【考研类试卷】水力学（堰流及闸孔出流）-试卷1及答案解析.doc

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1、水力学（堰流及闸孔出流）-试卷 1 及答案解析(总分：94.00，做题时间：90 分钟)一、单项选择题(总题数：6，分数：12.00)1.单项选择题下列各题的备选答案中，只有一个是符合题意的。（分数：2.00）_2.两个 WES 型实用堰，都属于高堰，它们的设计水头 H d1 H d2 ，但堰顶水头 H 1 =H d1 ，H 2 =H d2 ，两者的流量系数关系是_。 ( )（分数：2.00）A.m 1 =m 2B.m 1 m 2C.m 1 m 2D.不能确定3.锐缘平面闸门的垂向收综系数 随相对开度 eH 的增大而_。 ( )（分数：2.00）A.增大B.减小C.不变D.不能确定4.当实用堰

2、堰顶水头大于设计水头时，其流量系数 m 与设计水头的流量系数 m d 的关系是_。 ( )（分数：2.00）A.m=m dB.mm dC.mm dD.不能确定5.平底渠道中弧形闸门的闸孔出流，其闸下收缩断面水深 h c 小于下游水深对应的水跃跃前水深，则下游水跃的型式为_。 ( )（分数：2.00）A.远离式水跃B.临界式水跃C.淹没式水跃D.无法判断6.当水头等于设计水头 H d 时，WES 型实用堰(高堰)的流量系数 m 等于_。 ( )（分数：2.00）A.0385B.036C.0502D.032二、填空题(总题数：6，分数：12.00)7.填空题请完成下列各题，在各题的空处填入恰当的答

3、案。（分数：2.00）_8.闸孔自由出流的流量系数随开度增大而_，流量随开度增大而_。（分数：2.00）_9.宽顶堰的总水头 H 0 =2m，下游水位超过堰高度 h s =10m，此种堰流为_出流。（分数：2.00）_10.影响宽顶堰流量系数 m 值的主要因素为_和_。（分数：2.00）_11.当堰的溢流宽度与上游渠道宽度相等时，称为_的堰流，当堰的溢流宽度小于上游渠道宽度时，称为_的堰流。（分数：2.00）_12.对于宽顶堰式闸孔出流，当下游水深 h t 小于闸后收缩断面水深对应的跃后水深 h c “时，发生_水跃；当 h t h c “时，发生_水跃；当 h t =h c “时，发生_水跃

4、。（分数：2.00）_三、判断题请判断下列各题正误(总题数：5，分数：10.00)13.当水头及其他条件相同时，堰流的流量系数随相对堰高增大而增大。 ( )（分数：2.00）A.正确B.错误14.只要下游水位超过宽顶堰堰顶，一定是淹没出流。 ( )（分数：2.00）A.正确B.错误15.当水头、堰型及其他条件相同时，无侧收缩的过流能力大于有收缩的过流能力。 ( )（分数：2.00）A.正确B.错误16.矩形棱柱体渠道上的无侧收缩宽顶堰自由出流，流量系数为 05，堰顶水头为 1m，则单宽流量为（分数：2.00）A.正确B.错误17.当实用堰流下游发生淹没水跃时，堰流为淹没出流。（分数：2.00）

5、A.正确B.错误四、简答题(总题数：1，分数：2.00)18.图 8-15 所示的三个溢流坝，作用水头不同，而其他条件完全相同，试比较其流系数 m 的大小，并说明理由。 （分数：2.00）_五、计算题(总题数：29，分数：58.00)19.已知顶角为直角的三角形薄壁堰的堰顶水头变化为 H=01m030m，试绘制堰顶水头与流量关系曲线。（分数：2.00）_20.如图 87 所示，有一种建在岩石河床上的桩板坝，由埋入河床的钢筋混凝土桩柱和固定于两桩柱之间的松木面板构成，桩柱之间跨度不超过 3m，每米坝宽通过流量不超过 30m 3 s。已知上、下游坝区河段两岸是直立的块石浆砌挡土墙，河床上游宽 B

