2026年环境水力学基础巩固练习题含完整解析

2026年环境水力学基础巩固练习题（含完整解析）一、单选题（共10题，每题2分）要求：下列每题只有一个正确答案。1.在河流水力学中，描述明渠均匀流的基本条件是（）。A.渠道坡度大于临界坡度B.渠道坡度等于临界坡度C.渠道坡度小于临界坡度D.渠道坡度与流量无关2.水力学中“水头损失”主要是由（）引起的。A.液体密度变化B.液体粘性摩擦C.重力作用D.液体压缩性3.渗流系数（k）的单位是（）。A.m/sB.m³/(s·m)C.kg/(m·s)D.Pa·s4.下列哪个公式用于计算圆管层流中的沿程水头损失？（）A.λρv²/2gB.hf=λ(L/D)×(v²/2g)C.Q=A×vD.ε/3.7D5.明渠非均匀流中，急流与缓流的判别标准是（）。A.流速大于或小于临界流速B.水深大于或小于临界水深C.坡度大于或小于临界坡度D.粘性系数大于或小于临界粘性系数6.渗透流速（v）与渗流系数（k）的关系是（）。A.v=k×iB.v=k×hC.v=k×AD.v=k×τ7.下列哪个系数反映了局部水头损失？（）A.沿程阻力系数λB.局部阻力系数ζC.曼宁系数nD.渗透系数k8.水跃发生时，跃前水深（h₁）与跃后水深（h₂）的关系是（）。A.h₁>h₂B.h₁=h₂C.h₁<h₂D.h₁+h₂=2h9.下列哪种方法适用于求解无压流体的流量？（）A.雷诺数法B.伯努利方程法C.达西定律法D.牛顿第二定律法10.水力半径（R）的计算公式是（）。A.R=A/PB.R=Q/AC.R=v/DD.R=λ×L二、多选题（共5题，每题3分）要求：下列每题有多个正确答案，错选或漏选均不得分。1.明渠均匀流的水力计算中，需要确定的参数包括（）。A.渠道坡度B.渠道糙率C.渠道断面形状D.流量E.水深2.渗流模型中，达西定律适用于（）。A.层流渗流B.湍流渗流C.稳定渗流D.非稳定渗流E.达西渗透系数较小的情况3.水力学中，局部水头损失可能由（）引起。A.管道弯头B.阀门C.突然扩大或缩小D.进出口E.渗流边界4.下列哪些因素会影响渗流系数（k）？（）A.土壤颗粒大小B.土壤孔隙率C.水的粘性D.土壤含水量E.渗流路径长度5.水跃的类型包括（）。A.消力池水跃B.挑流式水跃C.穿越式水跃D.漩涡式水跃E.波状水跃三、判断题（共10题，每题1分）要求：下列每题判断正确得1分，错误得0分。1.明渠均匀流的水深沿程不变。（）2.渗流系数（k）越大，渗流速度越快。（）3.水跃是明渠非均匀流中能量损失较大的现象。（）4.局部水头损失与流速的平方成正比。（）5.水力半径与渠道湿周有关。（）6.达西定律适用于所有渗流情况。（）7.圆管层流中，沿程水头损失与流量成正比。（）8.渗透流速与实际流速相同。（）9.水跃前后动能守恒。（）10.曼宁公式适用于所有明渠均匀流计算。（）四、计算题（共5题，每题10分）要求：列出计算步骤，结果保留两位小数。1.已知：某矩形渠道宽10m，糙率n=0.035，坡度i=0.001，流量Q=15m³/s。求渠道正常水深。提示：使用曼宁公式计算。2.已知：某圆管直径D=0.2m，管长L=50m，流量Q=0.1m³/s，水力坡度i=0.02，水温20℃。求沿程水头损失。提示：假设为层流，先计算雷诺数，再使用达西公式。3.已知：某渗流场中，土壤渗透系数k=0.02m/d，水力梯度i=0.05，渗流断面面积A=20m²。求渗透流量。提示：使用达西定律。4.已知：某水跃跃前水深h₁=0.5m，跃后水深h₂=1.5m。求跃前流速和跃后流速。提示：使用连续性方程和能量方程。5.已知：某管道突然扩大，管径从D₁=0.1m扩大到D₂=0.2m，流速v₁=3m/s。求局部水头损失。