水力学第8章
(a)
(b)
圆锥形扩张管嘴：较大过流能力，较 低出口流速。引射器，水轮机尾水管， 人工降雨设备(图d)。
=5°~7° =0.9~0.96 0.45-0.5
(c)
(d)
8.1 孔口出流 8.1.1 薄壁小孔口恒定出流
当孔口具有锐缘，出流的水股与孔口只有周线上的接触，且
孔口直径 d＜0.1H，称为薄壁小孔口。当孔口泄流后，容器内的 液体得到不断的补充，保持水头H不变，称为恒定出流。
以O′- O′为基准面，列0-0和1-1的能量方程
2 2 a0 0 a 2 2 nn 2 H 2 2g 2g g 2g 2 2 a0 0 H0 H 2g
2 H 0 ( n ) 2 2 2g
1
n
2 gH 0 n 2 gH 0
管嘴出流：在孔口上连接长为3~4倍孔径的短管，水
经过短管并在出口断面满管流出的水力现象。
圆柱形外管嘴：先收缩后扩大到整满管(图a)。
按 管 嘴 的 形 状 和 装 置 情 况 分
流线形外管嘴：无收缩扩大，阻力系 数最小(图b)。
=0.9~0.98
圆锥形收缩管嘴：较大出口流速。水力 挖土机喷嘴，消防用喷嘴(图c)。
二、 孔口淹没出流
p1 112 H1 2g p 2 2 22 H2 hw 2g
H hw
1 1 2 2
22ຫໍສະໝຸດ 2g2g令 Ho = H 1 1 2 2 hw则
2g 2g
2
2
Ho = hw
se 1
如果 ＜ 5%hf， ，即局部水头损失与流速 水头之和占的比重较小，在计算中可以忽略，这种管 称为长管。 8.3.1 短管的水力计算 一、自由出流
2 h j 2g
a0 0 p a a 2 H 0 h h w 2g 2g pa
8.2.3
管嘴的使用条件
pV
p a pc
7m
m 9m H 0 07.75
(1) 作用水头 H 0 9m； (2) 管嘴长度l (3 ~ 4)d。
8.3 短、长管的水力计算 所谓“短管”，是指局部水头损失与流速水头之 2 和所占的比重较大，即 ＞5%hf，计算中不能忽 h j 2g 略。
Q A n A 2 gH 0 n A 2 gH 0 2 管嘴阻力系数，相当于管道锐缘进口的情 式中 —— H 0 ( n ) 2 2 g H 0 ( n )=0.5； 况， 2g A2 gH n≈0.82 A 2； gH 0 n A 2 gH 0 管嘴的流速系数， Q A —— A 2 gH Q A
——管嘴出口处的流速； 管嘴的流量系数，因出口无收缩， 2 gH 0 n—— A 2 gH 0
n
0
n
0
=1，
n n n 0.82 n 0.82 为0.62，而 n 0.82 ， =1.32，即 0.62 n 1.32
8.2.2 管嘴内的真空度 c-c和1-1断面列能量方程 2 2 2 22 p pc a v p av v c c a 2 c a c2 g se se2 g 2 g r 2g r 2g 2g 2 p a pc c c 2 2 se2 g
a 2 hw 2g
2
1 1 l 11 d d
2 gH 0 2 gH 0
1 l 1 d
称为管道的流量系数。
Q A A 2 gH 0
0 0 H 0 H
Q A 2 gH
二、 淹没出流：
Q A 2 gH
c2 H 0 (1 0) 2g
1 c 1 0 2 gH 0 2 gH 0
Q c Ac 2 gH 0 A A 2 gH 0
三、影响流量系数的因素
f ( 0 , , )
对于全部完善收缩， 其系数见下表：
表8.1 薄壁小孔口各项系数表
c
1 1 0
2
其中：H 0
v0 H+
2g
2
2 gH 0
0 ——流经孔口的局部阻力系数。
1 令 ， 称为流速系数。 1 0
c
2 gH 0
Ac 1, 称为收缩系数。 A
Q c Ac 2 g H 0 A A 2 g H 0
8 孔口、管嘴出流和有压管流
工程中 ： 给水处理、建筑物的输水配水、通航船闸闸室的充水
和泄水、水利工程中的泄水闸的泄水都属于孔口出流问
题。 如果孔壁较厚或在孔口上外接一当长度的短管，这时
的出流即为管嘴出流。
有压管流是管道被液体充满，无自由表面，断面上 各点的压强一般大于大气压强（个别情况也小于大气压
一、小孔口自由出流
2 2 22 pp p p 00 0 cc cc H a a H hh ww 2g g 22 gg 2
pc p a