6、0 =40m，坝宽 b=30m，通过流量 Q=150m 3 s，坝高P=3m，(1)当下游水深 h t =2m，试求坝上水头 H；(2)若洪水期上、下游水位差 z=165m，下游水深 h t =40m，求通过流量为若干? （分数：2.00）_21.如图 88 所示，某水闸溢洪道建于低 WES 堰上，溢洪道上游引水渠与溢洪道同样宽，下游接矩形陡槽。低 WES 堰上下游堰高相同，P=30m，堰顶高程 210m，设计水头 H d =15m，在正常库水位时，采用宽b=14m 的弧形闸门控制泄洪，墩厚 d=20m，边墩和中墩的头部都是圆形的，要求保坝洪水流量 Q=8770m 3 s 时，库内非常洪水位不

7、超过 375m。问此闸应设几孔? （分数：2.00）_22.已知堰高 P=50m，上游堰面垂直，设计水头 H d =80m，堰面下游直线段坡 m 1 =065，若最大工作水头为 10m，孔闸有 12 孔，每孔净宽 b=15m，闸墩和边墩的头部为尖圆形，堰上游的引水渠总宽 B 0 =220m，闸墩厚 d=25m，采用 WES 堰型，求通过流量应为多少?（分数：2.00）_23.水库的正常高水位为 720m，非常洪水位为 756 m，溢洪道为无闸控制的宽顶堰进口，下接陡槽和消能池。宽顶堰宽 60 m，堰坎高 P=2 m，坎顶高程 706 m，坎顶进口修圆。若堰与上游的引水渠同宽，问上述两种水位时，

8、通过的流量为多少?（分数：2.00）_24.如图 89 所示，有一水库的平底四孔溢洪道，每孔宽 b=130 m，墩厚 d=30 m，边墩头为半径r=60 m 的 14 圆弧，弧与上游引渠垂直挡土墙连接。中墩头为尖圆形，通过最大流量时，闸门全开，已知溢洪道底坎高程为 2720 m，溢洪道闸室末端接陡槽。问通过特大洪水流量 Q=6000 m 3 s 时，库内洪水位将为多少? （分数：2.00）_25.水库的平底闸溢洪道底板高程为 1220 m。要求在水库非常水位为 1304 m 时下泄流量 Q=1150 m 3 s。设溢洪道总宽与上游引水渠一样，每孔净宽 b 不超过 60 m，敦厚不超过 15 m

9、，边墩和闸墩头部为圆形，闸室后接陡槽，问此闸应设多少孔?（分数：2.00）_26.如图 810 所示，矩形宽顶堰底坎进口边缘为直角，堰壁厚 =65m。堰高 P=15m，堰宽b=40m，上、下游渠道渠底同高，上游引渠宽 B 0 =80m，下游水深 h t =24m。试求通过流量Q=40m 3 s 时堰顶水头 H。 （分数：2.00）_27.如图 811 所示，平底闸闸底高程为 285m，闸前水位为 325m，闸门开度 e=10m 时，闸下游水位为 300m，下游渠底与闸上游渠底同高。闸宽 b=5m，流速系数 =095。求通过平板闸门的流量。如闸门开度 e=16m，下游水位为 315m，其他条件不

10、变，过闸流量应为多少? （分数：2.00）_28.如图 812 所示，弧形闸门 4 孔，每孔宽 b=130m，弧半径 R=200m，闸门转动轴高 c=149m。闸前水头 H=14m，闸门开度 e=60m，弧形闸门的底坎为平底，底坎末端紧接跌坎，求通过的流量。（分数：2.00）_29.如图 813 所示，梯形渠道流量 Q=20m 3 s，边坡 m=15，正常水深 h 0 =12m，底宽 B 0 =16m，因要穿过公路底下，拟建一矩形涵洞，洞底宽 b=08m，洞长 =7m，洞高为 140m，涵洞进口平顺，采用八字翼墙，求涵洞进口前渠道水深 H 为多少? （分数：2.00）_30.如图 814 所示

