环境水力学作业
一、名词解释：
1、示踪质：某一种在水体中扩散和输移时不发生化学和生化反应的物质，并且它的存在不会引起流场特性的改变。
2、剪切流离散：剪切流中由于流速分布不均匀使污染物（或示踪质）随流散开的现象，称之为剪切流离散。
3、时间连续源：污染源处所排放的污染物浓度大小随时间保持不变。
4、污染带宽度：在不受边界约束的情况下，横向扩散的范围可延伸至无穷远，没有什么宽度范围。从实用角度出发，当边远点的浓度为同一断面上最大浓度的5%时，该点即认为是污染带的边界点。
5、生化需氧量：在好气性条件下，细菌把有机废物氧化成二氧化碳、水和其它简单无机物质，其所需氧气的数量称为生化需氧量。
6、5日生化需氧量:在温度为20℃条件下，测定细菌在5日内分解某有机物质所消耗的氧气数量，这种生化需氧量称为5日生化需氧量以mg/l 计。
7、水质模型：水质模型是一些描述水体（如河流、湖泊等）的水质要素（如DO,BOD 等），在其它诸因素（如物理、化学、生物等）作用下随时间和空间变化关系的数学表达式。
8、BOD ：即生化需氧量。它是测定某一数量有机物对水体潜在污染能力的一个最常用的参数。BOD 值越高，说明水中有机物含量越多，因此BOD 值可反映水体受有机物污染的程度。
二、回答问题：
1、简述分子扩散的菲克定律，分子扩散方程，写出其表达式及各项意义。 答：分子扩散的菲克定律是：单位时间内通过单位面积的溶解物质的质量与溶解物质质量浓度在该面积法线方向的梯度成比例，用数学表达式表示为：
i i c q D x ?=-?，分子扩散方程：222222x y z c c c c D D D t x y z
????=++????其中c 为溶质浓度，i D 为各个方向的分子扩散系数，q i 为扩散通量。
2、写出一维分子扩散方程的基本解该基本解，该基本解对求解紊动扩散、剪切流离散有何意义？
答：
一维分子扩散方程的基本解为：2
(,))4x c x t Dt =-。当知道一维
分子扩散方程的基本解，就可以将紊动扩散、剪切流离散与分子扩散进行比较，
通过转换成分子扩散方程的形式，这样便可利用一维分子扩散方程的基本解继而得到紊动扩散、剪切流离散的解。
3、污染源的移流扩散方程与分子扩散方程有何不同？如何利用分子扩散方程的基本解求解移流扩散方程？
答：分子扩散方程研究的是污染物在静水中的扩散。而移流扩散方程研究的是污染物在作层流运动的水体中的随流输移和分子扩散。采用动坐标系，用新坐标,x x ut =-代替原来的x 坐标即可，转换成纯分子扩散，这样就可以利用分子扩散方程基本解求解移流扩散方程。
4、分子扩散系数D与紊动扩散系数E、纵向离散系数E
l
意义有何区别？
紊动扩散系数E它与流动状态和紊流结构有关，一般来说，它在不同的空间位置和不同方向上的值是不相同的。而分子扩散系数D是流体和扩散质固有的物
理属性，它与流动状态无关。纵向分散系数
l
E是通过类比分子扩散系数来定义
的。
l
E反映了断面流速分布不均匀所产生的纵向纵向对流分散作用，与分子扩散类似，对于一维分散方程来说，它在整个断面上取一个值。
5、离散与扩散有何区别?如何确定紊流管流的纵向离散系数、明渠水流的纵向离散系数？
答：离散是由于流速沿断面具有梯度，即流速沿横断面上的分布不均匀所产生的。而扩散包含分子扩散和紊动扩散。分子扩散是指在水体中由于污染物浓度分布的不均匀性存在浓度梯度由高浓度向低浓度扩散的现象。紊动扩散是由于水体中存在脉动流速而引起的污染物质的质量传输。泰勒把紊流的分散与层流的分散相类比，并把他的分析方法推广到圆管紊流中去。当扩散时间足够长时，可认为纵向离散与径向紊动扩散相平衡。但首先要确定紊流流速分布和径向紊动扩散系数的确定。泰勒采用了圆管时均流速确定了紊流流速分布，紊动扩散系数通过雷诺类比求得；再通过数学工具的推导，最终确定了紊流管流的纵向离散系数
K=10.06au
*，其中a为管半经，u
*
为摩阻流速。埃尔德应用泰勒的方法分析了明
渠水流的纵向离散系数，得到K=5.86hu
*
,h为水深。
6、定性绘制中心排放沿河道中心线及岸边的纵向浓度分布曲线。说明岸边排放的纵向浓度分布曲线与中心排放的关系。
当x=0.1所对应的距离就是断面上达到均匀混合所需的距离Lm ，岸边排放需要四倍的中心排放距离才能达到断面上的均匀混合。
7、何谓复氧？简述复氧过程的途径。
答：水中氧气不断地消耗，同时也会得到补充，称为复氧。途径：除上游河水所带来的溶解氧，还有大气通过与水的交界面向水体输氧，另外水生植物白天通过光合作用产生氧气。
8、何谓水质模型？其意义何在？
答：水质模型是一些描述水体（如河流、湖泊等）的水质要素（如DO,BOD 等），在其它诸因素（如物理、化学、生物等）作用下随时间和空间变化关系的数学表达式。建立水质模型的意义就是力图把这些互相制约因素（如水力学、水文、物理、化学、生物、生态、气候等）的定量关系确定下来，对水质进行预报，为水质的规划、控制和管理服务。
三、计算题
测得一流量Q=103.7m 3/s 的明渠水力要素如下：U=1.05m/s ，h=1.09m ，B=90.6m ，u *=0.07m/s ，S f =0.0005。明渠水流为均匀流，缓流及紊流。有盐浓度C u =30kg/m 3的废水以流量Q u =0.5m 3/s 排放到明渠中。
试对废水投放点分别位于明渠中心或侧壁两种情况下的横向扩散进行研究。假定垂向扩散瞬间完成。
（1） 计算上述两种情况下在明渠整个宽度上达到完全混合所需要的距离。 （2） 计算并绘制在L 1=0.5km 及L 2=20km 两个断面上废水浓度的横向分布。 解:（1）横向扩散系数：z E =0.15h *u =0.15*1.09*0.07=0.01145
中心排放 Lm=0.1*
z E B u 2
∴Lm=0.1*1.05*
()01145
.06.902
=75
岸边排放Lm '
=0.4z
E B u 2
=301.1km
(2) 中心排放
当L1=0.5km=500m
污染带宽：2b=2*3.46
u
x E z =6.92
05
.1500
*01145.0=16.15m
同理当L2=20km=20000m 2b=102.17m 在500m 处:
由)0,(),(x c b x c =exp(-x
E b u z 42)=0.05=exp(-500*01145.0*4*05.12b ) 得b=8.08m
0.5km 处断面上最大浓度
.
=
05
.1/500*01145.0*409.1*05.130
*5.0.
