[考研类试卷]水力学（明槽恒定流动）模拟试卷1及答案与解析.doc

1、水力学（明槽恒定流动）模拟试卷 1 及答案与解析1 梯形断面壤土渠道通过流量 Q=105m 3s，底宽 b=89m ，边坡系数 m=15，正常水深 h0=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?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 h0=2m，在 1800m 长的顺直渠段水面落差h=05m ，求渠道的糙率 n。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=1 2000，求流量和流速。4 有一顶盖

2、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=16m3s 时，求均匀流水深 h，问流速是否超过20ms?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=75m3s ，规定流速 v=08ms ，试确定渠道的底宽和水深。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=500m3s 时，正常水深为 h0=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。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

3、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。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=0 3m 3s，i=00004，n=0013 时，求正常水深h0。9 已知梯形断面渠道的流量 Q=30m3s，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 h0 和底宽 b，并校核流速是否满足 06 ms v20 ms?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

4、积 A，边坡系数 的梯形水力最佳断面的湿周为最小。11 有一土渠，经过衬砌，已知底部糙率 n1=0025，中部糙率 n2=003，上部糙率 n3=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。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=173m3s ，v=16m s，B=80m； (2)乙河：Q=1730m3 s，v=686m s ，B=90m。13 一梯形断面渠道，底宽 b=10m，边坡系数 m=15，流量 Q=20m3s，分别对底坡 i=0 0005 和 i=03 两种情况确定其临界水深。14 有一矩形断面

5、渠道，宽度 B=6m，糙率 n=0015，流量 Q=15m3s，求临界水深 hK 和临界坡度 iK。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=12m3 s。求临界坡度 iK。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=2100m3 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。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。18 某矩形断面平坡渠道，底宽 b=4m，流量 Q=16m2/s，设跃前水深 h=06m，求跃后水深 h”和水跃长度。1

6、9 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=60m3 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。20 试证明与水跃函数的极小值 Jmin 相应的水深满足条件21 缓变流一定是缓流，急变流一定是急流。 ( )（A）正确（B）错误22 棱柱形明渠中形成 M3 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。 ( )（A）正确（B）错误三、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。23 S1 型水面曲线是发生在_。 ( )（A）缓坡渠道中的缓流（B）陡坡渠道中的缓

7、流（C）缓坡渠道中的急流（D）陡坡渠道中的急流24 在明渠渐变流中_。 ( )（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25 发生水跃的必要条件是_。 ( )（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26 已知某水闸下游收缩断面水深 hc0=06m(相应的跃后水深 hc0“=35m) ，临界水深 hc=16m，下游河道水深 t=14m，则闸下将发生_。 ( )（A）远离水跃（B）临界水跃（C）淹没水跃（D）急流27 明渠中发生 M2 型、H 2 型、A 2 型水面曲线时，其佛汝

8、德数 Fr_。 ( )（A）小于 1（B）等于 1（C）大于 1（D）无法确定28 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i1i 2，则其均匀流水深 h01 和 h02 的关系为_。 ( )（A）h 01h 02（B） h01h 02（C） h01=h02（D）无法确定29 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b1b 2，则其均匀流水深 h01 和 h02 的关系为_。 ( )（A）h 01h 02（B） h01h 02（C） h01=h02（D）无法确定30 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n1n 2，则

9、其均匀流水深 h01 和 h02 的关系为_。 ( )（A）h 01h 02（B） h01h 02（C） h01=h02（D）无法确定31 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 h0 有以下几种情况，则通过流量最大的渠道是_。 ( )（A）b 1=4m，h 01=1 m（B） b2=2m，h 02=2m（C） b3=283m，h 03=1414m（D）b 4=267m，h 04=1 5m四、填空题请完成下列各题，在各题的空处填入恰当的答案。32 矩形明渠水流中，断面单位能量 Es 与水深 h 之比值 Esh=18 时，水流的佛汝德数 Fr 为_

10、。33 S2 型水面曲线发生在 _坡上，其水流属于_流。曲线的特征是_。34 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(n1n 2)。它们的正常水深 h01_h02；临界水深 hc1_hc2.35 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_。36 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_。37 在明渠水流中，发生_型水面曲线时，断面单位能量 Es 沿程增大；发生_型水面曲线时，E s 沿程减小。水力学（明槽恒定流动）模拟试卷 1 答案与解析1 【正确答案】 A=125(89+151 25)=13

11、47(m 2)R=A=1 005m,C=1 005 1/60025=4003(m 1/2s)【知识模块】 明槽恒定流动2 【正确答案】 i=J=J P=hL=1 3600，A=2(22+152)=104(m 2)【知识模块】 明槽恒定流动3 【正确答案】 A=275(43+012 75)=12 58(m 2)【知识模块】 明槽恒定流动4 【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=3 32 6=858(m 2)，=33+22 6=8 5(m) ， R=101所以h=26m ，v=QA=186ms20m

