[考研类试卷]水力学（堰流及闸孔出流）模拟试卷1及答案与解析.doc

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1、水力学（堰流及闸孔出流）模拟试卷 1 及答案与解析一、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。1 两个 WES 型实用堰，都属于高堰，它们的设计水头 Hd1H d2，但堰顶水头H1=Hd1，H 2=Hd2，两者的流量系数关系是_。 ( )（A）m 1=m2（B） m1m 2（C） m1m 2（D）不能确定2 锐缘平面闸门的垂向收综系数 随相对开度 eH 的增大而_。 ( )（A）增大（B）减小（C）不变（D）不能确定3 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 md 的关系是_。 ( )（A）m=m d（B） mm d（C） mm d（D）不能确定4

2、平底渠道中弧形闸门的闸孔出流，其闸下收缩断面水深 hc 小于下游水深对应的水跃跃前水深，则下游水跃的型式为_。 ( )（A）远离式水跃（B）临界式水跃（C）淹没式水跃（D）无法判断5 当水头等于设计水头 Hd 时，WES 型实用堰(高堰)的流量系数 m 等于_。 ( )（A）0385（B） 036（C） 0502（D）032二、填空题请完成下列各题，在各题的空处填入恰当的答案。6 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_。7 宽顶堰的总水头 H0=2m，下游水位超过堰高度 hs=10m ，此种堰流为_出流。8 影响宽顶堰流量系数 m 值的主要因素为_ 和_。9 当堰的溢流宽度与

3、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。10 对于宽顶堰式闸孔出流，当下游水深 ht 小于闸后收缩断面水深对应的跃后水深hc“时，发生_ 水跃；当 hth c“时，发生_水跃；当 ht=hc“时，发生_水跃。11 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。 ( )（A）正确（B）错误12 只要下游水位超过宽顶堰堰顶，一定是淹没出流。 ( )（A）正确（B）错误13 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。( )（A）正确（B）错误14 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

4、1m，则单宽流量为 。 ( )（A）正确（B）错误15 当实用堰流下游发生淹没水跃时，堰流为淹没出流。（A）正确（B）错误16 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。17 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。18 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 30m3s。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 B0=40m，坝宽 b=30

5、m，通过流量 Q=150m3s ，坝高 P=3m，(1)当下游水深 ht=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ht=4 0m，求通过流量为若干?19 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 Hd=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=8770m3 s 时，库内非常洪水位不超过 375m。问此闸应设几孔?20 已知堰高 P=50m，上

6、游堰面垂直，设计水头 Hd=80m ，堰面下游直线段坡m1=0 65，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 B0=220m，闸墩厚 d=25m，采用 WES 堰型，求通过流量应为多少?21 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，通过的流量为多少?22 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，

7、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 m3s 时，库内洪水位将为多少?23 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 m3s。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，边墩和闸墩头部为圆形，闸室后接陡槽，问此闸应设多少孔?24 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=40

8、m，上、下游渠道渠底同高，上游引渠宽 B0=80m ，下游水深 ht=24m。试求通过流量 Q=40m 3s 时堰顶水头 H。25 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，其他条件不变，过闸流量应为多少?26 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，

9、底坎末端紧接跌坎，求通过的流量。27 如图 813 所示，梯形渠道流量 Q=20m 3s，边坡 m=15，正常水深h0=1 2m，底宽 B0=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?28 如图 814 所示，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=4000m3s 时，上游水位 3359m，下游水位 3255m，设计水头 Hd=09H max，堰顶装有弧形闸门，每孔宽 b=120m ，闸墩头为圆形，墩厚

10、d=1.60m，闸前行近流速 v0=10m s，边墩 k=07。试确定闸孔总宽及孔数。29 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 3s 时，闸下游水深 ht=1 75m，流速系数 =095，求闸门开启高度 e。30 矩形平底渠道中有一平板闸门，闸前水头 H=3 05m，闸门开启高度e=122m，假定 =095，问闸下游水深 ht=228m 及 198m 时，过闸单宽流量。31 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

11、，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 B0=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。32 某宽顶堰式水闸闸门全部开启时，上游水位为 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。33 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=0 45，侧收缩系数 c=095。忽略行近流速 v0。求通过溢洪道的流