hh h h1j 0 ww
c 2
2g
c ( 1 ) H0 0 2g
A A A1 1 0 c0 A A A c
2
2g
2g
A 1 se 1 A 1 c
2
由c-c扩大到满管 的水头损失系数
2 2
pa p pc p
a
c
2 a 1 1 c 2 1 2g 2 2g 2g 2g
能忽略的管道。
自由出流
淹没出流
一、 根据d/H的比值大小分：大孔口、小孔口
大孔口（big orifice）：当d/H>0.1时，水头、压强、速 度沿孔口高度变化。 小孔口（small orifice ）：当d/H<0.1时，各点流速相等， 且各点水头亦相等。
二、根据出流条件分：自由出流、淹没出流 自由出流（free discharge）： pa 自由出流流出的水流直接进入空气 中，此时收缩断面的压强可认为是大气 压强，即 pc = pa ，则该出流称为自由出 流。
收缩系数 0.63~0.64 阻力系数 0.05~0.06 流速系数 0.97~0.98 流量系 0.60~0.62
8.1.2 孔口变水头出流
设时刻t时孔口的水头为h，在微小 的时段内流经孔口的体积为 dV = Qdt = A 2 ghdt 在相同的时段内，容器内液面降落dh， 由此减少的体积为
dV Adh A 2ghdt
强）。
按水流随时间变化的状况分：为恒定管流和非恒定 管流。
有压管中的恒定流
管流：即有压流。 明渠水流：无压流。 简单管道 复杂管道
简单管道 串联管道
并联管道
长管 水头损失以沿程水头损失为主，局部水头损失和流速水头在
总损失中所占比重很小，计算时可以忽略的管道。
短管 局部损失及流速水头在总损失中占有相当的比重，计算时不
2
a0 0 H0 H 2g
2
2 h h hff h hjj h w d gg d 22 2 2 a 0 0 H0 H 2d g 2g
en b ex
d
d 以0-0为基准面，写出1-1和2-2断面的能量方程
pc ac 2 a11 0 h s h 12 2g 2g pa
2
l1 l 2 en 3 b ex
1 0, h12 h j12 h f 12 , ac 1.0
H d
淹没出流（submerged discharge）：流出的水流 不是进入空气，而是流入下游水体中，致使出口淹 没在下游水面之下，这种情况称为淹没出流。
三、根据孔口水头变化情况分：恒定出流、非 恒定出流 恒定出流（steady discharge）：孔口的水头不变， 此时的出流称为恒定出流。 非恒定出流（unsteady discharge）：孔口的水头 不断变化，此时的出流称为非恒定出流。
H——上下游的水位差。
Q自由 Q淹没
水力计算问题 1、已知H、l、d、n、ζ，求Q。 2、已知Q 、l、d、n、ζ，求H 。 3、已知Q 、 H、l、 n、ζ，求 d 。
8.3.2
c
虹吸管的水力计算
1 1 d
l d 1
1
1
l 2 1 1 l 3 b 2en ex d en 3 b ex
2 HH 2
|
若H2=0，即容器放空，所用的时间为
2 A' H1 2V t A 2 g A 2 gH1 Qmax
2 A' H1
8.2 8.2.1
管嘴出流 圆柱形外管嘴恒定出流
管嘴出流的特点是在距管道入口约为Lc=0.8d处 有一收缩断面c-c，经c-c后逐渐扩张并充满全管泄出。 分析时可只考虑管道进口的局部损失。
2 2 p a pp pc 1 l1 1 a c 1 2 en 2 hshs 1 en bbb en d 2g g 2
pV ,c
p a p c p p Vc, c V ,c , pc 为管中c点的真空高度。 应小
于或等于管中的最大允许真空高度 h
。
[ 例 题 8 . 1 ] 如 图 8 .9 所 示 的 虹 吸 管 ， 上 、 下 游 水 位 差 H 2m ， ，进口的阻力系数 1 15m, 2 18m , 管径 d 200mm en =1.0 b，转弯的阻力系数 ex en b =0.2 ex，沿程阻力系数 0.025 ， 管顶c总的允许真空度 h =7m 。求通过的流量Q和量大允许安装 高度 hs 。
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第一章 绪论
1.3 作用在液体上的力
1.3.1 表面力定义