π=1.58g/L
所以5% Cmax=0.079g/L
浓度为最大浓度的50%处的b 为：
由)0,(),(x c b x c =exp(-x
E b u z 42
)=0.5代入有关值得b=3.89m 浓度为最大浓度的90%处的b=1.52m
浓度为最大浓度的80%~40%处的b 依次为2.21m,2.79m,3.34m,3.89m,4.47m b -8.08 -4.47 -3.89 -3.34 -2.79 -2.21 -1.52 0 c 0.079 0.632 0.79 0.948 1.106 1.264 1.422 1.58 b 1.52 2.21 2.79 3.34 3.89 4.47 8.08 c 1.422 1.264 1.106 0.948 0.79 0.632 0.079
20km 处断面上最大浓度
由)0,(),(x c b x c =exp(-x
E b u z 42
)=0.05=exp(-20000*01145.0*4*05.12b ) 得b=51.12m
Cmax=
-
-
u
x E h u z m
/4.
π=
05
.1/20000*01145.0*409.1*05.130
*5.0.
π=0.25g/L
所以5% Cmax=0.013g/L
浓度为最大浓度的90%处的b=9.58m 浓度为最大浓度的80% 40%处的b 依次为
13.95m,17.63m,21.11m,24.59m,28.27m
由岸边排放浓度与中心排放浓度规律可知岸边排放浓度是中心排放浓度的2倍
四、计算题
废水经初步处理后，五日生化需氧量为130毫克/升，排污量为75000米。河流最小流量为，五日生化需氧量为2毫克，流速为。废水与河水混合后，水温为20℃，溶解氧为饱和溶解度的75%，。试求临界点和临界点上、下各为距离处的氧垂值，并绘制出氧垂曲线。 解：
废水五日耗氧量BOD 5=130mg/L 河水五日耗氧量BOD 5=2mg/L 1 混合水温为T=20℃ 2 混合水溶解氧：
排污流量75000 m 3/日合为0.868 m 3/s
由T=20℃ 查表得 O s =9.17mg/L 河水的溶解氧=9.17*75%=6.88mg/L
混合水体溶解氧：868
.0688
.6*6+=6.01mg/L
混合水体5日生化需氧量：6868.02
*6130*868.0++=18.18mg/L
初始生化需氧量L0=
))5(exp(1)
5(1k L --= )
5*25.0exp(118.18--=25.48mg/L
初始氧亏D0=9.71-6.01=3.7mg/L Xc=
12k k U
-ln{12k k [1-（12k k -1）0
0L D ]}
12k k =25.04.0=1.6 00L D =48.257.3=0.145 12k k -=0.15 U=2.4*24=57.6km/日 所以 Xc=145.53km 氧亏D=1
20
1k k L k -[exp （-xk 1/u ）-exp （-xk 2/u ）]+D 0exp （-xk 2/u ） D=
25
.04.048
.25*25.0-[exp （-x*0.25/57.6）-exp （-x*0.4/57.6）]+3.7*exp
（-x*0.4/57.6） =42.47* [exp （-x*0.25/57.6）-exp （-x*0.4/57.6）]+3.7*exp （-x*0.4/57.6） 当x=0.25* Xc=36.38km 时 D=6.15 mg/L
当x=0.5* Xc=72.77km 时
D=7.58 mg/L
当x=0.75* Xc=109.15km 时
D=8.27 mg/L
当x= Xc=145.53km 时
D=8.47 mg/L 单位：ｘ（Ｋｍ）Ｄｏ（ｍｇ／ｌ）
x= 0 36.38 72.76 109.14 145.52 181.9 218.28 254.66 Do= 5.47 3.01788 1.59202 0.89337 0.69985 0.8477 1.21714 1.72153 x= 291.04 327.42 363.8 400.18 436.56 472.94 509.32
Do= 2.29898 2.90605 3.51298 4.10002 4.65473 5.1699 5.64205
五、对近5年的环境水力学的研究进展进行综述，并查阅2篇近5
年有关环境水力学方面的研究论文，并说明其内容摘要、主要观点、研究方法及结论。
综述：环境水力学是一门新兴学科,其研究内容尚在探索与发展之中。广义地讲,环境水力学研究与环境有关的水力学问题,除水污
染、水生态问题外,还有许多其它方面的问题,如水土保持、河道冲
淤、洪水破坏作用、冰凌水力学等。20世纪70 年代以来,随着水环
境问题研究的深入和相关学科及应用技术的发展,环境水力学无论
在深度和广度上都取得了很大的进展。
1.研究对象由无生命的组分进入有生命的组分,环境水力学向
生态水力学发展。
20世纪60年代以前,环境水力学仅限于研究水域中非生命物质的扩散、输移与转化的规律。70年代以来,随着水体富营养化等生
态问题的突显,其研究对象扩展到藻类、浮游动物、鱼类、底栖动物
等水生生物。水流条件、边界条件、非生物组分与生物组分间的相互作用,以及水生生物组分间的食物链关系成为环境水力学研究的
重要内容,污染动力学与生长动力学结合,使环境水力学向着生态水力学发展。
2.与“3S”结合,水流-水质模型的研究范围由单一的局部水域向流域级的综合水域发展。
“3S”是指地理信息系统GIS、遥感系统RS、全球定位系统GPS。
以往的一些水流-水质模型常常是针对单一流动型式的局部水域,如河流、湖泊、水库、河口等,而像BASIN、MIKE、SHE、GENSCN、MMS等后期的模型则可适用于包括支流、干流、闸坝等工程形成的
湖泊水库,具有非恒定流动特性的感潮河段与河口等的流域性水域。这一方面,要求模型在空间上具有多维计算的功能,在时间上具有非恒定与动态计算的能力;另一方面,为实现快速可靠的计算,还必须
为计算模型迅速地提供大量的地形、水文、水质、点污染源和面污染源等实际资料,并快速进行处理,这就促使计算模型与“3S”结合。GIS技术可把复杂多变的自然、社会变化以及变化过程以图形、图像的方式进行数字化处理。在其空间和属性库中输入河道基本数据、水文及污染源数据,利用其空间数据库的采集、管理、操作和分析能力,可使水质监测与评价产生全新的面貌。通过水流-水质模型计算,可得出反映水域水流、水质变化特性的断面位置,并以逼真的图像显示水域水流水质变化的空间特征、统计特性和未来趋势等。
3. 自20世纪60年代以来,在地球物理、生命科学、材料科学、
遥感技术、模式识别、信号(图像)处理、工业控制乃至经济决策等众多的科学领域中,都提出了各自领域的反问题。近年来,环境水力学反问题作为一个交叉热点课题正逐渐受到国内外众多学者的关注,并取得了一些阶段性研究成果规律。所为环境水力学反问题是指已知污染物时空分布的部分信息反求水环境系统控制方程(模型结构
及参数)、边界条件、初始条件等部分信息。通过环境水力学反问题研究可以实现对水流及伴随水流运动的污染物质迁移、输运过程的
识别和控制,使得水环境系统能真正达到可持续发展的战略目标并
