定性绘出图示管道短管的总水头线和测压管水头线(学习类别)
总水头线与测压管水头线绘制微课(精)
水力分析与计算
管道不同进口边界条件，总水头线与测压管水头线绘制
水池中水面线为测压管水头线
水力分析与计算
管道不同出口边界条件，总水头线与测压管水头线绘制
自由出流：在管道出口处，测压管水头线末端落在管轴线处。
淹没出流：下游水池流速等于零，在管道出口处，测压管水头线 末端落在下游水面处。
淹没出流：下游水池流速不等于零，在管道出口处，测压管水头线 末端比下游水面稍低；
水力分析与计算
图 5-8
水力分析与计算
4
定性绘制总水头线与测压管水头线
1
2
3
hi
4
0 0
2
3
Pi r
i2
2g i
总水头线 H h
1
w15
2
2g
5
4
Zi
测压管水头线 6
1
5
6
水力分析与计算
5
定性绘制总水头线与测压管水头线
1
总水头线
测压管水头线
2
3
总结： 1.注意管道上下游进出口情况，不要画错； 2.测压管水头线要从下游向上游绘制，把握好末端情况； 3.管径大的管段，两线平缓，间距小，管径小时相反； 4.有局部损失地方，总水头线竖直下降。
水力分析与计算
总水头线与测压管水头线绘制
主 讲 人： 王勤香
黄河水利职业技术学院
2014.10
水力分析与计算
总水头线与测压管水头线绘制
总水头线与测压管水头线绘制两线绘制目的： 分析有压管道压强沿程变化，判断管道布设及体型设计合理性。 总水头线与测压管水头线绘制两线绘制原则及方法： （1）先绘总水头线再绘测压管水头线，绘制总水头线一般从上游进口断 面开始，向下游绘制，测压管水头线一般从出口断面开始，向上游绘制，测压 管水头线低于总水头线一个流速水头值； （2）对于管径不变的管道，二者为倾斜下降相互平行的直线； （3）有局部水头损失断面假设局部水头损失集中在一个断面上，总水头 线画成竖直下降的直线。 （4）在绘制水头线时，应注意管道进、出口的边界条件。管道出口为自 由出流时，测压管水头线末端与出口断面中心重合。管道出口为淹没出流时， 在下游流速v2≈0时，测压管水头线末端与下游水面齐平；在下游流速v2≠0时， 测压管水头线末端一般情况下稍低于下游水面。
总水头线和测压管水头线绘制
沿程阻力实验
1、为什么压差计的水柱差就是沿程水头损失？管道安装成倾斜，是否影 响实验结果？
2、根据实测m值判别实验流区。 lghf~lgv曲线斜率m=1.0~1.8,即hf与v1.0~1.8成正比，所以流动为层流，紊 流光滑区和紊流过渡区，未达阻力平方区。 2、管道当量粗糙度如何测得？ 当量粗糙度的测量可用实验的方法测定
2．流 量 增 加 ，测 压 管 水 头 线 有 何 变 化 ？为 什 么 ？
有如下二个变化：
（1）流 量 增加 ，测 压 管 水 头 线（P-P）总 降 落 趋 势 更 显著。这 是 因 为 测压管水头 ， 管 道 过 流 断 面 面 积 A 为 定 值 时 ， Q增 大 就 增 大 ，而 且 随 流 量 的 增 加 阻 力损 失 亦 增 大 ，管 道 任 一 过 水 断 面 上 的 总 水 头 E相 应 减 小 ，故 的减小更加显著。
测压管水头高于管轴线的部分其压强水头正，否则为负。
调整管道布置避免产生负压 如上图知，管道任意断面的压强水头 若H0一定的条件下，影响压强水头的因素为上式中的后三项。较有效的方 法是降低管线的高度，以提高管道中压强的大小，避免管道中出现负压。
伯努利方程实验思考题
1．测 压 管 水 头 线 和 总 水 头 线 的 变 化 趋 势 有 何 不 同 ？为 什 么 ？ 测 压 程 只 条 件 部 分 9，管 而 据 即 恒 下 降 越 大 水 头 管 水 头 线（P-P）沿 程 可 升 可 降 。而 总 水 头 线（E-E）沿 降 不 升 。这 是 因 为 水 在 流 动 过 程 中 ，依 据 一 定 边 界 ，动 能 和 势 能 可 相 互 转 换。 测 点5 至 测 点7， 管 收 缩， 势 能 转 换 成 动 能， 测 压 管 水 头 线 降 低。 测 点7至 测 点 渐 扩，部 分 动 能 又 转 换成 势 能 ，测 压 管 水 头 线 升 高 。 能 量 方 程E1=E2+hw1-2, hw1-2为 损 失 能 量 ，是 不 可 逆 的 ， 有 hw1-2>0，故 E2恒 小 于E1，（E-E）线 不 可 能 回 升。(E-E) 线 的 坡 度 越 大 ，即J越 大 ，表 明 单 位 流 程 上 的 水 头 损 失 ，如 图2.3的 渐 扩 段 和 阀门 等 处 ，表 明 有 较 大 的 局 部 损 失 存 在 。
水力学：作业及答案
