水面曲线《水力学》
《水力学》练习题1—6
水力学习题1一、单项选择题1.某流体的运动粘度v=3×10-6m2/s,密度ρ=800kg/m3,其动力粘度μ为( )A.3.75×10-9Pa·sB.2.4×10-3Pa·sC.2.4×105Pa·sD.2.4×109Pa·s2.图中相互之间可以列总流伯努利方程的断面是A.1-1断面和2-2断面B.2-2断面和3-3断面C.1-1断面和3-3断面D.3-3断面和4-4断面3.如图所示，孔板上各孔口的大小形状相同，则各孔口的出流量是( )A.Q A>Q BB.Q A=Q BC.Q A<Q BD.不能确定4.并联管道A、B，两管材料、直径相同，长度 B=2 A，两管的水头损失关系为( )A.hfB =hfAB.hfB =2hfAC.hfB =1.41hfAD.hfB =4hfA5.如图所示，水泵的扬程是( )A.z1B.z2C.z1+ z2D.z1+ z2+h w6.在已知通过流量Q、渠道底坡i、边坡系数m及粗糙系数n的条件下，计算梯形断面渠道尺寸的补充条件及设问不能是( )A.给定水深h，求底宽bB.给定宽深比β，求水深h与底宽bC.给定最大允许流速［v］max，求水底h与底宽bD.给定水力坡度J，求水深h与底宽b7.断面单位能量e随水深h的变化规律是( )A.e存在极大值B.e存在极小值C.e随h增加而单调增加D.e随h增加而单调减少8.下列各型水面曲线中，表现为上凸型的水面曲线是( )A.M3型B.C3型C.S3型D.H3型9.根据堰顶厚度与堰上水头的比值，堰可分为( )A.宽顶堰、实用堰和薄壁堰B.自由溢流堰、淹没溢流堰和侧收缩堰C.三角堰、梯形堰和矩形堰D.溢流堰、曲线型实用堰和折线型实用堰10.速度v、长度l、运动粘度v的无量纲组合是( )A.vlv2B.v lv2C.v lv22D.vlv二、填空题（不写解答过程，将正确的答案写在每小题的空格内。
水力学综合计算说明书（设计水面曲线）
⽔⼒学综合计算说明书（设计⽔⾯曲线）⽔利计算综合练习计算说明书学校：SHUI YUAN系别：⽔利⼯程系班级: ⽔⼯班姓名: mao学号：指导⽼师：XXX 2013年06⽉22⽇⽬录⼀、⽔⼒计算资料 (3)公式中的符号说明 (4)⼆、计算任务 (5)任务⼀： (5)绘制陡坡段⽔⾯曲线 (5)⑴.按百年⼀遇洪⽔设计 (5)1、平坡段：(坡度i=0) (5)①⽔⾯曲线分析 (5)②分段求和计算Co型雍⽔曲线 (6)2、第⼀陡坡段（坡度i=0.1） (7)①判断⽔⾯曲线类型 (7)②按分段求和法计算⽔⾯曲线 (8)3、第⼆陡坡段（坡度i=1/3.02） (9)①判断⽔⾯曲线类型 (9)②按分段求和法计算⽔⾯曲线 (9)⑵.设计陡坡段边墙 (10)⑶．按千年⼀遇洪⽔校核 (13)1、⽔平坡段（坡度i=0） (13)①⽔⾯曲线分析 (13)②分段求和计算Co型雍⽔曲线 (14)2、第⼀陡坡段（坡度i=0.1） (15)①判断⽔⾯曲线类型 (15)②按分段求和法计算⽔⾯曲线 (15)3、第⼆陡坡段（坡度i=1/3.02） (17)①判断⽔⾯曲线类型 (17)②按分段求和法计算⽔⾯曲线 (17)①千年校核的掺⽓⽔深 (18)②⽐较设计边墙⾼度与千年校核最⾼⽔深的⼤⼩ (20)⑷.绘制⽔⾯曲线及边墙 (22)任务⼆： (26)绘制正常⽔位⾄汛前限制⽔位～相对开度～下泄流量的关系曲线 (26)任务三： (28)绘制汛前限制⽔位以上的⽔库⽔位～下泄流量的关系曲线 (28)三、总结 (31)⼀、⽔⼒计算资料：某⽔库以灌溉为主，结合防洪、供电和发电、设带弧形闸门的驼峰堰开敞式河岸溢洪道。
