水 力 学
形 成 性 考 核 册
学生姓名：
学生学号：
分校班级：
中央广播电视大学 编制
使 用 说 明
本考核手册是中央广播电视大学水利水电工程专业"水力学"课程形成性考核的依据，与《水力学》教材（主编 李国庆，副主编 刘之平，中央广播电视大学出版社出版）配套使用。
形成性考核是课程考核的重要组成部分，是强化教学管理，提高教学质量，反馈学习信息，提高学员综合素质和能力的重要保证。
"水力学"课程是水利水电工程专业的主要技术基础课，其特点是既具有丰富的理论，又具有很强的实践性，而且基本概念多，公式多，系数多，学员有时感到抓不住重点。通过形成性考核有助于学员理解和掌握本课程的基本概念、基本理论、基本水力计算方法，明确应掌握的课程重点。同时，形成性考核对于全面测评学员的学习效果，督促和激励学员完成课程学习，培养学员自主学习和掌握知识的能力也具有重要作用。
本课程以计分作业方式进行形成性。全部课程要求完成5次计分考核作业，分别对应于文字教材的1~2章、3~4章、5~6章、7～8章和9~10章。学员应按照教学进度按时完成各次计分作业，教师根据学员完成作业的情况评定成绩，每次作业以100分计，并按5次作业的平均成绩计算学员的形成性考核成绩。
形成性考核成绩占课程总成绩的20%，终结性考试成绩占课程总成绩的80%。课程总成绩满分为100分，60分为及格。
水力学 作业一
说明：本次作业对应于文字教材1至2章，应按相应教学进度完成。
一、单项选择题 （每小题3分，共计12分）
1．在水力学中，单位质量力是指 （ ）
a、单位面积液体受到的质量力；b、单位体积液体受到的质量力；
c、单位质量液体受到的质量力；d、单位重量液体受到的质量力。
2．在平衡液体中，质量力与等压面 （ ）
a、重合； b、平行 c、相交； d、正交。
3．液体只受重力作用，则静止液体中的等压面是 （ ）
a、任意曲面； b、水平面 c、斜平面； d、旋转抛物面。
4．液体中某点的绝对压强为88kN/m2，则该点的相对压强为 （ ）
a、10 kN/m2 b、-10kN/m2 c、12 kN/m2 d、-12 kN/m2
二、填空题 （每小题3分，共计12分）
1．牛顿内摩擦定律适用的条件是 和 。
2．理想液体的概念是指
___________________________________________________。
3．液体中某点的相对压强值为20kN/m2，则该点的绝对压强值为 kN/m2，真空度为 。
4．当压力体与受压面在同一侧，铅垂方向的作用力的方向是向 。
三、判断题 （每小题3分，共计6分）
1．作用任意平面上静水总压力的作用点与平面的形心点重合。 （ ）
2．均质连续静止液体内任何一点的测压管水头等于常数。 （ ）
四、问答题 （每小题4分，共计8分）
1．液体的基本特征是什么？
2．什么是液体的粘滞性？它对液体运动有什么影响？
五、作图题（每小题4分，共计12分）
1．试绘制图中AB面上的静水压强分布图
2．试绘制图中曲面ABC上的水平方向静水压强分布图及压力体图
3．容器内充满了液体，测压管液面如图所示，试绘制图中曲面ABC上的压力体图
题 5 - 1 题 5 - 2
题 5 - 3
六、计算题 （共4题，计50分）
1. 如图所示，平板在水面上作水平运动，速度为v=10cm/s，平板与下部固定底板的距离为δ=1mm，平板带动水流运动速度呈直线分布，水温为20C，试求：作用平板单位面积上的摩擦力。 （10分）
解:
2. 图示为复式比压计，已知油的比重为0.8，水银的比重为13.6，求A，B两点的压强差。 （12分）
解:
3. 如图所示矩形平板闸门AB宽b=3m，门重G=9800N，α=60，h1 =1m，h2=1。73m。试求：
（1）下游无水时启门力T， （7分）
（2）下游有水时启门力T， （7分）
4. 图示为溢流坝上的弧型闸门。已知R=10m，b=8m，α=30°，试求：
（1）作用在弧型闸门上的静水总压力。 （10分）
（2）静水总压力作用点的位置。（4分）
水力学 作业二
说明：本次作业对应于文字教材3至4章，应按相应教学进度完成。
一、单项选择题 （每小题2分，共计10分）
1．过水断面是指 （ ）
a、 与流线平行的断面； b、与流线正交的横断面
c、与流线斜交的横断面； d、与迹线正交的横断面。
2．已知液体流动的沿程水力摩擦系数?与边壁粗糙度和雷诺数Re都有关，即可以判断该液体流动属于（ ）
a、层流区； b、紊流光滑区； c、紊流过渡粗糙区； d、紊流粗糙区
3．有压管道的管径d与管流水力半径的比值d /R= （ ）
a、8 b、4 c、2 d、1
4．已知突扩前后有压管道的直径之比d1/d2 =1：2，则突扩前后断面的雷诺数之比为 （ ）
a、2 b、1 c、0.5 d、0.25
5．层流断面流速分布规律符合 ? ?