真正受到有效的保护。未来环境水力学反问题领域的研究将采用多学科、多方位、多层次、新技术的研究方法和技术手段,促进人口、社会经济和资源环境的可持续发展。
（二）查阅论文：
《环境科学与管理》2007年2期“基于GIS的河流水环境污染模拟研究”。
摘要: 环境是人类赖以生存和发展的基本条件,环境污染问题已经成为威胁人类生存的头号问题之一,尤其是水环境污染更是直
接危及到人类的生命和健康。本文以黄河某河段的硫化物污染为例,基于GIS技术和水环境数值模拟方程,研究污染物在水环境中的运移扩散规律,并实现污染物扩散的可视化表达,探索污染控制和治理的新方法。
研究方法：基于GIS技术和水环境数值模拟方程,即根据流体力学和污染物迁移转化规律,在一定的边界条件和初始条件下,对水流运动和污染物变化进行数值分析。
结论：本文将GIS技术与水质数学模型结合起来,提出了基于GIS技术的水质污染模拟可视化表达开发流程和技术方法,并对黄河三门峡段硫化物迁移扩散污染过程进行了动态模拟,水环境模拟的
成果已经应用与<河南省水环境地理信息系统>中,为河南省水环境
综合整治与管理走向定量化、科学化提供了一种崭新的思路和可靠的技术支持。
《水力发电学报》2007年4期“突然排污时计算河流水质参数的直线解析法”。
摘要:提出了一种在河流突然排污情况下,分析河段下游两个时刻的c～x数据,确定河流水质参数与排放参数的方法。将描述一维河流水质的解析解进行适当变化,根据相关极值法的原理,推导出了计算相应两个浓度观测时刻的中间参数的公式。在此基础上,推导出了河流断面平均流速的计算公式。将c～x数据转化为Y～X中间计算数据,分别建立了相应两个观测时刻的Y～X直线方程,应用线性回归法或直线图解法,能够分别确定两个直线方程的直线常数。利用直线常数和中间计算参数值,可以分别计算出污染物的排放时间、排放位置坐标、河流纵向离散系数、断面平均流速和排放参数等参数值。最后,利用算例说明了方法的具体运算步骤。
主要观点：作者提出一种同时分析两个观测时刻的c～x数据的新方法,其不仅可以计算出诸如河流纵向离散系数D、断面平均流速V 和排放参数W/A等水质参数之值,也能够同时确定污染物的排放时间
t
0和排放点的位置坐标x
。
结论：理论推导与数字算例表明,与现有分析一维河流水团示踪
试验数据,计算河流水质参数的方法相比较,文中提出的分析突然排污情况下的河流下游河段中两个时刻污染物浓度随距离变化数据方
法的最主要特点,是其不仅可以同时确定河流的纵向离散系数D、断面平均流速V和排放参数W/A,而且也可以确定污染物的排放时间t
。另一方面,文中方法的全部计算过程可以程序化,和排放位置坐标x
由计算机完成数据分析工作。
环境水力学报告
研究生姓名陶洪飞
指导教师邱秀云教授
学号09020077
专业名称水力学及河流动力学所在学院水利与土木工程学院
新疆·乌鲁木齐
二○一○年六月
国家开放大学电大《环境水力学》形成性考核3个
环境水利学形成性考核册
使用说明 形成性考核是课程考核的重要组成部分，是强化和调节教学管理，提高教学质量，反馈学习信息，提高学习者综合素质能力的重要保证。 “环境水利学”是工学科水利水电工程专业的一门专业必修课。通过本课程的学习，使学生了解环境水利的发展过程，认识水环境干扰与变化的规律，掌握水环境保护与修复的基本知识和技术、水利水电工程的环境影响及其评价方法，了解水利水电工程的环境管理。课程主要包括：环境水利基础知识；水体污染与水体自净；水利工程的环境影响；水环境的修复与管理；水质模型与水环境容量；水利工程的环境影响评价；了解水利工程的环境管理等内容。为从事与环境有关的专业技术工作打下基础。 本课程紧密联系水利水电建设实际，同时由于国民环境意识的提高以及国家建设坚持和谐可持续发展的基本指导思想，课程相关内容具有不断更新的特点。另外，环境水利所涉及的知识范围很广，除了水利工程技术，还涉及环境科学、生态学等多个学科，课程内容也比较多，给学习带来一定困难。 水利水电工程专业以在第一线工作的技术人员为主要培养对象，以业余学习为主要方式，旨在提高学习者的文化素质和专业技术水平。本形成性考核册的编写，考虑到学员的能力和环境，贯彻以“学生自学为中心”的教育思想，循序渐进，理论联系实际，努力做到介绍学科最新知识，学以致用，培养学生分析和解决实际问题的能力。 本课程以计分作业方式进行形成性考核。全部课程要求完成4次计分作业，分别对应于文字教材的1~2章、3~4章、5~6章和7~8章。学员应按照教学进度及时完成各次计分作业。每次计分作业满分为100分，由教师按照学员完成作业的情况评定分数，并按4次作业的分数计算学员的计分作业总成绩。因各次作业量不同，应按4次作业的加权平均分数计算总成绩（即形成性考核成绩），计算公式为： 形成性考核成绩 = 计分作业总成绩 = 第1次作业分数╳0.2 + 第2次作业分数╳0.3 + 第3次作业分数╳0.3 + 第4次作业分数╳0.2 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。 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。
水力学作业
1、如图4-5所示，设某虹吸管a=2m, h=6m, d=15cm 。试求： （1） 管内的流量。 （2） 管内最高点S 的压强。 （3） 若h 不变，点S 继续升高（即a 增大，而上端管口始终侵入水内），问使 虹吸管内的水不能连续流动的a 值为多大？ 2、有一倾斜放置的渐粗管如图4-6所示，A-A 与B-B 两过水断面形心点 的高差为1.0m 。断面A-A 管径a d =200mm,形心点压强Pa=68.5kpa 。断面B-B 管径B d =300mm ，形心点压强B p =58kpa ，断面平均流速B V =1.5m/s ，试求 （1）管中水流的方向。 （2）两端面之间的能量损失。 （3）通过管道的流量。 3、图4-7所示为文丘里流量计测量水管中的流量，已知1d =0.3m ，2d =0.15m ，水银压差计中左右水银面的高差为h Δ=0.02m ，试求流量Q
4、矩形断面的平底渠道，宽度B=2.7m，渠底在某段面出抬高0.5m，已知该断面上游水深为2m，下游水面降低0.15m（见图4-8），忽略渠道边壁和渠底的阻力。试求： （1）渠底的流量。 （2）水流对底坎的冲击力。 5、利用皮托管原理测量输水管中的流量如图所示。已知输水管直径d=200mm，测得水银差压计读书h p=60mm，若此时断面平均流速v=0.84u max，这里u max为皮托管前管轴上未受扰动水流的流速，问输水管中的流量Q为多大？
6、有一渐变输水管段，与水平面的倾角为45o，如图所示。已知管径d1=200mm，d2=100mm，两断面的间距l=2m。若1-1断面处的流速v1=2m/s，水银差压计读数h p=20cm，试判别流动方向，并计算两断面间的水头损失h w和压强差p1-p2。 7、图示管路由两根不同直径的管子与一渐变连接管组成。已知d A=200mm， d B=400mm，A点相对压强p A=68.6kPa，B点相对压强p B=39.2kPa，B点的断面平均流速v B=1m/s，A、B两点高差△z=1.2m。试判断流动方向，并计算两断面间的水头损失h w。 8、已知图示水平管路中的流量q V=2.5L/s，直径d1=50mm，d2=25mm，，压力表读数为9807Pa，若水头损失忽略不计，试求连接于该管收缩断面上的水管可将水从容器内吸上的高度h。
