【考研类试卷】水力学（明槽恒定流动）-试卷2及答案解析.doc

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1、水力学（明槽恒定流动）-试卷 2 及答案解析(总分：78.00，做题时间：90 分钟)一、计算题(总题数：20，分数：40.00)1.梯形断面壤土渠道通过流量 Q=105m 3 s，底宽 b=89m，边坡系数 m=15，正常水深 h 0 =125m，糙率 n=0025，求底坡 i，并判断渠道底坡是陡坡还是缓坡?流态是急流还是缓流?（分数：2.00）_2.有一灌溉干渠，断面为梯形，底宽 b=22m，边坡系数 m=15，实测得流量 Q=811m 3 s 时，均匀流水深 h 0 =2m，在 1800m 长的顺直渠段水面落差h=05m，求渠道的糙率 n。（分数：2.00）_3.一梯形断面石渠的边坡系数

2、 m=01，糙率 n=0020，底宽 b=43m，均匀流水深 h=275m，底坡i=12000，求流量和流速。（分数：2.00）_4.有一顶盖为拱形的输水隧洞，过水断面为矩形，宽 b=33m，糙率 n=0017，底坡 i=0001，当流量Q=16m 3 s 时，求均匀流水深 h，问流速是否超过 20ms?（分数：2.00）_5.一梯形断面土渠，糙率 n=00225，边坡系数 m=15，底坡 i=00001，流量 Q=75m 3 s，规定流速v=08ms，试确定渠道的底宽和水深。（分数：2.00）_6.一大型输水渠道为梯形断面，底坡 i=125000，糙率 n=0015，设计流量 Q=500m

3、3 s 时，正常水深为 h 0 =710m。已知某一渠段的边坡系数 m=20，请设计该段渠道的底宽，并计算相应的流速。（分数：2.00）_7.如图 715 所示，采用机械化方法开挖大型土质渠道或河道时，过水断面常呈抛物线形。若已知水深 h和水面宽 B，试推导过水断面面积和湿周的表达式。 （分数：2.00）_8.已知三角形断面明槽的边坡系数 m，流量 Q，底坡 i 和糙率 n，试导出其正常水深的表达式。当m=075，Q=03m 3 s，i=00004，n=0013 时，求正常水深 h 0 。（分数：2.00）_9.已知梯形断面渠道的流量 Q=30m 3 s，糙率 n=0025，边坡系数 m=15

4、，底坡 i=0000 9，试分别根据水力最佳断面条件和 AA m =104 的实用经济断面条件选择宽深比 ，确定正常水深 h 0 和底宽b，并校核流速是否满足 06 msv20 ms?（分数：2.00）_10.试证明：(1)水力最佳的梯形断面水力半径 R=h2；(2)给定过水断面面积 A，边坡系数 （分数：2.00）_11.有一土渠，经过衬砌，已知底部糙率 n 1 =0025，中部糙率 n 2 =003，上部糙率 n 3 =002，各部分相应的湿周长度分别为 1 =632m， 2 =537m， 3 =313m，试计算综合糙率。（分数：2.00）_12.已知甲、乙两河的流量、流速和水面宽，试判断

5、其水流的流态。(1)甲河：Q=173m 3 s，v=16ms，B=80m； (2)乙河：Q=1730m 3 s，v=686ms，B=90m。（分数：2.00）_13.一梯形断面渠道，底宽 b=10m，边坡系数 m=15，流量 Q=20m 3 s，分别对底坡 i=00005 和i=03 两种情况确定其临界水深。（分数：2.00）_14.有一矩形断面渠道，宽度 B=6m，糙率 n=0015，流量 Q=15m 3 s，求临界水深 h K 和临界坡度 i K 。（分数：2.00）_15.有一梯形断面渠道，底宽 b=6m，边坡系数 m=20，糙率 n=00225，通过流量 Q=12m 3 s。求临界坡度