提示：使用局部阻力系数公式。五、简答题（共5题，每题5分）要求：简明扼要回答问题。1.简述明渠均匀流与非均匀流的主要区别。2.解释达西定律的适用条件。3.什么是水力半径？如何计算？4.简述水跃发生的原因。5.影响渗流系数的主要因素有哪些？答案与解析一、单选题答案与解析1.C解析：明渠均匀流要求渠道坡度小于临界坡度，此时重力与阻力平衡，水深恒定。2.B解析：水头损失主要源于液体粘性引起的内摩擦阻力，其他选项与水头损失无关。3.B解析：渗流系数单位为“m³/(s·m)”（达西单位），表示单位水力梯度下的渗流能力。4.B解析：圆管层流沿程水头损失公式为hf=λ(L/D)×(v²/2g)，λ为摩擦系数。5.B解析：明渠非均匀流中，水深大于临界水深为缓流，小于临界水深为急流。6.A解析：渗透流速v与水力梯度i成正比，v=k×i（达西定律）。7.B解析：局部水头损失由管道形状变化引起，用局部阻力系数ζ表示。8.C解析：水跃是急流转化为缓流的现象，跃后水深大于跃前水深。9.B解析：伯努利方程适用于无压流体（如明渠）的流量计算。10.A解析：水力半径R=A/P（过流断面面积/湿周）。二、多选题答案与解析1.A,B,C,D,E解析：均匀流计算需已知坡度、糙率、断面形状、流量及水深。2.A,C,E解析：达西定律适用于层流、稳定渗流及低渗透系数情况。3.A,B,C,D解析：局部水头损失由管道边界变化引起，渗流边界不属于此范畴。4.A,B,D解析：渗透系数受颗粒大小、孔隙率及含水量影响，与路径长度无关。5.A,B,E解析：水跃类型包括消力池、挑流及波状水跃，漩涡式水跃不属于典型分类。三、判断题答案与解析1.正确解析：均匀流水深恒定，沿程不变。2.正确解析：k越大，渗流速度越快（达西定律）。3.正确解析：水跃过程中能量损失显著，用于消耗急流动能。4.正确解析：局部水头损失hf=ζ(v²/2g)，与v²成正比。5.正确解析：R=A/P，与湿周有关。6.错误解析：达西定律仅适用于层流渗流，湍流需修正。7.正确解析：层流沿程水头损失hf∝Q²（因Q=A×v）。8.错误解析：渗透流速v=q/k（q为比流量），实际流速v=Q/A。9.错误解析：水跃前后动能不守恒，部分转化为内能和声能。10.错误解析：曼宁公式适用于粗糙明渠，不适用于管道或渗流。四、计算题答案与解析1.解：-曼宁公式：Q=(1/n)×A×R^(2/3)×√i-矩形渠道水力半径R=A/P=(10×h)/(10+2h)=h/(1+0.2/h)-代入Q=15m³/s，n=0.035，i=0.001，解得h≈1.45m2.解：-雷诺数Re=(vD)/ν，假设层流Re<2000，ν=1.007×10⁻⁶m²/s-v=Q/A=0.1/(π×0.1²/4)≈1.27m/s-Re=(1.27×0.2)/1.007×10⁻⁶≈254.5（层流成立）-沿程水头损失hf=(32μL)/(ρgd²)=(32×1.007×10⁻³×50)/(1000×9.8×0.2²)≈0.04m3.解：-达西定律Q=kA×i=0.02×20×0.05=0.04m³/d4.解：-连续性方程：Q=A₁v₁=A₂v₂→v₂=(A₁/A₂)v₁=(0.1²/0.2²)×3=0.75m/s-能量方程：h₁+v₁²/2g=h₂+v₂²/2g+hj-hj=(0.5+3²/19.6)-(1.5+0.75²/19.6)≈0.32m5.解：-局部阻力系数ζ=(v₁²-v₂²)/(2g)=(3²-0.75²)/19.6≈0.44-局部水头损失hf=ζ(v₁²/2g)=0.44×(3²/19.6)≈0.21m五、简答题答案与解析1.答：-均匀流：水深、流速沿程不变，重力与阻力平衡。-非均匀流：水深、流速沿程