水力学基础试题二(含答案)
试卷2 一 、选择题：（每题3分，共30分） 1液体运动粘性系数的量纲为 A TL -1 B ML -1T -1 C L 2/T 2 D L 2T -1 2在恒定流中 A 流线一定相互平行 B 断面平均流速必定沿程不变 C 不同瞬时流线可能相交 D 同一点处不同时间的动水压强相等 3圆管是层流，实测管轴上流速0.4m/s ，则断面平均流速为 A 0.4m/s B0.32m/s C0.2m/s D0.1m/s 4表示惯性力和粘性力之比的无量纲数为： A 弗劳德数 B 欧拉数 C 雷诺数 斯特罗哈数 5 明渠均匀流的断面单位能量中，单位势能与单位动能相等，则可判定此水流为 A 缓流 B 急流 C 临界流 D 无法判定 6 A 、B 两根管道，A 管输水，B 管输油，其长度，管径，壁面粗糙度和雷诺数相同，则 沿程水头损失之间的关系为： A h A =h B B h A >h B C h A
水力学作业答案
水力学作业答案 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
1.1图示为一密闭容器，两侧各装一测压管，右管上端封闭，其中水面高出容器水面3m ，管内液面压强0p 为 78kPa ；左管与大气相通。求： （1）容器内液面压强c p ； （2）左侧管内水面距容器液面高度h 。 解： 0789.83107.4kPa c p p gh ρ=+=+?=右 （2） 107.498 0.959m 9.8 c a p p h g ρ--= == 1.2 盛有同种介质（密度 3A 1132.6kg/m B ρρ==）的两容器，其中心点A 与B 位于同一高程，今用U 形差压计测定A 与B 点之压差（差压计内成油，密度 30867.3kg/m ρ=），A 点还装有一水银测压计。其他有关数据如图题1.2所示。问： （1）A 与B 两点之压差为多少？ （2）A 与B 两点中有无真空存在，其值为多少？ 解：（1） ()011A A e B B e p gh gh p g h h ρρρ--=-+ 3A 1132.6kg/m B ρρ== ()()011132.6867.39.80.2519.99Pa B A A p p gh ρρ-=-=-??= （2）136009.80.041132.69.80.055886.17Pa A Hg A p gh gs ρρ=--=-??-??=- 因此A 点存在真空 15,20,4s cm h cm h cm ===
519.995366.18Pa B A p p =+=- 因此B 点也存在真空。 1.3 图示一圆柱形油桶，内装轻油及重油。轻油密度1ρ为3663.26kg/m ，重油密度2ρ为3887.75kg/m ，当两种油重量相等时，求： （1）两种油的深度1h 及2h 为多少？ （2）两测压管内油面将上升至什么高度？ 解：（1）两种油的重量相等，则 1122gh A gh A ρρ=①，其中A 为容器的截面积。 又有125h h +=② 解①②得1 2.86m h =，1 2.14m h =。 （2）轻油测压管在页面处。 11211222 gh gh p h h h g g ρρρρρρ+'= ==+，其中h '为轻油测压管中液面高度；h 为测压管位置距分界面的距离。 ()1112110.747 2.860.72m h h h h ρρ?? '+-=-=-?= ??? 1.4 在盛满水的容器盖上，加上6154N 的载荷G （包括盖重），若盖与容器侧壁完全密合，试求A 、B 、C 、D 各点的相对静水压强（尺寸见图）。 解：461547839.49Pa 3.1411 A B G p p A ?== ==?? 37839.491109.81227.46kPa C D A p p p gh ρ==+=+???= 1.5 今采用三组串联的U 形水银测压计测量高压水管中压强，测压计顶端盛水。当M 点压强等于大气压强时，各支水银面均位于0-0水平面上。今从最末一组测压计右支测得水银面在0-0平面以上的读数为h 。试求M 点得压强。
电大环境水力学作业题.
环境水利学 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 本考核册是中央广播电视大学水利水电工程专业“环境水利学”课程形成性考核的依据，与《环境水利学》教材（许士国主编，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，是强化和调节教学管理，提高教学质量，反馈学习信息，提高学习者综合素质能力的重要保证。 “环境水利学”是中央广播电视大学工学科水利水电工程专业的一门专业必修课。通过本课程的学习，使学生了解环境水利的发展过程，认识水环境干扰与变化的规律，掌握水环境保护与修复的基本知识和技术、水利水电工程的环境影响及其评价方法，了解水利水电工程的环境管理。课程主要包括：环境水利基础知识；水体污染与水体自净；水利工程的环境影响；水环境的修复与管理；水质模型与水环境容量；水利工程的环境影响评价；了解水利工程的环境管理等内容。为从事与环境有关的专业技术工作打下基础。 本课程紧密联系水利水电建设实际，同时由于国民环境意识的提高以及国家建设坚持和谐可持续发展的基本指导思想，课程相关内容具有不断更新的特点。另外，环境水利所涉及的知识范围很广，除了水利工程技术，还涉及环境科学、生态学等多个学科，课程内容也比较多，给学习带来一定困难。 开放式教育是新型的远距离教育模式。水利水电工程专业以在第一线工作的技术人员为主要培养对象，以业余学习为主要方式，旨在提高学习者的文化素质和专业技术水平。本形成性考核册的编写，考虑到学员的能力和环境，贯彻以“学生自学为中心”的教育思想，循序渐进，理论联系实际，努力做到介绍学科最新知识，学以致用，培养学生分析和解决实际问题的能力。 本课程以计分作业方式进行形成性考核。全部课程要求完成4次计分作业，分别对应于文字教材的1~2章、3~4章、5~6章和7~8章。学员应按照教学进度及时完成各次计分作业。每次计分作业满分为100分，由教师按照学员完成作业的情况评定分数，并按4次作业的分数计算学员的计分作业总成绩。因各次作业量不同，应按4次作业的加权平均分数计算总成绩（即形成性考核成绩），计算公式为： 形成性考核成绩 = 计分作业总成绩 = 第1次作业分数╳+ 第2次作业分数╳+ 第3次作业分数╳ + 第4次作业分数╳ 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。 环境水利学作业一
水力学模拟题及答案
