XX年《水力学及河流动力学》硕士生复试题

1XX年《水力学及河流动力学》硕士研究生复试题姓名成绩试卷说明：填空题和选择题为必做题，问答题共8题，可任选4题。若考生选做超过4题，则依所选题序，以前4题为准，以后各题均不计分。考试时间：120分钟，总成绩：100分一、填空题（每空0.5分，共18分）1.按泥沙运动状态，可将泥沙分：床沙，推移质，悬移质。2.冲积河流的河型有：顺直型，弯曲型，分汊型，游荡型。3.影响河床演变的主要因素是：来水量及其过程，来沙量及其过程，河谷比降，河床形态及地质条件。4．边壁阻力和床面阻力的划分方法有两种，一是爱因斯坦的水力半径分割法，根据此法，如将床面阻力进一步划分为沙粒阻力和沙波阻力，则床面水力半径Rb应等于'''bbRR；二是能坡分割法，根据此法，如将床面阻力进一步划分为沙粒阻力和沙波阻力，则床面比降Jb应等于'''bbJJ。5．沙波按其产生和发展过程可分为：静平床，沙纹，沙垄，动平床，沙浪等五个阶段。6.过闸水流与下游水流的的衔接形态根据跃后水深与下游水深的关系可分为淹没水跃、临界水跃和远驱水跃。7．按照主流的相对位置，消能可分为：底流，挑流和面（戽）流三种主要消能方式。8.明渠水流流经河底障碍物时，若水流处于急流状态，则水面发生壅高；若水流处于缓流状态，则水面发生跌落。9.渗透破坏主要有：管涌、流土、接触流失和接触冲刷。10.根据上游堰高对堰泄流能力有无影响，实用堰可分为高堰和低堰。二、选择题（每选对1个给1分，共22分）1、悬移质泥沙根据造床作用的不同，可划分为床沙质和冲泻质，床沙质与水流条2件a，冲泻质与水流条件b。（a）关系密切；（b）关系不密切（c）加阻2、如果泥沙进入河道后一直保持悬移运动而输运入海，从不落淤到床面，则称其为___b___。(a)床沙质；b)冲泻质；c)悬移床沙质。3、宽浅输水渠道底部为泥沙淤积形成的动床。不计边壁阻力，在其他条件都相同的情况下，当渠道底部有沙垄运动时，与渠道底部为动平整时相比，该渠道的水流阻力__a_______。(a)增加；(b)不变；(c)减少。4、作用于床面上的全部剪切力中只有一部分对沙波的形成（也即推移质的运动）直接起作用，这就是所谓的a。(a)沙波阻力;(b)沙粒阻力;(c)突然放大损失。5、悬沙浓度分布公式的悬浮指标*uZ，若泥沙容重和水流条件不变，则泥沙颗粒越粗，悬浮指标___a___。(a)越大；(b)越小；(c)不变。6、描述水流运动的基本方程有a、b、c：a)连续方程；b)动量方程；c)能量方程；7、工程上避免和减少空蚀破坏的措施有__a、b、c。a)调整体型；b)掺气；c)使用抗空蚀材料。8、在有压管道的管壁上开一小孔，如果没有液体流出，且向孔内吸气，这说明小孔内液体的相对压强_a___。a)小于零；b)等于零；c)大于零。9、高速水流常形成一些特殊水流现象，如a、b、c等。a)掺气；b)空化；c)冲击波。10、避免渗透破坏的方法有__a、b、c___。a)增大渗径；b)降低渗透坡降；c)降低出口渗透压力。11、河相关系的表达式有a、b、c。a）11QB，b）22QH，c）33QU三、问答题（任选4题，每题15分）1.沙粒在水中匀速沉降时，受到哪些力的作用？这些力与绕流状态的关系如何？（15分）答：泥沙沉降主要受到沙粒的有效重力和绕流阻力作用。绕流阻力与绕流状态有关，泥沙沉降过程中有三种绕流状态：即层流沉降、过渡区沉降和紊流沉降。