武大水力學習題第7章 明槽恒定流動

1、第七章明槽恒定流動1、緩變流一定是緩流，急變流一定是急流。 ( )2、棱柱形明渠中形成 S2 型水面曲線時，其弗勞德數(shù) Fr 沿程減小。 ( )3、S2 型水面曲線是發(fā)生在 ( )(1) 緩坡渠道中的緩流 (2) 陡坡渠道中的緩流(3) 緩坡渠道中的急流 (4) 陡坡渠道中的急流 4、在明渠漸變流中 ( )(1)總水頭線一定平行于底坡線(2)總水頭線與自由水面相重合(3)測壓管水頭線與自由水面一致(4)水面線與底坡線平行5、發(fā)生水躍的充分必要條件是 ( )(1)從層流過渡到紊流(2)從陡坡過渡到緩坡(3)從緩流過渡到急流(4)從急流過渡到緩流6、已知某水閘下游收縮斷面水深 hc0 = 0.6

2、m (相應的躍后水深 hc0² = 3.5 m) ,臨界水深 hc = 1.6 m，下游河道水深 t = 1.4 m ,則閘下將發(fā)生 ( )(1)遠離水躍 (2) 臨界水躍 (3) 淹沒水躍 (4) 急流 7、明渠中發(fā)生M3、S3、H3、A3 型水面曲線時，其弗勞德數(shù) Fr ( )(1)小于1 (2)等于1(3)大于1 (4)無法確定8、有兩條梯形斷面渠道 1和 2，已知其流量、邊坡系數(shù)、糙率和底寬均相同，但底坡 i1 > i2 ,則其均勻流水深 h01 和 h02 的關(guān)系為 ( )(1)h01 > h02 (2)h01 < h02(3)h01 = h02 (4)無

3、法確定9、有兩條梯形斷面渠道 1 和 2，已知其流量、邊坡系數(shù)、底坡和糙率均相同，但底寬 b1 > b2 ,則其均勻流水深 h01 和 h02 的關(guān)系為 ( )(1)h01大于h02 (2)h01小于h02(3)相等 (4)無法確定10、有兩條梯形斷面渠道 1 和 2，其流量、邊坡系數(shù)、底寬及底坡均相同，但糙率n1 > n2，則其均勻流水深h01 和 h02 的關(guān)系為 ( )(1)h01大于 h02 (2)h01小于 h02(3)相等 (4) 無法確定 11、有四條矩形斷面棱柱形渠道，其過水斷面面積、糙率、底坡均相同，其底寬 b 與均勻流水深 h。有以下幾種情況，則通過流量最大的渠

4、道是 ( )(1) b1 =4 m ， h01 =1m(2) b2 =2 m ， h02 = 2m(3) b3 = 2.83 m ， h03 = 1.414m(4) b4 = 2.67 m ， h04 = 1.5m12、矩形明渠水流中，斷面單位能量 Es 與勢能 h 之比值 Es/h =1.8時，水流的弗勞德數(shù) Fr 為 ( )(1) Fr >1.0(2) Fr <1.0(3) Fr =1.0(4) 不定13、M2型水面曲線發(fā)生在_坡上，其水流屬于_流。曲線的特征是_ _。 14、兩條棱柱形明渠的斷面形狀、尺寸、底坡和通過的流量均相同，但糙率不同( n1 > n2)。它們的正

5、常水深h01 _h02 ;臨界水深 hc1 _hc2 。15、水跌是水流從_流過渡到_流的局部水力現(xiàn)象。當流量一定時，跌坎處的水深等于_。16、水躍是水流從_流過渡到_流的局部水力現(xiàn)象；當流量一定，躍前水深增大時，躍后水深的變化是_。17、在明渠水流中，發(fā)生_型水面曲線時，斷面單位能量 Es 沿程增大；發(fā)生_型水面曲線時，Es 沿程減小。(各舉一例)18、若明渠均勻流水深 h0 =3m，相應流量的臨界水深hc=1.5m，則弗勞德數(shù)Fr的范圍為_。若流量不變，糙率 n 增大，則Fr _。19、在進行明渠漸變流水面曲線計算時，對于_流，控制斷面應選在上游；對于_流，控制斷面應選在下游。20、圖示為

