土木工程师-专业基础（水利水电）-水力学-明渠恒定非均匀流动.docx

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1、土木工程师-专业基础（水利水电）-水力学-明渠恒定非均匀流动单选题1.有一河道泄流时，流量Q120m3/s，过水断面为矩形断面，其宽度b60m，流速v5m/s，河道水流的（江南博哥）流动类型为()。2016年真题A.缓流B.急流C.临界流D.不能确定 正确答案：B参考解析：解法一：比较河流水深（h）与临界水深（hc）的关系。根据题意有：hQ/（vb）120/（560）0.4m由于hch，因此判断河道的流动类型为急流。解法二：计算弗劳德数，因因此判断河道的流动类型为急流。单选题2.满足dEs/dh0条件下的流动是()。2013年真题A.缓流B.急流C.临界流D.均匀流 正确答案：C参考解析：h表

2、示水深，Es表示断面单位能量，dEs/dh0时，断面单位能量随水深增加而增加；dEs/dh0时，断面单位能量随水深增加而减小；dEs/dh0为断面比能最小的临界情况，此时弗劳德数Fr1，水流为临界流。单选题3.下列哪种情况可能发生？()2017年真题A.平坡上的均匀缓流B.缓坡上的均匀缓流C.陡坡上的均匀缓流D.临界坡上的均匀缓流 正确答案：B参考解析：A项，明渠均匀流只能发生在正坡渠道中，即i0；平坡（i0）不能产生均匀流。正坡渠道中，按渠道的实际底坡i与临界底坡ic相比又分三种情况：iic为缓坡，此时，h0hc，均匀流是缓流；iic为陡坡或称急坡，此时h0hc，均匀流是急流；iic，为临界

3、坡，此时h0hc，均匀流是临界流。平坡和逆坡不可能发生均匀流；临界坡上的均匀流为临界流；当iiK时，可发生均匀流态为缓流，底坡为缓坡的情况。单选题4.水跃跃前水深h和跃后水深h之间的关系为()。2014年真题A.h越大则h越大B.h越小则h越小C.h越大则h越小D.无法确定 正确答案：C参考解析：水跃是明渠水流从急流状态（水深小于临界水深）过渡到缓流状态（水深大于临界水深）时，水面骤然跃起的局部水流现象。跃前水深h是指跃前断面（表面水滚起点所在的过水断面）的水深；跃后水深h是指跃后断面（表面水滚终点所在的过水断面）的水深。由水跃方程曲线（见图1-6-1）可知，跃前水深h和跃后水深h呈反比关系，

4、跃前水深愈小，对应的跃后水深愈大；反之，跃前水深愈大，对应的跃后水深愈小。图1-6-1单选题5.下列关于明渠非均匀流说法正确的是()。2010年真题水深和断面平均流速沿程变化；流线间互相平行；水力坡度线、测压管水头线和底坡线彼此间不平行；总水头沿程下降。A.正确B.正确C.正确D.正确 正确答案：C参考解析：流线不是相互平行直线的流动称为非均匀流。明渠非均匀流是不等深、不等速的流动，即水深h和断面平均流速v沿程发生变化。在明渠非均匀流中，渠道底坡i、水面坡度Jp和水力坡度J不再相等，即iJpJ。无论是均匀流还是非均匀流，总水头线总是沿程下降。单选题6.底宽b1.5m的矩形明渠，通过的流量Q1.

5、5m3/s，已知渠中某处水深h0.4m，则该处水流的流态为()。A.缓流B.急流C.临界流D.无法确定 正确答案：B参考解析：弗劳德（W.Froude）数法判别流动类型的计算公式为：式中，无量纲数Fr称弗劳德数。弗劳德数可判别水流的流动类型：Fr1，缓流；Fr1，急流；Fr1，临界流。该处水流流速vQ/A2.5m/s，所以为急流。单选题7.从力学角度看，弗劳德数所表示的两种力的对比关系是()。A.惯性力与黏滞力B.惯性力与重力C.重力与黏滞力D.压力与黏滞力 正确答案：B参考解析：取明渠流速和微波速度之比来判别流动类型，Fr称为弗劳德数，可作为流动类型的判别数。弗劳德数的力学意义是代表水流的惯

6、性力和重力两种作用的对比关系。单选题8.一平底矩形断面渠道，底宽b6m，当通过的流量Q35m3/s时，跃前水深h0.5，则跃后水深为()m。A.2.48B.3.48C.4.48D.5.48 正确答案：B参考解析：对于矩形断面渠道，已知跃前水深求取跃后水深的计算公式为：式中，q为单宽流量，单位为m2/s。该矩形断面渠道单宽流量计算公式为：qQ/b5.83m2/s。故可得跃后水深为：单选题9.若两条渠道的流量相同，断面形状、尺寸一样，糙率、底坡不一样，则这两条渠道的临界水深()。A.底坡大则临界水深小B.底坡小则临界水深大C.底坡大则临界水深大D.相等 正确答案：D参考解析：以Ac、Bc分别表示水

