河流动力学试卷
14-15-1河流动力学答案A
淮海工学院14 - 15 学年第 1 学期河流动力学试卷(A开卷)专业年级：港口航道与海岸工程12(1)一、名词解释（共5题，每题3分，共15分）1.体积含沙量和重量含沙量体积含沙量Sv：泥沙颗粒的体积/浑水总体积质量含沙量Sw：泥沙所占重量/浑水总体积2.泥沙粒径累积频率分布曲线横坐标表示泥沙颗粒粒径大小，纵坐标表示小于某一粒径id的泥沙质量（或颗粒数目）与泥沙总质量（或总的颗粒数目）的百分比3.沙粒阻力在水流作用于床面额全部切应力中，只有一部分直接作用在颗粒上，引发推移质的运动和床面形态的变化，这一部分叫做沙粒阻力。
4.河相关系冲积河流的河床在水流与河床的长期作用下，常取得与所在水文、泥沙条件相适应的最适合的外形，表征这些外形的因素（如河宽、水深、曲率半径等）与水力、泥沙因素（如流量、比降、泥沙粒径等）之间常存在某种函数关系，这种关系称为河相关系。
5.潮流界潮波和潮流上溯的过程中，既受到河床阻力的影响，又受到径流下泄的阻碍，潮汐的能量逐渐消耗。
当潮波推进到达某一地点时，涨潮流速和径流下泄流速相抵消，潮水便停止倒灌，此处为潮流界。
二、简答题（共5题，每题5分，共25分）1．河流的分类河流分为：山区河流、平原河流、潮汐河流。
平原河流根据形态、演变特征可分为：弯曲河道、分叉河道、顺直河道、游荡河道。
2．河口的分类，并说明钱塘江、黄河、黄浦江和长江分属何种河口？潮汐河口的分类：一、按河口形态特征分类1）三角港河口2）三角洲河口。
二、按河口区的动力和来沙特征分类1）强潮海相河口(钱塘江)2）弱潮陆相河口（黄河）3）湖源海相河口（黄浦江）4）陆海双向河口（长江）。
三、按潮汐强弱分类1）感潮河口2）中潮河口3）弱潮河口3．Shields数的含义及其物理意义。
Dscc)(γγτ-=Θ为无量刚临界起动切应力，该值越大，泥沙的可动性愈强，因而它可以看作床沙运动状况的一个重要指标，决定了推移质运动的强度。
4．位于水平河床上的非粘性泥沙而言，促成泥沙起动的力有哪些？赖以抗拒的力有哪些？粘性颗粒起动时还需考虑粘结力，粘结力的影响因素？促成泥沙起动的力有：上举力、推移力、脉动压力等，赖以抗拒的力有：重力、粘结力等5. 阐述河床演变的基本原理输沙的不平衡性。
《河流动力学》试卷(B)
２００６—２００７学年度第１学期2004 级水利水电工程专业间《河流动力学》课程试卷时试注意事项： 1. 考生务必将自己姓名、学号、专业名称写在指定位置；线考线 2. 密封线和装订线内不准答题。
题号一二三四五总分分数：选分评卷人一、填空题：（每小空 1 分，共 20 分）号学订封１．河流动力学是研究冲积河流在以及所发生的变化和发展规律的一门科学。
２．动床情况下，作用于河底的床面阻力一般包括和两种。
其中，只有一部分对沙波的形成（也即对：推移质的运动）直接起作用，这就是所谓的。
级年Froude 数是明渠水流在某特定断面上的、３．和业专的对比，决定了水流的流态。
装４．推移质运动可以分为、密及三种。
悬移质运动可以分为和两种。
名姓５．要研究泥沙运动规律，首先应了解泥沙的基本特性，它包括：、及，此外，还有对于细颗粒泥沙而言的，和对于粘性土壤而言的。
６．河流中运动着的泥沙，根据其运动状态的不同，可以分为、及三种运动形式。
选分评卷人二、判断题：（每小题2分，共10分）１．河流的变化和发展是水流与河床相互作用的结果。
( ) ２．利用筛析法所得的泥沙颗粒粒径接近于它的等容粒径。
( ) ３．泥沙的水下摩擦系数对分散颗粒而言，一般随着粒径的减小而减小。
( ) ４．泥沙颗粒在静水中下沉时，其周围水体的绕流状态与沙粒的雷诺数Re D有关。
( ) ５．所有的泥沙颗粒都以一定的转移概率分别经历推移质、悬移质和床沙这三种运动形式。