水力学模拟试题库 一、判断题: (20分) 1.液体边界层的厚度总是沿所绕物体的长度减少的。（） 2.只要是平面液流即二元流，流函数都存在。（） 3.在落水的过程中，同一水位情况下，非恒定流的水面坡度比恒 定流时小，因而其流量亦小。（） 4.渗流模型中、过水断面上各点渗流流速的大小都一样，任一点 的渗流流速将与断面平均流速相等。（） 5.正坡明槽的浸润线只有两种形式，且存在于a、c两区。（） 6.平面势流的流函数与流速势函数一样是一个非调和函数。 （） 7.边界层内的液流型态只能是紊流。（） 8.平面势流流网就是流线和等势线正交构成的网状图形。 （） 9.达西公式与杜比公式都表明：在过水断面上各点的惨流流速都与断面平均流速相等。（） 10.在非恒定流情况下，过水断面上的水面坡度、流速、流量水位 的最大值并不在同一时刻出现。（） 二、填空题: (20分) 1.流场中，各运动要素的分析方法常在流场中任取一个微小平行六面体来研究，那么微小平行六面体最普遍的运动形式有：，，，，四种。 2.土的渗透恃性由：，二方面决定。 3.水击类型有：，两类。 4.泄水建筑物下游衔接与消能措施主要有，，三种。 5.构成液体对所绕物体的阻力的两部分是：，。 6.从理论上看，探索液体运动基本规律的两种不同的途径是：，。 7.在明渠恒定渐变流的能量方程式：J= J W+J V +J f 中，J V的物理意义是：。
8.在水力学中，拉普拉斯方程解法最常用的有：，，复变函数法，数值解法等。 9.加大下游水深的工程措施主要有：，使下游形成消能池；，使坎前形成消能池。 三计算题 1(15分).已知液体作平面流动的流场为： u x = y2–x2+2x u y = 2xy–2y 试问：①此流动是否存在流函数ψ，如存在，试求之； ②此流动是否存在速度势φ，如存在，试求之。 2(15分).某分洪闸，底坎为曲线型低堰．泄洪单宽流量q=11m2/s,上下游堰高相等为2米，下游水深h t=3米，堰前较远处液面到堰顶的高度为5米，若取?=0.903，试判断水跃形式，并建议下游衔接的形式。（E0=h c+q2/2g?2h c2） 3(15分).设某河槽剖面地层情况如图示，左岸透水层中有地下水渗入河槽，河槽水深1.0米，在距离河道1000米处的地下水深度为2.5米，当此河槽下游修建水库后，此河槽水位抬高了4米，若离左岸 1000米处的地下水位不变，试问在修建水库后单位长度上渗入流量减少多少? 其中 k=0.002cm/s ； s.i=h2-h1+2.3h0lg[(h2-h0)/( h1-h0)]
环境水力学复习题
一、选择题： 1、对线性问题应用叠加原理时，下列说法不正确的是( ) A. 多个污染源输入时，可分别计算每个污染源的浓度响应，再进行浓度叠加 B. 对空间起始分布源输入，可将起始分布源分解为若干瞬时平面源，再对每个瞬时源引导的浓度进行求和 C. 对恒定连续源输入，可将连续源按时间分解为若干瞬时源，再对每个瞬时源引导的浓度进行求和 D. 断面上某点流速可分解为平均速度、偏差速度和脉动速度之和 2、下列说法不正确的是( ) A. 分子扩散方程实质上是质量守恒原理在环境水力学中的应用 B. 宽浅型河流的分散系数一定与河流水深成正比 C. 误差函数)(z erf 始终是增函数 D. 分子扩散系数z y x D D D ≠≠，即不符合各向同性 3、上游来水COD Cr (u)=14.5mg/L ，Q u =8.7m 3/s ；污水排放源强COD Cr (e)=58mg/L ，Q e =1.0m 3/s 。如忽略排污口至起始断面间的水质变化，且起始断面的水质分布均匀，则采用完全混合模式计算得到其浓度为( )。 A. 20.48mg/L B. 17.98mg/L C. 18.98mg/L D. 19.98mg/L 4、下列不属于瞬时源浓度解的有( ) A.?? ????-=222exp )0,0,(z z y H U m x c σσσπ B. ?????????? ??++???? ??-= )exp(442),(0 D xu Dt ut x erfc Dt ut x erfc c t x c C. ?????????? ??---???? ? ?+-= Dt b ut x erf Dt b ut x erf c t x c 442 ),(0 D. ( ) ?? ????++--= Dt z y ut x Dt M t z y x c 4)(exp 4),,,(2223 π 5、下列说法不正确的是（ ） A. 物理过程：指污染物在水体中的混合稀释和自然沉淀过程 B. 化学过程：指污染物在水体中发生的理化性质变化等化学反应，对水体净化起作用的主要是氧化还原反应 C. 生物自净过程：微生物在溶解氧充分的情况下，将一部分有机污染物当食饵消耗掉，将另一部分有机物氧化分解为无害的简单无机物 D. 紊动扩散：指水流的紊动作用引起的水中污染物自低浓度向高浓度区域扩散过程 6、河流稀释混合模式中，点源稀释混合模型是（ ） A. ()Q W Q Q c Q c c s e e u u 4.86+ += B. ()()e u e e u u Q Q Q c Q c c ++= C. d t k c c 101+= D. ?? ???? -=V x k c c 86400ex p 10
水力学：作业及答案
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 （c ） 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 （d ） 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 （b ） 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/m 2 ，则该点的相对压强为 （ b ） a 、10 kN/m 2 b 、-10kN/m 2 c 、12 kN/m 2 d 、-12 kN/m 2 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 层流运动 和 牛顿液体 。 2．理想液体的概念是指 。没有粘滞性的液体 3．液体中某点的相对压强值为20kN/m 2 ，则该点的绝对压强值为 kN/m 2 ，真空度为 。118、0 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 。下 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？ 答案：易流动的、不意被压缩的、均匀等向的连续介质。 2．什么是液体的粘滞性？它对液体运动有什么影响？ 答案：对于流动的液体，如果液体内部的质点之间存在相对运动，那么液体质点之间也要产生摩擦力来反抗这种相对运动的发生，我们把液体这种相对运动的发生，我们把液体的这种特性称为粘滞性；黏滞性是液体在流动中产生能量损失的根源 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 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:
水力学作业题答案