一、单项选择题（每小题3分, 共计12分）之欧侯瑞魂创作1．在水力学中, 单元质量力是指（c）a、单元面积液体受到的质量力；b、单元体积液体受到的质量力；c、单元质量液体受到的质量力；d、单元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．液体只受重力作用, 则静止液体中的等压面是（b）a、任意曲面；b、水平面c、斜平面；d、旋转抛物面.4．液体中某点的绝对压强为88kN/m2, 则该点的相对压强为（b）a、10 kN/m2b、-10kN/m2c、12kN/m2 d、-12 kN/m2二、填空题（每小题3分, 共计12分）1．牛顿内摩擦定律适用的条件是层流运动和牛顿液体.2．理想液体的概念是指__________________________________.没有粘滞性的液体3．液体中某点的相对压强值为20kN/m2, 则该点的绝对压强值为kN/m2, 真空度为.118、04．当压力体与受压面在同一侧, 铅垂方向的作用力的方向是向.下三、判断题（每小题3分, 共计6分）1．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.（×）2．均质连续静止液体内任何一点的测压管水头即是常数.（√）四、问答题（每小题4分, 共计8分）1．液体的基本特征是什么？谜底：易流动的、不意被压缩的、均匀等向的连续介质.2．什么是液体的粘滞性？它对液体运动有什么影响？谜底：对流动的液体, 如果液体内部的质点之间存在相对运动, 那么液体质点之间也要发生摩擦力来反抗这种相对运动的发生, 我们把液体这种相对运动的发生, 我们把液体的这种特性称为粘滞性；黏滞性是液体在流动中发生能量损失的根源五、作图题（每小题4分, 共计12分）1．试绘制图中AB面上的静水压强分布图2．试绘制图中曲面ABC上的水平方向静水压强分布图及压力体图3．容器内布满了液体, 测压管液面如图所示, 试绘制图中曲面ABC上的压力体图题 5 – 1 题 5 - 2六、计算题（共4题, 计50分）1.如图所示, 平板在水面上作水平运动, 速度为v=10cm/s, 平板与下部固定底板的距离为δ=1mm, 平板带动水流运动速度呈直线分布, 水温为20C, 试求：作用平板单元面积上的摩擦力. （10分） 解:2. 图示为复式比压计, 比重为0.8, 水银的比重为A, B 两点的压强（12分）解: 3. 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：（1游有水时启门力T4. R=10m, b=8m, α=30°, 静水总压力作用点的位置.一、单项选择题 1．过水断面是指（b ）a 、 与流线平行的断面；b 、与流线正交的横断面 c、与流线斜交的横断面； d、与迹线正交的横断面.2．已知液体流动的沿程水力摩擦系数与边壁粗拙度和雷诺数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、紊流过渡粗拙区； d、紊流粗拙区3．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、14．已知突扩前后有压管道的直径之比d1/d2 =1：2, 则突扩前后断面的雷诺数之比为（a）a、2b、1c、0.5d、0.255．层流断面流速分布规律符合ca、对数分布；b直线分布； c、抛物线分布；d、椭圆分布.二、填空题（每小题2分, 共计12分）1．恒定流时流线与迹线_______________.重合2．恒定渐变流过水断面动水压强的分布特性为__其过水断面上各点的测压管水头近似相等_.3．实际液体在流动时发生水头损失的内因是液体具有粘滞性, 外因是鸿沟条件的影响. 4．某种液体流经两根长度相等但粗拙度分歧的等直径长直管道, 当雷诺数相等时, 它们的水头损失在和流态与流区内相等.层流、紊流光滑区5．等直径长直管道中, 液体的温度不变, 当流量逐渐增年夜, 管道内的雷诺数Re 将逐渐增年夜.6．判断明渠水流层流或紊流的临界雷诺数Re 的数值是500.三、判断题 （每小题2分, 共计12分）1．水流总是从压强年夜的处所向压强小的处所流动.（×）2．只有过水断面上各点流速相等的流动才是均匀流 （×） 3．均匀流与渐变流一定是恒定流, 急变流一定是非恒定流.（×）4．根据达西公式h f =λg v R l 242, 层流沿程水头损失与流速平方成正比. （×）5．紊流粗拙区的沿程水头损失系数只与雷诺数有关. （×）6．园管中层流的雷诺数肯定年夜于3000.×四、问答题 （每小题5分, 共计10分）1．总水头线、测压管水头线的关系和沿程变动的特点是什么？谜底：均匀的总水头线和测压管水头线是相互平行的直线.2．根据尼古拉兹实验, 简单叙述沿程水头损失系数λ在分歧流态的变动规律.谜底：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, ）；粗拙区λ=f3（ ）, 紊流粗拙区又称为阻力平方区.五、计算题 （共5题, 计56分）1．管道直径d = 10 mm, 通过流量Q = 20 cm 3/s, 运动粘度 = 0.0101 cm 2/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R ∆R ∆变, 问管中水流属何种流态？