6、一棱柱形明渠，兩段渠道的斷面形狀、尺寸及底坡均相同，但糙率不同 (n1 < n2)。則其正常水深 h01 和 h02 的比較是_，臨界水深hc1和 hc2 的比較是_,臨界底坡ic1和 ic2 的比較是 _ _。21、棱柱形明渠恒定漸變流基本微分方程 d h/d s =(i-J )/(1-Fr2)表示水深 h 沿程變化規(guī)律，其分子反映水流的_，分母反映水流的_。22、平底棱柱形明渠的水躍函數(shù)為_,水躍的前后水深以 h¢ 和 h² 表示，則有水躍函數(shù)關(guān)系式_。23、明渠水流的弗勞德數(shù) Fr 表示水流的_力與_力作用之比，可作為判別流態(tài)的標準，當水流為急流時，_力作用為主

7、，F(xiàn)r _，當水流為緩流時，_力作用為主，F(xiàn)r _。24、定性繪出圖示棱柱形明渠的水面曲線，并注明曲線名稱。(各渠段均充分長，各段糙率相同)25、定性繪出圖示棱柱形明渠的水面曲線，并注明曲線名稱。(各渠段均充分長，各段糙率相同) 26、定性繪出圖示兩段寬度不同的棱柱形明渠的水面曲線，并注明曲線名稱。(各渠段均充分長，各段糙率相同) 27、定性繪出圖示棱柱形明渠的水面曲線，并注明曲線名稱。(各渠段均充分長，各段糙率相同) 28、定性繪出圖示棱柱形明渠的水面曲線，并注明曲線名稱。(各渠段均充分長，各段糙率相同) 29、下列兩圖中所繪水面線是否正確，試分析改正之。30、寬矩形渠道由三段組成，均為長渠

8、，三段渠道底寬均相等。AB渠段糙率為n1，BC渠段糙率為n2，CD渠段糙率為 n3，n1 < n3 <n2 。三段渠道底坡相等 ( i> ic)。定性繪制水面線，并注明水面線類型。31、水庫經(jīng)長泄洪洞泄洪，泄洪洞斷面為矩形，洞內(nèi)水流為無壓流，其縱剖面如圖所示。洞后接一等寬的矩形長陡坡，出口為平底矩形消能池。試定性繪出水面曲線，并標明型號。hc0 : 收縮斷面水深； ic :臨界底坡; hc : 臨界水深； d : 消能池池深。32、一寬度 b=1.0 m 的矩形斷面棱柱形渠道，通過流量 qv =3.13 m3/s時，正常水深 h0=1.5 m。要求：(1)判別該渠道底坡屬于緩

9、坡、陡坡或臨界坡；(2)測得某斷面水深 h=1.25 m，判別該處水流為緩流或急流，渠中發(fā)生何種水面曲線，繪出其圖形。33、底坡 i=0.01的等寬矩形斷面渠道，內(nèi)盛靜水。今在相距 =100 m 兩個斷面測得水深分別為 h1=2 m 及h2= 3 m 。試導出微波波速 C 隨距離 S 變化的關(guān)系式，并求出波從斷面1到斷面2所需的時間 t 。 ( 20.3s )34、有一梯形斷面渠道，底坡 i=0.0005，邊坡系數(shù) m=1,糙率 n=0.027，過水斷面面積 A10 m2。求水力最佳斷面及相應的最大流量。若改為矩形斷面，仍欲維持原有流量，且其糙率及底坡 i 均不變，問其最佳尺寸如何? ( h=

10、2.34m; b=1.94m; 9.19m3/s; h=2.26m; b=4.53m )35、論證明渠均勻流時水力坡度、測壓管水頭線坡度、底坡相等，即 J = Jp= i 。36、試舉出在明渠中發(fā)生臨界水深的兩個實例，并用圖標明臨界水深的位置。 37、試證寬淺矩形斷面渠道中恒定均勻流時弗勞德數(shù) 式中 i 為底坡；n 為糙率；q 為單寬流量；g 為重力加速度。38、斷面單位能量 Es 和單位重量液體總能量 E 有什么區(qū)別?明渠均勻流 Es 和 E 沿流是怎樣變化的?明渠非均勻流 Es和 E 沿流是怎樣變化的?39、何謂斷面單位能量?試敘述斷面單位能量曲線的特征。40、有一由兩段不同底坡 i1 和

11、 i2 的渠道相連接的棱柱形明渠，渠道斷面為矩形，寬度 b=3 m。當通過流量 qv=15 m3/s 時，已知 i1 和 i2 渠段的正常水深分別為 h01=0.7 m，h02 =2 m。要求：(1)判別上、下游渠道各為何種底坡；(2)確定水躍發(fā)生在哪一渠段上；(3)定性繪出渠道的水面曲線，并注明曲線的名稱。41、圖示為一漸變擴散渠段 AB 連接二棱柱形長渠。已知渠道斷面為矩形，上游渠寬 b1 =3 m，正常水深h01=1.8 m，下游渠寬 b2=4 m，正常水深 h02=2 m，漸變段底坡 i=0，上游端斷面A處水深 h=1.94 m; 渠中流量qv=10 m3/s。要求繪出水面曲線相接圖，

