水文学试题及答案.doc

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“V”，在错误的题号上打“ X”。

)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。

V2、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。

X3、一般而言，水文资料系列越长其代表性越高。

V4、P—川型曲线有三个统计参数，即均值、变差系数和偏态系数。

V5、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。

X6、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。

V7、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。

X8同一流域不同时段长的单位线是相同的。

X9、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。

V10、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。

X1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。

(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 B =2 o (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入的变化规律。

答案：通过尼古拉兹实验发现：在层流中 入仅是雷诺数Re 的函数并与Re 成反比；在层 流到紊流过渡区，入仅是Re 的函数；在紊流光滑区 入=f i (Re ),过渡区入=f 2 (Re ,)，粗 糙区入=f 3 ()，紊流粗糙区又称阻力平方区。

RR(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 o4、 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)。

a 、重力水;2、判断题： b 、毛细水; c 、气态水; d 、薄膜水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1=50 m，两个30。

折角、进口和出口的局部水头损失系数分别为Z i=0.2，Z 2=0.5，Z 3=1.0，沿程水头损失系数入=0.024，上下游水位差H=3m。

求通过的流量Q o列X 向动量方程卩3人 - R f"：Q(V 2x -Wx) R = P 3A 3 - 'A 3V 3(V 2 -V 3)= 187.79N水流对喷嘴冲击力R - - R 即为手握喷嘴所需之力3 F' F■一3•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,底坡动在紊流粗糙区，求流量Q 。

解: H = h w =( '■4RR = - =0.2m , 、=1.9x3v = 4.16m / s q v = vA = 2.662 m/s2.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 。

由水箱至喷嘴的水头损失 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。

水头H=5.5M 。

2H 0 0 =0 0 竺 0.52g9.9叹V 2A 2 A-0.704 m si=0.001。

如流解：列水箱渐变流断面 1 -1和喷嘴出口断面2 - 2能量方程解：A = bh mh2= 39m2x = b 2.1 m 2h = 18.5 mR = — = 2.11v = C ■. RixC =丄只愛=81.0m ：2/sn0.53Q=A.C.（RJ ） =145.1 m /s~~一、是非题（正确的划“V” ，错误的划“ 乂'）（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。

（V ）2、 相对压强可以大于、等于或小于零。

（V ）3、 紊流可以是均匀流，也可以是非均匀流。

（V ）4、 谢才系数C 的单位是m （ X ）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。

（V ）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。

（V ）7、 公式h f 「丨v 既适用于层流，也适用于紊流。

（V ）8、 串联长管道各管段的水头损失可能相等，也可能不相等。

（V ） 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。

（V ） 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。

（X ）(4) 0.754、流函数（3） （1）在等势面上为常数 （3）沿流线为常数三、思考题（4X8=32分）（2）只有在无旋流中才存在 （4）表达了速度与压强的关1•图（a ）表示一水闸正在提升闸门放水，图 们的上游水位均保持不变，问此时的水流是非符合 （b ）表示一水管正在打开阀门放水，若它(b)\2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？h1 //— — — — —4 / V__£ ______________________________ _0 —E ―Kinin■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：2aQ 2 E s = h + 2 A ? = f (h)二、特征：1) 一条二次曲线gA 下端以水平轴线为渐进线，h -0, Es ^x ；曲线上端与以 坐标轴成45°角直线为渐近线h -x, Es —x ；2) 当h 由0—x, Es 由x —x ，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<hk 急流3•试验槽中水流现象如图示，流量不变，如提高或降低一些尾门 (尾门之前的水流始终为缓流)，试分析水跃位置是否移动？向前或是向后移 动？为什么？V（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（3）仅水平方向数值相等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)（2） 数值不相等 （3） 铅直方向数值最大(1) 0.30 (2) 0.385 (3) 0.502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（2X 6=12分）1、定性绘出图示管道的总水头线和测压管水头线。

总水头线二一___ /测压管水头线V o =°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•• =a x 2 -y 2，式中a 为常数，试求： （1） u x 及U y ； （2）流函数方程。

22、（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Q 1=0.2m 3/s,Q 3=0.1m 3/s ， 相应断面动水压强P 1=20kPa, p 3=15kPa 两侧叉管直接喷入大气，已知各管直径d 1=0.3m ,d 2=0.2m , d 3=0.15m ，9 =30°。

试求交叉处，水流对管壁的作用力（忽略摩擦力）。

N K1 C 221N 3C1b 2a 2解：(1) Q , Q 3=2Q 2. Q 2 =0 • Q 3)/2=0.15m 3/sv 1 =Ql =2.82m/s; v 2 =Q2=8.49m/s; v 3 = °3 =3.18m/s(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：P 1 =P r A 1 =1.41kN ；P 2 = p 2 A 2 = 0.0kN ;P 3 =p 3 A 3 =0.47kN;(3)沿x 方向写动量方程：P 1 —P 3 —R x = P 2Q 2V 2COS30 —(— 3V 3)—Q 1V 1流入动量.R x 二-1.07 kN即：水流对管壁的作用 力为1.017kN ，方向向左。