12、量 Q。34 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=0 93。上游设计水位为 2100m，下游水位为 1680m。当闸门开启高度e=5m 时，求通过溢流坝的流量。35 在宽度 B=1m 的矩形明渠中，前后各装设一矩形薄壁堰(堰高 a1=1m)和三角形薄壁堰(堰高 a2=05m)，如图 817 所示。水流为恒定流时，测得矩形薄壁堰前水头 H1=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 H2。36 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

13、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 ?37 某矩形断面渠道中，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 h0=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。38 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 hc0=05 m ，下游渠道底坡i=002 ，糙率

14、n=0014，水深为均匀流水深。要求：(1)计算溢流坝的单宽流量q；(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。39 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 i1=0，i 2=002，i 3=004。长度 l1 很短，l 2、l 3 充分长。临界水深 hK=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。40 已知矩形薄壁堰的水头 H=01

15、0075 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。41 已知矩形薄壁堰建在 B0=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 ht=045m，求过堰的流量。42 WES 型高坝，坝高 P=1070m，最大水头 Hmax=110m，设计水头取Hd=085 H max，下游坝面直线段坡度 mt=075。决定采用垂直的上游坝面，若通过的最大流量 Qmax=3100m3s，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，闸墩和边墩头部都是圆形，墩厚 d=20m ，上游引渠宽B0=41

16、0m。43 弧形闸门位于有坎宽顶堰上，闸前水头 H=4 60m，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=6 10m，求通过的流量。44 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 B0=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。试求最大洪水流量为多少?45 有一双孔平底闸，孔宽 b=30m，闸前水深 H=220m，下游水深ht=

17、1 80m，=097，求闸门开度 e=060m 时的流量。水力学（堰流及闸孔出流）模拟试卷 1 答案与解析一、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。1 【正确答案】 A【知识模块】 堰流及闸孔出流2 【正确答案】 A【知识模块】 堰流及闸孔出流3 【正确答案】 B【知识模块】 堰流及闸孔出流4 【正确答案】 A【知识模块】 堰流及闸孔出流5 【正确答案】 C【知识模块】 堰流及闸孔出流二、填空题请完成下列各题，在各题的空处填入恰当的答案。6 【正确答案】 减小、增大【知识模块】 堰流及闸孔出流7 【正确答案】 自由【知识模块】 堰流及闸孔出流8 【正确答案】 进口底坎形式和翼墙

18、形式、相对堰高【知识模块】 堰流及闸孔出流9 【正确答案】 无侧收缩、有侧收缩【知识模块】 堰流及闸孔出流10 【正确答案】 远驱、淹没、临界【知识模块】 堰流及闸孔出流11 【正确答案】 B【知识模块】 堰流及闸孔出流12 【正确答案】 B【知识模块】 堰流及闸孔出流13 【正确答案】 A【知识模块】 堰流及闸孔出流14 【正确答案】 B【试题解析】 H 01m【知识模块】 堰流及闸孔出流15 【正确答案】 B【知识模块】 堰流及闸孔出流16 【正确答案】 m bm am c)。【知识模块】 堰流及闸孔出流17 【正确答案】 当 H=0 1025m 时，流量公式用 Q=14H 5/2。当H=

19、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。【知识模块】 堰流及闸孔出流18 【正确答案】 联立求解可得 H=1941m，m 0=0418(2)当 ht=40m，z=165m 时，H=h t+zP=4+1653=265(m)此时由式(84)计算得： m0=04256【知识模块】 堰流及闸孔出流19 【正确答案】 (1)PH d=315=0 2133，属于低堰， H0H d=(375210) 15=11，查图得，m=0 47 先不考虑侧收缩影响，估算流量为Q=8770m3 s 时所需的宽度 (2)取5 孔，则 B=514=70(m)，故

20、取 5孔可以满足要求(若考虑行近流速水头，流量系数和流量会更大)。【知识模块】 堰流及闸孔出流20 【正确答案】 P H d=508=625133m，故属于高堰，HH d=108=125，查图得 m=0520【知识模块】 堰流及闸孔出流21 【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 H1= =72706=14(m)时，0PH=214=14330如忽略行进流速水头流量=160.6(m3s)试算得 Q1=1650m 3s(2)当堰顶水头 ，PH 2=25=0430试算得 Q2=12476m 3s 在正常水位下流量和流速较小，忽略行近流速对计算结