6、 i K 。（分数：2.00）_16.某工程施工截流时，龙口近似为矩形断面，宽度 b=100m，水深 h=3m，流量 Q=2100m 3 s，试计算龙口处微幅波向上游和下游传播的绝对波速，并判断水流是急流还是缓流。（分数：2.00）_17.一瀑布，在跌坎上游约 4m 处测得水深为 10m，试估算其单宽流量。（分数：2.00）_18.某矩形断面平坡渠道，底宽 b=4m，流量 Q=16m 2 /s，设跃前水深 h=06m，求跃后水深 h”和水跃长度。（分数：2.00）_19.有一底宽为 12m 的矩形断面渠道中发生水跃，已知渠底高程为 12043m，流量 Q=60m 3 s，测得跃后水位高程为 1

7、235m，试求水跃中单位体积水体所消耗的能量和消能率。（分数：2.00）_20.试证明与水跃函数的极小值 J min 相应的水深满足条件 （分数：2.00）_二、判断题请判断下列各题正误(总题数：2，分数：4.00)21.缓变流一定是缓流，急变流一定是急流。 ( )（分数：2.00）A.正确B.错误22.棱柱形明渠中形成 M 3 型、S 3 型、H 3 型、A 3 型、C 3 型水面曲线时，其佛汝德数 Fr 沿程减小。 ( )（分数：2.00）A.正确B.错误三、单项选择题(总题数：10，分数：20.00)23.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）_24.S

8、 1 型水面曲线是发生在_。 ( )（分数：2.00）A.缓坡渠道中的缓流B.陡坡渠道中的缓流C.缓坡渠道中的急流D.陡坡渠道中的急流25.在明渠渐变流中_。 ( )（分数：2.00）A.总水头线一定平行于底坡线B.总水头线与自由水面重合C.测压管水头线与自由水面重合D.水面线与底坡线平行26.发生水跃的必要条件是_。 ( )（分数：2.00）A.从层流过渡到紊流B.从陡坡过渡到缓坡C.从缓流过渡到急流D.从急流过渡到缓流27.已知某水闸下游收缩断面水深 h c0 =06m(相应的跃后水深 h c0 “=35m)，临界水深 h c =16m，下游河道水深 t=14m，则闸下将发生_。 ( )（

9、分数：2.00）A.远离水跃B.临界水跃C.淹没水跃D.急流28.明渠中发生 M 2 型、H 2 型、A 2 型水面曲线时，其佛汝德数 Fr_。 ( )（分数：2.00）A.小于 1B.等于 1C.大于 1D.无法确定29.有两条梯形断面渠道，已知其流量、边坡系数、糙率和底宽均相同，但底坡 i 1 i 2 ，则其均匀流水深 h 01 和 h 02 的关系为_。 ( )（分数：2.00）A.h 01 h 02B.h 01 h 02C.h 01 =h 02D.无法确定30.有两条梯形断面渠道，已知其流量、边坡系数、底坡和糙率均相同，但底宽 b 1 b 2 ，则其均匀流水深 h 01 和 h 02

10、的关系为_。 ( )（分数：2.00）A.h 01 h 02B.h 01 h 02C.h 01 =h 02D.无法确定31.有两条梯形断面渠道，其流量、边坡系数、底宽及底坡均相同，但糙率 n 1 n 2 ，则其均匀流水深h 01 和 h 02 的关系为_。 ( )（分数：2.00）A.h 01 h 02B.h 01 h 02C.h 01 =h 02D.无法确定32.有 4 条矩形断面棱柱形渠道，其过水断面面积、糙率、底坡均相同，其底宽 b 与均匀流水深 h 0 有以下几种情况，则通过流量最大的渠道是_。 ( )（分数：2.00）A.b 1 =4m，h 01 =1 mB.b 2 =2m，h 02

11、 =2mC.b 3 =283m，h 03 =1414mD.b 4 =267m，h 04 =15m四、填空题(总题数：7，分数：14.00)33.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）_34.矩形明渠水流中，断面单位能量 E s 与水深 h 之比值 E s h=18 时，水流的佛汝德数 Fr 为_。（分数：2.00）_35.S 2 型水面曲线发生在_坡上，其水流属于_流。曲线的特征是_。（分数：2.00）_36.两条棱柱形明渠的断面形状、尺寸、底坡和通过的流量均相同，但糙率不同(n 1 n 2 )。它们的正常水深 h 01 _h 02 ；临界水深 h c1 _h c