7、深为临界水深hc时的过水断面面积和水面宽度，可得到临界水深的计算式为：式中，等号左边已知，右边是临界水深hc的函数，可解得hc。由计算式可知，临界水深与糙率、底坡无关，与断面形状、尺寸和流量有关。单选题10.某一光滑壁面n0.010的矩形渠道，宽2.5m，底坡i0.01，通过流量Q3m3/s，渠道中某一断面的水深为0.75m。则可判定渠道底坡和该断面水流流态形式分别是()。A.陡坡，缓流B.缓坡，急流C.陡坡，临界流D.缓坡，临界流 正确答案：A参考解析：矩形断面渠道临界水深计算公式为：式中，qQ/b为单宽流量，动能校正系数取1.0。则该矩形渠道临界水深为：因hhc，故该断面水流流态形式为缓流

8、。根据临界底坡的计算公式：而矩形断面渠道临界水深对应的湿周为：cb2hc2.520.533.56m；水面宽度为：Bc2.5m；断面面积为：Achcb2.50.531.325m2；水力半径为：RAc/c1.325/3.560.372m；谢才系数为：则该矩形断面渠道临界底坡为：可知该矩形渠道底坡大于临界底坡，为陡坡。单选题11.在平坡或逆坡渠道上可能发生的水流流态是()。A.均匀流缓流B.均匀流急流C.均匀流临界流D.非均匀流急流 正确答案：D参考解析：明渠均匀流产生的条件是：能量沿流程减少值等于沿程水头损失，而水流的动能保持不变。所以明渠均匀流只能出现在底坡不变，断面形状、尺寸、壁面粗糙系数均不

9、变的正底坡（i0）长渠道中，而在平底坡（i0）、反底坡渠道、非棱柱形渠道，以及天然河道中都不能产生均匀流。单选题12.闸门下游矩形断面渠道中发生水跃，已知b6m，Q12.5m3/s，跃前断面流速v17m/s，则跃后水深h为_，水跃长度lj为_，水跃所消耗的能量Ej为_。下列选项中正确的是()。A.h1.283m，lj7.867m，Ej1.027mB.h1.581m，lj8.867m，Ej1.126mC.h1.783m，lj8.867m，Ej0.927mD.h1.783m，lj6.867m，Ej1.227m 正确答案：B参考解析：由题意可知，跃前水深为：hQ/vb12.5/（76）0.2976m

10、。则矩形断面渠道的跃后水深为：水跃长度为：水跃所消耗的能量为：单选题13.a2型水面曲线是发生在_上的_的水面线，这时弗劳德数Fr沿程_。下列选项正确的是()。A.陡坡，缓流，减小B.缓坡，缓流，增大C.陡坡，缓流，增大D.陡坡，急流，减小 正确答案：A参考解析：陡坡渠道中，正常水深h小于临界水深hc，由N-N线和C-C线可将流动空间分成三个区域，其中，在a区（hhch0），水深h大于正常水深h0，也大于临界水深hc，流动是缓流。由式可得dh/ds0，水深沿程增加，水面线是壅水曲线，称为a2型水面线。根据连续性方程可知，水深沿程增加，则水流流速沿程减小。根据弗劳德数计算公式：可知，弗劳德数Fr

11、沿程减小。单选题14.棱柱体明渠的临界底坡与下列()因素无关。A.流量大小B.渠道断面形状及尺寸C.渠道的纵坡D.渠道的糙率 正确答案：C参考解析：临界底坡计算公式为：其中谢才系数与渠道的糙率有关。在断面一定的棱柱形渠道中，临界水深hc与流量有关，所以相应的Cc、c、Bc各物理量同流量有关，临界底坡ic的大小也同流量有关。单选题15.一定的流量Q通过下面的四种棱柱形渠道，以下所画渠道水面线（如图1-6-2）正确的是()。图1-6-2A.图（a）和图（b）B.图（b）和图（c）C.图（c）和图（d）D.图（a）和图（d） 正确答案：C参考解析：（a）图连接段画错，此时不满足a1型水面线上升的规律

12、；（b）图的下半部画错，不满足明渠均匀流最终趋向正常水深的规律。（a）（b）图正确画法如图1-6-3所示。图1-6-3单选题16.下列关于断面单位能量的说法中，正确的是()。A.是单位重力液体相对于沿程某一基准面的机械能B.是单位质力液体相对于沿程某一基准面的机械能C.是单位重力液体相对于通过该断面最低点的基准面的机械能D.是单位质力液体相对于通过该断面最低点的基准面的机械能 正确答案：C参考解析：明渠非均匀流是不等深、不等速流动，水深的变化同明渠的流动状态有关。设水深h，流量Q，过水断面面积A，断面动能修正系数。以断面最低点为基准点，总水头方程为：E称为断面单位能量，是单位重力液体相对于通过