12、并注明棱柱形渠段的水面曲線類型。42、圖示為四種過水斷面形狀不同的明渠，但其過水斷面面積、糙率、底坡均相同，試論證并比較各明渠通過流量的大小。 ( )43、證明急流通過矩形斷面明渠中的障礙物時，障礙物上的水面必然上升。即圖中。44、試分析以下三種水面線發(fā)生的可能性，如能發(fā)生，請說明發(fā)生的條件，曲線名稱符號及 h1 和 h2 的取值大小或范圍。45、圖示為一矩形斷面平底明渠中的水躍，水躍底部有一低坎。已知單寬流量 q = 6 m2/s 。躍前水深 h1 =0.5m，水流作用在單寬低坎上的總壓力。取動量校正系數(shù)為1。(1)求躍后水深h2； (；無低坎時 h2= )(2)此躍后水深與無低坎時的躍后水

13、深相比，哪個大?大多少? 46、已知梯形斷面渠道的底寬 b=1m，邊坡系數(shù) m=1。在水平渠段上的水躍共軛水深為 h1=0.2 m，h2=0.6 m，求通過渠道的流量 qv。梯形斷面形心的深度 hc= ( )47、某矩形斷面平底渠道，底寬 b=7 m，通過流量 qv=40 m3/s。若渠中發(fā)生水躍時，躍前水深 h1=0.8 m。求該水躍的水頭損失。 (v2=40/(7´2.5)=2.28m/s； )48、梯形斷面壤土渠道，已知通過流量，底寬，邊坡系數(shù)，正常水深，糙率，求底坡和流速。 ( i=0.000377 ,v=0.78m/s )49、有一灌溉干渠，斷面為梯形，底寬，邊坡系數(shù)，實測

14、流量時，均勻流水深，在1800m長的順直渠段水面落差，求渠道的糙率。 (n=0.0228 )50、一石渠的邊坡系數(shù)，糙率，底寬，水深，底坡，求流量和流速。 (Q=16.58m3/s ,v=1.318m/s )51、直徑為的圓形管道中的明槽均勻流動，試根據(jù)式（7-2-5）導出的關(guān)系式（為時的流量），并論證當充滿度為多大時，達到最大值。 (h/d=0.938時 Q/Q1=1.076 )52、有一頂蓋為拱形的輸水隧洞，過水斷面為矩形，寬，糙率，底坡，當流量時，求水深h，問流速是否超過2.0？ (h=2.6m,v=1.86m/s<2m/s )53、一梯形斷面土渠，糙率，邊坡系數(shù)，底坡，流量，規(guī)定

15、流速。試確定渠道的底寬和水深。 (b=28.52m ,h0=2.86m )54、一大型輸水渠道為梯形斷面，底坡，糙率，設(shè)計流量時，正常水深。已知某一渠段的邊坡系數(shù)，請設(shè)計該渠道的底寬，并計算相應的流速。(b=40.3m ,v=1.293m/s)55、采用機械化方法開挖大型土質(zhì)渠道或河道時，過水斷面常呈拋物線形。若已知水深h和水面寬B，試推導過水斷面面積和濕周的表達式。(A=, )56、已知三角形斷面明槽的邊坡系數(shù)m，流量Q，底坡和糙率n，試導出其正常水深的表達式。當時，求正常水深。 (h0=0.815m )57、已知梯形斷面渠道的流量，糙率，邊坡系數(shù)，底坡，試分別根據(jù)水力最佳斷面條件和的實用經(jīng)

16、濟斷面條件選擇寬深比，確定正常水深和底寬，并校核流速是否滿足？ (1)按水力最佳斷面條件:hm=3.006m,b=1.828m;Am=19.05m2,v=1.575m/s(2)按A/Am=1.04設(shè)計實用經(jīng)濟斷面:h=2.053m,b=6.574m,A=19.8m2,v=1.514m/s )58、試證明：（1）水力最佳的梯形斷面水力半徑；（2）給定過水斷面面積A，邊坡系數(shù)（）的梯形水力最佳斷面的濕周為最小。 59、若不對稱的梯形斷面兩側(cè)邊坡系數(shù)分別為，試推導其水力最佳條件。60、矩形渠槽，底寬，水深，設(shè)槽底糙率，槽壁兩邊的糙率分別為和，試計算綜合糙率。 (n=0.0209 )61、有一土渠，經(jīng)

