水力学（二）模拟试题
一判断题: (20分)
1.液体边界层的厚度总是沿所绕物体的长度减少的。（）
2.只要是平面液流即二元流，流函数都存在。（）
3.在落水的过程中，同一水位情况下，非恒定流的水面坡度比恒定流时小，因而其流量
亦小。（）
4.渗流模型中、过水断面上各点渗流流速的大小都一样，任一点的渗流流速将与断面平
均流速相等。（）
5.正坡明槽的浸润线只有两种形式，且存在于a、c两区。（）
6.平面势流的流函数与流速势函数一样是一个非调和函数。（）
7.边界层内的液流型态只能是紊流。（）
8.平面势流流网就是流线和等势线正交构成的网状图形。（）
9.达西公式与杜比公式都表明：在过水断面上各点的惨流流速都与断面平均流速相等。（）
10.在非恒定流情况下，过水断面上的水面坡度、流速、流量水位的最大值并不在同一时
刻出现。（）
二填空题: (20分)
1.流场中，各运动要素的分析方法常在流场中任取一个微小平行六面体来研究，那么微小平行六面体最普遍的运动形式有：，，，，四种。
2.土的渗透恃性由：，二方面决定。
3.水击类型有：，两类。
4.泄水建筑物下游衔接与消能措施主要有，，三种。
5.构成液体对所绕物体的阻力的两部分是：，。
6.从理论上看，探索液体运动基本规律的两种不同的途径是：，。
7.在明渠恒定渐变流的能量方程式：J= J W+J V +J f 中，J V的物理意义是：。
8.在水力学中，拉普拉斯方程解法最常用的有：，，复变函数法，数值解法等。
9.加大下游水深的工程措施主要有：，使下游形成消能池；，使坎前形成消能池。
三计算题
1(15分).已知液体作平面流动的流场为：
u x = y2–x2+2x
u y = 2xy–2y
试问：①此流动是否存在流函数ψ，如存在，试求之；
②此流动是否存在速度势φ，如存在，试求之。
2(15分).某分洪闸，底坎为曲线型低堰．泄洪单宽流量q=11m2/s,上下游堰高相等为2米，下游水深h t=3米，堰前较远处液面到堰顶的高度为5米，若取ø=0.903，试判断水跃形式，并建议下游衔接的形式。（E0=h c+q2/2gø2h c2）
3(15分).设某河槽剖面地层情况如图示，左岸透水层中有地下水渗入河槽，河槽水深1.0米，在距离河道1000米处的地下水深度为2.5米，当此河槽下游修建水库后，此河槽水位抬高了4米，若离左岸 1000米处的地下水位不变，试问在修建水库后单位长度上渗入流量减少多少?
其中 k=0.002cm/s ； s.i=h2-h1+2.3h0lg[(h2-h0)/( h1-h0)]
4(15分).在不可压缩流场中流函数ψ=kx 2
-ay 2
，式中k 为常数。试证明流线与等势线相互垂直。
Ⅰ 解题指导
孔流和堰流都是局部流段内流线急剧弯曲的急变流，其水力计算的共同特点是能量损失以局部损失为主，沿程损失可以忽略。由于边界条件、水流条件的差异，其水力计算公式及式中各系数的确定方法各不相同。它们反映了孔流和堰流流态下，水流条件和边界条件对建筑物过水能力的影响。解题时，首先要分析水流特征、弄清边界条件并判别流态及出流方式，然后根据问题的类型采用相应公式求解。现将各种流态及淹没界限的判别标准、问题类型等归纳于表8-1，
水流流态
判别标准
淹没出流判别方法 问题类型
薄壁小孔口出流 110d H ≤ 在液面下出流
已知,,d H μ（或Z ）
，求Q ；已知,,d Q μ，求H （或Z ）；已知,H μ（或Z ），求d ；已知,d Q 。H （或Z ），求μ 管嘴出流
(34)l d =:
H ＜9.0m