1.⽔库设计洪⽔标准：百年⼀遇洪⽔（P=1%）设计相应设计泄洪流量Q=633.8 m^3/s相应闸前⽔位为25.39 m相应下游⽔位为4.56 m千年⼀遇洪⽔（P=0.1%）校核相应设计泄洪流量Q=752.5 m^3/s相应闸前⽔位为26.3 m相应下游⽔位为4.79 m正常⾼⽔位为24.0 m,汛前限制⽔位22.9 m。
《水力学》考试题+参考答案
《水力学》考试题+参考答案一、单选题（共50题，每题1分，共50分）1、明渠水流由急流向缓流过渡，产生（）|临界坡除外（）。
A、水跃B、水击波C、跌水D、水跌正确答案：A2、水泵的安装高度要受到()的限制。
A、扬程B、流量C、地形条件D、允许吸上真空高度正确答案：D3、紊流过渡粗糙区的沿程阻力系数λ与（）有关，与相对光滑度有关。
A、雷诺数B、相对光滑度C、相对粗糙度D、谢才系数正确答案：A4、绝大多数明渠水流（）都为（）渗流除外|A、层流B、缓流C、急流D、紊流正确答案：D5、均匀流条件下，任一微小流束的水力坡度（）总流的水力坡度。
A、等于B、大于C、小于D、不确定正确答案：A6、临界流时，矩形断面的断面比能等于临界水深的（）倍。
A、1B、1.5C、0.5D、2正确答案：B7、明渠的过水断面水深大于临界水深，据此可判定水流为（）。
A、临界流B、急流C、缓流D、紊流正确答案：C8、水跃函数曲线的上支为（），水流为缓流。
A、增函数B、抛物线C、双曲线D、减函数正确答案：A9、闸底坎为平顶堰，闸门相对开度（）0.65, 水流为堰流。
A、大于B、大于等于C、小于等于D、小于正确答案：A10、能量方程应用过程中，基准面可以任意选，但一定要是（）.。
A、平面B、水平面C、垂直于管轴线的平面D、平行于管轴线的平面正确答案：B11、紊流中，某一瞬时液体质点的流速可称之为（）。
A、瞬时流速B、时均流速C、脉动流速D、紊动强度正确答案：A12、紊流光滑区的沿程阻力系数λ仅与（）有关，与相对光滑度无关。
A、谢才系数B、雷诺数C、相对光滑度D、相对粗糙度正确答案：B13、水流按流线是否为平行的直线或按流速是否沿程变化分为（）和非均匀流。
A、一元流B、二元流C、均匀流D、非均匀流正确答案：C14、在初生弹性波继续发生时，由上游反射回来的减压波已经到达阀门断面，并可能在阀门断面发生正反射，从而部分抵消了水击增压值，使阀门断面的水击压强值有所减小。
水面线计算示例
水面线计算示例注：水面线计算是水利设计的一部分，作为水工设计人员是必须掌握的。
下面以《水力学》第四版 吴持恭编p241的例子进行计算演算开始：1 判定水面曲线形式 a 临界水深求解：m 27.11081.945322322=⨯==gb aQ h k b 正常水深求解因为梯形断面，故正常水深需用迭代法计算（迭代法原理非常简单，首先定一数，代入，求解，再代入，直至误差满足要求）步骤：明渠均匀流流量公式Ri AC Q =；h mh b A )(+=；212m h b ++=X ；X=AR ；611R n C =得mh b m h b inQ h +++=52253))1(2()(迭代开始：kk k mh b m h b i nQ h +++=+522531))1(2()(（k=0,1,2,3……….） 取h 0=0；得h 1=8.149；取h 1=8.149；得h 2=1.594；取h 2=1.594；得h 3=1.981；取h 3=1.981；得h 4=1.959；取h 4=1.959；得h 5=1.959，迭代停止，得正常水深为1.96m 。
c 判定陡坡还是缓坡 计算临界坡需同时满足两个公式1 满足临界流： kk B A g aQ 32=（1） 2 满足均匀流 k k k k i R C A Q = （2） 联立（1）、（2）式： 得kk k k k k k k B aC g B R aC gA i 2X ==；6.14122=++=X m h b k k ；16.15)(=+=k k k k h mh b A ；04.1=X =k k k A R ；75.45161==k k R nC ；得i k =0.0068>0.0009=i ，故为缓坡。