11、，泄洪闸采用低 WES 堰，堰前河床高程 265m，堰顶高程 290m，堰下游河床高程270m，宣泄最大洪水流量 Q=4000m 3 s 时，上游水位 3359m，下游水位 3255m，设计水头 H d =09H max ，堰顶装有弧形闸门，每孔宽 b=120m，闸墩头为圆形，墩厚 d=1.60m，闸前行近流速 v 0 =10ms，边墩 k =07。试确定闸孔总宽及孔数。 （分数：2.00）_31.有一 3 孔平板节制闸门，闸前水深 H=25m，使用 3 孔一起开启。闸墩厚 d=060m，孔宽 b=34m，上游渠宽和闸室同宽，上、下游渠底高程和闸底同样，当通过流量 Q=196m 3 s 时，闸

12、下游水深 h t =175m，流速系数 =095，求闸门开启高度 e。（分数：2.00）_32.矩形平底渠道中有一平板闸门，闸前水头 H=305m，闸门开启高度 e=122m，假定 =095，问闸下游水深 h t =228m 及 198m 时，过闸单宽流量。（分数：2.00）_33.金鸡拦河闸闸底板高程与上游河床底部高程相同，都是 5m，闸孔共 28 个，孔宽 10m，闸墩厚d=16m，墩头为半圆形，边墩为 14 圆弧，圆弧半径 r=19m，闸上游河宽 B 0 =327m，求闸门全开，上游正常水位为 9m、过闸水流为自由出流时的流量。（分数：2.00）_34.某宽顶堰式水闸闸门全部开启时，上游

13、水位为 06m，闸底板高程为 04m，河底高程为 0，下游水位为 05m，流量系数 m=035。不计侧收缩影响。求水闸的单宽流量 q。（分数：2.00）_35.某水库的溢洪道断面为 WES 型实用剖面。溢洪道共 5 孔，每孔净宽 b=10m。堰顶高程为 3430m。上游水位为 3587m，下游水位为 3031m。流量系数 m=045，侧收缩系数 c =095。忽略行近流速 v 0 。求通过溢洪道的流量 Q。（分数：2.00）_36.某溢流坝，共 4 孔，每孔宽度 b=8m，各部分高程如图 816 所示，侧收缩系数 c =093。上游设计水位为 2100m，下游水位为 1680m。当闸门开启高度

14、 e=5m 时，求通过溢流坝的流量。 （分数：2.00）_37.在宽度 B=1m 的矩形明渠中，前后各装设一矩形薄壁堰(堰高 a 1 =1m)和三角形薄壁堰(堰高 a 2 =05m)，如图 817 所示。水流为恒定流时，测得矩形薄壁堰前水头 H 1 =013m，下游水深 t=04m。试求：(1)通过明渠的流量 Q；(2)三角堰前水头 H 2 。 （分数：2.00）_38.有一溢流堰，堰顶厚度 =2m，堰上水头 H=2m，下游水位在堰顶以下，如图 818 所示。如上、下游水位及堰高、堰宽均不变，当 分别增大至 4m 及 8m 时，堰的过水能力有无变化?为什么? （分数：2.00）_39.某矩形断

15、面渠道中，设一弧形闸门，如图 819 所示。已知闸前水深 H=14m，闸门开度 e=1m，闸孔净宽与渠道宽度 b 相等，且 b=3m，闸孔垂向收缩系数 =072。流量系数 =0732。通过设计流量时，渠中正常水深 h 0 =3m。不计闸前行近流速。要求：(1)计算闸孔的流量 Q；(2)判别闸下游水流衔接形式。（分数：2.00）_40.某 WES 型剖面溢流坝位于矩形渠道中，如图 820 所示。坝高 a=15m，设计坝顶水头 H=25 m。不计侧收缩影响。坝下游收缩水深 h c0 =05 m，下游渠道底坡 i=002，糙率 n=0014，水深为均匀流水深。要求：(1)计算溢流坝的单宽流量 q；(