表面力是作用于液体的表面上的力，是相邻液体 或其他物体作用的结果，通过相互接触面传递。
表面力按作用方向可分为： 压力： 垂直于作用面。 切力： 平行于作用面
lim p
P
A0 A
lim
T
A0 A
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第一章 绪论
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1
第一章 绪论
第1章 绪 论 第2章 水静力学 第3章 液体运动学 第4章 水动力学基础 第5章 流动阻力和水头损失 第6章 量纲分析与相似原理 第7章 孔口、管嘴出流和有压管流 第8章 明渠均匀流 第9章 明渠非均匀流 第10章 堰流及闸孔出流 第11章 渗流
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2
第一章 绪论
11
第一章 绪论
Isaac Newton(1642-1727)
➢ Laws of motion
➢ Laws of viscosity of Newtonian fluid
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12
第一章 绪论
19th century
Navier (1785-1836) & Stokes (1819-1905)
N-S equation
viscous flow solution
Reynolds (1842-1912) 发现紊流（Turbulence） 提出雷诺数（ReynoldsNumber）
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第一章 绪论
20th century
Ludwig Prandtl (1875-1953) Boundary theory(1904)
08第八章调治构造物
• 水流通过B点后，若导流堤平面线 型合理，将平顺的流到桥轴断面C 点，在桥下平顺的流出桥孔。
导流堤绕流的流线
10
二、导流堤的平面线形
• 椭圆堤
仍是美国联邦公路总署推荐的桥梁导流堤标准形式。前苏联1972年规范 推荐的导流堤形式，上游为椭圆形，下游为圆弧和直线的组合线型。 • 圆曲线组合堤 我国应用最多，1985年铁道部科院研究员陆浩等提出改进的，长度较短 的圆曲线组合堤。 • 梨形堤
主要用于河滩流量不大或桥头引道凹向上游的桥位上。梨形堤的平面尺 寸，邻桥孔一侧可按一般曲线导流堤的尺寸采用，邻河岸的后侧部分用 反向圆弧连接，或再插一段直线与桥头引道连接。 • 封闭式长导流堤 修建在山前冲积扇和山前变迁性河段上。长堤使河槽逐渐缩窄引导水流 和泥沙平顺地通过桥孔。
11
梨形堤的布设
圆曲线组合堤（1985年 陆浩改进） 美国联邦公路总署标准1/4椭圆 a/b=2.5
专题（四） 文化建设
08第八章调治构造物
主要内容
1.导流堤 2.丁坝 3.计算实例
概述
• 什么是调治构造物？
– 导流堤 – 丁坝 – 顺坝、挑水坝 – 其他桥头防护工程
• 调治构造物的功能：
调节水流使其均匀、顺畅地流过 桥孔，防治桥下断面和上下游 附近的河床、河岸发生不利变 形，确保桥梁安全。
3
18
1. 漫水丁坝：坝顶高程低于设计洪水位。
• 坝顶高程常取在相当于常水位或平均洪水位上下。洪水位时为漫水丁 坝，常水位及枯水位时为不漫水丁坝。这样，除洪水期以外的大部分 时间，丁坝工作在不漫水丁坝状态，有较大的调治水流和稳定河床的 作用。大洪水期间，丁坝坝顶淹没，不会过多阻挡水流，避免坝头过 深冲刷。被淹没的丁坝之间河底流速仍然很小，仍可发挥其护岸作用 。因此，桥头防护和沿河路基防护，漫水坝及漫水坝群应用较多。
导流堤绕流的流线
10
二、导流堤的平面线形
• 椭圆堤
仍是美国联邦公路总署推荐的桥梁导流堤标准形式。前苏联1972年规范 推荐的导流堤形式，上游为椭圆形，下游为圆弧和直线的组合线型。 • 圆曲线组合堤 我国应用最多，1985年铁道部科院研究员陆浩等提出改进的，长度较短 的圆曲线组合堤。 • 梨形堤