2．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, 管嘴局部水头损失系数, 取动能校正系数=1.求管嘴的出流速度v 及此射流到达的高度z .（ 12分）解：3．已知如图所示的文丘里管, 管路中通过流量Q=10 l /s, d 1 =5 cm, p 1 =78.4 Pa, 如果使2断面发生真空压强为, 问d 2应为几多？（不计水头损失）（12分）解：4．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h c =, 已知渠道流量Q =18m 3/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, 并与按静水压强分布计算作用于闸门上的作用力相比力.（12分）解：γp d d h 1122121v H ch5．有一浆砌块石的矩形断面渠道, 宽b = 6m, 当Q = 3/s时, 渠中均匀水深h = 2m,糙率n = 0.025, 试求500m长渠道中的沿程水头损失. （12分）解：一、单项选择题（每小题2分, 共计6分）1．矩形水力最佳断面的宽深比β= （ b ）a、1； b、2； c、3； d、42．在缓坡明渠中不成以发生的流动是（ b ）a、均匀缓流；b、均匀急流；c、非均匀缓流；d、非均匀急流.3．长管的总水头线与测压管水头线（ a ）a、重合；b、相平行的直线；c、相平行呈阶梯状.二、填空题（每小题2分, 共计10分）1．根据管道水头损失计算方法的分歧, 管道可以分为和.长管、短管2．在水击计算中阀门关闭的时间T s水击相长T r 的水击, 称为水击, 把T s T r 的水击称为水击.直接、间接3．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）4．a2型水面曲线是发生在陡坡上的缓流（指急流或缓流）的水面线, 这时弗汝德数Fr沿程减小（指增年夜、减小或不变）5．已知底宽为b = 6m的矩形渠道中, 临界水深为h k =1.37m, 则渠道内通过的流量Q=m3/s.三、判断题（每小题2分, 共计10分）1．水泵的扬程就是指提水的高程. （×）2．在正坡非棱柱渠道内可以形成均匀流. （×）3．在流量和渠道断面形状一定的条件下, 水跃的跃后水深随跃前水深的增年夜而增年夜. （×）4．断面比能沿流程总是减小的. （×）5．陡坡渠道中发生均匀流肯定是急流. （√）四、问答题（每小题4分, 共计8分）1．简述明渠均匀流的特征.谜底：①过流断面的形状、尺寸和水深沿流程不变；②过流断面上的流速和流速分布沿流程不变, 所以流速水头沿程不变；③总水头线、测压管水头线（既水面线）和渠底线三者互相平行.2．判别明渠水流的流态有哪几种方法？谜底：①用弗汝德数判别砂；②用微波波速判别；③用临界水深判别；④用临界流速判别.五、作图题（共2题, 计8分）1．定性绘出图示管道（短管）的总水头线和测压管水头线.v0=02．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.(各渠段均充沛长, 各段糙率相同)六、计算题（共6题, 计58分）1．图示用直径d = 0.4m的钢筋混凝土虹吸管从河道向灌溉渠道引水, 河道水位为120m, 灌溉渠道水位118m, 虹吸管各段长度为l1 = 10m, l2 =5m, l3=12m, 虹吸管进口装置无底阀的滤网（ζ= 2.5）,管道有两个60o的折角弯管（ζ）. （12分）求：（1）通过虹吸管的流量. （2）当虹吸管内最年夜允许真空值h v =7.0m时, 虹吸管最年夜装置高度.2．已知水击波速c=1000m/s,管道中原来的流速v0为几多？（7分）3．底宽b = 1.5 m的矩形明渠, 通过的流量为Q= 1.5 m3/s, 已知渠中的水深h = , 则该处水流的流态为解：4．有一混凝土护面的梯形渠道, 底宽 b =10 m,正常水深h = 3 m, 边坡为 1:1, 底坡i =0.001, 糙率n .如流动在紊流粗拙区, 求谢才系数C和均匀流流量.解：5．有一矩形断面混凝土渡槽(n=0.014), 底宽b＝,槽长L＝.进口处槽底高程▽=, 当通过设计流量Q＝3/s时, 槽中均匀流水深h0=, 试求渡槽出口的底高程▽2？（10分）解：6．在矩形断面水平渠道中设一平板闸门, 如图所示, 闸门与渠道同为宽度 b = 4m, 闸孔出流量Q = 12m3/s, 闸下收缩断面水深h c =0.4m, 发生水跃与下游水流衔接, 下游水深h t =1.4m, 求跃前水深并判别水跃发生的位置. （12分）一、单项选择题（每小题2分,1．a、1次方b、2次方c、3/2次方d、1/2次方2．底流式消能池中发生的水跃应该是 ( d )a、远离式水跃,b、临界水跃,c、强淹没水跃,d3．