16、2)分析坝下游是否发生水跃，说明其水流是缓流还是急流；(3)定性绘出坝下游水面曲线，标明曲线类型。 （分数：2.00）_41.图 821 所示为矩形断面棱柱体渠道中设一平面闸门，已知闸门开度 e=03m，闸孔流速系数=098，垂向收缩系数 =0615，渠道宽度 b=4m，糙率 n=002，底坡 i 1 =0，i 2 =002，i 3 =004。长度 l 1 很短，l 2 、l 3 充分长。临界水深 h K =06m。不计闸前行近流速。要求： (1)判别渠道底坡类型，定性绘出渠中的水面曲线，注明曲线类型；(2)计算闸前水深 H。 （分数：2.00）_42.已知矩形薄壁堰的水头 H=010075

17、m，b=110 m，堰高 P=095m，使用雷伯克公式绘制水头流量关系曲线。（分数：2.00）_43.已知矩形薄壁堰建在 B 0 =50m 的矩形水槽中，堰高 P=095m，堰宽 b=145m，堰顶水头H=045m，下游水深 h t =045m，求过堰的流量。（分数：2.00）_44.WES 型高坝，坝高 P=1070m，最大水头 H max =110m，设计水头取 H d =085 H max ，下游坝面直线段坡度 m t =075。决定采用垂直的上游坝面，若通过的最大流量 Q max =3100m 3 s，堰孔总净宽 B为多少?若每孔定为 b=10m，应设多少孔?已知闸门为弧形，闸墩和边墩

18、头部都是圆形，墩厚 d=20m，上游引渠宽 B 0 =410m。（分数：2.00）_45.弧形闸门位于有坎宽顶堰上，闸前水头 H=460m，闸门开度 e=12m 时，为自由出流，闸门净宽b=183m，闸门弧面半径 R=760m，闸门转动轴位于堰顶以上，C=610m，求通过的流量。（分数：2.00）_46.岳庄坝泄洪闸，共 9 孔，孔宽 b=50m，闸墩厚 d=07m，墩头圆形，上游引水渠宽约 B 0 =550m，与边墩以 r=22m 的圆弧相接，闸底板与上游渠底同高，高程为 4550m，通过最大洪水流量时，闸前水位为 5059m，闸下游水位为 4879m，下游渠底高程为 4440m。试求最大洪

19、水流量为多少?（分数：2.00）_47.有一双孔平底闸，孔宽 b=30m，闸前水深 H=220m，下游水深 h t =180m，=097，求闸门开度e=060m 时的流量。（分数：2.00）_水力学（堰流及闸孔出流）-试卷 1 答案解析(总分：94.00，做题时间：90 分钟)一、单项选择题(总题数：6，分数：12.00)1.单项选择题下列各题的备选答案中，只有一个是符合题意的。（分数：2.00）_解析：2.两个 WES 型实用堰，都属于高堰，它们的设计水头 H d1 H d2 ，但堰顶水头 H 1 =H d1 ，H 2 =H d2 ，两者的流量系数关系是_。 ( )（分数：2.00）A.m

20、1 =m 2 B.m 1 m 2C.m 1 m 2D.不能确定解析：3.锐缘平面闸门的垂向收综系数 随相对开度 eH 的增大而_。 ( )（分数：2.00）A.增大 B.减小C.不变D.不能确定解析：4.当实用堰堰顶水头大于设计水头时，其流量系数 m 与设计水头的流量系数 m d 的关系是_。 ( )（分数：2.00）A.m=m dB.mm d C.mm dD.不能确定解析：5.平底渠道中弧形闸门的闸孔出流，其闸下收缩断面水深 h c 小于下游水深对应的水跃跃前水深，则下游水跃的型式为_。 ( )（分数：2.00）A.远离式水跃 B.临界式水跃C.淹没式水跃D.无法判断解析：6.当水头等于设计

21、水头 H d 时，WES 型实用堰(高堰)的流量系数 m 等于_。 ( )（分数：2.00）A.0385B.036C.0502 D.032解析：二、填空题(总题数：6，分数：12.00)7.填空题请完成下列各题，在各题的空处填入恰当的答案。（分数：2.00）_解析：8.闸孔自由出流的流量系数随开度增大而_，流量随开度增大而_。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：减小、增大)解析：9.宽顶堰的总水头 H 0 =2m，下游水位超过堰高度 h s =10m，此种堰流为_出流。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：自由)解析：10.影响宽顶堰流量系数 m 值的主要因素为_和_。（分数：2.0