21、果影响不大，在洪水位下流量和流速较大，忽略行进流速对计算结果影响较大，流量误差为 11。【知识模块】 堰流及闸孔出流22 【正确答案】 b=130m ，d=3 0m，r=6 0m，n=4，B 0=nb+(n 一 1)d+2r=413+(41)3+26=73(m)试算得：H=1578m，故库内洪水位为 2720+15 78=287 78(m)【知识模块】 堰流及闸孔出流23 【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=ms=0366试计算

22、得：Q=1123m3 s1150m 3s，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=ms=0366试算得：Q=1404m 3s 1150m 3s，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=ms=03665试算得：Q=1152m3 s1150m 3s，故可通过洪水。【知识模块】 堰流及闸孔出流24 【正确答案】 先假设 H=095m，则【知识模块】 堰流及闸孔出流25 【正确答案】 (1) =025065，

23、属闸孔出流。 查表得：=0622，h c=e=0622m流量系数：0=060 一 =06 一 018025=0 555【知识模块】 堰流及闸孔出流26 【正确答案】 故为闸孔出流 依题意，闸下游紧接陡槽，故可按自由出流情况计算：【知识模块】 堰流及闸孔出流27 【正确答案】 已知进口平顺， =05，取 cot=3，查表得，m=0 358试算得：H=139m，进口前渠道水深 H=139m， 属宽顶堰堰流。【知识模块】 堰流及闸孔出流28 【正确答案】 依题意：H=335929=4 59(m) ，h t=325527=5 55(m)P=29265=25(m)，z=33593255=104(m)(1

24、)先不考虑闸墩，预估闸门过水宽度 B(2)取 n=18 孔 =4113m3s 4000m 3s 故 18 孔可以满足要求。【知识模块】 堰流及闸孔出流29 【正确答案】 设 e=07m，则 故为闸孔出流，查表得：=0624，h c=0624 07=0437取 e=06m，重复以上计算可得 Q=1965m 3s196m 3s ，故取 e=06m 可以满足要求。【知识模块】 堰流及闸孔出流30 【正确答案】 查表得：=063，则hc=e=063122=07686(m)(1)当 ht=228 时，【知识模块】 堰流及闸孔出流31 【正确答案】 本例属于无坎宽顶堰，先分别求出一个边孔和 27 个中孔的

25、流量系数，再加权平均，求出综合系数。边孔流量系数：根据查表得 ms=03639。先设 H0=H，不靠虑行近流速水头，流量为可见两者相差较大，流速水头不能忽略。若要提高精度，可以再算几次。反复迭代后，可计算出流量为 Q=4527m3s。可见，不考虑行近流速水头的流量误差为(4527365735) 4527=19。【知识模块】 堰流及闸孔出流32 【正确答案】 自由出流，,q=0141m 2s。【知识模块】 堰流及闸孔出流33 【正确答案】 自由出流，=58869(m 3s) 。【知识模块】 堰流及闸孔出流34 【正确答案】 自由出流、高堰，=9721(m 3s) 。【知识模块】 堰流及闸孔出流3

26、5 【正确答案】 由Q=14H 22.5 得：H 2=(Q14) 0.4=(0086114) 0.4=0328(m)。【知识模块】 堰流及闸孔出流36 【正确答案】 当 =2m、4m 时为实用堰，过水能力相同；当 =8m 时为宽顶堰，过水能力减小。【知识模块】 堰流及闸孔出流37 【正确答案】 闸自由孔出流072m=h c0h Kh 0h c0“，h K=247m从急流到缓流，发生远离水跃，水面曲线为 M3 型。【知识模块】 堰流及闸孔出流38 【正确答案】 高坝自由出流，hc0 h0h K，从急流到急流，不发生水跃，为 S3 型壅水曲线。【知识模块】 堰流及闸孔出流39 【正确答案】 i3i 2i k，均为陡坡，水面曲线依次为 H3 型、S3 型、S 2 型，【知识模块】 堰流及闸孔出流40 【正确答案】 【知识模块】 堰流及闸孔出流41 【正确答案】 ,Q=076m 3s。【知识模块】 堰流及闸孔出流42 【正确答案】 取 5 孔，m=0512， 07+(51)045=09， Q=37213m 3s 。【知识模块】 堰流及闸孔出流43 【正确答案】 【知识模块】 堰流及闸孔出流44 【正确答案】 m m=0369，m s=0365，【知识模块】 堰流及闸孔出流45 【正确答案】 0=055，=0623，h c=037m， s=057，Q= 0bes【知识模块】 堰流及闸孔出流