河流动力学试卷

淮海工学院14 - 15 学年第 1 学期河流动力学试卷(A开卷)专业年级：港口航道与海岸工程12(1)一、名词解释（共5题，每题3分，共15分）1.体积含沙量和重量含沙量体积含沙量Sv：泥沙颗粒的体积/浑水总体积质量含沙量Sw：泥沙所占重量/浑水总体积2.泥沙粒径累积频率分布曲线横坐标表示泥沙颗粒粒径大小，纵坐标表示小于某一粒径id的泥沙质量（或颗粒数目）与泥沙总质量（或总的颗粒数目）的百分比3.沙粒阻力在水流作用于床面额全部切应力中，只有一部分直接作用在颗粒上，引发推移质的运动和床面形态的变化，这一部分叫做沙粒阻力。

4.河相关系冲积河流的河床在水流与河床的长期作用下，常取得与所在水文、泥沙条件相适应的最适合的外形，表征这些外形的因素（如河宽、水深、曲率半径等）与水力、泥沙因素（如流量、比降、泥沙粒径等）之间常存在某种函数关系，这种关系称为河相关系。

5.潮流界潮波和潮流上溯的过程中，既受到河床阻力的影响，又受到径流下泄的阻碍，潮汐的能量逐渐消耗。

当潮波推进到达某一地点时，涨潮流速和径流下泄流速相抵消，潮水便停止倒灌，此处为潮流界。

二、简答题（共5题，每题5分，共25分）1．河流的分类河流分为：山区河流、平原河流、潮汐河流。

平原河流根据形态、演变特征可分为：弯曲河道、分叉河道、顺直河道、游荡河道。

2．河口的分类，并说明钱塘江、黄河、黄浦江和长江分属何种河口？潮汐河口的分类：一、按河口形态特征分类1）三角港河口2）三角洲河口。

二、按河口区的动力和来沙特征分类1）强潮海相河口(钱塘江)2）弱潮陆相河口（黄河）3）湖源海相河口（黄浦江）4）陆海双向河口（长江）。

三、按潮汐强弱分类1）感潮河口2）中潮河口3）弱潮河口3．Shields数的含义及其物理意义。

Dscc)(γγτ-=Θ为无量刚临界起动切应力，该值越大，泥沙的可动性愈强，因而它可以看作床沙运动状况的一个重要指标，决定了推移质运动的强度。

4．位于水平河床上的非粘性泥沙而言，促成泥沙起动的力有哪些？赖以抗拒的力有哪些？粘性颗粒起动时还需考虑粘结力，粘结力的影响因素？促成泥沙起动的力有：上举力、推移力、脉动压力等，赖以抗拒的力有：重力、粘结力等5. 阐述河床演变的基本原理输沙的不平衡性。

２００６—２００７学年度第１学期2004 级水利水电工程专业间《河流动力学》课程试卷时试注意事项： 1. 考生务必将自己姓名、学号、专业名称写在指定位置；线考线 2. 密封线和装订线内不准答题。

题号一二三四五总分分数：选分评卷人一、填空题：（每小空 1 分，共 20 分）号学订封１．河流动力学是研究冲积河流在以及所发生的变化和发展规律的一门科学。

２．动床情况下，作用于河底的床面阻力一般包括和两种。

其中，只有一部分对沙波的形成（也即对：推移质的运动）直接起作用，这就是所谓的。

级年Froude 数是明渠水流在某特定断面上的、３．和业专的对比，决定了水流的流态。

装４．推移质运动可以分为、密及三种。

悬移质运动可以分为和两种。

名姓５．要研究泥沙运动规律，首先应了解泥沙的基本特性，它包括：、及，此外，还有对于细颗粒泥沙而言的，和对于粘性土壤而言的。

６．河流中运动着的泥沙，根据其运动状态的不同，可以分为、及三种运动形式。

选分评卷人二、判断题：（每小题2分，共10分）１．河流的变化和发展是水流与河床相互作用的结果。

( ) ２．利用筛析法所得的泥沙颗粒粒径接近于它的等容粒径。

( ) ３．泥沙的水下摩擦系数对分散颗粒而言，一般随着粒径的减小而减小。

( ) ４．泥沙颗粒在静水中下沉时，其周围水体的绕流状态与沙粒的雷诺数Re D有关。

( ) ５．所有的泥沙颗粒都以一定的转移概率分别经历推移质、悬移质和床沙这三种运动形式。

( )选分评卷人三、名词解释：（每小题 5 分，共 25 分）１．中值粒径 D50：２．泥沙的孔隙率：３．泥沙的沉速：４．比表面积：５．稳定渠道最优断面：选分评卷人四、简答题：（每小题10分，共20分）１．试述在泥沙的沉降过程中，绕流的状态及其判别方式。