13、该断面最低点的基准面的机械能。单选题17.判断不同条件下水流的流态，当时为_；当时为_；当Fr1时为_；当Re100时为_。下列选项中正确的是()。A.非均匀流，临界流，急流，层流B.均匀流，临界流，急流，紊流C.非均匀流，临界流，缓流，层流D.均匀流，临界流，急流，层流 正确答案：D参考解析：本题判断依据有：断面单位能量Es是以通过各自断面最低点的基准面计算的，其值沿程可能增加，dEs/ds0；可能减少，dEs/ds0；只有在均匀流（h、v沿程不变）中，沿程不变，dEs/ds0。由断面单位能量的变化判断流动的类型：，缓流；，临界流；，急流。无量纲数Fr称为弗劳德数，可作为流动类型的判别数：F

14、r1，缓流；Fr1，急流；Fr1，临界流。对于圆管中的流动，临界雷诺数为：对于明渠及天然河道中的流动，临界雷诺数为：式中，R是明渠及天然河道过水断面的水力半径。当流动雷诺数小于临界雷诺数时，为层流，大于临界雷诺数时为紊流。单选题18.在流量与明渠渠道断面形式、尺寸一定时，水跃的跃前水深减小，则()。A.跃后水深也减小B.跃后水深增大C.跃后水深不变D.跃后水深是否变化无法确定 正确答案：B参考解析：水跃方程J（h）J（h）中，J（h）、J（h）分别为跃前和跃后水深。跃前水深愈小，对应的跃后水深愈大；反之，跃前水深愈大，对应的跃后水深愈小。单选题19.已测得某河道过水断面面积为A524m2，水面

15、宽度为B119m，流量Q1620m3/s，若用流态判别数Fr进行判别，则该水流的流态为()。A.Fr0.47，缓流B.Fr0.67，缓流C.Fr1.47，急流D.Fr1.67，急流 正确答案：A参考解析：弗劳德数可作为流动类型的判别数：Fr1，缓流；Fr1，急流；Fr1，临界流。该处水流流速vQ/A1620/5243.09（m/s），水深hA/B4.40m，微波的相对流速为：为缓流。单选题20.下列矩形渠道中的水流属于急流的是()。A.B12m，Q14.4m3/s，H0.45mB.B8m，Q2.5m3/s，H0.35mC.B4m，Q1.5m3/s，H0.40mD.B2m，Q1.0m3/s，H0

16、.4m 正确答案：A参考解析：矩形断面渠道临界水深计算公式为：式中，qQ/b为单宽流量，动能校正系数取1.0。A项，临界水深为：Hhc，为急流。B项，临界水深为：Hhc，为缓流。C项，临界水深为：Hhc，为缓流。D项，临界水深为：Hhc，为缓流。单选题21.一矩形渠道，底宽b10m，水深h3m，属于均匀流，糙率n0.014，底坡i0.001。如流动在紊流粗糙区，则谢才系数C、流量Q以及该明渠水流的流动形态分别为()。A.C65.04m1/2/s，Q103.04m3/s，急流B.C72.04m1/2/s，Q113.04m3/s，缓流C.C79.32m1/2/s，Q103.04m3/s，缓流D.C

17、72.04m1/2/s，Q93.04m3/s，急流 正确答案：C参考解析：根据曼宁（R.Manning）公式CR1/6/n计算谢才系数。式中，n为壁面的粗糙系数或者糙率，由实测得到。过水断面面积为：Abh10330（m2）；湿周为：2hb231016m。水力半径为：RA/30/161.875m。谢才系数为：渡槽均匀流流量计算公式为：计算得渡槽流量为：Q3079.32（1.8750.001）1/2103.04m3/s。矩形断面渠道临界水深计算公式为：式中，qQ/b为单宽流量，动能校正系数取1.0。由此得临界水深为：hhc，为缓流。单选题22.当明渠水深h大于临界水深hC时，则水流处于_状态，此时

18、弗劳德数Fr_，下列选项中正确的是()。A.急流，小于1.0B.缓流，小于1.0C.缓流，大于1.0D.急流，大于1.0 正确答案：B参考解析：渠道中的水深h与临界水深hc相比较，可判别明渠水流的流动类型，即：hhc，vvc，缓流；hhc，vvc，急流；hhc，vvc，临界流。该明渠水深h大于临界水深hC则水流处于缓流，此时弗劳德数Fr1。单选题23.水跃是明渠水流从()的水力突变现象。A.急流过渡到缓流B.缓流过渡到急流C.临界流过渡到急流D.层流过渡到紊流 正确答案：A参考解析：水跃是明渠水流从急流状态（水深小于临界水深）过渡到缓流状态（水深大于临界水深）时，水面骤然跃起的局部水流现象。由于表面水滚大量掺气，旋转耗能，内部极强的紊动掺混作用，以及主流流速分布不断调整，集中消耗大量机械能，可达跃前断面急流能量的60%70%，水跃成为主要的消能方式，具有重大意义。