( )选分评卷人三、名词解释：（每小题 5 分，共 25 分）１．中值粒径 D50：２．泥沙的孔隙率：３．泥沙的沉速：４．比表面积：５．稳定渠道最优断面：选分评卷人四、简答题：（每小题10分，共20分）１．试述在泥沙的沉降过程中，绕流的状态及其判别方式。
２．试述推移质和悬移质之间在物理本质上的区别。
选分评卷人四、计算题：（25分）１．某河段长40km，平均河宽800m，一次含沙洪水过后的淤积物总重量为4000 万 tf 。
河流动力学
10次7次1次18次17次15次14次13次9次4次5次3次作业一1、有一卵石，d=0.1m，从水深h=10m的水面抛入水中，水的流速U=1m/s，若不考虑动水流动的影响，求卵石沉到河底的水平距离？2、什么是泥沙的沉速？球体沉速与等容泥沙的沉速是否相同？为什么？3、试比较岗恰洛夫、沙玉清、张瑞瑾的泥沙沉速公式，说明在层流、紊流、过渡区中泥沙沉速的计算公式有何不同？如何判别层流、紊流、过渡区这三种绕流状态？第二次作业1、已知某河流床沙d90=0.9mm，推移质平均粒径D=0.5mm，比降J=0.0004，单宽流量q=3m3/(m . s)，水深h=1.89m。
忽略岸壁影响，试用Meyer-Peter公式计算推移质单宽输沙率。
2 已知：梯形断面渠道，底宽b=5m，边坡系数m=2，流量Q=40m3/s，坡降J=0.0008，运动粘滞系数ν=10-6m2/s，泥沙粒径D35=0.3mm，D65=0.9mm，水深H=1.93m。
设断面平均流速U由沙粒阻力决定，河床为粗糙床面，求沙粒阻力对应的水力半径R’。
3、有一沉沙池，设计水深h=3m，水温20℃，来流流量为4.5m3/s，不计紊动对泥沙颗粒沉速的影响，问：在尽量节约工程量的前提下，为保证将来水中粒径D≥0.5mm的泥沙颗粒完全除去，沉沙池的长度和宽度各应不小于多少？4、已知宽浅型冲积河道，河宽B=850m，流量Q＝2500m3/s，比降J＝3/10000，D50＝0.06mm。
试用李昌华、刘建民方法求其平均水深和流速，并求此种情况下的糙率n和Darcy-Weisbach 系数f各为多少？第三次作业1.某灌区的干渠引水量Q=20m3/s，水中浮沙的中值粒径d50=0.03mm，水温T＝20℃，运动粘滞系数ν＝1×10－6m2/s。
渠道过水断面为梯形，边坡系数m=1，底宽b=9.35m，水深h=2m。
求此渠道水流每天的输沙量。
2.河心滩把河流分成左右两条支河，左支的平均河宽B1 =260m，水深h1 =2.6m，右支的平均河宽B2 =130m，水深h2 =1.6m，两支河长度相等，干流和两支流的n均为0.03，河床泥沙平均粒径为d=0.25mm，若干流流量为Q=1200m3/s，河宽B=300m，水深h=3.0m，问：（1）左右两支河的流量为多少？（2）两支河是否发生冲刷或淤积？第四次作业1、为什么要将运动泥沙分为床沙质和冲泻质？它们各有什么特点？2、用扩散理论研究含沙量沿垂线分布得到什么结果？适用于什么条件？还存在什么问题？可怎样改进？3、简述从理论上推导河相关系的方法。
水力学(水动力学基础)-试卷2
水力学（水动力学基础）-试卷2(总分：70.00，做题时间：90分钟)一、计算题(总题数：35，分数：70.00)1.有一水平放置的管道(图3—56)。
管径d 1=10cm，d 2=5cm。
管中流量Q=10L／s。
断面1处测管高度H=2m。
不计管道收缩段的水头损失。
取动能校正系数均为1。
求水流作用于收缩段管壁上的力。
（分数：2.00）__________________________________________________________________________________________正确答案：()解析：2.如图3—57所示，有一倾斜放置的管道，管径由d 1 =10cm，突然扩大至d 2 =20cm。