主要用于河滩流量不大或桥头引道凹向上游的桥位上。梨形堤的平面尺 寸，邻桥孔一侧可按一般曲线导流堤的尺寸采用，邻河岸的后侧部分用 反向圆弧连接，或再插一段直线与桥头引道连接。 • 封闭式长导流堤 修建在山前冲积扇和山前变迁性河段上。长堤使河槽逐渐缩窄引导水流 和泥沙平顺地通过桥孔。
11
梨形堤的布设
圆曲线组合堤（1985年 陆浩改进） 美国联邦公路总署标准1/4椭圆 a/b=2.5
专题（四） 文化建设
08第八章调治构造物
主要内容
1.导流堤 2.丁坝 3.计算实例
概述
• 什么是调治构造物？
– 导流堤 – 丁坝 – 顺坝、挑水坝 – 其他桥头防护工程
• 调治构造物的功能：
调节水流使其均匀、顺畅地流过 桥孔，防治桥下断面和上下游 附近的河床、河岸发生不利变 形，确保桥梁安全。
3
18
1. 漫水丁坝：坝顶高程低于设计洪水位。
• 坝顶高程常取在相当于常水位或平均洪水位上下。洪水位时为漫水丁 坝，常水位及枯水位时为不漫水丁坝。这样，除洪水期以外的大部分 时间，丁坝工作在不漫水丁坝状态，有较大的调治水流和稳定河床的 作用。大洪水期间，丁坝坝顶淹没，不会过多阻挡水流，避免坝头过 深冲刷。被淹没的丁坝之间河底流速仍然很小，仍可发挥其护岸作用 。因此，桥头防护和沿河路基防护，漫水坝及漫水坝群应用较多。
水力学——堰流和闸孔出流
第八章 堰流和闸孔出流
第一节 概述
一、堰流及闸孔出流的概念 堰流：顶部闸门完全开启，闸门下缘脱离水面， 水流从建筑物顶部自由下泄。 闸孔出流：顶部闸门部分开启，水流受闸门控制 而从建筑物顶部与闸门下缘间的孔口流出。
二、堰流及闸孔出流的水流状态比较 1、堰流和闸孔出流的区别：堰流的水面线是光滑的降落 曲线；闸孔出流的上下游水面是不连续的。由于边界条 件的这种差异，它们的水流特征及过水能力也不相同。 2、堰流和闸孔出流的相同点：引起壅水，然后水面 降落，是在重力作用下形成的一种水流运动，都是从 势能转化为动能的过程。都属于明渠急变流，主要是 局部水头损失。
m 0.403 0.053 H 0.0007
0
PH
1
适用条件为：
H 0.025m
H 2, P 0.3m
P
1
1
二、直角三角形薄壁堰流
流量公式为： Q C H 5/2 0
C 1.354 0.004 (0.14 0.2 )(H 0.09)2
0
H
PB
1
适用范围：
0.5m B 1.2m; 0.1m P 0.75m; 0.07m H 0.26m; H B / 3 1
3、确定堰顶下游曲线段与直线段的切点C的坐标， 按下式计算：
1.096H
x
d
c
m1.177
c
0.592H
y
d
c
m 2.177
c
4、确定下游直线段与反弧段的切点D的坐标
x D
x C
m P
c
2
y C
Rctg180
2
Rsin
y P R Rcos
D
2
5、反弧段与河床的切点E的坐标：
第一节 概述
一、堰流及闸孔出流的概念 堰流：顶部闸门完全开启，闸门下缘脱离水面， 水流从建筑物顶部自由下泄。 闸孔出流：顶部闸门部分开启，水流受闸门控制 而从建筑物顶部与闸门下缘间的孔口流出。
二、堰流及闸孔出流的水流状态比较 1、堰流和闸孔出流的区别：堰流的水面线是光滑的降落 曲线；闸孔出流的上下游水面是不连续的。由于边界条 件的这种差异，它们的水流特征及过水能力也不相同。 2、堰流和闸孔出流的相同点：引起壅水，然后水面 降落，是在重力作用下形成的一种水流运动，都是从 势能转化为动能的过程。都属于明渠急变流，主要是 局部水头损失。
m 0.403 0.053 H 0.0007
0
PH
1
适用条件为：
H 0.025m
H 2, P 0.3m
P
1
1
二、直角三角形薄壁堰流
流量公式为： Q C H 5/2 0
C 1.354 0.004 (0.14 0.2 )(H 0.09)2
0
H
PB
1
适用范围：
0.5m B 1.2m; 0.1m P 0.75m; 0.07m H 0.26m; H B / 3 1
3、确定堰顶下游曲线段与直线段的切点C的坐标， 按下式计算：
1.096H
x
d
c
m1.177
c
0.592H
y
d
c
m 2.177
c
4、确定下游直线段与反弧段的切点D的坐标
x D
x C
m P
c
2
y C
Rctg180
2
Rsin
y P R Rcos
D
2
5、反弧段与河床的切点E的坐标：
水力学 第八章课后题答案
思考题