a 、对数分布； b 直线分布； c、抛物线分布； d、 椭圆分布 。
二、填空题 （每小题2分，共计12分）
1．恒定流时流线与迹线________________________。
2．恒定渐变流过水断面动水压强的分布特性为_____________________________
_______________________。
3．实际液体在流动时产生水头损失的内因是??????????????????????????????，
外因是?????????????????? 。
4．某种液体流经两根长度相等但粗糙度不同的等直径长直管道，当雷诺数相等时，它们的水头损失在???????????????和?????????????????? 流态与流区内相等。
5．等直径长直管道中，液体的温度不变，当流量逐渐增大，管道内的雷诺数Re将逐渐????????????。
6．判断明渠水流层流或紊流的临界雷诺数Re的数值是??????????????。
三、判断题 （每小题2分，共计12分）
1．水流总是从压强大的地方向压强小的地方流动。 （ ）
2．只有过水断面上各点流速相等的流动才是均匀流 （ ）
3．均匀流与渐变流一定是恒定流，急变流一定是非恒定流。 （ ）
4．根据达西公式hf =λ，层流沿程水头损失与流速平方成正比。 （ ）
5．紊流粗糙区的沿程水头损失系数只与雷诺数有关。 （ ）
6．园管中层流的雷诺数必然大于3000。 ? ?
四、问答题 （每小题5分，共计10分）
1．总水头线、测压管水头线的关系和沿程变化的特点是什么？
2．根据尼古拉兹实验，简单叙述沿程水头损失系数λ在不同流态的变化规律。
五、计算题 （共5题，计56分）
1．管道直径 d = 10 mm，通过流量 Q = 20 cm3/s，运动粘度? = 0.0101 cm2/s。问管中水流流态属层流还是紊流？若将直径改为 d = 30 mm，水温、流量不变，问管中水流属何种流态？ （8分）
解：
2．图示水箱一侧有一向上开口的短管，箱内水位恒定，水通过管嘴向上喷射。若管嘴出口至水箱水面的高度h=5 m，管嘴局部水头损失系数(=0.2，取动能校正系数(=1。求管嘴的出流速度v及此射流达到的高度z。 （ 12分）
解：
3．已知如图所示的文丘里管，管路中通过流量Q = 10 l/s，d1 =5 cm， p1 =78.4 Pa，如果使断面产生真空压强为6.37kPa，问d2应为多少？（不计水头损失） （12分）
解：
4．矩形断面渠道中有一平板闸门，渠宽b＝3m。闸前水深H＝4m，闸下收缩断面水深hc=0.8m，已知渠道流量Q=18m3/s。取动能和动量校正系数均为1。求水流作用于闸门上的作用力，并与按静水压强分布计算作用于闸门上的作用力相比较。 （12分）
解：
5．有一浆砌块石的矩形断面渠道，宽b = 6m，当Q = 14.0m3/s时，渠中均匀水深h = 2m,糙率n = 0.025，试求500m长渠道中的沿程水头损失。 （12分）
解：
水力学 作业三
说明：本次作业对应于文字教材5至6章，应按相应教学进度完成。
一、单项选择题 （每小题2分，共计6分）
1．矩形水力最佳断面的宽深比β= （ ）
a、1； b、2； c、3； d、4
2．在缓坡明渠中不可以发生的流动是 （ ）
a、均匀缓流； b、均匀急流； c、非均匀缓流； d、非均匀急流。
3．长管的总水头线与测压管水头线 （ ）
a、重合； b、相平行的直线； c、相平行呈阶梯状。
二、填空题 （每小题2分，共计10分）
1．根据管道水头损失计算方法的不同，管道可以分为???????和????????。
2．在水击计算中阀门关闭的时间Ts ? 水击相长Tr的水击，称为?????????? 水击，把Ts ? Tr的水击称为??????????水击。
3．水流在明渠中的流态为缓流时，其水深h???? hk，弗汝德数Fr?????1。
（填写? 、? 、?符号）
4．a2型水面曲线是发生在?????? 坡上的 ????????流（指急流或缓流）的水面线，这时弗汝德数Fr沿程 ??????（指增大、减小或不变）
5．已知底宽为b = 6m的矩形渠道中，临界水深为hk =1.37m，则渠道内通过的流量Q=????????????m3/s。
三、判断题 （每小题2分，共计10分）