12、2 .（分数：2.00）_37.水跌是水流从_流过渡到_流的局部水力现象。当流量一定时，跌坎处的水深等于_。（分数：2.00）_38.水跃是水流从_流过渡到_流的局部水力现象；当流量一定，跃前水深增大时，跃后水深_。（分数：2.00）_39.在明渠水流中，发生_型水面曲线时，断面单位能量 E s 沿程增大；发生_型水面曲线时，E s 沿程减小。（分数：2.00）_水力学（明槽恒定流动）-试卷 2 答案解析(总分：78.00，做题时间：90 分钟)一、计算题(总题数：20，分数：40.00)1.梯形断面壤土渠道通过流量 Q=105m 3 s，底宽 b=89m，边坡系数 m=15，正常水深 h 0

13、 =125m，糙率 n=0025，求底坡 i，并判断渠道底坡是陡坡还是缓坡?流态是急流还是缓流?（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：A=125(89+15125)=1347(m 2 ) R=A=1005m,C=1005 1/6 0025=4003(m 1/2 s) )解析：2.有一灌溉干渠，断面为梯形，底宽 b=22m，边坡系数 m=15，实测得流量 Q=811m 3 s 时，均匀流水深 h 0 =2m，在 1800m 长的顺直渠段水面落差h=05m，求渠道的糙率 n。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：i=J=J P =hL=13600，A=2(22+152)=104(m 2 )

14、 )解析：3.一梯形断面石渠的边坡系数 m=01，糙率 n=0020，底宽 b=43m，均匀流水深 h=275m，底坡i=12000，求流量和流速。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：A=275(43+01275)=1258(m 2 ) )解析：4.有一顶盖为拱形的输水隧洞，过水断面为矩形，宽 b=33m，糙率 n=0017，底坡 i=0001，当流量Q=16m 3 s 时，求均匀流水深 h，问流速是否超过 20ms?（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：此题需要试算，可以采用不同试算方法，也可以采用水面线程序 zmdc 或zmdfor。 最后计算结果为：h=26m 验算：A=332

15、6=858(m 2 )，=33+226=85(m)，R=101 )解析：5.一梯形断面土渠，糙率 n=00225，边坡系数 m=15，底坡 i=00001，流量 Q=75m 3 s，规定流速v=08ms，试确定渠道的底宽和水深。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：A=Qv=7508=9375(m 2 )=(b+mh 0 )h 0 )解析：6.一大型输水渠道为梯形断面，底坡 i=125000，糙率 n=0015，设计流量 Q=500m 3 s 时，正常水深为 h 0 =710m。已知某一渠段的边坡系数 m=20，请设计该段渠道的底宽，并计算相应的流速。（分数：2.00）_正确答案：(正确答

16、案：此题需要试算，可以采用不同试算方法，也可以采用水面线程序 zmdc 或zmdfor。 最后计算结果为：b=403m 验算：A=71(403+271)=38695(m 2 ) )解析：7.如图 715 所示，采用机械化方法开挖大型土质渠道或河道时，过水断面常呈抛物线形。若已知水深 h和水面宽 B，试推导过水断面面积和湿周的表达式。 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：如图 715，抛物线方程为 y=ax 2 ，当 x=B2 时，y=h，所以 )解析：8.已知三角形断面明槽的边坡系数 m，流量 Q，底坡 i 和糙率 n，试导出其正常水深的表达式。当m=075，Q=03m 3 s，i=00

17、004，n=0013 时，求正常水深 h 0 。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：由迭代公式(79)，对于三角形断面 b=0，可得 当m=075，Q=03ms，i=00004，n=0013 时 )解析：9.已知梯形断面渠道的流量 Q=30m 3 s，糙率 n=0025，边坡系数 m=15，底坡 i=0000 9，试分别根据水力最佳断面条件和 AA m =104 的实用经济断面条件选择宽深比 ，确定正常水深 h 0 和底宽b，并校核流速是否满足 06 msv20 ms?（分数：2.00）_正确答案：(正确答案： b= m h m =1828m，A m =3006(1828+153006)

