水力學(xué)與橋涵水文課后習(xí)題答案

1、水力學(xué)與橋涵水文課后習(xí)題答案第一章習(xí)題1.1 解：水溫為30度時(shí)水的密度 質(zhì)量 重力1.2 解：密度 重度1.3 解：4時(shí)水的密度為1000() 100時(shí)水的密度為958.4() 假定1000kg的水 則體積增加百分比為1.4 解：壓縮系數(shù) 彈性系數(shù) 1.5 解：運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)為動(dòng)力粘滯系數(shù)與密度的比值1-8 解：剪切力不是均勻分布， 積分后得1.9 解：， 接觸面面積 作用力第二章習(xí)題2-2 解：玻璃管的自由表面為等壓面，液體的質(zhì)量力包括重力、一個(gè)虛構(gòu)的方向向左的慣性力，所以單位質(zhì)量力的三個(gè)分量為：，帶入液體平衡微分方程有： 積分得： 當(dāng)時(shí)，當(dāng)，從而有，得2-3 解：1-1面為等壓面，并且大氣

2、相通，相對(duì)壓強(qiáng)為0，有 所以得水下0.3m處相對(duì)壓強(qiáng)絕對(duì)壓強(qiáng)真空度測(cè)壓管水頭2-4 解：2點(diǎn)與大氣連通，相對(duì)壓強(qiáng) ，所以，所以3點(diǎn)和4點(diǎn)壓強(qiáng)相等，所以有2-8 解：設(shè)水的作用力為，作用點(diǎn)距C點(diǎn)的斜長(zhǎng)為 設(shè)油的作用力為，作用點(diǎn)距B點(diǎn)的斜長(zhǎng)為 根據(jù)已知條件有： 合力 對(duì)B點(diǎn)求距之和與合力P對(duì)B點(diǎn)求距相等，因而有得算法二：壓強(qiáng)分布圖分三部分，兩個(gè)三角形，一個(gè)矩形得2-9解：設(shè)左邊靜水總壓力為，作用點(diǎn)距水閘底距離（斜長(zhǎng)）為， 右邊靜水總壓力為，作用點(diǎn)距水閘底距離（斜長(zhǎng)）為，由題意知，當(dāng)，對(duì)點(diǎn)力矩相等時(shí)，閘門(mén)將會(huì)自動(dòng)打開(kāi)，所以有則，2-10解：此題只可采用解析法求解 面積 P和F對(duì)o點(diǎn)力矩相等時(shí)，F(xiàn)即為

3、所求 所以2-11解：（方向向右）（方向向左）所以（方向向右）（方向向上）（為圓柱）所以角度2-12解：由題意畫(huà)壓力體圖得知壓力體為一個(gè)圓柱減一個(gè)半球（作用力方向向上）2-132-14(a)(b)(c)(d)第三章習(xí)題內(nèi)容簡(jiǎn)單回顧：水力學(xué)三大方程1.連續(xù)方程：總流各斷面所通過(guò)的流量是相同的，（對(duì)理想液體和實(shí)際液體的各種流動(dòng)狀態(tài)都適用）表達(dá)式為：，或者2.能量方程： 表示過(guò)水?dāng)嗝嫔蠁挝恢亓恳后w具有的勢(shì)能；表示過(guò)水?dāng)嗝嫔蠁挝恢亓恳后w具有的平均動(dòng)能；表示在1、2兩過(guò)水?dāng)嗝嬷g單位重量液體的平均水頭損失。注意“能量方程的適用條件及注意事項(xiàng)”同一斷面上任何點(diǎn)的值相等，具體選擇那一點(diǎn)，以計(jì)算方便為宜。習(xí)題