d 判定急流还是缓流因正常水深h 0=1.96>1.27=hk （临界水深），故可知为缓流，而末端水深h 为3.4>1.96=h 0（正常水深）；可知为壅水曲线。
16秋北交《水力学》在线作业二
A.错误
B.正确
正确答案：
6.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。
A.错误
B.正确
正确答案：
7.恒定流是指流场内任意两点间的流速矢量相等。
A.错误
B.正确
正确答案：
8.为了使假想的渗流模型在水力特性方面和实际渗流相一致，对于同一个过水断面，渗流模型所通过的流量应该远大于实际渗流所通过的流量。
A.光滑区
B.过渡粗糙区
C.过渡区
D.粗糙区
正确答案：
9.沿程水头损失发生在管径沿程不变的直管段内，是由于()而引起的。
A.液体的粘滞性
B.液体的惯性
C.液体的重力
D.液体质点间的动量交换
正确答案：
10.下列关于等压面，叙述正确的是( )。
A.液体中各点的压强大小一般是不相等的，液体中压强相等的点所组成的面，称等压面
正确答案：
在土壤中的存在状态可分为（）。
A.气态水
B.附着水
C.薄膜水
D.毛细水和重力水
正确答案：
13.描述液体运动的方法有（）。
A.雷诺系数
B.拉格朗日法
C.欧拉法
D.达西定律
正确答案：
14.流动相似包括（）。
A.几何相似
B.重力相似
C.运动相似
D.动力相似
正确答案：
15.按限制总流的边界情况，可将液体的运动分为（）。
B.自由表面是等压面
C.等压面上的压强为常数
D.等压面和质量力正交
正确答案：
11.定性分析水面曲线时，对于缓坡上的a区曲线描述正确的是（）。
A.壅水曲线
《水力学#》期末复习题
《水力学#》期末综合复习题一、填空题（每小题4分，共16分）1．有一明渠均匀流，通过流量s553=，底坡0004Q/mi，则其流量模数K= .=.02．水泵进口真空计的读数为2p k=，则该处的相对压强水头为 mKN5.24m/3．矩形断面渠道，水深h=1m，单宽流量s=,则该水流的佛汝德数Fr= 。
13q/m4．宽顶堰的总水头H0=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=，则沿程阻力系数λ= 。
1002/1mC/二、单项选择题（每小题3分，共30分）1.静水中若某点的真空压强是20kP a，则其相对压强是（）（A）118 kP a （B）78 kP a （C）-20 kP a（D）-78 kP a2.水力最佳断面是（）（A）湿周一定，面积最小的断面，（B）面积一定，通过流量最大的断面，（C）最低造价的断面，（D）最小糙率的断面3.紊流中粘滞底层厚度δ比绝对粗糙度∆大得多的壁面称为（）（A）光滑面（B）过渡粗糙面（C）粗糙面（D）以上答案均不对4.当水流的沿程水头损失系数λ只与边界粗糙度有关，可判断该水流属于（）（A）层流区（B）紊流光滑区（C）紊流过渡区（D）紊流粗糙区5.明渠中发生a1型水面曲线，则水流属于（）（A）急流（B）缓流（C）均匀流（D）层流6.过堰水流的流量Q与堰顶水头H的（）（A） 1/2次方成正比（B） 3/2次方成正比（C） 2次方成正比（D） 1次方成正比7.静止液体中同一点各方向的压强（）（A）数值相等（B）数值不等 (C)仅水平方向数值相等 (D)铅直方向数值最大8.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9.