8.1 泄水建筑物下游常采用的水面衔接及消能措施有哪几种？它们各自 的水流特征是什么？ 答：底流式消能、挑流式消能、面流式消能。 底流式消能：高速流的主流在底部。 挑流式消能：下泄水流余能一部分在空中消散，大部分在水舌落入下游 河道后被消除。 面流式消能：高速流的主流位于表层，避免主流对河床的冲刷，余能通 过水舌扩散，流速分布调整及底部旋滚与主流相互作用而消除。
Frc
q2 ghc3
32.62 9.8 0.993
10.57
Lj 10.8 0.9910.57 1 0.98 87.37
LK 0.7 ~ 0.8 Lj 61.2 ~ 70 m
可取LK 65m
8.7 某电站溢流坝为3孔，每孔宽b为16m；闸墩厚4m； 设计流量Q为6480m3/s；相应的上、下游水位高程
p1 H
7 2.4
2.92
1取H H 0 2.4m E 0 p2 H 0 7 2.4 9.4m
hk
aq 2 3 g
3
1 82 9.8
1.87m
c
E0 hk
9.4 1.87
5.03，
0.95
由公式8.5，试算得：
hc 0.636m hc 4.2m 因hc ht故下游产生远驱式水跃衔接，需要修建消力池。
及河底高程如图所示。今在坝末端设一挑坎，采用 挑流消能。已知：挑坎末端高程为218.5m；挑角θ 为250；反弧半径R为24.5m。试计算挑流射程和冲 刷坑深度，下游河床为Ⅲ类岩基。
解：根据已知数据可得 p1 250.15 180 70.15m H 267.85 250.15 17.7m p1 70.15 3.96 1.33为高坝 H 17.7 ht 210.5 180 30.5m a 218.5 180 38.5m z 267.85 210.5 57.35m S1 267.85 218.5 49.35m p 250.15 218.5 31.65m
8.1 泄水建筑物下游常采用的水面衔接及消能措施有哪几种？它们各自 的水流特征是什么？ 答：底流式消能、挑流式消能、面流式消能。 底流式消能：高速流的主流在底部。 挑流式消能：下泄水流余能一部分在空中消散，大部分在水舌落入下游 河道后被消除。 面流式消能：高速流的主流位于表层，避免主流对河床的冲刷，余能通 过水舌扩散，流速分布调整及底部旋滚与主流相互作用而消除。
Frc
q2 ghc3
32.62 9.8 0.993
10.57
Lj 10.8 0.9910.57 1 0.98 87.37
LK 0.7 ~ 0.8 Lj 61.2 ~ 70 m
可取LK 65m
8.7 某电站溢流坝为3孔，每孔宽b为16m；闸墩厚4m； 设计流量Q为6480m3/s；相应的上、下游水位高程
p1 H
7 2.4
2.92
1取H H 0 2.4m E 0 p2 H 0 7 2.4 9.4m
hk
aq 2 3 g
3
1 82 9.8
1.87m
c
E0 hk
9.4 1.87
5.03，
0.95
由公式8.5，试算得：
hc 0.636m hc 4.2m 因hc ht故下游产生远驱式水跃衔接，需要修建消力池。
及河底高程如图所示。今在坝末端设一挑坎，采用 挑流消能。已知：挑坎末端高程为218.5m；挑角θ 为250；反弧半径R为24.5m。试计算挑流射程和冲 刷坑深度，下游河床为Ⅲ类岩基。
解：根据已知数据可得 p1 250.15 180 70.15m H 267.85 250.15 17.7m p1 70.15 3.96 1.33为高坝 H 17.7 ht 210.5 180 30.5m a 218.5 180 38.5m z 267.85 210.5 57.35m S1 267.85 218.5 49.35m p 250.15 218.5 31.65m
水力学课件 第8章 明渠非均匀流w
Q 2
ds ( 2gA2 ) gA3
dA ds
Q 2
gA3
Bdh ds
Fr2
dh ds
3. dhw ds
J
Q2 K2
i dh Fr2 dh J 0
ds
ds
明渠恒定非均匀渐变流的基本方程
dh
iJ
i
Q2 K2
ds 1 Fr2 1 Fr2
（二） 棱柱体明渠渐变流水面曲线形状分析
单位重量流体所具有的机械能
E z p v2 g 2g
断面单位能量
Es
h v2
2g
h
Q2
2 gA2
(1)断面单位能量（cross-sectional unit energy）
1.