试验时测得测压管1和测压管2中的水位差为0．3m。
求管道流量Q[取动能校正系数为1，突然扩大局部水头损失系数ξ=(A2／A 1一1) 2，A1、A 2分别为小管和大管的断面面积，ξ为对应于大管的流速]。
（分数：2.00）__________________________________________________________________________________________正确答案：()解析：3.从水箱下部引一管道，管道水平段上有一收缩段。
从收缩段引出的玻璃管插入容器A的水中(图3—58)。
已知管径d 1 =4cm，收缩段直径d 2 =3cm。
水箱至收缩段的水头损失h ω1 =3v 2／2g，收缩段至管道出口的水头损失h ω2 =v 2／2g(v为管道流速)。
当水流通过管道流出时，玻璃管中水柱高h=0．35m，求作用水头H(取动校正系数为1)。
（分数：2.00）__________________________________________________________________________________________正确答案：()解析：4.图3—59所示为铅直放置的一文丘里管。
水力学(水动力学基础)-试卷1
水力学（水动力学基础）-试卷1(总分：70.00，做题时间：90分钟)一、计算题(总题数：25，分数：50.00)1.M(3，0，2)在t=1时的加速度。
（分数：2.00）__________________________________________________________________________________________正确答案：(正确答案： a x | M,t=2+2 × 0×(6+2 × 3 × 0+1 2 )-2 × 3(3 ×0+10 × 1)=一58 同理 a y | M,t =一10，a z | M,t =0，)解析：2.图3—9所示收缩管段长l=60cm，管径D=30cm，d=15cm，通过流量Q=0．3m 3／s。
如果逐渐关闭闸门，使流量线性减小，在30s内流量减为零。
求在关闭闸门的第10秒时，A点的加速度和B点的加速度(假设断面上流速均匀分布)。
（分数：2.00）__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(正确答案：流量线性减小，管中流量随时间变化的表达式为对于A点所在的均匀流管段，管内流速为对于B)解析：3.（分数：2.00）__________________________________________________________________________________________正确答案：(正确答案：流线为圆心在原点的同心圆，恒定流迹线与流线重合。
y 2一3x 2y=c 恒定流流线与迹线重合。
)解析：4.已知流体的速度分布为u x =1一y，u y =t。
求t=1时过(0，0)点的流线及t=0时位于(0，0)点的质点轨迹。
河流动力学题目
3.8 6.1
测点含沙量 （kg/m ） 0.69
求： （1）绘制含沙量沿水深分布曲线 （2）求理论悬浮指标 z=？ （3）由实测含沙量求实际悬浮指标 z1=？ （4）取η a=0.05，用 z1 绘制η ～S/S0.2 分布曲线，并检验实测的η ～S/S0.2，进行比较。
第二次作业