在液面下出流
已知,,d H μ（或Z ），求Q ；已知,,p d Q μ，求H （或Z ）；已知
,p H μ（或Z ），Q ，求d ；已知,d Q 。H （或Z ），求p μ
闸孔出流
底坎为平顶堰 0.65e
H ≤ c h ''＜t ,,;,,;),,;,,;
s s s s Q μσμσμσμσ0000000已知b,e,(H ),求已知Q,b,e()求H 已知Q,b,H ,(求e 已知Q,H ,e,求b
说明：
已知条件中带括号者与待求量有关，计算中往往先假定该值，用试算法求解
底孔为曲线型堰
0.75e
H
≤ s h ＞0
（一般为自由出流情况）
用于P ≥2H ，B ≥（3～4）H]；梯形薄壁堰常用Q=1.86bH 1.5[适用于1
,34
tg b H θ=≥]。
水流流态
判别标准
淹没出流判别方法
堰流 底坎为平顶堰
e H
＞0.65
薄壁堰
H
δ＜0.67
对矩形、梯形有 h s ＞0
1/z P ∆＜0.7
,),;),;,,,;,,;
s s s s Q H εσεσεσεσ0已知b,(H ),m,(求已知Q,b,m,(,求H 已知Q,m,()求b 已知Q,b,H,求m
实用堰
0.67＜
H
δ
＜2.5
不同剖面形状，判别界限不同，可查有关册 克-奥 h s ＞0 剖面
1
Z P ＜（
1
Z P ）k
底坎为
曲线型堰
e H
＞0.75
宽顶堰
2.5＜
H
δ
＜10
s h H ＞0.8
其适用条件是否相符，以免出错。 Ⅱ 典型例题
[例8-1] 甲、乙两水箱如例8-1图。甲箱侧壁开有一直径为100mm 的圆孔与乙箱相通。甲箱底部为1.8×1.8m 的正方形，水深H 1为2.5m 。孔口中心距箱壁的最近距离h 为0.5m 。当为恒定流时，问：①乙箱无水时，孔口的泄流量为多少？②乙箱水深H 2=0.8m 时，孔口泄流量为多少？③在甲箱外侧装一与孔口等径的35cm 长圆柱形短管时，泄流量又为多少？若管长为10cm ，流量有何变化？当为管嘴出流时，管嘴内真空高度为若干？
解：
（1）求乙箱无水时孔口的泄流量。孔口的 作用水头为
10.10
2.0,/0.052.0
H H h m d H =-==
=＜0.1 乙箱无水，故为薄壁恒定小孔口自由出流。 孔口边缘距最近的边界距离h=0.5m ，故h ＞3d=3 ×0.1=0.3m ，为完全完善收缩，取0.62,0.06εζ==，则
0.97110.06
ϕζ=
==++ 0.620.970.60μεϕ==⨯=
因 22223.14
1.8 1.8 3.24,0.10.00785(),44
A m A d m A A π=⨯===⨯=?箱箱
故可忽略行近流速水头，即H 0≈H ，得
3
020.60.0078529.8 2.00.0295/Q A gH m s μ==⨯⨯⨯=
（2）求当H 2=0.8m 时孔口的泄流量。因此时为淹没出流，且Z=H 1－H 2=2.5-0.8=1.7m 。
孔口位置、直径、边缘情况均未变，则μ不变，故
3020.60.0078519.6 1.70.0272/Q A gZ m s μ==⨯⨯=
（3）求甲箱外侧短管长35,10l cm l cm ==的泄流量及管嘴出流时的管内真宽度。 当35l cm =时，其长度在（3～4）d=30～40cm 之间，为管嘴出流，0p p μϕ=而
0.82,10.5
p ϕ=
=+于是自由出流时
3
020.820.0078519.6 2.00.0403/p Q A gH m s μ==⨯⨯= 淹没出流时