4、3.9 3.動(dòng)量方程：進(jìn)行代數(shù)運(yùn)算時(shí)，分解為三個(gè)方向的標(biāo)量方程式注意應(yīng)用注意事項(xiàng)：外力包含液體重量；流出動(dòng)量減去流入動(dòng)量，不可顛倒；都是矢量，所以必須先明確坐標(biāo)軸的正向；求出閘門(mén)對(duì)水流的作用力后，那么，“水流對(duì)閘門(mén)的作用力與大小相等，方向相反”，這句話不可省略，需要說(shuō)明。3-1 解： 所以有 得3-4 解：當(dāng)管道和差壓計(jì)中均為水時(shí)有當(dāng)管道中為水差壓計(jì)中為水銀時(shí)有當(dāng)管道中為油，差壓計(jì)中為水銀時(shí)有3-5 解：（1）1-1和2-2斷面列連續(xù)方程 ，得假設(shè)水流從1到2，1-1和2-2斷面列能量方程得3.684m>0，所以假設(shè)成立，水流從1流到23-6 解：（1）列連續(xù)方程 ，（2）列能量方程得3

5、-7 解：（1）列連續(xù)方程 ，得（2）列能量方程水平放置文丘里流量計(jì)，得3-8 解：列能量方程得3-9 解：A-C斷面列能量方程得得B-C斷面列能量方程管道直徑相同，有得3-10 解：自由表面與B斷面列能量方程得自由表面與A斷面列能量方程得3-11 解：根據(jù)連續(xù)方程，得設(shè)閘墩對(duì)水流的作用力為R(方向向左)列動(dòng)量方程得那么水流對(duì)閘墩的作用力（方向向右）3-12 解：列能量方程得則壓力列動(dòng)量方程得（方向向左）則每個(gè)螺栓受到的拉力（方向向右）3-13 解：，列能量方程得，列動(dòng)量方程得（方向向左）則（方向向右）3-14 解：，得， 列能量方程得則列動(dòng)量方程（向左）（向上）則（向右）（向下）所以如果G2

6、0Kg時(shí)（向上）（向下）所以第四章習(xí)題內(nèi)容簡(jiǎn)單回顧：1.濕周、水力半徑概念及計(jì)算濕周：斷面上液體與固體邊界所接觸的周線長(zhǎng)，水力半徑：過(guò)水?dāng)嗝婷娣e與濕周的比值，即以梯形為例：梯形底寬，高，底坡，面積，濕周水力半徑2.滿寧公式、謝才公式，3.沿程水頭損失計(jì)算計(jì)算公式：對(duì)于圓管，4.局部水頭損失計(jì)算產(chǎn)生局部水頭損失的情況有：（1）流動(dòng)斷面改變；（2）流動(dòng)方向改變；（3）流道中有障礙物（如閘、閥、柵、網(wǎng)等）；（4）流動(dòng)中有流量的匯入或分出。計(jì)算公式：一般需要記住進(jìn)口水頭損失系數(shù)的，出口的水頭損失系數(shù)4-1解：雷諾數(shù)，隨管徑的加大，雷諾數(shù)會(huì)減小 ，所以隨管徑增加，雷諾數(shù)會(huì)減小。4-2解：沿程水頭損失，（

7、1），當(dāng)流速相等時(shí)，所以（2）如果兩管中的雷諾數(shù)相等，則，所以4-3解：水溫為10時(shí)，運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)>2300,流動(dòng)為紊流，則臨界流速4-12解：得，流速流量4-13解：，得得或者，那么得4-14解：1-1和2-2列能量方程得流速流量4-15解：列能量方程得流量解第二個(gè)彎頭處壓強(qiáng)最低列能量方程得4-16解：列能量方程得蓄水池自由表面與吸水井自由表面列能量方程第五章習(xí)題內(nèi)容簡(jiǎn)單回顧：1.底坡：?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度渠底高程減小值2.水力最佳斷面：在底坡、糙率和過(guò)水?dāng)嗝婷娣e一定的條件下，能使渠道的輸水能力最大的斷面形狀稱為水力最佳斷面。工程中最常用的是梯形斷面形狀，經(jīng)推導(dǎo)梯形斷面水力最佳斷面的寬深比，水力最