1、有一宽浅河道，水深 h=1.5m，断面平均流速 U=1.10m/s，坡降 J=0.0003。已 知床沙中值粒径 D50=0.6mm，水温 T=20℃。实测垂线含沙浓度如下 Y/h 0.05 0.07 0.10 0.15 0.20 0.25 (h-y)/y 19.0 13.3 9.00 5.67 4.00 3.00 3 SV/kgf/m 40.0 14.0 4.40 1.09 0.41 0.16 试求 （1） 理论悬浮指标 Z 和实测悬浮指标 Z1 （2） 在河道岸边修一取水工程，要求取水口的最大含沙浓度小于 2.0kg/ m3,求 取水口的高度？
3
3、某河流上测得：Q=450m3/s，U=1.84m/s，h=4m，dpj=0.06mm，t=25℃，J=0.41‰0，测点
水深及含沙量如下表
测点水深（m）
3
0.2
0.4 0.94
0.8 1.2
1.2 1.35
1.6 1.42
2.0 1.93
2.4 2.24
2.8 2.82
3.2 3.893.6源自4.11 U3 2、根据某河段实测资料，采用图解法和最小二乘法确定 S k gh 公式中
m
的系数 k 和指数 m。以建立适应该河段的水流挟沙力公式。资料如下表：
施测 地点 编 号 1 2 3 毛 4 5 6 7 8 9 家 10 11 12 13 14 15 16 桥 17 18 19 20 施测时间 （年、月、日） 1961•3•7 4•2 4•5 5•17 5•23 6•12 6•27 7•7 7•15 1962•3•9 4•4 4•10 4•20 5•2 5•3 5•5 5•20 6•20 6•25 7•3 沉速 （cm/s） 0.768 0.642 0.900 0.741 1.250 0.730 1.180 0.827 0.477 0.957 1.390 0.851 0.790 1.230 0.755 0.865 1.420 1.572 0.794 0.680 水深 （ m） 0.97 2.45 1.85 1.93 2.24 1.31 2.79 2.807 2.426 2.10 2.83 3.80 4.34 3.82 2.93 3.00 3.68 2.65 2.70 3.76 流速 （m/s） 0.716 1.13 1.02 1.39 1.09 0.947 0.834 1.06 0.906 0.58 1.08 0.94 1.02 0.68 0.712 0.72 0.66 0.70 0.65 0.58 床沙质含沙量 （kg/m ） 0.46 2.0 1.2 2.1 0.72 1.0 0.17 0.575 0.84 0.05 0.3 0.17 0.35 0.035 0.096 0.08 0.027 0.062 0.10 0.042
水动力学考试题
1 “恒定流与非恒定流”，“均匀流与非均匀流”，“渐变流与急变流”等三个概念是如何定义的？它们之间有么联系？渐变流具有什么重要的性质？2 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，问此时的水流是否符合A 1V 1＝A 2V 2的连续方程？为什么？图2.23 能量方程中各项的几何意义和能量意义是什么？4 关于水流去向问题，曾有以下一些说法如“水一定是从高处向低处”，“水是由压力大的地方向压力小的地方流”，“水是由流速大的地方向流速小的地方流”这些说法对吗？试用基本方程式论证说明。
5 什么叫总水头线和测压管水头线？水力坡度和测压管坡度？均匀流的测压 管水头线和总水头线的关系怎样？6 总流的动量方程式为∑F＝ρQ （2β2V －1β1V ），试问：（1）∑F中都包括哪些力？（2）如果由动量方程式求得的力为负值说明什么问题。