18、=1905(m 2 )，v=QA=1575m (2)按 AA m =104 设计实用经济断面，则可以推导出 )解析：10.试证明：(1)水力最佳的梯形断面水力半径 R=h2；(2)给定过水断面面积 A，边坡系数 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案： (2)由 R=A=h2 可得，h=2A，带入上式整理得： )解析：11.有一土渠，经过衬砌，已知底部糙率 n 1 =0025，中部糙率 n 2 =003，上部糙率 n 3 =002，各部分相应的湿周长度分别为 1 =632m， 2 =537m， 3 =313m，试计算综合糙率。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：n max n min

19、=n 2 n 3 =003002=152,可采用湿周加权平均法计算(=1)： )解析：12.已知甲、乙两河的流量、流速和水面宽，试判断其水流的流态。(1)甲河：Q=173m 3 s，v=16ms，B=80m； (2)乙河：Q=1730m 3 s，v=686ms，B=90m。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：(1)甲河：A=Qv=1081m 2 ， (2)乙河：A=Qv=2522m 2 ， )解析：13.一梯形断面渠道，底宽 b=10m，边坡系数 m=15，流量 Q=20m 3 s，分别对底坡 i=00005 和i=03 两种情况确定其临界水深。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：

20、此题需要试算，可以采用不同试算方法，也可以采用水面线程序 zmdC 或zmdfor。 (1)i=00005， 最后计算结果为：h K =0714m， 验算：A=0714(10+15 0714)=7905(m 2 ) B=10+2 15 0714=1214(m)，=10， (满足临界水深方程)，所以 h K =0714m 最后计算结果为：h K =0726m， 验算：A=0726(10+150726)=80 5(m 2 ) B=10+2 150726=1219(m) )解析：14.有一矩形断面渠道，宽度 B=6m，糙率 n=0015，流量 Q=15m 3 s，求临界水深 h K 和临界坡度 i

21、K 。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案： A K =6086=516(m 2 ) K =6+2 086=772(m)，R K =A K K =0668m，C K =R K 1/6 n=6234m 1/2 s )解析：15.有一梯形断面渠道，底宽 b=6m，边坡系数 m=20，糙率 n=00225，通过流量 Q=12m 3 s。求临界坡度 i K 。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：临界水深 h K 需要试算，取 h=0684m，A=504m 2 ，B=8736m，=10， 满足临界水深方程，所以 h K =0684m K =6+20684(1+4) 1/2 =906(m)，R

22、K =A K K =0556m，C K =R K 1/6 n=4031m 1/2 s )解析：16.某工程施工截流时，龙口近似为矩形断面，宽度 b=100m，水深 h=3m，流量 Q=2100m 3 s，试计算龙口处微幅波向上游和下游传播的绝对波速，并判断水流是急流还是缓流。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：v=Q(bh)=7ms， )解析：17.一瀑布，在跌坎上游约 4m 处测得水深为 10m，试估算其单宽流量。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：依情况判断，此处水深为临界水深，即 h K 10m， )解析：18.某矩形断面平坡渠道，底宽 b=4m，流量 Q=16m 2 /s，

23、设跃前水深 h=06m，求跃后水深 h”和水跃长度。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案： )解析：19.有一底宽为 12m 的矩形断面渠道中发生水跃，已知渠底高程为 12043m，流量 Q=60m 3 s，测得跃后水位高程为 1235m，试求水跃中单位体积水体所消耗的能量和消能率。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：q=6012=5(m 2 s)，h”=123512043=307， 单位体积水体消耗能量：E j =3059800=2989(kJm 3 ) )解析：20.试证明与水跃函数的极小值 J min 相应的水深满足条件 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：水跃函数为：

