环境水力学基础

第一章 液体流动的基本概念和基本方程（4学时） 1.1基本概念：

一．研究对象：①连续介质假定，使物理量为空间坐标和时间的函数。

②描述流体运动特性的物理量v，p，?，T，C。基本特征参量。 ③lagrange Method（拉格朗日） Euler Method（欧拉） ④两种方法研究对象不同：流体质点 空间点 流体微团 微团控制体 流体系统 控制体 二.基本参量表示法：

用两种方法表示的基本参量方法不同。

Lagrange法：标量（p，T，C） p=（a，b，c，t） 质点迹线?= ?（a，b，c，t）

d???? 矢量?????(a,b,c,t)

dt?t??d? a?

dtEuler法： ???(x,y,z,t)

????????d?????①x，y，z变，a?

一、名词解释：

1、示踪质：某一种在水体中扩散和输移时不发生化学和生化反应的物质，并且它的存在不会引起流场特性的改变。

2、剪切流离散：剪切流中由于流速分布不均匀使污染物（或示踪质）随流散开的现象，称之为剪切流离散。

3、时间连续源：污染源处所排放的污染物浓度大小随时间保持不变。

4、污染带宽度：在不受边界约束的情况下，横向扩散的范围可延伸至无穷远，没有什么宽度范围。从实用角度出发，当边远点的浓度为同一断面上最大浓度的5%时，该点即认为是污染带的边界点。

5、生化需氧量：在好气性条件下，细菌把有机废物氧化成二氧化碳、水和其它简单无机物质，其所需氧气的数量称为生化需氧量。 6、5日生化需氧量:在温度为20℃条件下，测定细菌在5日内分解某有机物质所消耗的氧气数量，这种生化需氧量称为5日生化需氧量以mg/l计。 7、水质模型：水质模型是一些描述水体（如河流、湖泊等）的水质要素（如DO,BOD等），在其它诸因素（如物理、化学、生物等）作用下随时间和空间变化关系的数学表达式。

8、BOD：即生化需氧量。它是测定某一数量有机物对水体潜在污染能力的一个最常用的参数。BOD值越高，说明水中有机物含量越多，因此BOD值可反映水体受有机物污染的程度。

二、回答问

2015-2016学年度13级土木三班期末复习资料

水力学

一． 题型总览

1.判断题（每题1分，约10分）

例题：判断下列说法是否正确。若正确在括号内划√，否则划×。 （1）对于孔口出流和管嘴出流，若出口面积相同，作用水头相等，则二者流量相同。（×）

（2）流体内部切应力的大小仅与流速梯度无关。（×）

（3）静止流体中点压强的大小，与其淹没深度有关，还与受压面的方位有关。（×）

2. 选择题（每题2分，约10分）

例题：①等直径圆管中层流的过流断面流速分布是（ a ） (a)呈抛物线分布 (b) 呈对数线分布 (c)呈椭圆曲线分布 (d) 呈双曲线分布

②若在静水中取一六面体，那么作用于该六面体上的力有（ c ） (a) 切向力、正压力 (b) 正压力 (c) 正压力、重力 (d) 切向力、重力

【注：如果是一个不规则图形，那么作用于其上的力为正压力、切向力、重力】

3.简答题 （每题5分，10分） 【第五章&第八章】 ①层流与紊流内部切应力有何不同？

②试根据尼古拉兹实验，说明沿程阻力系数的变化规律？ ③写出管流雷诺数的表达式，并说明其层流、紊流的判别标准？

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大连理工大学网络教育学院

大工15春《水力学》开卷考试期末复习题

（一）选择题

1、实验室内采用内径为4mm的测压管测得某一点的压力水柱高为240mm，则实际的压强水柱高度为（ ）。

A．240mm B．233mm C．245mm D．261mm 答案：B

解析：取水与玻璃的接触角

h??w?0，所

osc?1w?，由公式计算毛细管的升高：

4?4?0.073??0.00745m?7mm?d9800?0.004

所以实际的压强水柱高度为240-7=233mm。

2、液体中某点的绝对压强为129kN/m2，则该点的相对压强为（ ）。

A．20kN/m2 B．27kN/m2 C．31kN/m2 D．35kN/m2 答案：C

解析：相对压强：以当地的大气压强

pa作为零压强表示液体中某点的压强，

记为p，它与绝对压强和大气压强的关系为：

-

因此，该点的相对压强=129kN/m2-98kN/m2=31kN/m2

3、实压力体与液体在曲面的（ ）侧，压力体内（

一、单项选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）

在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其选出并将“答题纸”的相应代码涂黑。错涂、多涂或未涂均无分。

1．在油面上作水平运动的平板引起油层内油的速度分布为u=3y．已知油的动力粘度为μ，则作用在平板单位面积上的粘性阻力为 A. y B. 3y C. μ

D. 3μ 题1图 2．一封闭容器内，水面上气体的真空度pv=5kPa，水深1m处的相对压强为 A.-14.8kPa C.4.8kPa

B.-5kPa D.14.8kPa

3．如图所示，一等直径管流，A-A为过流断面，B-B为水平面，1、2、3为面上各点，各点的压强有以下关系 A.p1=p2 B.p1=p3 C.p2>p1 D.p3>p1

题3图

4．采用时均化概念分析紊流运动时，运动参数的 A.脉动量的时均值为零 C.时均量和脉动量之和为零

B.时均量为零 D.脉动量为零

5．当流体在淹没情况下由管道流入很大的容器时，管道的出口水头损失系数ζ为 A.0 C.1

B.0.5 D.5

6．水管末端阀门突然关闭产生水击

一填空 1．静水内部任何一点的压强与作用面的方位 ，这是静水压强的第一特性。 2．过水断面的流量等于断面平均 与过水断面 的乘积。 3．通常所说的水力学三大基本方程是指恒定流情况下的 方程， 方程和 方程。