7.水流是否总是从压强大的地方向压强小的地方流动？ 8、水流是否总是从流速大的地方向流速小的地方流动？9、水泵的扬程是否指水泵的提水高度？6：水头线（局部损失不计）三、计算题1：已知：⎪⎩⎪⎨⎧=+-=+=0z y x u t y u t x u 求：t ＝0 时，A （－1，1）点流线的方程。
2 :有一喷水装置如图示。
已知h 1＝0.3m ，h 2＝1.0m ，h 3＝2.5m ，求喷水出口流速，及水流喷射高度h （不计水头损失）。
解：① 以3－3断面为基准面，列1－1、3－3两断面的能量方程：()320320000h h p p h h +=⇒++=+++γγ以2－2断面为基准面，列2－2、4－4两断面的能量方程：()g V h h p 200024120+++=++γ 所以，()()()[]()sm h h h h g h h g p gV /57.63.05.28.9222212321204=-⨯⨯=+-+=+-=γ② mg V h 20.2224==3: 节流式流量计已知：U形水银压差计连接于直角弯管，d1＝300mm，d2＝100mm，管中流量Q＝100L/s试问：压差计读数Δh等于多少？（不计水头损失）4: 毕托管原理水从立管下端泄出，立管直径为d＝50mm，射流冲击一水平放置的半径R＝150mm的圆盘，若水层离开盘边的厚度δ＝1mm求：流量Q及汞比压计的读数Δh。
河流动力学复习
16.简述单颗粒泥沙沉降时不同运动状态下的运动特定和受力特点。 17.随着水流强度的增加，沙波经历哪些发展阶段？ 18.按运动状态的不同，泥沙运动的形式有哪几种？和水流强度的关系怎 样？其中推移质多以哪种运动形式出现？ 19.推移质和悬移质有何区别？它们是如何进行交换的？ 20.何谓推移质输沙率？可以从哪些途径去进行研究，各种研究途径的基 本思路如何？ 21.何谓泥沙的起动条件？怎样表示泥沙的起动条件？如何判别床面泥沙 是否起动？ 22.希尔兹曲线有何特点？希尔兹数的表达式如何？ 23.何谓泥沙的止动流速与扬动流速？它们和起动流速有何关系？ 24.沙波按平面形态可分为哪些类型？ 25.试分析说明沙波的运动机理。随着水流强度的增强，沙波经历哪些发 展阶段？河道中为什么会产生沙波？ 26.何谓动床阻力？它和定床阻力有何不同？如何划分床面与河岸阻力及 沙粒与沙波阻力？沙粒阻力与沙波阻力在泥沙运动中的作用如何？ 27.何谓推移质的输沙率？可以从哪些途径去进行研究，各种研究途径的 基本思路如何？ 28.爱因斯坦推移质输沙率理论有何特点？ 29.历次作业题及测试题。 30.比较以垂线平均流速为主要参变数的推移质输沙率公式的特点。
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59.什么是造床流量？确定造床流量有哪几种方法？ 60.用计算法确定造床流量的步骤？ 61.第一造床流量和第二造床流量的（特点和实际运用）区别？ 62.河相关系指什么？不同河型的河相关系式有什么不同？
63.水利枢纽对其上下游河道有哪些影响？ 64.试列举冲积河流的纵向和横向稳定指标，并阐明它们的 物理意义。 65.水库常年回水区和变动回水区指哪个区域？
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31.重力作用和紊动扩散作用在泥沙运动中的作用如何？写出重力作用引起 的下沉的泥沙量和紊动扩散作用引起的上浮的泥沙量的数学表达式。 32.紊动扩散作用的影响因素有哪些？重力作用和紊动扩散作用的对比关系 对悬移质含沙量沿水深分布的影响如何？ 33.超饱和状态、次饱和状态、饱和状态的含义？ 34.何谓床沙质？何谓冲泻质？为什么要将运动泥沙分为床沙质和冲泻质？ 它们各有什么特点？同一河段的洪水与枯水期，床沙质与冲泻质的分界 粒径是否相同，为什么？ 35.