3绕流状态用颗粒雷诺数dRed，当该雷诺数小于0.5时，沉降为层流，绕流阻力为摩擦阻力；颗粒雷诺数大于1000时沉降为紊流，绕流阻力为压差阻力；颗粒雷诺数在0.5～1000，绕流阻力既有摩擦阻力又有压差阻力。沙粒层流沉降时，STOKES从N-S方程出发推导绕流阻力，再与绕流阻力一般表达式比对，得到层流沉降的阻力系数CD表达式。2.悬移质含沙量垂线分布ROUSE公式存在的主要问题？悬浮指标（*uZ）的物理意义？说明它对含沙量垂线分布的影响。（15分）答：悬沙垂线的ROUSE公式存在的问题：（1）水面y=H，计算的含沙量为0，（2）y=0，按公式计算含沙量趋于无穷大，都与实际不符。悬浮指标的物理概念；悬浮指标对含沙量垂线分布的均匀程度产生影响，悬浮指标小，紊动扩散作用强，含沙量垂线分布的较均匀；悬浮指标大，紊动扩散作用弱，重力作用强，含沙量垂线分布的不均匀。3、有一沉沙池，设计水深h=3.0m，来流流量为4.5m3/s,D=0.5mm。问：1)沉沙池至少应为多宽，才能使池中的平均流速不大于泥沙的起动流速？2）泥沙颗粒从水面沉降到池底需要多长时间？(不计紊动和浓度对沉速的影响)3）沉沙池至少应为多长，才能使来流中的颗粒都沉降在池底？（16分）（提示：沉速公式gDDD—s299，取ν＝10－6m2/s临界起动流速公式：6/114.1DhgDUsc答：1）利用沙莫夫公式：1/61/6332650100031.141.149.80.5100.437/10000.510scQhUUgDmsBhD于是：4.53.430.4370.4373QBmh2）计算沉速：226633310102650100099999.80.5100.0737/0.5100.5101000sgDmsDD4沉降时间t=h/ω=3/0.0737=40.7s3）要将泥沙颗粒全部除去，则有：hLBLhVQ，24.561.060.0737QBLm此时对应的长度L=61.06/3.43=17.8m4、.河床演变的基本原理？若在河道上筑坝蓄水，分析枢纽对下游河道的影响。（15分）答：河床演变原理概念：影响：（1）水沙条件变化（2）对下游河床演变及港航影响：河床下切，床沙粗化；河岸抗冲能力变弱，河道侧向展宽；水位暴涨暴落，船舶难以航行；受水电站运行影响，枯水时间延长。5、简述明渠渐变流与急变流的水力特性。（15分）答：流线的曲率或流线间的夹角较小的液流称为渐变流，流线的曲率或流线间夹角较大的液流称为急变流。由于渐变流的流线曲率或流线间的夹角较小，液体流动过程中引起的加速度和惯性力也较小，可以忽略；反之，急变流则因流线的曲率或流线间的夹角较大，液体流动过程中引起的加速度和惯性力也较大，不可以忽略。6、简述高水头、大流量条件下的泄洪消能布置方式。（15分）答：高水头、大流量条件下的泄洪消能布置一般分为坝身泄洪和岸边泄洪两种布置方式。前者又分为表孔、中孔、深孔和底孔，后者分为泄洪洞和溢洪道。7、分析水流掺气对生态环境的影响。（15分）答：水流掺气对生态环境的影响有正面影响和负面影响。正面影响：水流惨气可以增加水体中的溶解氧，因而工程中常采用水跃等形式进行人工复氧，改善水质；水流掺气还是减免空蚀破坏的有效工程措施。负面影响：水流掺气增加水深，提高边墙高度，增加工程投资；在挑流消能时形成雾化，影响岸坡安全。8、底流消能率主要决定哪一个参数？若库水位不变，单宽流量增大，将对效能率产生何影响？请证明你的观点。（15分）答：底流消能率主要决定收缩断面处的佛汝德数rF，其表达式为：5ccccrgqughuF2/3，而2/1Huc，所以2/14/3crqHF，若H不变，增加单宽流量q，则rF减小，效能率减低。