8、佳斷面的寬深比僅是的函數(shù)，當(dāng)時(shí)，斷面為矩形，此時(shí)，說(shuō)明矩形水力最佳斷面底寬為水深的2倍。3.梯形斷面渠道水力計(jì)算（2）種情況， 可求得面積濕周水力半徑，一個(gè)未知數(shù)，即可求得（3）種情況兩個(gè)未知數(shù)，一般要加附加條件，下面按附加條件為“水力最佳斷面”來(lái)講水力最佳斷面寬深比，建立關(guān)系，然后面積濕周水力半徑4.水面線的定性分析 正常水深線； 臨界水深線；與線一般不重合，在臨界坡時(shí)與線重合位于之上；。下標(biāo)1，緩坡； 下標(biāo)2，急坡；下標(biāo)3，臨界坡 ；下標(biāo)0，平坡； i<0,逆坡 。 底坡按跟0的比較關(guān)系可以分為 5-4 解：解得解得i=0.3735-6 解：寬深比矩形時(shí)，面積濕周水力半徑流量5-7

9、解：寬深比，0.828根據(jù)下列公式：h(m)x(m)A(m2)RR2/3ii1/2Q(m3/s)1.000 3.65643 1.82800 0.49994 0.62991 0.00040.021.15148 0.980 3.58330 1.75561 0.48994 0.62148 0.00040.021.09108 0.960 3.51017 1.68468 0.47994 0.61300 0.00040.021.03271 0.955 3.49189 1.66718 0.47744 0.61087 0.00040.021.01843 0.945 3.45532 1.63245 0.4724

10、4 0.60660 0.00040.020.99024 0.950 3.47361 1.64977 0.47494 0.60874 0.00040.021.00427 根據(jù)試算得5-8解：面積濕周水力半徑流速流量5-9解：根據(jù)解得聯(lián)立求解，得5-10解：5-12解：按水力最佳斷面，水深h，面積，濕周，水力半徑流量hARQ1.000 460.6666666675.3868905531.100 4.46.20.7096774196.1777785221.200 4.86.40.756.9923165271.300 5.26.60.7878787887.8279603231.400 5.66.80.

11、8235294128.6825328791.340 5.366.680.802395218.1676291011.320 5.286.640.7951807237.997424546經(jīng)試算求得正常水深所以濕周水力半徑臨界水深所以水流為緩流臨界底坡,所以水流為緩流佛汝德數(shù)，所以水流為緩流微波流速流速，所以水流為緩流5-18第七章習(xí)題7-11解：已知流域面積，多年平均流量，多年平均降雨量。多年平均年徑流總量年徑流深年徑流系數(shù)年徑流模數(shù)7-12解：全河流平均比降關(guān)于平均比降的推導(dǎo)：根據(jù)各梯形面積之和與整個(gè)梯形面積相等，那么，代入上式得所以得特征點(diǎn)河源ABCDEF河口河底高程(m)2411411069

12、176665651起點(diǎn)距(km)01025436590120140i1i2i3i4i5i6i70.010.002330.000830.000680.00040.000330.00025千分之i102.333330.833330.681820.40.333330.25(h0+h1)l1(h1+h2)l2(h2+h3)l3(h3+h4)l4(h4+h5)l5(h5+h6)l6(h6+h7)l7382000037050003546000367400035500003660000214000024095000平均比降i0.00050077平均水深86.0535714第九章習(xí)題9.11序號(hào)年份流量x-x

13、i(x-xi)2(x-xi)3流量（大-?。﹑119752270625.7391500.524496185730250.045455219761750105.711172.491180932.228050.09090931977480-1164.31355594-1.578E+0925700.13636441978720-924.3854330.5-78965767222700.18181851979840-804.3646898.5-52030045619600.2272736198028051160.713472241.564E+0918400.272727719811960315.799

14、666.493146471117500.318182819821840195.738298.497495014.517100.363636919831460-184.333966.49-6260024.116800.4090911019841550-94.38892.49-838561.8116000.4545451119852570925.7856920.579325129815800.5121986171065.74316.49283593.3915500.5454551319871600-44.31962.49-86938.30715100.5909091419881490-154.32

15、3808.49-367365014900.6363641519891280-364.3132714.5-4834788914600.6818181619901510-134.318036.49-2422300.613100.72727317199130251380.719063322.632E+0912800.7727271819921100-544.3296262.5-16125567311000.8181821919931310-334.3111756.5-373601958400.863636201994168035.71274.4945499.2937200.9090912119951