液体只受重力作用，则静止液体中的等压面是（）（A）任意曲面；（B）水平面（C）斜平面（D）旋转抛物面10.液体中某点的绝对压强为88kN/m2，则该点的相对压强为（）（A）10 kN/m2（B）-10kN/m2（C）12 kN/m2（D）-12 kN/m211.过水断面是指（）（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12.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。
流体力学7-6水面曲线分析讲解
水力坡度 J = dhf / ds
棱柱形明渠 A f (h) dA dA dh B dh
ds dh ds
ds
d ds
2
2g
d ds
Q2
2gA2
Q2
gA3
dA ds
Q2
gA3
B
dh ds
i
dh
Q2
B
dh
J
1区：N-N、c-c线之上 2区：N-N、c-c线之间 3区：N-N、c-c线之下
h0 hc
1区 2区 3区
N-N c-c
ic>i>0
不同区域的水面曲线形状不同，只要知道底 坡形状，判断所处区域就可画出水面曲线。
5
四、流动边界（底坡）
缓坡 0<i<ic
1、顺坡i>0 临界坡 i=ic
急坡 i>ic
0
ds gA3 ds
3
棱柱形渠道非均匀渐 变流微分方程
dh i J i J
ds
Q 2 1 Fr
1 B
gA 3
上式是在顺坡（i＞0）的情况下得出的，是分析计 算水面曲线的理论基础。
三、水面曲线分析的二线三区
水面曲线的变化决定于式中分子、分母的正负变化。
对应两条直线将水面曲线 分成变化规律不同三个曲域
1
二、棱柱形渠道恒定非均匀渐变流微分方程
取恒定非均匀渐变流段ds列伯诺里方程，运动要素相
差微小量
z
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
h 2
2g
(z dz) (h dh) ( d)2
水面
z 从 12 种典型的水面线可以看出，对非均匀流而言，陡坡上可能形成缓流，缓坡上可能 形成急流。
z 矩形断面的临界水深和临界坡度可用公式：
=
g αCc2
Pc b
计算，其中q为单宽流量，Cc为临界流时的谢才系数，Pc为临界流时湿周，b为槽宽，α 可
取 1.0-1.1 .
同时根据上槽、下槽的底坡大小与闸门开度的大小，判别上下游水面线的衔接型式，与 实测结果相比较。 z 对上述比较中有不一致的情况，应进行分析并说明影响因素。
分析思考问题
1. 在图 4 中无水跃发生，而在图 5 中则有两个水跃出现，为什么? 2. 图 6 所示i1=0 和i2<0 的底坡情况下，有没有正常水深线N1-N1和N2-N2？为什么? 3. 影响临界水深hc的因素有哪些？ 4. 根据实测流量、槽宽，应用分段法计算M1型S2型水面线数据。并与实测值进行比较，并
水面-1
图 1 非均匀渐变流水面曲线图
z 图中N-N线为正常水深h0线，C-C线为临界水深hc线。根据实际水深h与h0、hc的关系分为 1、2、3 区。水面曲线的型式和名称列如下表：
水槽底坡
与水流临界 坡度 i 比较
i > 0 正坡 i = 0 平底
i < iC 缓坡 i =iC 临界坡 i > iC 陡坡
图3
2. 调整上下游槽底坡度，使i1<ic（为缓坡）和i2>ic（为陡坡），流量Q不变。此时在水槽上 游段下部出现M2型降水曲线，在下游段的上部出现S2降水曲线，M2和S2二段曲线通过hc 相衔接。M2曲线的上游趋向明槽上游段正常水深h01，S2曲线的下游趋向明槽下游段正常 水深h02 . 沿流程用测针量测S2型曲线中不同断面的水深hi及各断面的距离Δs，并作详细 记录。