对底坎为平顶堰的闸孔, 相对开度e/H＞（a）时的水流运动为堰流.a、0.65b、0.67c、0.75d、二、填空题（每小题3分, 共计15分）1．堰、闸出流都属于急变流流, 它们的主要区别在于流堰上部没有受到闸门控制, 水面是连续的, 而闸孔出流受到闸门控制, 水面是不连续的, 因而过流能力分歧.2．溢流堰的过堰流量与堰顶水头的次方成正比.3/23．当堰顶厚度δ=5m, 堰为宽顶堰的堰上水头范围是.＜H＜2m4．泄水建筑物下游发生远驱水跃, 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).5．工程中应用WES实用堰与其它实用堰型相比具有下列优点便于施工控制, 节省工程量.三、判断题（每小题3分, 共计12分）1．其它条件相同时, 实用堰的流量系数年夜于宽顶堰的流量系数. （×）2．影响WES实用堰流量系数的两个因素是：实际水头H与设计水头H d之比, 上游堰高P与设计水头H d 之比. （×）3．底流消能消力池深度是以通过的最年夜流量作为设计流量的. （×）4．在无坎宽顶堰的计算中没有侧收缩系数, 是因为没有侧收缩影响. （×）四、问答题（每小题4分, 共计8分）1．简述堰的分类和相应的水流运动特征.谜底：①薄壁堰流.当δ/H＜0.67时, 过堰的水舌形状受堰顶厚度δ的影响, 水舌下缘与堰顶呈线接触, 而且堰顶常做成锐缘形, 水面为单一的降落曲线；②实用堰流.当0.67＜δ/H＜2.5时, 过堰水流受到堰顶的约束和顶托, 水舌与堰顶呈面接触, 但水面仍有单一的降落曲线；③宽顶堰流.当 2.5＜δ/H＜10时, 堰顶厚度对水流的顶托作用更为明显, 水流在堰顶进口处呈现第一次跌落后, 形成与堰顶近乎平行的渐变流段, 然后呈现第二次跌落（下游水位较低时）.2．简述泄水建筑物下游有哪几种消能形式和它们的特点.谜底：①底流消能与衔接.底能消能多用于中、低水头及地质条件较差的泄水建筑物下游；②挑能消能与衔接.多用于高水头、下游河床地质条件好的建筑物末真个消能；③面流消能与衔接.在底部旋滚和表层主流扩散的过程中实现的.五、计算题（共5题, 计61分）1．如图所示, 在溢流坝下游收缩断面h c＝, 溢流坝单宽流量q＝2/s .已知下游水深h t＝1.5 m .（1）试判别是否需要修建消力池？ (2)如需修建消力池,不考虑挖深影响（h c不变）和出池水面跌落ΔΖ, 试设计挖深式消能池的池深d, 消力池水跃淹没系数取σ’=1.1 . (14分)2．有一5孔WES型实用堰.每孔净宽＝ m, 堰高P=50 m, 堰顶设计水头H＝ m, 溢流堰下接远离式水跃.已知WES型实用堰的设计流量系数m d＝0.502, 侧收缩系数ε＝0.96, （14分）（1）求实用堰的设计流量Q d, （2）如果实测堰顶设计水头H＝ m, 过堰流量Q为500m3/s, 试求流量系数解：3．某平底坎水闸, 共有10孔, 采纳平板闸门, 每孔宽度为b =4m, 闸门开度e = 2m, 下游水深h t = 3m, 当通过闸孔的流量Q =470m3/s时, 求闸前水头为几多？（10分）解：4．一矩形断面陡槽, 如图所示, 槽宽b =5m, 下接一个宽度相同的缓坡明槽, 当通过的流量Q =20m3/s时解：5．d=,半径r=5m,底板高程为不影响出流.试确定闸门全开时的过闸流量.一、单项选择题（每小题3分, 共计12分）1.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.2.水力学模型与原型满足流动相似的充沛需要条件是两者的（ a ）相等.a、弗汝德数Fr；b、雷诺数Re；c、糙率n； d、牛顿数Ne.3.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, 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, λQ=100000.4.丈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、薄壁堰二、填空题（每小题3分, 共计12分）1.建立渗流模型必需满足渗流流量相等, 渗流压力相等, 渗流阻力（水头损失）相等.2.渗流达西定律适用的条件是_恒定均匀层流渗流,无渗透变形_.3.渗流系数k与流量Q和相应的水头损失hw有关.4.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=4m/s .三、判断题（每小题3分, 共计15分）1．渗流达西定律适用的条件是恒定均匀层流渗流,而且无渗透变形.（√）2．渗流模型流速与真实渗流流速数值相等. （×）3．两个液流只要在相应点的速度和加速度的年夜小成比例, 则两个液流就是运动相似的.（√）4．进行水力学模型设计, 要根据试验场地的年夜小和供水能力来确定模型的几何比尺.（√）5．棱柱体明渠恒定渐变流的水面曲线有12条,而地下河槽无压渗流的浸润曲线只有4条（×）四、问答题（每小题5分, 共计15分）1．