2026年环境水力学核心知识练习题含详细解析

2026年环境水力学核心知识练习题（含详细解析）一、单选题（共10题，每题2分）说明：下列每题只有一个最符合题意的选项。1.某流域采用泰森多边形法进行降雨量空间插值，已知某站点的权重为0.35，邻站A、B、C的权重分别为0.25、0.20、0.20，则该站点对邻站A的影响系数为（）。A.0.25B.0.35C.0.20D.0.152.某河段断面流速分布符合对数律，水深1.5m，测得距河底0.2m处流速为0.8m/s，则水面流速为（）。A.1.0m/sB.1.2m/sC.1.4m/sD.1.6m/s3.污水在完全混合反应器中降解，已知反应动力学为一级反应，反应速率常数k=0.2d⁻¹，进水COD浓度为200mg/L，出水COD浓度为100mg/L，则水力停留时间为（）。A.2.5dB.3.0dC.4.0dD.5.0d4.某湖泊水体交换系数为0.3/a，现COD浓度为25mg/L，若完全混合后需降至10mg/L，所需时间为（）。A.1.67aB.2.08aC.3.33aD.4.17a5.渗流达西定律适用于（）。A.水力坡度较大、颗粒级配均匀的粗砂层B.水力坡度较小、颗粒级配不均的细粉砂层C.含水层中存在裂隙的情况D.渗透系数极小的黏土层6.某水库水力半径为0.5m，糙率系数n=0.03，实测流量为15m³/s，根据曼宁公式计算水深为（）。A.1.0mB.1.2mC.1.5mD.2.0m7.土壤渗透系数k与孔隙率n、毛细水饱和度S的关系，下列描述正确的是（）。A.k与n成正比，与S成正比B.k与n成反比，与S成反比C.k与n成正比，与S成反比D.k与n成反比，与S成正比8.某河段发生洪水，实测水位-流量关系曲线呈抛物线形，洪水总量为100万m³，洪峰流量为500m³/s，则洪水过程线面积与洪峰流量的关系为（）。A.面积=洪峰流量×时间B.面积=洪峰流量/时间C.面积=洪峰流量²×时间D.面积=洪峰流量×时间²9.地下水污染修复中，自然衰减法主要依赖（）。A.水力抽排加速污染物迁移B.微生物降解提高降解速率C.氧化还原反应改变污染物性质D.渗透屏障阻断污染物扩散10.某渠道设计坡度为0.02，糙率n=0.025，需通过流量Q=10m³/s，为满足均匀流条件，断面面积应约为（）。A.20m²B.25m²C.30m²D.35m²二、多选题（共5题，每题3分）说明：下列每题至少有两个符合题意的选项。1.影响土壤渗透性能的主要因素包括（）。A.土壤颗粒大小分布B.土壤孔隙连通性C.土壤含水量D.土壤压实程度E.地下水埋深2.污水生物处理系统中，好氧段的主要功能有（）。A.去除有机物B.消灭病原体C.生成沼气D.沉淀悬浮物E.消除色度3.地下水流动系统中的“承压含水层”特征包括（）。A.上部有不透水层覆盖B.水头高于地表C.水力传导系数高D.水位受大气降水影响E.常用于人工补给4.河道治理中，生态修复技术可能涉及（）。A.人工湿地构建B.植草沟设计C.生态护岸施工D.水力调控E.污水深度处理5.水文模型校准时，常用的误差评价指标有（）。A.确定系数（R²）B.均方根误差（RMSE）C.平均绝对误差（MAE）D.模型效率系数（NSE）E.相关性系数（r）三、判断题（共10题，每题1分）说明：下列每题判断正误。1.地下水污染一旦发生，完全消除几乎不可能，只能通过稀释或修复缓解。（）2.曼宁公式适用于明渠均匀流，但无法计算非均匀流。（）3.土壤渗透系数越大，污染物迁移越快，污染风险越高。（）4.洪水过程线面积即洪水总量，与洪峰流量无关。（）5.一级反应的污染物降解速率与浓度成正比。（）6.渗流达西定律仅适用于饱和土体，不适用于非饱和土体。（）7.生态浮床技术能有效去除水体氮磷，但不适用于硬质护岸区域。（）8.土壤压实度增加会降低渗透系数，但提高持水能力。（）9.地下水水位上升会加速污染物向上迁移，适用于污染修复。（）10.河道生态修复需考虑水力条件、水质改善和生物多样性保护三方面。（）四、简答题（共4题，每题5分）说明：简述要点，无需展开论述。1.简述泰森多边形法在降雨量空间插值中的步骤。2.简述污水生物处理中“活性污泥法”的基本原理。3.简述地下水污染修复中“原位修复”与“异位修复”的区别。4.简述河道生态修复中“生态护岸”的设计原则。五、计算题（共4题，每题10分）说明：请列出计算过程和结果。1.某河段断面宽度60m，水深1.0m，流速分布符合对数律，测得距河底0.3m处流速为0.75m/s，求断面平均流速。2.某湖泊面积50km²，水力停留时间3个月，COD去除率80%，若进水COD浓度为30mg/L，求出水COD浓度。3.某渠道糙率n=0.035，坡度i=0.005，设计流量Q=8m³/s，求渠道正常水深（假设为梯形断面，边坡系数m=1.5）。4.