17、過襯砌，已知底部糙率，中部糙率，上部糙率，各部分相應的濕周長度分別為，試計算綜合糙率。 (n=0.0258 )62、某河流在汛期洪水漫灘，實測縱向水面坡度，主槽水深，水面寬，灘地水深，水面寬m。糙率分別為。試估算洪水流量。 (742.7m3/s)63、已知甲、乙兩河的流量、流速和水面寬，試判斷其水流的流態(tài)。（1）甲河：；（2）乙河：。 (甲：緩流；乙：急流)64、一梯形斷面渠道，底坡寬，邊坡系數(shù)，流量，分別對底坡和兩種情況確定其臨界水深。 （(1)0.714m; (2) 0.726m ）65、有一矩形斷面渠道，寬度，糙率，流量，求臨界水深和臨界坡度。( 0.86m; 0.0039 )66、有一

18、梯形斷面渠道，底寬，邊坡系數(shù)，糙率，通過流量，求臨界坡度。 ( 0.00628 )67、某一工程施工截流時，龍口近似為矩形斷面，寬度，水深，流量，試計算龍口處微幅波向上游和下游傳播的絕對波速，并判斷水流是急流還是緩流？ 68、判斷題（7-48）中渠道底坡是陡坡還是緩坡？流態(tài)是急流還是緩流？69、試證明，當流量給定時，矩形斷面明槽的臨界坡度隨寬度的增加而變化的規(guī)律為：時，隨的增加而減小；時，隨的增加而增大。 70、一瀑布，在跌坎上游約4m處測得水深為1.0m，試估算其單寬流量。 ( 3.13m3/s )71、某矩形斷面平坡渠道，底寬，流量，設(shè)躍前水深，求躍后水深和水躍長度。( 0.867m; 1

19、.84m )72、有一底寬為12m的矩形斷面渠道中發(fā)生水躍，已知渠底高程為120.43m，流量，測得躍后水位高程為123.5m，試求水躍中單位體積水體所消耗的能量和消能率。 (29.89KJ/m3; 48.7%)73、一直徑=1.0m的水平無壓圓管中發(fā)生水躍，已知流量=1.0m3/s，躍前水深為0.4m，求躍后水深。(0.802m)74、試證明與水躍函數(shù)的極小值相應的水深滿足條件。75、試證明，在邊坡系數(shù)為的平底梯形斷面明槽中，水躍前、后的水深之間滿足以下關(guān)系其中 76、矩形斷面斜坡明槽上發(fā)生水躍，假設(shè)水躍區(qū)水體的重量（為水躍段長度，為修正系數(shù)），試推導水躍方程，并證明其躍前、躍后水深滿足，式

20、中77、實驗水槽中的水流現(xiàn)象如圖所示，且流量不變，若提高或降低尾門，試分析水躍位置向哪邊移動，為什么？78、試定性分析下面各種情況下渠道里的水面曲線形式，假設(shè)各段渠道均充分長，且流量、糙率、斷面形狀及尺寸均相同。79、一排水渠上段底坡，下段底坡，排水入下游河道中，已知在排泄一定流量時兩段渠道中均勻流水深均大于臨界水深，下游河水位很低，試定性分析渠道中的水面曲線。80、一矩形斷面渠道，底寬m，底坡，分為充分長的兩段，糙率分別為和。當流量時，試判斷兩段渠道底坡的性質(zhì)，并定性繪出水面曲線。81、矩形斷面渠道，上、下兩段寬度相等，底坡，當單寬流量時，正常水深分別為，試繪制水面曲線，并確定水躍發(fā)生在哪段渠道中。82、梯形斷面明槽，底坡m，邊坡系數(shù)，糙率，分為底坡不同的三段：。設(shè)流量，試分析和計算其水面曲線。83、一梯形斷面土質(zhì)渠道，糙率，底寬，邊坡系數(shù)，底坡，通過流量。渠中建有一座節(jié)制閘，當閘前水深時，計算節(jié)制閘上游的水面曲線，確定回水影響范圍（本題以水深與正常水深相差不到1cm的斷面作為回水末端）。 84、試證明，無摩阻的矩形渠道水面曲線可以表示為。85、某閘的下游為一水平渠道，然后與一斷面形狀尺