第一章 绪论 1-1．20℃的水2.5m 3 ，当温度升至80℃时，其体积增加多少？ [解] 温度变化前后质量守恒，即2211V V ρρ= 又20℃时，水的密度3 1/23.998m kg =ρ 80℃时，水的密度32/83.971m kg =ρ 32 1 125679.2m V V == ∴ρρ 则增加的体积为3 120679.0m V V V =-=? 1-2．当空气温度从0℃增加至20℃时，运动粘度ν增加15%，重度γ减少10%，问此时动力粘度μ增加多少（百分数）？ [解] 原原ρννρμ)1.01()15.01(-+== 原原原μρν035.1035.1== 035.0035.1=-=-原 原 原原原μμμμμμ 此时动力粘度μ增加了3.5% 1-3．有一矩形断面的宽渠道，其水流速度分布为μρ/)5.0(002.02 y hy g u -=，式中ρ、μ分别为水的密度和动力粘度，h 为水深。试求m h 5.0=时渠底（y =0）处的切应力。 [解] μρ/)(002.0y h g dy du -= )(002.0y h g dy du -==∴ρμ τ 当h =0.5m ，y =0时 )05.0(807.91000002.0-??=τ Pa 807.9= 1-4．一底面积为45×50cm 2，高为1cm 的木块，质量为5kg ，沿涂有润滑油的斜面向下作等速运动，木块运动速度u=1m/s ，油层厚1cm ，斜坡角22.620 （见图示），求油的粘度。
[解] 木块重量沿斜坡分力F 与切力T 平衡时，等速下滑 y u A T mg d d sin μθ== 001 .0145.04.062 .22sin 8.95sin ????= = δθμu A mg s Pa 1047.0?=μ 1-5．已知液体中流速沿y 方向分布如图示三种情况，试根据牛顿内摩擦定律y u d d μ τ=，定性绘出切应力沿y 方向的分布图。 [解] 1-6．为导线表面红绝缘，将导线从充满绝缘涂料的模具中拉过。已知导线直径0.9mm ，长度20mm ，涂料的粘度μ=0.02Pa ．s 。若导线以速率50m/s 拉过模具，试求所需牵拉力。（1.O1N ） [解] 2 53310024.51020108.014.3m dl A ---?=????==π N A h u F R 01.110024.510 05.05002.053=????==∴--μ 1-7．两平行平板相距0.5mm ，其间充满流体，下板固定，上板在2Pa 的压强作用下以0.25m/s
环境水力学案例分析
1、 某河段河水的水温为15 oC ，水力水质数据如下图，试计算距始端60，90km 处的 BOD 、DO 浓度值。 Q 11L 11O 11 解：此题不考虑弥散作用。使用Streeter-Phelps 模型： ) (211s O O K L K dx dO u L K dx dL u -+-=-=在上边界给定L(0)=0L ,O(0)=0O 的条件下，其解为： ) ()(//2 101/0/02121u x K u x K u x K s s u x K e e K K L K e O O O O e L L ------+ --== 水温T 与s O 的关系是：s O ＝T +6.31468 15度时s O =10.06 mg/L 在第一个断面，有01L ＝ ,/8650.686400 400004040*0600*86400 40000 111 11L mg Q q QL L q =+ += ++01O ＝ ,/9563.986400 400004040*1*86400 40000 111 11L mg O Q q QO O q s =+ +=++ x=60000m 时，L mg e L e L L u x K /58.332 .0/60000*86400/3.001/01601===-- O 60=L mg e e K K L K e O O O u x K u x K u x K s s /48.8)()(//2 1011/01212=--+ ----- 在第二个断面，先发生混合，然后衰减。 L mg q Q q L q L Q q L /2889.4)(2 12 260102=++++=
水力学作业答案
图示为一密闭容器，两侧各装一测压管，右管上端封闭，其中水面高出容器水面3m ，管内液面压强0p 为78kPa ；左管与大气相通。求： （1）容器内液面压强c p ； （2）左侧管内水面距容器液面高度h 。 解： 0789.83107.4kPa c p p gh ρ=+=+?=右 （2）107.498 0.959m 9.8 c a p p h g ρ--=== 盛 有 同 种 介 质 （ 密 度 3A 1132.6kg/m B ρρ==）的两容器，其中 心点A 与B 位于同一高程，今用U 形差压计测定A 与B 点之压差（差压计内成油，密度 30867.3kg/m ρ=），A 点还装有一水银测压计。其 他有关数据如图题所示。问： （1）A 与B 两点之压差为多少 （2）A 与B 两点中有无真空存在，其值为多少 解：（1） ()011A A e B B e p gh gh p g h h ρρρ--=-+ 3A 1132.6kg/m B ρρ== ()()011132.6867.39.80.2519.99Pa B A A p p gh ρρ-=-=-??= （2）136009.80.041132.69.80.055886.17Pa A Hg A p gh gs ρρ=--=-??-??=- 因此A 点存在真空 519.995366.18Pa B A p p =+=- 因此B 点也存在真空。 图示一圆柱形油桶，内装轻油及重油。轻油密度1ρ为3 663.26kg/m ，重油密度2ρ为 3887.75kg/m ，当两种油重量相等时，求： （1）两种油的深度1h 及2h 为多少 15,20,4s cm h cm h cm ===
水力学习题及答案-液体一元恒定总流的基本原理
第3章液体一元恒定总流的基本原理题解 3.1如图某水平放置的分叉管路，总管流量Q =40m 3/s ，通过叉管1的流量为Q 1=20m 3/s ， 叉管2的直径d =1.5m 求出管2的流量及断面平均流速。 题3.1图 解：由连续方程可知12Q Q Q =+ 则3 21402020m /s Q Q Q =-=-= 22 22222442011.32m/s 3.14 1.5 Q Q v A d π?====? 3.2有一底坡非常陡的渠道如图所示，水流为恒定流，A 点流速为5m/s ，设A 点距水面的铅直水深H =3.5m ，若以o o -为基准面。求A 点的位置水头。压强水头，流速水头，总水头各为多少？ 题3.2图 解：A 点的位置水头：10m A z = A 点的压强水头为： 2cos 30 3.50.75 2.63m A p H g ρ=?=?= A 点的流速水头： 225 1.27m 229.81 A u g ==? 1
总水头： 2 10 2.63 1.2713.9m 2A A A A p u E z g g ρ=+ +=++= 3.3垂直放置的管道，并串联一文丘里流量计如图所示。已知收缩前的管径 m 0.4=D ，喉管处的直径m 0.2=d ，水银压差计读数△h =3.0cm ，两断面间的水头 损失g v h w 205.02 1=（1v 对应喉管处的流速）求管中水流的流速和流量。 题3.3图 解：以2—2断面为基准面对1—1断面和2—2断面列能量方程有（并取12 1.0αα==） g v g v g p g v g p z 205.02022 12 222111+++=++ρρ整理后得出 g v g v g v g v g v g p g p z 295.02205.0222 122212122211-=+-=-+ρρ （a ） 列出水银压差计上的等压面方程有 []h z z l g p h g gl p m ?+--+=?++)(2121ρρρ 经化简，由于02=z h g p p z ?-=-+6.122 11ρ代入（a ）后可得g v h 289.06.1221=? 从而可解出m /s 89.21=v 流量s d A v Q /m 1007.94 89.2342 11-?=? ==π 3.4有一水泵，，抽水流量Q =0.02m 3/s,吸水管直径d =20cm ，管长L =5.0m ，泵