建立渗流模型应遵循哪些原则？谜底：①通过渗流模型的流量必需和实际渗流的流量相等；②对同一作用面, 从渗流模型得出的动水压力应当和真实渗流动水压力相等；③渗流模型的阻力和实际渗流应相等, 也就是说水头损失应该相等.2．要实现流动相似三个基本条件以及它们间的关系似什么？谜底：几何相似中的长度比尺是设计水力模型的重要参数；运动相似中的流速比尺是检验模型相似性和把模型功效换算到原型的重要依据；动力相似则是模型设计的主要动身点.水力模型相似的三个特征关系：几何相似是基础, 动力相似是主导, 运动相似是目的.3．简述渗流达西公式与杜皮幼公式有什么分歧？谜底：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即是v= kJ.五、计算题（共4题, 计46分）1．在实验室中根据达西定律测定某种土壤的渗透系数, 将土装入直径d =20cm的达西实验装置的圆筒内, 在40cm水头的作用下, 经过1昼夜测得渗透的水量为15升, 两测压管之间的距离为30cm, 试求该种土壤的渗透系数.解：2．直径m的圆柱形滤水器, 滤水层由均匀砂d5.1组成, 厚, 渗透系数k=3cm/s, 求在H=的恒定流情况下, 滤水器的渗流流量Q.3．某水库进行放空水库的模型试验, 模型的几何比尺λL=100, 今在模型中测得放空水库所需时间为12小时, 试求原型上放空水库所需的时间.解：4．以重力相似原则设计的某水工模型, 长度比尺λl=25；若原型中闸孔收缩断面处的平均流速v p=m/s, 则确定模型中相应收缩断面处的平均流速v m .如果原型中过闸流量Q p =3000m3/s, 则原型中相应的流量为Q m为几多？（11分）解：。
总水头线和测压管水头线绘制
可以精确地描述某一特定点的水头高 度和水流状态，提供详细的水流信息。 缺点：只能描述某一特定点的水流状 态，无法提供整个水流区域的信息。
04
实际应用案例
总水头线绘制案例
案例一
某城市给水系统
介绍
某城市给水系统采用重力流输水，需要绘制总水头线 来评估系统性能。
绘制方法
根据泵站和水塔的位置，计算各点的水头高度，并绘 制总水头线。
测压管水头线
在流体力学、环境科学、气象学等领域中，测压管水头线被 广泛应用于测量和描述某一特定点的水头高度和水流状态。 例如，在气象观测中，测压管水头线被用来测量和描述大气 中的压力分布。
优缺点比较
总水头线的优点
可以描述整个水流区域的水头分布和 能量状态，能够提供全面的水流信息。 缺点：对于某一特定点的水流状态描 述不够精确。
测压管水头线绘制案例
案例三：某水库
介绍：某水库用于农业灌溉和居民供水，需要绘制测压管水头线来监测水库的运行 状态。
绘制方法：在库区设置测压管，测量水位高度，并绘制测压管水头线。
测压管水头线绘制案例
• 结果：通过测压管水头线，可以及时发现水库的异常情况， 保障水库的安全运行。
测压管水头线绘制案例
不同点
总水头线通常是指整个水流区域的水头高度，而测压管水头线则是指某一特定点 的水头高度。此外，总水头线是绝对水头，而测压管水头线是相对水头。
应用场景比较
总水头线
在水利工程、给排水工程、环境工程等领域中，总水头线被 广泛应用于描述整个水流区域的水头分布和能量状态。例如 ，在水电站的水轮机设计中，总水头线是重要的设计参数。
案例四
某地下水井群
介绍
某地下水井群用于农业灌溉，需要绘 制测压管水头线来监测地下水位的变 化。
武大水力学习题恒定管流
第六章 恒定管流1、并联管道中各支管的单位机械能损失相同， 因而各支管水流的总机械能也应相等。
2、图示虹吸管中 B 点的压强小于大气压强。
3、恒定管流的总水头线沿流程下降，而测压管水头线沿流程可升可降。
4、在等直径圆管中一定发生均匀有压流动。
5、各并联支管的水头损失相同，所以其水力坡度也相同。
10、在管道断面突然扩大处，测压管水头线沿程；在管道断面突然缩小处，测压管水头线沿程326、图示两个容器由两根直管相连， 两管的管径、 管长及糙率均相同，所以通过的流量相等。
( ) 7、设计管道时， 若选用的糙率大于实际的糙率，则求得的管道直径偏小， 不能通过要求的设计流量。
8、图示 A 、 B 两点间有两根并联管道 1 。
设管 1 的沿程水头损失为 h f1 , 管 2 的沿程水头 损失为 h f2 。
则 h f1 与 h f2 的关系为 1)h f1 > h f2 ； 2)h f1 <h f23)h f1 = h f2 ；4)a 、b 、c ，其管径、管长、上下游水位差均相同，则流量最小的是)。
2)b 管； 3)c 管； 4)无法确定。
无法确9、图示为坝身下部的三根1) a管；各管段流速 v 1、v 2、 v 3 的关系为12、对于有压管流出口为自由出流时，测压管水头线终点在_____________________________________________ ；出口为淹没出流时，若下游水池中流速 v 2=0, 测压管水头线终点在 _________________ ，若 v 2≠0，测压管水头线应 ______________________________________________________________ 下游水面。