E
z0
Es
z0
h
v2
2g
两者区别
2. dE 0 ds
dEs 0; dEs 0; dEs 0 ds ds ds
1)
水跃分类 波 状 水 跃 1 Fr1 1.7 弱 水 跃 1.7 Fr1 2.5 K j 20% 不 稳 定 水 跃 2.5 Fr1 4.5 K j 20% ~ 45% 稳 定 水 跃 4.5 Fr1 9 K j 45% ~ 70% 强 水 跃 9 Fr1 K j 85%
一.明渠水流的两种流态及其判别
1.明渠水流的两种流态
急流(Supercritical flow ) 当底坡陡峻，水流湍急，遇到障 碍物时，水面在障碍物顶上或稍 向上游隆起。但是障碍物对上游 较远处的水流并不发生影响。这 种水流状态称为急流。
一.明渠水流的两种流态及其判别
1.明渠水流的两种流态
缓流Subcritical Flow 底坡平缓，流速较小，遇到 渠底有阻水的障碍物时，在 障碍物处水面形成跌落，而 在其上游则普遍壅高，一直 影响到上游较远处。这种水
第八章水工隧洞
2、地形条件
隧洞的路线在平面上应尽量短而直，以 减小工程费用和水头损失。如因地形、地质、 枢纽布置等原因需要转弯时，对于低流速的 隧洞弯道曲率半径不应小于5倍洞径或洞宽， 转弯转角不宜大于60°，弯道两端的直线段 长度也不宜小于5倍的洞径或洞宽。高流速的 隧洞应避免设置曲线段，如设弯道时，其曲 率半径和转角最好通过试验确定。
2、通气孔
当闸门部分开启时，孔口处的水流流速很大，门 后的空气会被水流带走，形成负压区，可能会引起空 蚀破坏使闸门振动，危及工程的安全运行。
①在工作闸门各级开度下承担补气任务，补气可以 缓解门后负压，稳定流态，避免建筑物发生振动和空 蚀破坏，同时可减小由于负压而引起作用在闸门上的 下拖力和附加水压力；②检修时，在下放检修闸门之 后，放空洞内水流时给予补气；③检修完成后，需要 向检修闸门和工作闸门之间充水，以便平压来开启检 修闸门，此时，通气孔用以排气。
二、洞身断面形式
二、洞身断面形式
二、洞身断面形式
二、洞身断面形式
二、水工隧洞的类型
二、水工隧洞的类型
2、按洞内水流状态分类
（1）有压洞 隧洞工作闸门布置在 隧洞出口，洞身全断面均被水流充满，隧 洞内壁承受较大的内水压力。引水发电隧 洞一般是有压隧洞。
（2）无压洞 隧洞的工作闸门布置在 隧洞的进口，水流没有充满全断面，有自 由水面。灌溉渠道上的隧洞一般是无压的。
龙抬头式泄洪洞大多是无压洞，并往往水头高，流速 大，在弯道处，特别是在反弧段及其下游，由于离心 力作用，水流流态复杂，脉动强烈，压力变化大，易 遭受空蚀破坏。因此，应做好体形设计，控制施工质 量，限制过流表面不平整度。
泄洪洞与发电洞合一布置
泄洪洞与发电洞的合一布置是在洞前段共用一洞，在后段分岔 为两个洞分别来泄洪与发电。这种布置方式的优点是，工程量 小，工程进度快，工程布置紧凑，管理集中方便。
水力学第8章 堰流闸孔出流
9
1、薄壁堰
0.67
H
H
0.67H
薄壁堰
堰顶水舌形状不受堰顶厚度的影响，水舌下缘与 堰顶只有线的接触，水面呈单一的自由降落曲线。
10
2、实用堰 0.67 2.5
H
H
H
实用堰
过堰水流主要受重力作用自由跌落。水舌下缘 与堰顶呈面的接触，水舌受到堰顶的顶托。
11
3、宽顶堰 2.5 10
0 cVc2
2g
Vc2 2g
Vc
1
c
2gH0 hc
44
1
Vc c 1 c
2gH0 hc
流速系数
Q b2e 2gH0 2e
0 2 流量系数
Q 0be
1 2e
H0
2gH0
0
1 2e
H0
流量系数
Vc 2gH0 hc
Q AVc A bhc
2
hc e
垂向收缩系数
H
过堰水流在垂直方向上收缩。
hs
ht
31
无坎宽顶堰
H
过堰水流在水平方向上（侧向）收缩。
32
宽顶堰流量公式：
Q s1mnb 2g H03/2 一、流量系数 m
1、对直角进口堰
P1
•当0 P1 / H 3 时，
m 0.32 0.01 3 P1 / H 0.46 0.75P1 / H
•当 P1 / H 3 时，
H
H
（2）平底上的弧形闸孔
e
0.97
0.81
180
0
0.56
0.81
180
0
e H
其中，cos c e
R
适用：0 e 0.7 ，250 900
1、薄壁堰
0.67
H
H
0.67H
薄壁堰