22、0）_正确答案：(正确答案：进口底坎形式和翼墙形式、相对堰高)解析：11.当堰的溢流宽度与上游渠道宽度相等时，称为_的堰流，当堰的溢流宽度小于上游渠道宽度时，称为_的堰流。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：无侧收缩、有侧收缩)解析：12.对于宽顶堰式闸孔出流，当下游水深 h t 小于闸后收缩断面水深对应的跃后水深 h c “时，发生_水跃；当 h t h c “时，发生_水跃；当 h t =h c “时，发生_水跃。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：远驱、淹没、临界)解析：三、判断题请判断下列各题正误(总题数：5，分数：10.00)13.当水头及其他条件相同时，堰流的流量系数随

23、相对堰高增大而增大。 ( )（分数：2.00）A.正确B.错误 解析：14.只要下游水位超过宽顶堰堰顶，一定是淹没出流。 ( )（分数：2.00）A.正确B.错误 解析：15.当水头、堰型及其他条件相同时，无侧收缩的过流能力大于有收缩的过流能力。 ( )（分数：2.00）A.正确 B.错误解析：16.矩形棱柱体渠道上的无侧收缩宽顶堰自由出流，流量系数为 05，堰顶水头为 1m，则单宽流量为（分数：2.00）A.正确B.错误 解析：解析：H 0 1m17.当实用堰流下游发生淹没水跃时，堰流为淹没出流。（分数：2.00）A.正确B.错误 解析：四、简答题(总题数：1，分数：2.00)18.图 8-

24、15 所示的三个溢流坝，作用水头不同，而其他条件完全相同，试比较其流系数 m 的大小，并说明理由。 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：m b m a m c )。)解析：五、计算题(总题数：29，分数：58.00)19.已知顶角为直角的三角形薄壁堰的堰顶水头变化为 H=01m030m，试绘制堰顶水头与流量关系曲线。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：当 H=01025m 时，流量公式用 Q=14H 5/2 。 当 H=025030m 时，流量公式用 Q=1343H 2.47 由上式计算出 HQ 关系见表 81 和图 86。 )解析：20.如图 87 所示，有一种建在岩石河床上的桩

25、板坝，由埋入河床的钢筋混凝土桩柱和固定于两桩柱之间的松木面板构成，桩柱之间跨度不超过 3m，每米坝宽通过流量不超过 30m 3 s。已知上、下游坝区河段两岸是直立的块石浆砌挡土墙，河床上游宽 B 0 =40m，坝宽 b=30m，通过流量 Q=150m 3 s，坝高P=3m，(1)当下游水深 h t =2m，试求坝上水头 H；(2)若洪水期上、下游水位差 z=165m，下游水深 h t =40m，求通过流量为若干? （分数：2.00）_正确答案：(正确答案： 联立求解可得 H=1941m，m 0 =0418 (2)当 h t =40m，z=165m 时，H=h t +zP=4+1653=265(

26、m) 此时由式(84)计算得：m 0 =04256 )解析：21.如图 88 所示，某水闸溢洪道建于低 WES 堰上，溢洪道上游引水渠与溢洪道同样宽，下游接矩形陡槽。低 WES 堰上下游堰高相同，P=30m，堰顶高程 210m，设计水头 H d =15m，在正常库水位时，采用宽b=14m 的弧形闸门控制泄洪，墩厚 d=20m，边墩和中墩的头部都是圆形的，要求保坝洪水流量 Q=8770m 3 s 时，库内非常洪水位不超过 375m。问此闸应设几孔? （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：(1)PH d =315=02133，属于低堰，H 0 H d =(375210)15=11，查图得，m=