1．水泵的扬程就是指提水的高程。 （ ）
2．在正坡非棱柱渠道内可以形成均匀流。 （ ）
3．在流量和渠道断面形状一定的条件下，水跃的跃后水深随跃前水深的增大而增大。 （ ）
4．断面比能沿流程总是减小的。 （ ）
5．陡坡渠道中产生均匀流必定是急流。 （ ）
四、问答题 （每小题4分，共计8分）
1．简述明渠均匀流的特征。
2．判别明渠水流的流态有哪几种方法？
五、作图题 （共2题，计8分）
1．定性绘出图示管道（短管）的总水头线和测压管水头线。
2． 定性绘出图示棱柱形明渠内的水面曲线，并注明曲线名称及流态。(各渠段均充分长，各段糙率相同)
(a) (b)
六、计算题 （共6题，计58分）
1．图示用直径d = 0.4m的钢筋混凝土虹吸管从河道向灌溉渠道引水，河道水位为120m，灌溉渠道水位118m，虹吸管各段长度为l1 = 10m，l2 =5m， l3 =12m，虹吸管进口安装无底阀的滤网（ζ= 2.5）,管道有两个60o的折角弯管（ζ=0.55）。 （12分）
求：（1）通过虹吸管的流量。
（2）当虹吸管内最大允许真空值hv =7.0m时，虹吸管的最大安装高度。
解：
2．突然完全关闭管道末端的阀门，产生直接水击。已知水击波速c=1000m/s，水击压强水头H=250m，则管道中原来的流速v0为多少？ （7分）
3．底宽b = 1.5 m的矩形明渠，通过的流量为Q = 1.5 m3/s，已知渠中的水深h = 0.4m，则该处水流的流态为 （7分）
解：
4．有一混凝土护面的梯形渠道，底宽b =10 m，正常水深 h = 3 m，边坡为 1:1，底坡 i =0.001，糙率 n = 0.014。如流动在紊流粗糙区 ，求谢才系数C和均匀流流量。
（10分）
解：
5．有一矩形断面混凝土渡槽(n=0.014)，底宽b＝1.5m,槽长L＝116.5m。进口处槽底高程?=52.06m，当通过设计流量Q＝7.65m3/s时，槽中均匀流水深h0=1.7m，试求渡槽出口的底高程?2？ （10分）
解：
6．在矩形断面水平渠道中设一平板闸门，如图所示，闸门与渠道同为宽度b = 4m，闸孔出流量Q = 12m3/s，闸下收缩断面水深hc =0.4m，产生水跃与下游水流衔接，下游水深ht =1.4m，求跃前水深并判别水跃发生的位置。 （12分）
解：
水力学 作业四
说明：本次作业对应于文字教材7至8章，应按相应教学进度完成。
一、单项选择题 （每小题2分，共计6分）
1．闸孔出流的流量与闸前水头的（ ）成正比。
a、1次方 b、2次方 c、3/2次方 d、1/2次方
2．底流式消能池中产生的水跃应该是 ( )
a、远离式水跃， b、临界水跃 ， c、强淹没水跃 ，
d、淹没系数为1.05～1.1的弱淹没水跃
3．对于底坎为平顶堰的闸孔，相对开度e/H＞ （ ）时的水流运动为堰流。
a、 0.65 b、0.67 c、 0.75 d、2.5
二、填空题 （每小题3分，共计15分）
1．堰、闸出流都属于 流，它们的主要区别在于
。
2．溢流堰的过堰流量与堰顶水头的???????? 次方成正比。
3．当堰顶厚度δ=5m，堰为宽顶堰的堰上水头范围是 。
4．泄水建筑物下游发生远驱水跃，下游收缩断面水深hc的共轭水深hc'' ????????h t。 (ht为下游河道的水深，填写? 、? 、?符号)。
5．工程中应用WES实用堰与其它实用堰型相比具有下列优点
。
三、判断题 （每小题3分，共计12分）
1．其它条件相同时，实用堰的流量系数大于宽顶堰的流量系数。 （ ）
2．影响WES实用堰流量系数的两个因素是：实际水头H与设计水头Hd之比，上游堰高P与设计水头Hd之比。 （ ）
3．底流消能消力池深度是以通过的最大流量作为设计流量的。 （ ）
4．在无坎宽顶堰的计算中没有侧收缩系数，是因为没有侧收缩影响。 （ ）
四、问答题 （每小题4分，共计8分）
1．简述堰的分类和相应的水流运动特征。
2．简述泄水建筑物下游有哪几种消能形式和它们的特点。
五、计算题 （共5题，计61分）
1．如图所示，在溢流坝下游收缩断面hc＝0.315m，溢流坝单宽流量q＝2.45m2/s 。已知下游水深ht＝1.5 m 。（1）试判别是否需要修建消力池？ (2)如需修建消力池，不考虑挖深影响（hc不变）和出池水面跌落ΔΖ，试设计挖深式消能池的池深d，消力池水跃淹没系数取σ'=1.1 。 (14分)