13、定性绘出图示等直径短管道的总水头线和测压管水头线，并标明符号及负压区。
14、定性绘出图示水泵管道的总水头线和测压管水头线，标明有关的符号，并标出管中的 M 、N 两 点的压强 高度 p m/ g 及 p n/ ρg 。
《水力学》题集1-3章答案
第一章绪论第一题、选择题1.理想液体是(B)(A)没有切应力又不变形的液体；(B)没有切应力但可变形的一种假想液体；(C)切应力与剪切变形率成直线关系的液体；(D)有切应力而不变形的液体。
2.理想液体与实际液体最主要的区别是（D）A．不可压缩；B．不能膨胀；B．没有表面张力；D．没有粘滞性。
3.A4.A.C.6.A.B.7.AC8.-9Pa·5Pa·1.2.3.4.5.7.一般情况下认为液体不可压缩。
（√）8.液体的内摩擦力与液体的速度成正比。
（×）9.水流在边壁处的流速为零，因此该处的流速梯度为零。
（×）10.静止液体有粘滞性，所以有水头损失。
（×）12.表面张力不在液体的内部存在，只存在于液体表面。
（√）13.摩擦力、大气压力、表面张力属于质量力。
（×）第三题、填空题2.水力学中，连续介质模型是假设液体是一种连续充满其所占据空间毫无空隙的连续体。
3.在水力学中常常出现的液体主要物理性质有重度和粘性，在某些情况下还要涉及液体的压缩性、表面张力和汽化压强等。
5.理想液体与实际液体的主要区别是：是否存在液体的粘滞性。
6.牛顿内摩擦定律适用条件是牛顿流体、层流运动。
7.内摩擦力与液体的性质有关，并与速度梯度和接触面积成正比，而与接触面上的正压力无关。
8.流体受力按照表现形式，分为表面力和质量力。
第四题、名词解释2.连续介质模型：只研究液体在外力作用下的机械运动(宏观特性)，不研究液体内部的分子运动(微观运动特性)3.4.5.6. 8. 9. 1.为了简化2.造成3.文字描述牛顿内摩擦定律。
答：流体的内摩擦力与其速度梯度dudy 成正比，与液层的接触面积A 成正比，与流体的性质有关，而与接触面积的压力无关即du F Adyμ=。
第六题、计算题1.容积为10m 3的水，当压强增加了10个大气压时容积减少10升，试求该水体的体积弹性系数K 。
水力学期末考试复习题及答案
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ba、1 kN/m2b、2 kN/m2c、5 kN/m2d、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ca、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ca、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ba、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ba、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da、1米，λQ =1000；b、10米，λQ =100；c、1米，λQ =100000；d、10米，λQ=100000。
水力学考试试题和答案解析
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/m2b、2 kN/m2c、5 kN/m2d、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a、1米，λQ =1000； b、10米，λQ=100；c、1米，λQ =100000； d、10米，λQ=100000。
【2020考研水力学真题卷2】
【2020考研水力学真题卷2】【2020考研水力学真题卷2】河海大学2021年攻读硕士学位研究生入学考试试题考试科目名称：水力学一、是非题（每题2分，共20分）1．紊流过渡粗糙区的沿程水头损失系数与雷诺数。
（）2．断面单位能量沿流程总是减小的。
（）3．计算消力池池深和池长时，设计流量一般选择使池深和池长最大的流量。
（）4．渗流的达西定律既适用于层流也适合于紊流。
（）5．在恒定均匀流中，沿程水头损失与速度的平方成正比。
（）6．两个液流在重力作用下的动力相似条件是它们的弗劳德数相等。
（）7．因为各并联支管的长度、直径及粗糙度可能不同，因此在各支管的水头损失也不同。
（）8．均匀流可以是恒定流，也可以是非恒定流。
（）9．流体质点做圆周运动不一定是有旋运动。
（）10．相对压强可以大于、等于或小于零。