２．试述推移质和悬移质之间在物理本质上的区别。

选分评卷人四、计算题：（25分）１．某河段长40km，平均河宽800m，一次含沙洪水过后的淤积物总重量为4000 万 tf 。

10次7次1次18次17次15次14次13次9次4次5次3次作业一1、有一卵石，d=0.1m，从水深h=10m的水面抛入水中，水的流速U=1m/s，若不考虑动水流动的影响，求卵石沉到河底的水平距离？2、什么是泥沙的沉速？球体沉速与等容泥沙的沉速是否相同？为什么？3、试比较岗恰洛夫、沙玉清、张瑞瑾的泥沙沉速公式，说明在层流、紊流、过渡区中泥沙沉速的计算公式有何不同？如何判别层流、紊流、过渡区这三种绕流状态？第二次作业1、已知某河流床沙d90=0.9mm，推移质平均粒径D=0.5mm，比降J=0.0004，单宽流量q=3m3/(m . s)，水深h=1.89m。

忽略岸壁影响，试用Meyer-Peter公式计算推移质单宽输沙率。

2 已知：梯形断面渠道，底宽b=5m，边坡系数m=2，流量Q=40m3/s，坡降J=0.0008，运动粘滞系数ν=10-6m2/s，泥沙粒径D35=0.3mm，D65=0.9mm，水深H=1.93m。

设断面平均流速U由沙粒阻力决定，河床为粗糙床面，求沙粒阻力对应的水力半径R’。

3、有一沉沙池，设计水深h=3m，水温20℃，来流流量为4.5m3/s，不计紊动对泥沙颗粒沉速的影响，问：在尽量节约工程量的前提下，为保证将来水中粒径D≥0.5mm的泥沙颗粒完全除去，沉沙池的长度和宽度各应不小于多少？4、已知宽浅型冲积河道，河宽B=850m，流量Q＝2500m3/s，比降J＝3/10000，D50＝0.06mm。

试用李昌华、刘建民方法求其平均水深和流速，并求此种情况下的糙率n和Darcy-Weisbach 系数f各为多少？第三次作业1.某灌区的干渠引水量Q=20m3/s，水中浮沙的中值粒径d50=0.03mm，水温T＝20℃，运动粘滞系数ν＝1×10－6m2/s。

渠道过水断面为梯形，边坡系数m=1，底宽b=9.35m，水深h=2m。

求此渠道水流每天的输沙量。

2.河心滩把河流分成左右两条支河，左支的平均河宽B1 =260m，水深h1 =2.6m，右支的平均河宽B2 =130m，水深h2 =1.6m，两支河长度相等，干流和两支流的n均为0.03，河床泥沙平均粒径为d=0.25mm，若干流流量为Q=1200m3/s，河宽B=300m，水深h=3.0m，问：（1）左右两支河的流量为多少？（2）两支河是否发生冲刷或淤积？第四次作业1、为什么要将运动泥沙分为床沙质和冲泻质？它们各有什么特点？2、用扩散理论研究含沙量沿垂线分布得到什么结果？适用于什么条件？还存在什么问题？可怎样改进？3、简述从理论上推导河相关系的方法。

水力学（水动力学基础）-试卷2(总分：70.00，做题时间：90分钟)一、计算题(总题数：35，分数：70.00)1.有一水平放置的管道(图3—56)。

管径d 1=10cm，d 2=5cm。

管中流量Q=10L／s。

断面1处测管高度H=2m。

不计管道收缩段的水头损失。

取动能校正系数均为1。

求水流作用于收缩段管壁上的力。

（分数：2.00）__________________________________________________________________________________________正确答案：()解析：2.如图3—57所示，有一倾斜放置的管道，管径由d 1 =10cm，突然扩大至d 2 =20cm。

试验时测得测压管1和测压管2中的水位差为0．3m。

求管道流量Q[取动能校正系数为1，突然扩大局部水头损失系数ξ=(A2／A 1一1) 2，A1、A 2分别为小管和大管的断面面积，ξ为对应于大管的流速]。

（分数：2.00）__________________________________________________________________________________________正确答案：()解析：3.从水箱下部引一管道，管道水平段上有一收缩段。