4．求沿程水头损失应用达西公式的关键是决定 值，应用谢才公式的关键是决定 值。

5．压强的大小根据起量点的不同，用 和相对压强来表示。

6. 单位体积液体所具有的质量称为该液体的 ，而单位体积液体所具有的重量称为该液体的 。

7. 水力最优断面是希望所选定的横断面形状在通过已知流量时面积 ，或者是过水面积一定时通过的流量 。

二绘制静水压力图（最后一个是绘制静水压力体）

三 名词解释

1. 流线 2. 均匀流 3. 过水断面 4. 测压管水头 5. 水力半径 6. 流管 四计算题

1. 如图1所示，一矩形断面平底的渠道，其宽度B为2.7m，河床在某断面处抬高h2为0.3m，抬高前的水深h为1.8m，抬高后水面降低h1为0.12m。若

一填空 1．静水内部任何一点的压强与作用面的方位 ，这是静水压强的第一特性。 2．过水断面的流量等于断面平均 与过水断面 的乘积。 3．通常所说的水力学三大基本方程是指恒定流情况下的 方程， 方程和 方程。

4．求沿程水头损失应用达西公式的关键是决定 值，应用谢才公式的关键是决定 值。

5．压强的大小根据起量点的不同，用 和相对压强来表示。

6. 单位体积液体所具有的质量称为该液体的 ，而单位体积液体所具有的重量称为该液体的 。

7. 水力最优断面是希望所选定的横断面形状在通过已知流量时面积 ，或者是过水面积一定时通过的流量 。

二绘制静水压力图（最后一个是绘制静水压力体）

三 名词解释

1. 流线 2. 均匀流 3. 过水断面 4. 测压管水头 5. 水力半径 6. 流管 四计算题

1. 如图1所示，一矩形断面平底的渠道，其宽度B为2.7m，河床在某断面处抬高h2为0.3m，抬高前的水深h为1.8m，抬高后水面降低h1为0.12m。若

绪 论 复习思考题 1． 名词解释：

①农田水利学 ②农田水分状况 ③地区水情 2． 农田水利学的研究对象及其调节措施 第一章 农田水分状况和土壤水分运动 复习思考题： １．名词解释：

①田间持水率 ②凋萎系数 ③土壤水 ④最大分子持水率 ⑤ 吸湿系数 ２．农田水分存在的形式 ３．土壤水的分类 ４．土壤水的有效性 ５．旱作物的适宜含水率 ６．计算土壤含水率

７.了解土壤水运动的基本方程 ８． 求解入渗速度和入渗总量 ９．了解SPAC系统 １０．计算土壤含水量 计算题

【习题1-1】农田土壤有效含水量的计算 基本资料

某冲积平原上的农田，1m深以内土壤质地为壤土，其空隙率为47％，悬着毛管水的最大含水率为30％，凋萎系数为9.5％，（以上各值皆按整个土壤体积的百分数计），土壤容重为1.40t/m3，地下水面在地面以下7m处，土壤计划湿润层厚度定为0.8 m。 要求

计算土壤计划湿润层中有效含水量的上、下限，具体要求有：

（1）分别用m3/亩，m3/ha和mm水深三种单位表示有效含水量的计算结果；

（2）根据所给资料，将含水率转换为以干容重的百分比及用空隙率体积的百分比表示（只用m3/亩表示计

绪 论 复习思考题 1． 名词解释：

①农田水利学 ②农田水分状况 ③地区水情 2． 农田水利学的研究对象及其调节措施 第一章 农田水分状况和土壤水分运动 复习思考题： １．名词解释：

①田间持水率 ②凋萎系数 ③土壤水 ④最大分子持水率 ⑤ 吸湿系数 ２．农田水分存在的形式 ３．土壤水的分类 ４．土壤水的有效性 ５．旱作物的适宜含水率 ６．计算土壤含水率

７.了解土壤水运动的基本方程 ８． 求解入渗速度和入渗总量 ９．了解SPAC系统 １０．计算土壤含水量 计算题

【习题1-1】农田土壤有效含水量的计算 基本资料

某冲积平原上的农田，1m深以内土壤质地为壤土，其空隙率为47％，悬着毛管水的最大含水率为30％，凋萎系数为9.5％，（以上各值皆按整个土壤体积的百分数计），土壤容重为1.40t/m3，地下水面在地面以下7m处，土壤计划湿润层厚度定为0.8 m。 要求

计算土壤计划湿润层中有效含水量的上、下限，具体要求有：

（1）分别用m3/亩，m3/ha和mm水深三种单位表示有效含水量的计算结果；

（2）根据所给资料，将含水率转换为以干容重的百分比及用空隙率体积的百分比表示（只用m3/亩表示计

一、是非题

1、不同液体的粘滞性并不相同，同种液体的粘滞性是个常数。 随温度变化 （ × ） 2、曲面壁上静水总压力的竖直分力等于压力体的液体重量。 （ √ ） 3、在非均匀流里， 按流线的弯曲程度又分为急变流与渐变流。 （ √ ） 4、运动水流的测压管水头线可以沿程上升，也可以沿程下降。 总水头线总是下降 （ √ ） 5、明渠过水断面上流速分布不均匀是由于液体粘滞性和边壁阻力造成的。 （ √ ） 6、长管的作用水头全部消耗在沿程水头损失上。 （ √ ） 7、水跃是明渠流从缓流过渡到急流的一种渐变水力现象。 （ × ） 8、薄壁堰、实用堰和宽顶堰的淹没条件相同。 （ × ） 9、当Ts?2l2l时发