某含水层渗透系数k=10m/d，厚度h=8m，水力坡度i=0.01，求单宽渗流量。六、论述题（共1题，15分）说明：结合实际案例或工程背景，展开论述。论述题：某城市河流因工业废水排放导致水体黑臭，监测发现COD浓度超标5倍，氨氮超标2倍。若需通过生态修复技术改善水质，请结合水力学和环境工程原理，提出至少三种修复方案并说明其作用机制。答案与解析一、单选题答案与解析1.A解析：泰森多边形法权重与邻站距离成反比，该站点对邻站A的影响系数为0.25/(0.25+0.20+0.20)=0.25。2.C解析：对数律公式v(u)-v(z)=-k(z-d)ln(h-z)，已知v(0.2)=0.8m/s，水深h=1.5m，河底距水面1.3m，代入计算v(1.5)=1.4m/s。3.A解析：一级反应COD去除量=进水浓度×(1-e^(-kt))，100=200×(1-e^(-0.2t))，解得t=2.5d。4.B解析：湖泊水体交换公式Cf/Ci=exp(-kT)，25/10=exp(-0.3T)，解得T=2.08a。5.A解析：达西定律适用于水力坡度较大、颗粒级配均匀的粗砂层，此时渗流呈层流状态。6.C解析：曼宁公式Q=(1/n)AR^(2/3)i^(1/2)，R=A/P≈A/b=0.5m，代入计算Q=1.5m。7.A解析：渗透系数k与孔隙率n成正比（更多孔隙提高渗透性），与毛细水饱和度S成正比（饱和度越高阻力越小）。8.A解析：洪水总量等于洪水过程线面积，根据经验公式面积≈洪峰流量×时间（近似）。9.B解析：自然衰减法主要依赖微生物降解、化学转化等自净能力，无需外力干预。10.B解析：曼宁公式Q=(1/n)AR^(2/3)i^(1/2)，R=A/b，b≈A/2，解得A≈25m²。二、多选题答案与解析1.ABCD解析：颗粒大小、孔隙连通性、含水量、压实程度均影响渗透性能，埋深影响间接。2.AB解析：好氧段主要去除有机物、消灭病原体，沼气生成和沉淀属于后续工艺。3.ABE解析：承压含水层特征为上覆不透水层、水头高于地表、常用于人工补给，与裂隙关系不固定。4.ABCE解析：生态修复技术包括人工湿地、植草沟、生态护岸，水力调控属于物理手段。5.ABCD解析：R²、RMSE、MAE、NSE均为常用误差指标，r仅反映线性相关程度。三、判断题答案与解析1.√解析：地下水污染消除难度大，通常采用修复或长期监测控制。2.×解析：曼宁公式可计算非均匀流，需分段或积分处理。3.√解析：渗透系数大意味着污染物迁移速度快，风险更高。4.×解析：洪水过程线面积是洪水总量，但与洪峰流量存在滞后关系。5.√解析：一级反应速率v=kC，速率与浓度成正比。6.×解析：达西定律适用于饱和土体，非饱和土体需用双重孔隙理论修正。7.√解析：生态浮床适用于软质或半硬质护岸，硬质护岸需预留植被生长空间。8.×解析：压实度增加会降低渗透系数，但持水能力也下降。9.×解析：水位上升会加速污染物向上迁移，但可能形成持久污染源。10.√解析：生态修复需兼顾水力学（流量、水位）、水质（净化能力）和生物多样性。四、简答题答案与解析1.泰森多边形法步骤：（1）绘制流域地图；（2）连接各站形成三角形网络；（3）以各站为圆心，绘制圆弧交于邻站，形成多边形；（4）计算各站权重为多边形面积占比，权重与邻站距离成反比。2.活性污泥法原理：（1）将污水与活性污泥混合，通过曝气提供氧气；（2）微生物降解有机物，形成剩余污泥；（3）通过曝气池内水力循环实现污染物去除。3.原位修复与异位修复区别：（1）原位修复：在污染场地直接处理，如生物修复、化学氧化；（2）异位修复：将污染土壤或水体转移至其他地点处理，如热脱附、固化填埋。4.生态护岸设计原则：（1）稳定性：满足水力要求，防止冲刷；（2）生态性：采用透水材料，保留植物生长空间；（3）耐久性：抗腐蚀、抗冻融。五、计算题答案与解析1.断面平均流速计算：对数律v(z)=v₀+kln(z/d)，v₀=0.8m/s，d=0.8m，v(0.3)=0.75m/s，解得v₀=0.85m/s，平均流速v=Q/A=Q/(b×h)=8/(60×1)=0.133m/s。2.出水COD浓度计算：去除率公式Cf=Ci(1-e^(-kT))，k=ln(0.2)/3=0.231d⁻¹，Cf=30×(1-e^(-0.231×3))=15.6mg/L。3.渠道正常水深计算：曼宁公式Q=(1/0.035)×A(2.5×0.005)^(1/2)，A=(b+nh)(h+n)/2，b≈1.8m，解得h=1.2m。4.单宽渗流量计算：达西公式Q=kAh，A=kh=10×8=80m²，Q=10×80×0.01=8m³/s。六、论述题答案与解析生态修复方案：1.人工湿地修复：-作用机制：利用基质过滤、植物吸收、微生物降解去除污染物。-案例：欧美城市河流黑臭水体通过垂直流人工湿地，COD去除率达80%。2.生态浮床技术：-作用机制：水生植