24、当水深增加h，面积矩 Ay c 增量(Ay c )=A(y c +h)+Ah2一 Ay c =(A+h2)h )解析：二、判断题请判断下列各题正误(总题数：2，分数：4.00)21.缓变流一定是缓流，急变流一定是急流。 ( )（分数：2.00）A.正确B.错误 解析：22.棱柱形明渠中形成 M 3 型、S 3 型、H 3 型、A 3 型、C 3 型水面曲线时，其佛汝德数 Fr 沿程减小。 ( )（分数：2.00）A.正确 B.错误解析：三、单项选择题(总题数：10，分数：20.00)23.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：24.S 1 型水面曲线是

25、发生在_。 ( )（分数：2.00）A.缓坡渠道中的缓流B.陡坡渠道中的缓流 C.缓坡渠道中的急流D.陡坡渠道中的急流解析：25.在明渠渐变流中_。 ( )（分数：2.00）A.总水头线一定平行于底坡线B.总水头线与自由水面重合C.测压管水头线与自由水面重合 D.水面线与底坡线平行解析：26.发生水跃的必要条件是_。 ( )（分数：2.00）A.从层流过渡到紊流B.从陡坡过渡到缓坡C.从缓流过渡到急流D.从急流过渡到缓流 解析：27.已知某水闸下游收缩断面水深 h c0 =06m(相应的跃后水深 h c0 “=35m)，临界水深 h c =16m，下游河道水深 t=14m，则闸下将发生_。 (

26、 )（分数：2.00）A.远离水跃B.临界水跃C.淹没水跃D.急流 解析：28.明渠中发生 M 2 型、H 2 型、A 2 型水面曲线时，其佛汝德数 Fr_。 ( )（分数：2.00）A.小于 1 B.等于 1C.大于 1D.无法确定解析：29.有两条梯形断面渠道，已知其流量、边坡系数、糙率和底宽均相同，但底坡 i 1 i 2 ，则其均匀流水深 h 01 和 h 02 的关系为_。 ( )（分数：2.00）A.h 01 h 02B.h 01 h 02 C.h 01 =h 02D.无法确定解析：30.有两条梯形断面渠道，已知其流量、边坡系数、底坡和糙率均相同，但底宽 b 1 b 2 ，则其均匀流

27、水深 h 01 和 h 02 的关系为_。 ( )（分数：2.00）A.h 01 h 02B.h 01 h 02 C.h 01 =h 02D.无法确定解析：31.有两条梯形断面渠道，其流量、边坡系数、底宽及底坡均相同，但糙率 n 1 n 2 ，则其均匀流水深h 01 和 h 02 的关系为_。 ( )（分数：2.00）A.h 01 h 02 B.h 01 h 02C.h 01 =h 02D.无法确定解析：32.有 4 条矩形断面棱柱形渠道，其过水断面面积、糙率、底坡均相同，其底宽 b 与均匀流水深 h 0 有以下几种情况，则通过流量最大的渠道是_。 ( )（分数：2.00）A.b 1 =4m，

28、h 01 =1 mB.b 2 =2m，h 02 =2mC.b 3 =283m，h 03 =1414m D.b 4 =267m，h 04 =15m解析：四、填空题(总题数：7，分数：14.00)33.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：34.矩形明渠水流中，断面单位能量 E s 与水深 h 之比值 E s h=18 时，水流的佛汝德数 Fr 为_。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：1265)解析：35.S 2 型水面曲线发生在_坡上，其水流属于_流。曲线的特征是_。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：陡、急、降水)解析：36.两条棱柱形明渠的

29、断面形状、尺寸、底坡和通过的流量均相同，但糙率不同(n 1 n 2 )。它们的正常水深 h 01 _h 02 ；临界水深 h c1 _h c2 .（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：、=)解析：37.水跌是水流从_流过渡到_流的局部水力现象。当流量一定时，跌坎处的水深等于_。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：缓、急、临界水深)解析：38.水跃是水流从_流过渡到_流的局部水力现象；当流量一定，跃前水深增大时，跃后水深_。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：急、缓、减小)解析：39.在明渠水流中，发生_型水面曲线时，断面单位能量 E s 沿程增大；发生_型水面曲线时，E s 沿程减小。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：M 1 、S 2 、C 1 、S 1 ，M 3 、S 3 、C 3 、A 3 、H 3 、M 2 、H 2 、A 2)解析：