从收缩段引出的玻璃管插入容器A的水中(图3—58)。

已知管径d 1 =4cm，收缩段直径d 2 =3cm。

水箱至收缩段的水头损失h ω1 =3v 2／2g，收缩段至管道出口的水头损失h ω2 =v 2／2g(v为管道流速)。

当水流通过管道流出时，玻璃管中水柱高h=0．35m，求作用水头H(取动校正系数为1)。

（分数：2.00）__________________________________________________________________________________________正确答案：()解析：4.图3—59所示为铅直放置的一文丘里管。

水力学（水动力学基础）-试卷1(总分：70.00，做题时间：90分钟)一、计算题(总题数：25，分数：50.00)1.M(3，0，2)在t=1时的加速度。

（分数：2.00）__________________________________________________________________________________________正确答案：(正确答案： a x | M,t=2+2 × 0×(6+2 × 3 × 0+1 2 )-2 × 3(3 ×0+10 × 1)=一58 同理 a y | M,t =一10，a z | M,t =0，)解析：2.图3—9所示收缩管段长l=60cm，管径D=30cm，d=15cm，通过流量Q=0．3m 3／s。

如果逐渐关闭闸门，使流量线性减小，在30s内流量减为零。

求在关闭闸门的第10秒时，A点的加速度和B点的加速度(假设断面上流速均匀分布)。

（分数：2.00）__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(正确答案：流量线性减小，管中流量随时间变化的表达式为对于A点所在的均匀流管段，管内流速为对于B)解析：3.（分数：2.00）__________________________________________________________________________________________正确答案：(正确答案：流线为圆心在原点的同心圆，恒定流迹线与流线重合。

y 2一3x 2y=c 恒定流流线与迹线重合。

)解析：4.已知流体的速度分布为u x =1一y，u y =t。

求t=1时过(0，0)点的流线及t=0时位于(0，0)点的质点轨迹。

1 “恒定流与非恒定流”，“均匀流与非均匀流”，“渐变流与急变流”等三个概念是如何定义的？它们之间有么联系？渐变流具有什么重要的性质？2 图（a ）表示一水闸正在提升闸门放水，图（b ）表示一水管正在打开阀门放水，若它们的上游水位均保持不变，问此时的水流是否符合A 1V 1＝A 2V 2的连续方程？为什么？图2.23 能量方程中各项的几何意义和能量意义是什么？4 关于水流去向问题，曾有以下一些说法如“水一定是从高处向低处”，“水是由压力大的地方向压力小的地方流”，“水是由流速大的地方向流速小的地方流”这些说法对吗？试用基本方程式论证说明。

5 什么叫总水头线和测压管水头线？水力坡度和测压管坡度？均匀流的测压 管水头线和总水头线的关系怎样？6 总流的动量方程式为∑F＝ρQ （2β2V －1β1V ），试问：（1）∑F中都包括哪些力？（2）如果由动量方程式求得的力为负值说明什么问题。

7.水流是否总是从压强大的地方向压强小的地方流动？ 8、水流是否总是从流速大的地方向流速小的地方流动？9、水泵的扬程是否指水泵的提水高度？6：水头线（局部损失不计）三、计算题1：已知：⎪⎩⎪⎨⎧=+-=+=0z y x u t y u t x u 求：t ＝0 时，A （－1，1）点流线的方程。

2 :有一喷水装置如图示。

已知h 1＝0.3m ，h 2＝1.0m ，h 3＝2.5m ，求喷水出口流速，及水流喷射高度h （不计水头损失）。

解：① 以3－3断面为基准面，列1－1、3－3两断面的能量方程：()320320000h h p p h h +=⇒++=+++γγ以2－2断面为基准面，列2－2、4－4两断面的能量方程：()g V h h p 200024120+++=++γ 所以，()()()[]()sm h h h h g h h g p gV /57.63.05.28.9222212321204=-⨯⨯=+-+=+-=γ② mg V h 20.2224==3: 节流式流量计已知：U形水银压差计连接于直角弯管，d1＝300mm，d2＝100mm，管中流量Q＝100L/s试问：压差计读数Δh等于多少？（不计水头损失）4: 毕托管原理水从立管下端泄出，立管直径为d＝50mm，射流冲击一水平放置的半径R＝150mm的圆盘，若水层离开盘边的厚度δ＝1mm求：流量Q及汞比压计的读数Δh。