电大《环境水利学》2024-2025期末试题及答案
电大《环境水利学》2024-2025期末试题及答案 一、判断题（正确画√，错误打×。每小题3分，小计15分） 1．在推求河流水环境容量时，应选择洪水流量为设计流量。( ) 2．液体中水的表面张力最大。( ) 3．河流水环境容量的特点就是混合稀释相对作用弱，生化作用相对强。( ) 4．功能一级区划中，水质污染严重，现状水质较差的城镇河段应划为开发利用区。( ) 5．环境管理制度已经逐步走向法律化、政策化。( ) 二、单项选择题（每小题3分，小计30分） 1．资源水利的核心是( )。 A．水利工程设施的建设 B．水资源的优化配置 C．注重经济效益，轻视社会效益 D．工程的技术可行性 2．水体中某污染物的本底值就是( )。 A．该物质在当地水体没有受到污染影响时的含量 B．该物质在过去的背景值 C．该物质在规划阶段采用的值 D．该物质在底泥中的含量 3．最容易发生富营养化污染的水体是( )。 A．河流 B．湖泊 C．海洋 D．地下水 4．当研究河段的水力学条件满足( )时，可考虑应用零维水质模型。 A．非恒定非均匀，洪水波 B．恒定非均匀，形成污染带 C．恒定均匀，充分混合 D．恒定均匀，非充分混合 5．用于水环境监测的分析方法可分为两大类：一类是化学分析法，另一类是( )法。 A．称量分析法 B．滴定分析法 C．仪器化学法 D．物理分析法 6．水利建设对环境的负效应有( )。 A. 减轻能源污染 B．创造旅游环境 C．改善生态环境 D．蓄水淹没影响 7．水利水电开发建设工程环境影响评价方法中最基本、最传统、最常用的一种是( A．清单法 B．网络法 C．叠图法 D．投资一效益分析法
水力学 作业汇总
水力学 作业 2-1 设水管上安装一复式水银测压计，如图所示。试问测压管中1—2—3—4水平液面上的压强p 1、p 2、p 3、p 4中哪个最大?哪个最小?哪些相等？ 题2-1图 解: 静止重力液体中任一水平面都是等压面。另外，静止的两种互不混杂的重力液体(如水和水银)的交界面亦是等压面 （1）在2号柱的水与水银交界面的水平线上，与1号柱该水平线上水银面的压强相等，该线到给定水平线距离为h ，有 h p p Hg γ+=112 h p p O H 2212γ+= 则 h p p O H Hg )(212γγ-+= 因为，O H Hg 2γγ>，所以12p p > （2）在3号柱的水与水银面的水平线上，与2号柱该水平线上水面的压强相等，显然,32p p = （3）在4号柱的水与水银面的水平线上，与3号柱该水平线上水银面的压强相等，该线到给定水平线距离为h ，有 h p p Hg γ+=334 h p p O H 2434γ+= 则 h p p O H Hg )(234γγ-+= 因为，O H Hg 2γγ>，所以34p p > 因此，1234p p p p >=>。 解这种题目时要注意：公式（1－8）只能应用于连续分布的同一种液体中，我们不能错误写成一种液体内部和两种液体分界面出压强相等。而必须利用分界面上两种液体的压强相同这一条件，逐步分段计算。在计算过程中，不需要算出每一个具体数值，而只需列出代数式，迭优后再作数值计算。这样可以减少计算量。 2—2 设有一盛(静)水的水平底面的密闭容器，如图所示。已知容器内自由表面上的相对压强p 0=9.8 ×103Pa ，容器内水深h=2m ，点A 距自由表面深度h 1=1m 。如果以容器底为水平基准面，试求液体中点A 的位置水头和压强水头以及测压管水头。
水力学模拟试题及答案(一)
水力学模拟试题及答案（一） 1、选择题：（每小题2分） （1）在水力学中，单位质量力是指（ C ） 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。 答案：d （3）液体中某点的绝对压强为100kN/m2，则该点的相对压强为 a、1 kN/m2 b、2 kN/m2 c、5 kN/m2 d、10 kN/m2 答案：b （4）水力学中的一维流动是指（） a、恒定流动； b、均匀流动； c、层流运动； d、运动要素只与一个坐标有关的流动。 答案：d （5）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。 答案：b （6）已知液体流动的沿程水力摩擦系数 与边壁相对粗糙度和雷诺数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 答案：c （7）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 a、1.54m b 、2.0m c 、2.45m d、3.22m 答案：c （8）在明渠中不可以发生的流动是（） a、恒定均匀流； b、恒定非均匀流； c、非恒定均匀流； d、非恒定非均匀流。 答案：c （9）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。 答案：b （10）底宽b=1.5m的矩形明渠，通过的流量Q =1.5m3/s，已知渠中某处水深h = 0.4m，则该处水流的流态为 a、缓流； b、急流； c、临界流； 答案：b
水力学课后习题答案
0 绪论 1 水静力学 2 液体运动的流束理论 3 液流型态及水头损失 4 有压管中的恒定流 5 明渠恒定均匀流 6 明渠恒定非均匀流 7 水跃 8 堰流及闸孔出流 9 泄水建筑物下游的水流衔接与消能 10 有压管中的非恒定流 11 明渠非恒定流 12 液体运动的流场理论 14 恒定平面势流 15 渗流 18 相似原理和模型试验基础 0 绪论 0.1 ρ＝816.33kg/m 3 0.2 当y=0.25H 时 H u dy du m 058.1≈ 当y=0.5H 时H u dy du m 84.0≈ 0.4 f = g 0.5 h 的量纲为[L] 0.6 F f ＝184N 0.7 K=1.96×108N/m 2 dp=1.96×105N/m 2 1 水静力学 1.1 Pc=107.4KN/m 2 h=0.959m 1.2 P B -P A =0.52KN/m 2 P AK =5.89KN/m 2 P BK =5.37KN/m 2