（）二、选择题（每题2分，共20分）1．当水流流态从层流转变为紊流后，过水断面上水流动能校正系数和动量校正系数将（）（1）均增大（2）均减小（3）增大、减小（4）减小、增大2．溢流坝下泄水流收缩断面水深的跃后水深为，此时下游水深为，则形成远离水跃的条件是（）（1）（2）（3）（4）无法确定3．渗流模型流速与实际渗流流速相比较（）（1）前者大于后者（2）二者相等（3）前者小于后者（4）无法比较4．明渠的临界水深决定于（）（1）流量和底坡（2）断面形状、尺寸和底坡（3）流量和糙率（4）流量和断面形状、尺寸5．均匀流断面和渐变流断面上的动水压强（）（1）均按静水压强规律分布（2）前者按静水压强规律分布，后者不静水压强规律分布（3）前者不静水压强规律分布，后者静水压强规律分布（4）均不按静水压强规律分布6．下列哪个条件满足时，明渠水流是缓流（）（1）（2）（3）（4）无法确定7．毕托管可以用来测（）（1）脉动流速（2）时均流速（3）脉动流速（4）脉动压强8．满足条件的流动是（）（1）非均匀渐变缓流（2）非均匀渐变急流（3）均匀流（4）临界流9．有压管流，管轴线水平，管径逐渐增大且通过的流量不变，其总水头线沿流向应（）（1）逐渐升高（2）逐渐降低（3）与管轴线平行（4）无法确定10．雷诺数的物理意义是（）（1）重力与惯性力之比（2）重力与粘滞力之比（3）粘滞力与惯性力之比（4）惯性力与粘滞力之比三、作图题（每题5分，共10分）1．绘出下列两段不同糙率棱柱形渠道的水面曲线。
水力学A(一)练习题及参考答案 (1)
水力学A（一）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。
(×)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。
（×）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。
(√)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。
(×)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。
(×)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。
(√)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。
（×）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。
水力学考试试题和答案解析
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/m2b、2 kN/m2c、5 kN/m2d、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a、1米，λQ =1000；b、10米，λQ =100；c、1米，λQ =100000；d、10米，λQ=100000。
武汉大学水力学教材答案第六章
第六章恒定管流1、并联管道中各支管的单位机械能损失相同，因而各支管水流的总机械能也应相等。
( )2、图示虹吸管中B点的压强小于大气压强。
( )3、恒定管流的总水头线沿流程下降，而测压管水头线沿流程可升可降。
( )4、在等直径圆管中一定发生均匀有压流动。
( )5、各并联支管的水头损失相同，所以其水力坡度也相同。
( )6、图示两个容器由两根直管相连，两管的管径、管长及糙率均相同，所以通过的流量相等。
( )7、设计管道时，若选用的糙率大于实际的糙率，则求得的管道直径偏小，不能通过要求的设计流量。
( )8、图示A、B 两点间有两根并联管道1 和2 。
设管1 的沿程水头损失为h f1,管 2 的沿程水头损失为h f2。
则h f1与h f2 的关系为（）（1）h f1 ＞h f2；（2）h f1＜h f2；（3）h f1 = h f2；（4）无法确定。
9、图示为坝身下部的三根泄水管a、b、c，其管径、管长、上下游水位差均相同，则流量最小的是（）。
（1）a管；（2）b管；（3）c管；（4）无法确定。
10、在管道断面突然扩大处，测压管水头线沿程________________________________________________________；在管道断面突然缩小处，测压管水头线沿程____________________________________。
11、图示为一串联管段恒定流。
各管段流量q v1、q v2、q v3的关系为______________________。
各管段流速v1、v2、v3 的关系为____________________________________________________________。