堰顶水舌形状不受堰顶厚度的影响，水舌下缘与 堰顶只有线的接触，水面呈单一的自由降落曲线。
10
2、实用堰 0.67 2.5
H
H
H
实用堰
过堰水流主要受重力作用自由跌落。水舌下缘 与堰顶呈面的接触，水舌受到堰顶的顶托。
11
3、宽顶堰 2.5 10
0 cVc2
2g
Vc2 2g
Vc
1
c
2gH0 hc
44
1
Vc c 1 c
2gH0 hc
流速系数
Q b2e 2gH0 2e
0 2 流量系数
Q 0be
1 2e
H0
2gH0
0
1 2e
H0
流量系数
Vc 2gH0 hc
Q AVc A bhc
2
hc e
垂向收缩系数
H
过堰水流在垂直方向上收缩。
hs
ht
31
无坎宽顶堰
H
过堰水流在水平方向上（侧向）收缩。
32
宽顶堰流量公式：
Q s1mnb 2g H03/2 一、流量系数 m
1、对直角进口堰
P1
•当0 P1 / H 3 时，
m 0.32 0.01 3 P1 / H 0.46 0.75P1 / H
•当 P1 / H 3 时，
H
H
（2）平底上的弧形闸孔
e
0.97
0.81
180
0
0.56
0.81
180
0
e H
其中，cos c e
R
适用：0 e 0.7 ，250 900
国开 电大 2032 水力学(B) 形考任务 1-10章 参考答案
国开电大2032 水力学（B）形考任务1-10章参考答案第1章绪论（3分）一、单选题（共5题，每题8分，共40分）题目1连续介质假定认为流体（）连续。
选择一项：A. 在宏观上B. 原子间C. 在微观上D. 分子间题目2在国际单位制中水力学基本量纲不包括（）。
选择一项：A. 力B. 时间C. 长度D. 质量题目3牛顿内摩擦定律适用于（）。
选择一项：A. 非牛顿流体B. 牛顿流体C. 任何流体D. 理想流体题目4液体不具有的性质是（）。
选择一项：A. 黏滞性B. 抗拉性C. 易流动性D. 压缩性题目5下述哪些力属于质量力（）。
选择一项：A. 惯性力B. 表面张力C. 粘性力D. 弹性力二、多选题（共1题，每题1分，共15分）题目6在水利水电工程中经常遇到的水力学问题主要有（）。
选择一项或多项：A. 确定水力荷载、计算过流能力B. 分析水流运动形态C. 确定水流能量的利用和消耗D. 特殊水力学问题三、判断题（共5题，每题6分，共30分）题目7理想流体与实际流体的区别仅在于，理想流体具有不可压缩性。
（错）题目8水动力学是研究液体在静止或平衡状态下，作用在液体上各种力的平衡关系。
（错）题目9压强和切应力属表面力。
（对）题目10流体惯性力与加速度方向相同。
（错）题目11黏滞性可以制止流体流动。
（对）四、计算选择题（共1题，每题15分，共15分）第2章水静力学（13分）一、单选题（共4题，每题5分，共20分）题目1静止液体中同一点各方向的静水压强（）。
选择一项：A. 大小不等B. 大小相等C. 铅直方向数值为最大D. 仅水平方向数值相等题目2液体只受重力作用，则静止液体中的等压面是（）。
选择一项：A. 水平面B. 旋转抛物面C. 任意曲面D. 斜平面题目3液体中某点的绝对压强为88kN/m2，则该点的相对压强为（）。
选择一项：A. 10 kN/m2B. 12 kN/m2C. -12 kN/m2D. -10kN/m2题目4在静止液体中，作用在表面上的压强变化，必将均匀不变地传到液体中的各个部分，这就是______原理。
水力学(1)第八章复习题
提示：注意流区的判别及相应 λ 的确定。
45. （1）在下面图(a)及图(b)中水流方向分别有小管到大管和 由大管到小管，它们的局部水头损失是否相等？为什
么？
（2）图(c)和图(d) 为两个突然扩大管，粗管直径为 D， 但两细管直径不相等， d A > d B ，二者通过的流量 Q 相 同，哪个局部水头损失大？为什么？
(A) 水头损失 (B) 水力坡度 (C) 总能量损失 (D) 通过的流量 28. 长管是 ______ 的管道。
(A) 管长大于 100m (B) 局部损失和流速水头小于总损失的 5%，可忽略不计。 (C) 沿程损失系 数λ很大 (D) 沿程损失大于 5m 29. 水从水池经管道流入大气，计算出流量时，应用能量方程应选用计算断面是 ______ 。 (A) 管道内的任意断面 (B) 管道进、出口 (C) 水池水面和管道出口 (D) 水池水面和管道进口 30. 一条管道将水从高水位水池引入低水位水池，应用能量方程时应选用计算断面是 ______ 。 (A) 两水池水面 (B) 管道进出口 (C) 高水池水面和管道出口 (D) 管道进口与低水池水面 31. 虹吸管最高处压强 ______ 大气压。
