度为L 的有压管道连结两水池（不计水池中流速），管径d=0.1m ，两水池水位差Z=3.5m ，在L/2处装一测压管，其水面高出管轴线m h 1=已知管道进口和出口的局部阻力系数分别为0.5和1.0，求管道中通过的流量。

3． （本小题14分）用螺栓将喷嘴固定在圆管上，如图所示。

已知管径及喷嘴出口直径分
别为D 1＝6cm ，和D 2＝2cm 。

喷嘴的局部水头损失系数ζ＝0.08（对应于喷嘴出口流速），喷嘴出口 流速V 2 =20m/s 。

求螺栓所受的拉力。

（取动能校正系数及动量校正系数均为1）。

6．（本小题14分）在矩形断面河道上，有一单孔的与渠道等宽的曲线形实用堰，上下游堰高均为m P P 721==，堰上水头为m H 5.1=，堰宽m b 10=，下游水深m h t 2=（堰流的流量系数502.0=m ，流速系数95.0=ϕ），不计行进流速，试求： （1）通过堰的流量，并判别闸下是自由出流还是淹没出流； （2）判断堰下游的水流衔接形式，并判断闸下是否要建消能工。

H
E 0
V V c
h c
h t
P 1
a 0v 02g
2C
C
E
水力学》（B ）答案 (水工04级补考用)
一、单项选择题
1-B ； 2-B ； 3-B ； 4-C ； 5-C ； 6-B ； 7-C ； 8-B ； 9-D ； 10-B
二、填空题
1 降低
2 均匀流
3 理想
4 8.0/0>H h s
5 时间
6 共轭水深
7 临界水深
8 流量最大
9 实用堰 10 大于 11 质量 12 减小
13 均匀流 14 流速分布 15 沿程水头损失
三、计算题 1 解：
221/6.19m kN gh gh p A =-=ρρ (4’)
左边水压力：
kN A gh P o
c 75.221245sin 4
28.9111=⨯⨯
⨯==ρ （1’）
作用点距底部（沿闸门方向）
m h y e 886.145sin 34
45sin 3111=︒
=︒⨯= (1’)
右边水压力：
kN A gh P o
c 44.55245sin 2
18.9222=⨯⨯
⨯==ρ (1’)
作用点距底部（沿闸门方向）
m h y e 943.045sin 32
45sin 3122=︒
=︒⨯= (1’)
合力：
kN P P P 31.16644.5575.22121=-=-= (1’) 作用点距底部（沿闸门方向） m P y P y P y e e e 20.231
.166943
.044.55886.175.2212211=⨯-⨯=-=
(2’)
相应水深（左边）
m y h h e D 444.245sin 20.2445sin 1=︒⨯-=︒-= (1’)
2
解：列测压管断面和下游水池断面的能量方程（基准面取下游水池水面）：
2
2222f h g V g V h +=+出ξ (3’)
所以m h h f 22== (2’)
列水箱断面和出口断面的能量方程（基准面取下游水池水面），得：
=+=++=g
V g V g V h Z f 25.122222221ζζ (3’)
m Z g V 15.1/)2(2/2
=-= (1’) 即V=4.43m/s ，则s m V d Q /0348.043.41.04
14
.34322=⨯⨯=
=π
(1’)
3
解：连续方程：2211A v A v =，s m v v /9
209121==
（2分） 对1-1，2-2断面列能量方程
g
v g v g p z g v g p z 2222
2
2222221111ς
αραρ+++=++ 81
.922008.081.92200081.92)(0222
9201⨯⨯+⨯++=⨯++g p ρ 2
51/1013.2m N p ⨯= （5分） s m A v Q /1028.62002.014.34
1
33222-⨯=⨯⨯⨯=
= （1分）
N A p P c 225
1111002.606.014.34
1
1013.2.⨯=⨯⨯⨯⨯== （1分） P 2=0 （1分） 对所取坐标系列动量方程：
)(1221v v Q R P P -=--βρ
)209
1
20(1028.6100.101002.63
32⨯-⨯⨯⨯⨯=--⨯-R
2
2
1012.11002.6⨯=-⨯R
R = 490N （3分） ∴ 螺栓所受的拉力为490N 。

（1分） 4
解：（1）xy x
u x 2=∂∂=
φ
(2’) 22y x y
u y -=∂∂=
φ
(2’) （2）022=-=∂∂+∂∂y y y
u x u y
x 所以存在流函数 (3’)
y x y d dy x y xydx dx u dy u d y x 23223/()(2+-=--=-=ψ
C y x y ++-==2
33/ψ (3’)
5
解：(1)m h b bh R 8.06
.122.36
.12.3200=⨯+⨯=+=
(1’)
s m R n C /54.388.0025
.0115.06/16/1=⨯==
(1’) 2012.5m bh A == (1’)
s m A Q V /17.112.5/6/=== (1’)
v c RJ J v C R ===⨯,...
222
2
117385408=0.00115 (2’) h Jl f ==⨯=0001155000576..m (1’) （2）295.06
.18.917.1=⨯=
=
gh
V Fr (2’)
m g hV h k 71.08
.9)17.16.1()(32
3
2=⨯== （2’） 6
解：(1) 因为
25.172<=H P 且0<H
h s ， 所以是自由出流 (2’) s m H g mb Q /8.405.16.1910502.0235.12
/3=⨯⨯⨯== (3’)
(2)单宽流量
m s m b Q q //08.410/8.40/3=== (1’)
收缩水深公式：
2
222222
2941
.095.06.1908.42c
c c c c c h h h h h g q h P H +=⨯+=+=+ϕ (1’) 迭代公式：
c
c c h h P H h -=-+=
5.8941
.0941.02
得：m h m h m h m h h c c c c c 340.0340.0339.0333.00)4()3()2()1()0(=→=→=→=→= 取m h c 34.0= (2’)
m gh q h h c c c 996.2)134
.08.908.481(234.0)181(23
2
32=-⨯⨯+=-+='' (2’) 由于m h m h t c
2996.2=<='' (1’) 所以是远驱式水跃衔接 (1’)， 需设置消能工 (1’)
水力学模拟试题及答案（一）
1、选择题：（每小题2分）
（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 、相交；
d 、正交。

答案：d
（3）液体中某点的绝对压强为100kN/m2，则该点的相对压强为
a、1 kN/m2
b、2 kN/m2
c、5 kN/m2
d、10 kN/m2
答案：b
（4）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
（5）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
（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
a、层流区；
b、紊流光滑区；
c、紊流过渡粗糙区；
d、紊流粗糙区
答案： c
（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
a、1.54m b 、2.0m c 、2.45m d、3.22m
答案：c
（8）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
（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。

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。