12、对于有压管流出口为自由出流时，测压管水头线终点在_________________________________________________；出口为淹没出流时，若下游水池中流速v2=0,测压管水头线终点在____________________________，若v2≠0，测压管水头线应________________________________________________________________ ____下游水面。
定性绘出图示管道短管的总水头线和测压管水头线(学习类别)
1、定性绘出图示管道（短管）的总水头线和测压管水头线。
2、绘出图中的受压曲面AB上水平分力的压强分布图和垂直分力的压力体图。
3、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P x=p c×A x=74.48kN铅垂分力P y=γ×V=85.65kN,静水总压力P2= P x2+ P y2,P=113.50kN,tan = P y/P x=1.15 ∴ =49°合力作用线通过圆弧形闸门的圆心4、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 ?测压管水头线总水头线v0=0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 g v R l h H w 2)4(2∑+==ξλ计算圆管道断面的水力半径和局部水头损失系数 9.10.15.022.0 , m 2.04/=++⨯====∑ξχd AR将参数代入上式计算，可以求解得到/s m 091.2 , m /s 16.4 3===∴vA Q v即倒虹吸管内通过的流量为2.091m 3/s 。
5、如图从水箱接一橡胶管道及喷嘴，橡胶管直径D=7.5cm ，喷嘴出口直径d=2.0cm ，水头H=5.5m ，由水箱至喷嘴出口的水头损失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 2。
行近流速v 0≈0，取动能、动量修正系数均为1。
（1）计算通过管道的流量Q ；（2）如用手握住喷嘴，需要多大的水平力？方向如何？解：（1）通过流量以喷嘴出口中心所在水平面为基准面0—0，选取水箱内接近管道入口满足渐变流条件的1—1断面、喷嘴出口处的2—2断面及橡胶管与喷嘴接头处的3—3断面。
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1、定性绘出图示管道（短管）的总水头线和测压管水头线。
2、绘出图中的受压曲面AB上水平分力的压强分布图和垂直分力的压力体图。
3、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P x=p c×A x=74.48kN
铅垂分力P y=γ×V=85.65kN,
静水总压力P2= P x2+ P y2,
P=113.50kN,
tan = P y/P x=1.15 ∴ =49°
合力作用线通过圆弧形闸门的圆心
4、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 ?
测
压管水头线
总水头线
v0=0
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 g v R l h H w 2)4(2∑+==ξλ
计算圆管道断面的水力半径和局部水头损失系数 9.10.15.022.0 , m 2.04/=++⨯====∑ξχd A
R
将参数代入上式计算，可以求解得到
/s m 091.2 , m /s 16.4 3===∴
vA Q v
即倒虹吸管内通过的流量为2.091m 3/s 。
5、如图从水箱接一橡胶管道及喷嘴，橡胶管直径D=7.5cm ，喷嘴出口直径d=2.0cm ，水头
H=5.5m ，由水箱至喷嘴出口的水头损失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 2。
行近流速v 0≈0，取动能、动量修正系数均为1。
（1）计算通过管道的流量Q ；
（2）如用手握住喷嘴，需要多大的水平力？方向如何？
解：（1）通过流量
以喷嘴出口中心所在水平面为基准面0—0，选取水箱内接近管道入口
满足渐变流条件的1—1断面、喷嘴出口处的2—2断面及橡胶管与喷嘴接
头处的3—3断面。
对1—1与2—2列能量方程：
w h g v H +=222
2α
s
m s m h H g v w 8995.9)5.05.5(8.92)(22=-⨯⨯=-= s m s m v d Q 3
33
222101100.38995.902.044-⨯=⨯⨯==π
π
（2）手握住喷嘴需要的水平力
橡胶管流速s m s m D
v d v 7040.08995.9)5.72(22223=⨯== 对喷嘴段3—3与2—2间水体列水平方向的动量方程：
F P P v v Q --=-233322)(ββρ
P 2=0
N N D p P 4754.216075.0410
9.442423=⨯⨯==-ππ。