16、580-64.34134.49-265847.714800.954545均值1644.2981450642.126E+09均方差638.1639Cv0.38811Cs0.4543923ø(p=1)2.65Qp3335.4csø(p=1)0.42.620.52.680.452.659.12根據(jù)A與B站的11對(duì)同期觀測(cè)資料建立A與B直線方程，（以B為y，以A為x），根據(jù)方程延長(zhǎng)B站資料年份AB1982127130198519813619861545419874432198924261990272119911841821992301819935446199471561995987

17、6延長(zhǎng)后數(shù)據(jù)年份AB197912292.928819805442.56121981109.9704198212713019833629.228619846752.190319851981361986154541987443219886953.67171989242619902721199118418219923018199354461994715619959876也可以按序號(hào)yxy-yix-xi(y-yi)2(x-xi)2（y-yi）（x-xi）113012759.435.13528.361232.012084.94213619865.4106.14277.1611257.216938.943

18、54154-16.662.1275.563856.41-1030.8643244-38.6-47.91489.962294.411848.9452624-44.6-67.91989.164610.413028.3462127-49.6-64.92460.164212.013219.047182184111.492.112409.968482.4110259.9481830-52.6-61.92766.763831.613255.9494654-24.6-37.9605.161436.41932.34105671-14.6-20.9213.16436.81305.141176985.46.129

19、.1637.2132.94均值70.636491.909和30044.5641686.9130875.64相關(guān)系數(shù)r0.87244a0.74066b2.56339y=0.7407x+2.5634求得線性方程，即可延長(zhǎng)數(shù)據(jù)。第十一章習(xí)題11.7 數(shù)據(jù)與9.11相同序號(hào)年份流量x-xi(x-xi)2流量（大-小）頻率p119752270625.7391500.530250.045455219761750105.711172.4928050.09090931977480-1164.3135559425700.13636441978720-924.3854330.522700.181818519798

20、40-804.3646898.519600.2272736198028051160.7134722418400.272727719811960315.799666.4917500.318182819821840195.738298.4917100.363636919831460-184.333966.4916800.4090911019841550-94.38892.4916000.4545451119852570925.7856920.515800.5121986171065.74316.4915500.5454551319871600-44.31962.4915100.5909091419

21、881490-154.323808.4914900.6363641519891280-364.3132714.514600.6818181619901510-134.318036.4913100.72727317199130251380.7190633212800.7727271819921100-544.3296262.511000.8181821919931310-334.3111756.58400.863636201994168035.71274.497200.9090912119951580-64.34134.494800.954545均值1644.2868145064均方差638.1

22、639Cv0.38811第一次適線第一次適線第三次適線最終選用第三次適線結(jié)果，11.8由題意可知，特大洪水項(xiàng)數(shù)，實(shí)測(cè)系列中特大洪水項(xiàng)數(shù)，實(shí)測(cè)系列從1964年開(kāi)始，但是是個(gè)不連續(xù)系列，因而實(shí)測(cè)期為實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)有項(xiàng)數(shù)，本題目實(shí)測(cè)期序號(hào)年份流量（大-?。┬蛱?hào)PM=M/(N+1)（m-l）/(n-l+1)Pm=PMa+(1-PMa)(m-l)/(n-l+1)頻率1192583010.0139 1.3889 2195475620.0278 2.7778 3196472030.0417 4.1667 4196570040.0556 5.5556 5196965030.0385 0.0919 9.1880 6

23、197064540.0769 0.1282 12.8205 7197163550.1154 0.1645 16.4530 8197263060.1538 0.2009 20.0855 9197362670.1923 0.2372 23.7179 10197461880.2308 0.2735 27.3504 11197561690.2692 0.3098 30.9829 121977610100.3077 0.3462 34.6154 131978600110.3462 0.3825 38.2479 141979580120.3846 0.4188 41.8803 151980572130.4231 0.4551 45.5128 161982568140.4615 0.4915 49.1453 171983530150.5000 0.5278 52.7778 181984522160.5385 0.5641 56.4103 191985500170.5769 0.6004 60.0427 201986492180.6154 0.6368 63.6752 211987483190.6538 0.6731 67.3077 2219