2．有一5孔WES型实用堰。每孔净宽＝8.0 m，堰高P=50 m，堰顶设计水头H＝3.2 m，溢流堰下接远离式水跃。已知WES型实用堰的设计流量系数md＝0.502，侧收缩系数ε＝0.96， （14分）
（1）求实用堰的设计流量Qd，
（2）如果实测堰顶设计水头H＝4.0 m，过堰流量Q为500m3/s，试求流量系数
解：
3．某平底坎水闸，共有10孔，采用平板闸门，每孔宽度为b =4m，闸门开度e = 2m，下游水深ht = 3m，当通过闸孔的流量Q = 470m3/s时，求闸前水头为多少？（10分）
解：
4．一矩形断面陡槽，如图所示，槽宽b =5m， 下接一个宽度相同的缓坡明槽，当通过的流量Q = 20m3/s时，陡槽末端水深h1 =0.5m，下游水深 ht =1.80m，试判别水跃的衔接形式。如果水跃从1一1断面开始发生，所需下游水深应为多少？（12分）
解：
5．某拦河闸共9孔，每孔宽为14m ；闸墩厚为d=3.5m，闸墩头部为半圆形，边墩迎水面为圆弧型，圆弧半径r=5m，计算厚度； 闸前水位高程为18m；闸底板高程为6m；闸前行近流速为=3m/s；下游水位不影响出流。试确定闸门全开时的过闸流量。 （11分）
水力学 作业五
说明：本次作业对应于文字教材9至10章，应按相应教学进度完成。
一、单项选择题 （每小题3分，共计12分）
1. 渗流研究的对象是（ ）的运动规律。
a、重力水； b、毛细水； c、气态水； d、薄膜水。
2. 水力学模型与原型满足流动相似的充分必要条件是两者的（ ）相等。
a、弗汝德数Fr； b、雷诺数Re； c、糙率n； d、牛顿数Ne。
3. 按重力相似准则设计的水力学模型，长度比尺λL=100，模型中水深为0.1米，则原型中对应点水深为和流量比尺为（ ）
a、 1米，λQ =1000； b、10米，λQ =100；
c、1米，λQ =100000； d、10米，λQ =100000。
4. 测量水槽中某点水流流速的仪器有（ ）
a、文丘里计 b、毕托管 c、测压管 d、薄壁堰
二、填空题 （每小题3分，共计12分）
1. 建立渗流模型必须满足 。
2. 渗流达西定律适用的条件是___________________。
3. 渗流系数k与 和 有关。
4. 按重力相似准则设计的溢流坝水力模型，长度比尺λL=25，当模型中某点的流速为v m= o.8m/s，则原型中对应点的流速为vp=????????m/s 。
三、判断题 （每小题3分，共计15分）
1．渗流达西定律适用的条件是恒定均匀层流渗流，并且无渗透变形。 （ ）
2．渗流模型流速与真实渗流流速数值相等。 （ ）
3．两个液流只要在相应点的速度和加速度的大小成比例，则两个液流就是运动相似的。 （ ）
4．进行水力学模型设计，要根据试验场地的大小和供水能力来确定模型的几何比尺。 （ ）
5．棱柱体明渠恒定渐变流的水面曲线有12条，而地下河槽无压渗流的浸润曲线只有4条。 （ ）
四、问答题 （每小题5分，共计15分）
1．建立渗流模型应遵循哪些原则？
2．要实现流动相似三个基本条件以及它们间的关系似什么？
3．简述渗流达西公式与杜皮幼公式有什么不同？
五、计算题 （共4题，计46分）
1．在实验室中根据达西定律测定某种土壤的渗透系数，将土装入直径d =20cm的达西实验装置的圆筒内，在40cm水头的作用下，经过1昼夜测得渗透的水量为15升，两测压管之间的距离为30cm，试求该种土壤的渗透系数。 （12分）
解：
2．直径的圆柱形滤水器，滤水层由均匀砂组成，厚1.5m，渗透系数=0.013cm/s，求在H=0.6m的恒定流情况下，滤水器的渗流流量Q。 (12分)
3．某水库进行放空水库的模型试验，模型的几何比尺λL=100，今在模型中测得放空水库所需时间为12小时，试求原型上放空水库所需的时间。 （11分）
解：
4．以重力相似原则设计的某水工模型，长度比尺λl=25；若原型中闸孔收缩断面处的平均流速vp=7.5m/s，则确定模型中相应收缩断面处的平均流速vm 。如果原型中过闸流量Qp =3000m3/s，则原型中相应的流量为Qm 为多少？ （11分）
解：
★ 水力学 ★
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