武汉大学水利水电学院2010-2011学年第1学期期末考试《河流动力学》试卷A卷学号姓名年级/专业分数一．简述题（共6题，满分40分）1．简要论述床沙质和冲泻质的概念及其河流动力学意义。

mm的泥沙都视为冲泻质，对此你有何意见？[本题满分8分]床沙质：悬移质中较粗的一部分以及绝大部分推移质来自相邻的上游段及本河段的河床，是从床沙中被带起进入运动的泥沙；床沙质与河床的冲淤变化有密切的联系，所以又称“造床质”。

冲泻质：悬移质中较细的一大部分以及推移质中的极小部分是床沙中很少或几乎不存在的，它们起源于上游的流域冲蚀，是被水流长途携带输送到本河段的。

2. 冲积河流中的沙波是向下游传播的。

请结合下图，运用水沙动力学基本原理予以解释。

[本题满分8分]沙波的迎流坡坡面的流速是沿程增加的，故在这个区域里的任何一处，来沙量将小于去沙量，因而发生冲刷；沙坡的背流坡坡面上为横轴环流所占领，泥沙基本上只进不出，因而发生淤积。

沙波迎流面冲刷，在背流面淤积的综合结果，形成整个沙坡向下游爬行的运动态势。

3. 试论影响非均匀沙起动的主要物理机理 (力学效应)。

[本题满分6分]不同粒径的起动拖曳力是独立的，仅与粒径大小有关，粒径越大的泥沙，所需起动拖曳力越大，但同时，某些粒径较小的泥沙可以隐蔽在大粒径泥沙中，具有隐蔽效应，此时粒径越小越难起动。

所以重力作用和隐蔽作用的综合效益。

4．设某冲积河流水沙运动与河床基本处于平衡状态。

现在河道中游某处修建一水库。

试应用张瑞瑾明渠水流挟沙力概念定性地解释水库淤积与大坝下游河床冲刷的原因。

[本题满分6分]当挟沙水流到达坝前，水深增大，比降平缓，流速降低，所以悬移质水流挟沙力减小，泥沙沉降淤积；同理，大坝下游水深小，流速增大，悬移质水流挟沙力增大，需大坝下游的床沙补充，故而造成何床冲刷。

5．异重流在特定条件下可能运行很远的距离。

试结合下图论述其物理机理。

[本题满分6分]1）异重流的三个特性：重力作用显著降低、惯性力作用相对突出、阻力作用相对突出。

河流动力学三基试题参考答案一、基本概念1.泥沙输移比：某流域出口控制站实测的河流泥沙总量St与该流域的地表物质侵蚀总量Se之比，称为泥沙输移比。

2.推移质：泥沙以群体形式运动时，以滚动（包括层移）、跃移形式运动的颗粒统称为推移质。

3.悬移质：把悬浮在水流中，基本上与水流以相同速度作悬移运动的泥沙统称为悬移质。

4.高含沙水流：是指水流挟带的泥沙颗粒非常多，含沙量很大，以至于该挟沙水流在物理特性、运动特性和输沙特性等方面基本上不再像一般挟沙水流那样用牛顿流体描述。

5.异重流运动：两种或两种以上的流体相互接触，而流体间有一定的但是较小的重度差异，如果其中一种流体沿着交界面方向流动，在流动过程中不与其它流体发生全局性掺混现象的运动。

6.泥沙的水下休止角：将静水中的泥沙颗粒堆积起来，其堆积体边坡形成的稳定倾斜面与水平面的夹角称为泥沙的水下休止角。

7.含沙量：单位体积浑水中固体泥沙颗粒所占的比例，一般有重量含沙量和体积比含沙量。

8.等容粒径：与泥沙颗粒体积相同的球体直径。

9.中值粒径D50：累计频率曲线上纵坐标取值为50%时所对应的粒径值。

10.算术平均粒径D m：各粒径组平均粒径的重量百分比的加权平均值。

11.风化作用：岩石和矿物在地表环境中，受物力、化学和生物作用，发生体积破坏和化学成分变化的过程，称为风化作用。

12.泥沙的沉速：泥沙在静止清水中沉降速度达到恒定极限速度时，对应的沉速叫做泥沙的沉速。

13.泥沙的干容重：一般把单位体积沙样干燥后的重量称为干容重。

14.泥沙的容重：泥沙颗粒的实有重量于实有体积的比值（即排出空隙率在外）。

15.推移质输沙率：在一定水力、泥沙条件下，单位时间内通过过水断面的推移质数量称为推移质输沙率，用G b表示，单位一般用kg／s或者t／s。

16.泥沙的起动：设想在具有一定泥沙组成的床面上，使水流的速度由小到大逐渐增加，直到使床面泥沙(简称床沙)由静止转入运动，这种现象称为泥沙的起动。