46. 如图所示管道，已知水头为 H，管径为 d，沿程阻力系 数为 λ ，且流动在阻力平方区，若（1）在铅直方向接 一长度为 Δl 的同管径的水管，（2）在水平方向接一长度 为 Δl 的同管径的水管，试问：哪一种情况的流量大？为 什么？（假设由于管路较长忽略其局部水头损失）
47. 如图所示管路，管径为 d，管长为 l，试问： （1）假设不考虑水头损失，管中 A、B、C 三点的压 强各为多大？ （2）假设进口的局部水头损失系数为
倍。 倍。
(A) 2 (B) 4 (C) 8 (D) 16
45. （1）在下面图(a)及图(b)中水流方向分别有小管到大管和 由大管到小管，它们的局部水头损失是否相等？为什
么？
（2）图(c)和图(d) 为两个突然扩大管，粗管直径为 D， 但两细管直径不相等， d A > d B ，二者通过的流量 Q 相 同，哪个局部水头损失大？为什么？
(A) 水头损失 (B) 水力坡度 (C) 总能量损失 (D) 通过的流量 28. 长管是 ______ 的管道。
(A) 管长大于 100m (B) 局部损失和流速水头小于总损失的 5%，可忽略不计。 (C) 沿程损失系 数λ很大 (D) 沿程损失大于 5m 29. 水从水池经管道流入大气，计算出流量时，应用能量方程应选用计算断面是 ______ 。 (A) 管道内的任意断面 (B) 管道进、出口 (C) 水池水面和管道出口 (D) 水池水面和管道进口 30. 一条管道将水从高水位水池引入低水位水池，应用能量方程时应选用计算断面是 ______ 。 (A) 两水池水面 (B) 管道进出口 (C) 高水池水面和管道出口 (D) 管道进口与低水池水面 31. 虹吸管最高处压强 ______ 大气压。
46. 如图所示管道，已知水头为 H，管径为 d，沿程阻力系 数为 λ ，且流动在阻力平方区，若（1）在铅直方向接 一长度为 Δl 的同管径的水管，（2）在水平方向接一长度 为 Δl 的同管径的水管，试问：哪一种情况的流量大？为 什么？（假设由于管路较长忽略其局部水头损失）
47. 如图所示管路，管径为 d，管长为 l，试问： （1）假设不考虑水头损失，管中 A、B、C 三点的压 强各为多大？ （2）假设进口的局部水头损失系数为
倍。 倍。
(A) 2 (B) 4 (C) 8 (D) 16
地下水基础—第八章 地下水系统
8.1 地下水系统
8.1.2 地下水系统的涵义
地下水系统之所以用“系统”一词来刻画，是因为除了它 本身所特有的物质表现形式外，它还具有广义“系统”的全部 属性和特征，而且可以采用系统思想加以考察，采用各种具体 的系统分析方法描述、分析和处理。
目前，地下水系统的定义有多种，具有代表性的有：
>>美国地调所水资源处的拉夫尔•C•海斯认为：地下水系统是指 从潜水面到岩石裂隙带底面的这一部分地壳，即作为地下水赋存 和运动的场所，由含水层（地下水运动的通道）和围闭层（阻碍 地下水运动）所组成。
第八章 地下水系统
8.1 地下水系统 8.2 地下水含水系统 8.3 地下水流动系统 8.4 地下水含水系统与地下水流动系统的比较
8.1 地下水系统
系统论在20世纪40年代由贝塔朗菲提出，在20世纪50～ 60年代应用系统工程解决复杂问题取得重大成功后，系统思 想与系统方法广泛地渗入到各学科领域，当然也渗入到水文 地质领域。
地下水系统的形成、发展以至消亡的过程是受环境 支配的。在一定自然环境中形成的地下水系统，必有与 环境的作用相适应的结构以及受环境的输入输出作用而 表现出一定的活动和行为。
要研究地下水系统，首先要区分哪些是系统的内部要素， 哪些是地下水系统的外部要素——环境要素。地下水系统内 部和外部环境之间的界限，即称为边界。
有时，地下水系统与环境的关系十分密切，构成系统 的各个组成部分都可以接受大气降水或地表水的补给，从 空间上，不易将系统划分为补、径、排三个子系统。但从 功能和作用而言，仍是三个子系统构成的。
>>在研究工作中，又常将地下水系统划分为地下水含水 系统和地下水流动系统。
根据含水介质的不同，将地下水系统划分为岩溶水子 系统、裂隙水子系统、孔隙水子系统；