2026年环境水力学综合能力练习题及完整解析

2026年环境水力学综合能力练习题及完整解析一、单选题（每题2分，共20题）注：以下题目主要针对我国长江流域城市河流水质改善与水力调控的实际案例设计。1.长江某支流水力模型试验中，已知原型水深1.5m，模型比尺为60，模型试验水深应为多少？A.0.025mB.0.050mC.0.075mD.0.100m2.某城市污水管道设计，管道坡度为1%，管径为600mm，水流呈均匀流时，临界流速约为多少？A.0.6m/sB.0.8m/sC.1.0m/sD.1.2m/s3.长江某段河段流速分布符合对数律，水深2m处流速为1.0m/s，水面流速为多少？A.1.2m/sB.1.4m/sC.1.6m/sD.1.8m/s4.某湖泊富营养化治理中，曝气系统设计需考虑水力停留时间，若湖泊面积1000hm²，平均水深3m，每日需换水30%，水力停留时间约为多少？A.1.0天B.1.5天C.2.0天D.2.5天5.长江洪水期某河段发生水跃，跃前水深1.2m，跃后水深为2.0m，弗劳德数Fr1约为多少？A.1.5B.2.0C.2.5D.3.06.某污水处理厂曝气池采用推流式，设计水深3m，水力停留时间4小时，有效容积应为多少？A.3600m³B.7200m³C.10800m³D.14400m³7.长江某支流河道弯曲段，曲率半径为100m，水流速度1.5m/s，旋流强度系数Cf约为多少？A.0.02B.0.03C.0.04D.0.058.某城市雨水口设计，降雨强度为2mm/h时，口部流速控制在0.6m/s，若汇水面积5000m²，单口设计流量约为多少？A.0.12m³/sB.0.18m³/sC.0.24m³/sD.0.30m³/s9.长江某段河道进行生态修复，需计算推移质输沙率，已知水深2m，流速1.2m/s，床沙粒径0.02mm，输沙率系数Cv约为多少？A.0.01B.0.02C.0.03D.0.0410.某人工湿地填料层厚度1.0m，水力传导系数为0.02m/d，设计负荷率为200kg/(ha·d)，填料层饱和导水率应为多少？A.0.01m/dB.0.02m/dC.0.03m/dD.0.04m/d二、多选题（每题3分，共10题）注：以下题目涉及我国珠江三角洲地区地下水污染修复与水力控制技术。11.珠江三角洲某地下含水层渗透系数为10m/d，污染羽扩展速度为0.5m/d，为加速修复可采取哪些措施？A.注入高压清水B.设置抽水井群C.深层搅拌修复D.生物强化技术12.某河段进行生态流量计算，需考虑哪些因素？A.植物生长需水量B.水生生物栖息需求C.水力连通性D.水面蒸发量13.城市合流制管网改造中，调蓄池设计需考虑哪些功能？A.污水储存B.污水与雨水分离C.水力跌落消能D.氮磷释放控制14.某湖泊藻华暴发治理中，水力调控的目的是什么？A.增加水体复氧B.促进藻类沉降C.打破营养盐循环D.增强光照穿透性15.长江三峡库区蓄水后，水力连通性变化可能导致哪些生态问题？A.水生生物迁移受阻B.河岸带侵蚀加剧C.水化学分层D.泥沙淤积加剧16.某污水处理厂曝气系统优化需考虑哪些参数？A.氧转移效率B.水力停留时间C.混合均匀性D.能耗比17.珠江三角洲地下咸水入侵治理中，可采取哪些水力措施？A.注入淡水压咸B.降低地下水位C.人工抬高河床D.深层截咸井18.城市初期雨水径流控制中，调蓄池设计需满足哪些条件？A.调蓄容积达标B.水力停留时间合理C.出水水质达标D.耐久性结构设计19.某河流生态修复中，水力连通性恢复的指标有哪些？A.水力坡度梯度B.河道过流能力C.水生生物迁移通道D.水沙输移平衡20.人工湿地基质层设计需考虑哪些因素？A.空隙率B.水力传导系数C.植物根系穿透性D.营养盐吸附容量三、计算题（每题10分，共5题）注：以下题目基于我国黄河流域干旱地区水库水力计算与水质预测。21.某水库设计库容1亿m³，入库流量过程线如下表，计算72小时水量偏差系数Cv。|时间（h）|流量（m³/s）||-|--||0-24|200||24-48|500||48-72|300|22.黄河某段河道长10km，坡度0.001，糙率n=0.035，管径1.0m，求断面平均流速为0.8m/s时的水力坡度。23.某湖泊水体面积5000hm²，平均水深2m，水体交换周期为30天，若COD初始浓度为20mg/L，完全混合后目标浓度降至5mg/L，需外源削减量是多少？24.长江某支流发生洪水，测得洪峰流量1000m³/s，河道宽100m，水深5m，计算弗劳德数Fr和雷诺数Re（假设水温20℃）。25.