27、047 先不考虑侧收缩影响，估算流量为 Q=8770m 3 s 时所需的宽度 (2)取 5 孔，则 B=514=70(m)， )解析：22.已知堰高 P=50m，上游堰面垂直，设计水头 H d =80m，堰面下游直线段坡 m 1 =065，若最大工作水头为 10m，孔闸有 12 孔，每孔净宽 b=15m，闸墩和边墩的头部为尖圆形，堰上游的引水渠总宽 B 0 =220m，闸墩厚 d=25m，采用 WES 堰型，求通过流量应为多少?（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：PH d =508=625133m，故属于高堰，HH d =108=125，查图得m=0520 )解析：23.水库的正常高水位

28、为 720m，非常洪水位为 756 m，溢洪道为无闸控制的宽顶堰进口，下接陡槽和消能池。宽顶堰宽 60 m，堰坎高 P=2 m，坎顶高程 706 m，坎顶进口修圆。若堰与上游的引水渠同宽，问上述两种水位时，通过的流量为多少?（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：依题意流动为无侧收缩、自由溢流的宽顶堰。B=60m，P=2m。 (1)当堰顶水头 H 1 = =72706=14(m)时，0PH=214=14330 如忽略行进流速水头流量 =160.6(m 3 s) 试算得 Q 1 =1650m 3 s (2)当堰顶水头 ，PH 2 =25=0430 )解析：24.如图 89 所示，有一水库的平底

29、四孔溢洪道，每孔宽 b=130 m，墩厚 d=30 m，边墩头为半径r=60 m 的 14 圆弧，弧与上游引渠垂直挡土墙连接。中墩头为尖圆形，通过最大流量时，闸门全开，已知溢洪道底坎高程为 2720 m，溢洪道闸室末端接陡槽。问通过特大洪水流量 Q=6000 m 3 s 时，库内洪水位将为多少? （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：b=130m，d=30m，r=60m，n=4，B 0 =nb+(n 一 1)d+2r=413+(41)3+26=73(m) )解析：25.水库的平底闸溢洪道底板高程为 1220 m。要求在水库非常水位为 1304 m 时下泄流量 Q=1150 m 3 s。设溢

30、洪道总宽与上游引水渠一样，每孔净宽 b 不超过 60 m，敦厚不超过 15 m，边墩和闸墩头部为圆形，闸室后接陡槽，问此闸应设多少孔?（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：依题意流动为无坎宽顶自由堰流，先设 m=0385，H 0 =H，估计所需过水宽度 B (1)若取 b=6m，n=4，d=15m，B 0 =nb+nd=46+415=30(m) 查表得：m=m m =m s =0366 试计算得：Q=1123m 3 s1150m 3 s，故不能取 4 孔。 (2)取 b=6m，n=5，d=15m，B 0 =nb+nd=56+515=375(m) 查表得：m=m m =m s =0366 试

31、算得：Q=1404m 3 s1150m 3 s，可通过洪水，但过流能力偏大，可适当缩窄孔宽。 (3)取 b=5m，n=5，d=15m，B 0 =nb+nd=55+515=325(m) 查表得：m=m m =m s =03665 )解析：26.如图 810 所示，矩形宽顶堰底坎进口边缘为直角，堰壁厚 =65m。堰高 P=15m，堰宽b=40m，上、下游渠道渠底同高，上游引渠宽 B 0 =80m，下游水深 h t =24m。试求通过流量Q=40m 3 s 时堰顶水头 H。 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：先假设 H=095m，则 )解析：27.如图 811 所示，平底闸闸底高程为 285

32、m，闸前水位为 325m，闸门开度 e=10m 时，闸下游水位为 300m，下游渠底与闸上游渠底同高。闸宽 b=5m，流速系数 =095。求通过平板闸门的流量。如闸门开度 e=16m，下游水位为 315m，其他条件不变，过闸流量应为多少? （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：(1) =025065，属闸孔出流。 查表得：=0622，h c =e=0622m 流量系数： 0 =060 一 =06 一 018025=0555 )解析：28.如图 812 所示，弧形闸门 4 孔，每孔宽 b=130m，弧半径 R=200m，闸门转动轴高 c=149m。闸前水头 H=14m，闸门开度 e=60m，弧形闸门的底坎为平底，底坎末端紧接跌坎，求通过的流量。（分数：2.00）_