将三维悬移质运动的一般扩散方程简化为二维恒定均匀流平衡情况下悬 移质扩散方程。 36.含沙量有几种表达形式？它们之间的关系如何？ 37.悬移质与推移质在运动方式、能量来源及受力特点方面有什么不同？ 38.用扩散理论研究含沙量沿垂线分布的出发点是什么？作了哪些假定？得 到什么结果？适用于什么条件？还存在什么问题？ 39.悬浮指标的表达式如何？其物理意义是什么？根据其物理意义说明其对 含沙量沿垂线分布的影响。 40.重力理论与扩散理论有何不同？重力理论有哪些可取之处与存在的问题？ 41.什么是临底含沙量？它对研究含沙量沿垂线分布及悬移质输沙率有什么 作用？
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答题要点：
（1）冲积河流的河床由泥沙组成，它们能随水流运动，而且，一定条件下，河床还会出现各种不同形态的沙波，也就是说，边界条件随水流条件的变化在不断地变化。因此，冲积河流的阻力随水流条件的改变也在变化，称之为动床阻力，（10分）
（2）清水定床中没有泥沙运动，不存在沙粒阻力和沙波阻力，且阻力基本不变化。（5分）
七、绘出弯道横向环流分析简图，推导横比降计算公式。（说明推导过程15分）
答案： （绘出弯道横向环流分析简图5分，推导过程完整10分）
（2）低水傍岸，高水居中；低水上提，高水下挫。（7分）
b)决定异重流运动的力主要有哪些? 这些力的相对作用情况与明渠水流相比有何异同?
答题要点：
（1）决定异重流运动的力主要有重力、阻力和惯性力；（4分）
（2）与一般明渠水流相比重力作用显著减弱，阻力和惯性力作用相对突出。（6分）
四、计算（10分）
用水泵由河流(二元恒定均匀流)向水渠抽水。已知河流水深为5m，距河床0.5m处，含沙量为49.ON/m3，水泵取水口置于水中距河床4.0m处，试问进入水渠的含沙量为多少。若要求进入水渠的水流含沙量小于14.7N/m3，问水泵取水口应置于水中距河床什么高度范围？[悬浮指标为0.5， ]
3.河床变形是由于（输沙不平衡）引起的，而变形又向着(恢复输沙平衡)的方向发展，此现象称为河床的 (水流与泥沙的自动调整作用)。
三、 问答(每题10分，共20分)
a)什么是水流动力轴线，弯道中水流动力轴线是任何随水位变化的?
答题要点：
（1）河道中各过水断面上最大垂线平均流速所在位置的平面连线。（3分）
4.河道表面阻力：系床面沙粒的摩阻而引起的阻力。
5.河流近口段：自潮区界起至潮流界止的河段称为河流近口段。
二、填空(每空1分，共10分)
1.影响泥沙颗粒的沉降的因素除泥沙粒径、水流的粘滯性外还有(泥沙的形状)、(水质) 和 (含沙量)。
2.如果（泥沙）交换不平衡，则必然产生（河床变形）。河床的（变形）是绝对的，演变达到的（平衡）是相对的。
长沙理工大学试卷标准答案
课程名称：河流动力学试卷编号：09
闭卷部分
一、名词解释(每题4分，共20分)
1.泥沙水下休止角：在静水中的泥沙，由于摩擦力的作用，可以形成一定的倾斜面而不塌落，此倾斜面与水平面的夹角称为泥沙的水下休止角。
2.水流挟沙力：一定水异重流：异重流是指两种重率存在差异（因含沙量不同）但不大、可以相混的流体，在条件适宜时因重率异而产生的相对运动，在运动过程中，各层流体能基本保持其原来的面貌，不因交界面上存在的紊动掺混作用而发生全局性的混合现象。
答案：s=8.17kg/m3；（5分） y大于或等于2.76 m。（5分）
开卷部分
五、叙述z的物理意义，说明其数值大小对悬移质含沙量沿垂线的分布的影响（10分）
答题要点：
（1）z是一无因次数,称为悬浮指标.它反映了重力作用与紊动扩散作用的相对大小。（5分）
（2）z越大，含沙量沿垂线分布越不均匀；z越小，含沙量沿垂线分布越均匀。（5分）