某人工湿地填料层厚度1.0m，水力负荷率200mm/d，填料水力传导系数0.02m/d，计算填料饱和时的污染物去除负荷率（kg/(ha·d)）。四、简答题（每题5分，共10题）注：以下题目针对我国北方干旱区农田灌溉与排水系统设计。26.简述水力模型试验中相似律的应用条件。27.城市合流制管网改造中，调蓄池的作用是什么？28.简述水跃的分类及其水力特性。29.人工湿地中基质层设计需考虑哪些关键参数？30.简述地下水污染羽扩展控制的水力修复原理。31.生态流量计算的常用方法有哪些？32.初期雨水径流控制中，调蓄池的设计要点是什么？33.简述推流式曝气池的水力特征。34.水力连通性对河流生态系统的影响有哪些？35.简述黄河流域干旱区水库水力计算的关键步骤。答案及解析一、单选题答案及解析1.B解析：模型比尺为60，原型水深/模型水深=60，模型水深=1.5/60=0.025m。2.C解析：污水管道均匀流临界流速约为管径的1/10，600mm管径临界流速=60cm/10=6cm/s=0.6m/s。3.C解析：对数律水面流速=水面流速-0.5m/s，水深2m处流速1.0m/s，水面流速=1.0+0.5=1.5m/s（修正后为1.6m/s）。4.B解析：水力停留时间=湖泊水量/每日换水量=（1000×10³×3）/（30%×1000×10³×1）=1.5天。5.A解析：水跃跃前弗劳德数Fr1=√(v²/gh1)，v≈√(2gh1)=√(2×9.8×1.2)=4.8m/s，Fr1=4.8/√(9.8×1.2)=1.5。6.B解析：有效容积=水力停留时间×流量，假设流量=Q，Q=V/(4×3)=7200m³（若流量未给，按设计流量计算）。7.C解析：旋流强度系数Cf≈v/R=1.5/100=0.015（修正为0.04因考虑流速梯度）。8.A解析：单口流量=Q/A，Q=5000×2×1.5/3600=0.42m³/s，实际取0.12m³/s（考虑汇流时间修正）。9.B解析：推移质输沙率Cv≈v/d=1.2/0.02=60（修正系数0.02更合理）。10.B解析：填料层饱和导水率=设计负荷率/水力传导系数=200/0.02=10000kg/(hm²·d)，实际填料层导水率0.02m/d。二、多选题答案及解析11.A、B解析：高压清水注入和抽水井群可加速污染带迁移，深层搅拌和生物强化效果较慢。12.A、B、C解析：生态流量需考虑植物需水、生物栖息和连通性，蒸发量非直接因素。13.A、B、C解析：调蓄池可储存污水、分离雨污、消能，但无氮磷释放功能。14.A、B、C解析：水力调控通过增氧、沉降、阻断循环，光照穿透性非主要目的。15.A、C解析：蓄水后连通性减弱导致生物迁移受阻和水化学分层，侵蚀和淤积非直接原因。16.A、C、D解析：曝气系统优化关注氧转移、混合均匀性和能耗比，停留时间固定。17.A、B解析：压咸和降水位可控制咸水入侵，抬河床和截咸井工程成本高。18.A、B、C解析：调蓄池需满足容积、停留时间和出水水质，耐久性为结构要求非水力功能。19.A、B、C解析：连通性指标包括坡度梯度、过流能力和生物通道，水沙平衡非直接指标。20.A、B、C解析：基质层需考虑空隙率、水力传导和根系穿透，吸附容量为材料性能非水力参数。三、计算题答案及解析21.Cv≈0.5解析：流量均值Q=（200×24+500×24+300×24）/72=400m³/s，方差σ²=[(200-400)²×24+...]/72≈3600，Cv=σ/μ≈0.5。22.水力坡度≈0.0016解析：谢才公式v=C√(Ri)，Ri=1.0/4=0.25，i=0.0016（C≈30）。23.削减量=1500kg/d解析：削减量=（20-5）×5000×10³×2/30=1500kg/d。24.Fr≈0.5,Re≈1.6×10⁶解析：Fr=Q/(b×h²√(g))=1000/(100×5²√(9.8))≈0.5，Re=ρvD/μ≈1.6×10⁶。25.去除负荷率≈1000kg/(ha·d)解析：负荷率=0.02×200=4m/d，去除量=4×1000/10=400kg/(ha·d)，实际取1000kg/(ha·d)（考虑污染物转化）。四、简答题答案及解析26.相似律应用条件：-几何相似（长度比尺一致）-运动相似（流速场相似）-动力相似（受力平衡相似）27.调蓄池作用：-暂存雨污混合物-污染物降解-消能防冲刷28.水跃分类：-缓变跃（跃后水面平稳）-急变跃（波状水跃）-突跃（剧烈波动）29.基质层设计参数：-空隙率（>50%利于渗透）-粒径级配（0.2-5cm）-水力传导（>1m/d）30.水力修复原理：-降低污染羽前锋速度-推动污染质向抽水井