12、s【知识模块】 明槽恒定流动5 【正确答案】 A=Qv=7508=9375(m 2)=(b+mh0)h0【知识模块】 明槽恒定流动6 【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：b=403m 验算：A=71(40 3+271)=386 95(m 2)【知识模块】 明槽恒定流动7 【正确答案】 如图 715，抛物线方程为 y=ax2，当 x=B2 时，y=h，所以【知识模块】 明槽恒定流动8 【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【知识模块】

13、 明槽恒定流动9 【正确答案】 b=mhm=1828m ，A m=3006(1 828+153006)=1905(m 2)，v=QA=1 575m (2)按 AA m=104 设计实用经济断面，则可以推导出所以h=2053m ， b=h=6574m，A=104A m=198m，v=QA=1514m s 可见两种情况下面积相差不大，流速均满足 06msv20ms ，但宽深比相差53 倍。【知识模块】 明槽恒定流动10 【正确答案】 (2)由R=A=h 2 可得，h=2A，带入上式整理得：【知识模块】 明槽恒定流动11 【正确答案】 n maxn min=n2n 3=003002=152,可采用湿

14、周加权平均法计算(=1)：如果采用别洛康爱因斯坦和巴甫洛夫斯基公式计算，当 =2 和 =32 时，综合糙率分别为：n=00260，n=00261，可见计算结果相差不大。【知识模块】 明槽恒定流动12 【正确答案】 (1)甲河：A=Qv=1081m 2， (2)乙河：A=Qv=2522m 2，【知识模块】 明槽恒定流动13 【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 。(1)i=00005， 最后计算结果为：hK=0714m ，验算：A=0714(10+15 0714)=7905(m 2) B=10+2 15 0714=12 14(m)，=1

15、0， (满足临界水深方程)，所以 hK=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)【知识模块】 明槽恒定流动14 【正确答案】 AK=6086=516(m 2)K=6+2 086=7 72(m)，R K=AK K=0668m，C K=RK1/6n=6234m 1/2s【知识模块】 明槽恒定流动15 【正确答案】 临界水深 hK 需要试算，取h=0684m ， A=504m 2，B=8 736m，=10，满足临界水深方程，所以 hK=0684m K=6+20684(1+4) 1/2=90

16、6(m)，RK=AK K=0556m，C K=RK1/6n=4031m 1/2s【知识模块】 明槽恒定流动16 【正确答案】 v=Q(bh)=7ms， 向下游传播的波速 c 下=v+c=1242ms 向上游传播的波速 c 上 =c 一 c=一 158 m s0，微幅波不能向上游传播，流态为急流。【知识模块】 明槽恒定流动17 【正确答案】 依情况判断，此处水深为临界水深，即 hK10m ，【知识模块】 明槽恒定流动18 【正确答案】 【知识模块】 明槽恒定流动19 【正确答案】 q=6012=5(m 2s)，h”=123512043=307，单位体积水体消耗能量：E j=3059800=298

17、9(kJm 3)【知识模块】 明槽恒定流动20 【正确答案】 水跃函数为：当水深增加h，面积矩Ayc 增量(Ay c)=A(yc+h)+Ah2 一 Ayc=(A+h2)h一般情况下大于零，所以得到的极值是极小值 Jmin。证毕。【知识模块】 明槽恒定流动21 【正确答案】 B【知识模块】 明槽恒定流动22 【正确答案】 A【知识模块】 明槽恒定流动三、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。23 【正确答案】 B【知识模块】 明槽恒定流动24 【正确答案】 C【知识模块】 明槽恒定流动25 【正确答案】 D【知识模块】 明槽恒定流动26 【正确答案】 D【知识模块】 明槽恒定流动

18、27 【正确答案】 A【知识模块】 明槽恒定流动28 【正确答案】 B【知识模块】 明槽恒定流动29 【正确答案】 B【知识模块】 明槽恒定流动30 【正确答案】 A【知识模块】 明槽恒定流动31 【正确答案】 C【知识模块】 明槽恒定流动四、填空题请完成下列各题，在各题的空处填入恰当的答案。32 【正确答案】 1265【知识模块】 明槽恒定流动33 【正确答案】 陡、急、降水【知识模块】 明槽恒定流动34 【正确答案】 、=【知识模块】 明槽恒定流动35 【正确答案】 缓、急、临界水深【知识模块】 明槽恒定流动36 【正确答案】 急、缓、减小【知识模块】 明槽恒定流动37 【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【知识模块】 明槽恒定流动