1.3h 1=2.86m h 2 =2.14m 侧测压管油面与桶底的垂距为5m，外侧测压管油面与 桶底的垂距为4.28m。 1.4Pc=27.439KN/m2 1.5P M =750.68h KN/m2 1.6P 2-p 1 =218.05N/m2 1.7γ= B A B r A r B A + + 1.8P=29.53KN 方向向下垂直底板 P＝0 1.9W=34.3rad/s W max =48.5rad/s 1.10a= L h H g) ( 2- 1.12 当下游无水 P=331 2.4KN(→) P 2 =862.4KN(↓) 当下游有水 P=3136KN(→) P 2 =950.6KN(↓) 1.13 T=14 2.9KN 1.14 当h 3=0时T=131.56KN 当h 3 =h 2 =1.73m时 T＝63.7KN 1.15 0－0转轴距闸底的距离应为1.2m 1.16 P=4.33KN L D =2.256m(压力中心距水面的距离) 1.17 P=567.24KN 1.19 P＝45.54KN 总压力与水平方向夹角φ＝14o28′1.20 P=353KN P=46.18KN 方向向下 1.21 H=3m 1.22 δ=1.0cm 1.23 F=25.87KN (←) 2 液体运动的流束理论2.1 Q=211.95cm3/s V＝7.5cm/s 2.2 h w =3.16m 2.3 γ2 p =2.35m 2.4 P K1 =63.8KN/m2 2.5 Q=0.00393m3/s 2.6 Q=0.0611m3/s
环境水力学论文
水利工程的建设对生态环境的影响和解决对策 赵志鹏 新疆农业大学830052 摘要水利是属于国家基础建设的一个重要建设指标，它不仅是一个国家经济水平的重要衡量标准，更是关乎到国民经济可持续发展的重要因素。目前，人们在意识到水利工程为人们带来方便的同时，也深深地意识到其对社会经济和生态环境产生了重要的影响。尤其是在水利工程建设的过程中，它一般会破坏生态环境造成生态环境部平衡。本文在肯定了水利工程建设巨大作用的同时进行了理性的思考，从规划、施工和运营三个阶段分别分析了水利水电工程对生态环境影响的诸多不利因素，提出了在水利水电工程建设中应避免或减少环境影响的措施。 关键词水利工程环境问题对策的探讨科学发展 引言为了合理利用水源到达兴利除害的目的，需要修建水利工程，消除水资源在时间和空间上分配不均匀的问题。水利工程依法面能够发挥发挥防洪、灌溉、发电、供水、航运等综合效益，给人们的生产、生活点来给多的安全和便利；另一方面，兴修水利工程势必会给生态环境平衡带来不利的影响，产生一些负面影响，因此，应从规划、设计、施工、运行等方面防止降低这些负面影响。 1水利工程建设对自然环境的影响 1.1对水体的影响 一般来讲，水利工程都是修建在天然河道上，随着其修建河流长期演化而成的生态环境将会受到很大的破坏，使河流局部形态非连续化和中一化，改变了其多样性的特点，水利工程的修建也会改变河流的自然形态，导致局部河流水深等变化，使下游的水文泥沙发生变化，由于河流的水文、泥沙是影响河流生态环境的原动力，水库建成后内部水面宽、水流迟缓，当水体受太阳辐射时由于水面的反射率小于路面的反射率，水面辐射值降低，水库内将具有特殊的水温结构，而
环境水力学ch3-1 h
第三章水流的紊流运动 水流的紊流运动 1、紊流的形成 2、层流向紊流的转变 3、紊流脉动与时均法 4、紊动强度 5、紊流的半经验理论 6、紊流的扩散机理 7、天然河流的紊动观测 ★ 1、紊流的形成 紊流(turbulence)又称湍流，自然界和工程中所涉及的水流，大多都是紊流。例如天然江河，人工渠道，运河等。什么叫紊流？根据施里希廷的总结：把不规则的涡旋运动称为紊流。 , , , 1、紊流的形成 雷诺曾预言： -对于各种管径的管子和不同种类的液体，从层流到紊流的过渡总是发生在雷诺数Re为同一个数值之时。 -在某种形式的扰动过程中，能量是从主流传递给扰动流，如果流体的粘性很大，这个扰动会被粘性作用阻尼掉。 2、层流向紊流的转变 从雷诺实验可知： -涡体的形成和形成后的涡体脱离原来的流层混入邻近的流层，是从层流转变成紊流的两个必不可少的条件。 -涡体的形成是以两个物理现象为前提的，一是流体具有粘性。另一个是流体的波动作用 受边壁扰动作用形成流体波动。
观测实验 绕旋转圆柱体的流动。 ●受脱流涡体作用形成流体波动。 2、层流向紊流的转变 其次是雷诺数要达到一定的数值。 - 此时促使涡体横向运动的惯性力超过粘性力，涡体脱离原流层混入新流层，从而变为紊流流态。 观察紊流中涡的最好去处是天然河流！ 河流中的大涡 6、紊流的扩散机理 小涡扩散机理 小涡在某一时刻在有染料层中被染色，下一个时刻被带到染料窜到另外的流层，从而使另外的流层染色。 6、紊流的扩散机理 大涡扩散机理 ?大涡不仅通过随机窜动输运染色物质，而且其旋转输运物质的效果也十分明显。
='='='w v u 0 ='='p ρ3、紊流脉动与时均法 - 紊流脉动产生的原因可以用涡旋迭加原理来解释。 ? 在层流转变为紊流的过程中，产生了许多大小不等、转向不同的涡体。这些涡体的运动和主流运动迭加就形成了紊流的脉动。 - 由于紊流的脉动，所以运动要素，例如瞬时点流速具有随机性。但从一个较长的时间过程来看，它们的变化又具有一定的规律性。 - 工程上常采用时间平均法来处理，即把紊流运动看作由两个流动叠加而成，一个是时间平均流动，一个是脉动流动。 ▌时均法 ? 对较长时间T 取瞬时流速u 的时间平均值，称为时均流速，以 u 表示。 ? = T udt T u 0 1 ? 瞬时流速u 之差称为脉动流速 u u u -=' 脉动流速可正可负。 ▌流速另外两个分量为 w w w v v v -='-=' 紊流中的密度、压力也有脉动现象： ρρρ'+= p p p '+= 显然： 对明渠均匀流（Open channel uniform flow ），我们还可注意到：横向时均流速和垂直时均流速等于零。 0==w v
水力学基础试题九(含答案)
试卷9 一 、填空题：（每空1分，共10分） 1．输水管道的流量和水温一定，当管径减小时，水流雷诺数 随之 。 2.对于紊流有Fr 1、 h h k 、i i k 、h Es ?? 0。 3.满足 条件的堰流是薄壁堰；满足 条件的堰流是实用堰；满足 条件的堰流是宽顶堰。 4明渠均匀流的总水头线、水面线及底坡三者 。 5.一梯形过水断面按水力最佳断面设计，其水深为2m ，边坡系数为1.5，则其底宽为 m 。 二、判断题：（每题2分，共10分） 1因为各并联支管的长度、直径及粗糙度可能不同，因此在各支管上的水头损失也不相同。（ ） 2只有当相对压强小于零时，才能座及到真空度的概念。（ ） 3在紊流粗糙区中，对于同一种材料的管道，管径越小，则沿程水头损失系数越大。（ ） 4缓流时断面单位能量随水深的增大而增加，急流时断面单位能量随水深的增大而减少。（ ） 5在实际工作中，直接水击是我们应尽力避免的，因为此时阀门处的压强未能达到最大值。( ) 三、说明题（3小题，共20分） 1. （本题6分）说明图中所示管段AB 中的水流在阀门C 开 启的过程中属于恒定流或非恒定流，均 匀流或非均匀流。（6分） C 2．（本题7分）应用水面曲线微分方程来分析下图中b 区水面线的形状。
( ) 1 ) ( 1 2 2 Fr k k i ds dh - - = k i i< < 3. 绘制出尼库拉兹的分区实验图，并指出每一区的沿程阻力系数的影响因素。 四、绘图题（4小题，共25分） 1. （本题5）绘出图中的总水头线和测压管水头线：（5） 2. （本题6）绘图各受压面上的压强分布图：（6） 3．（本题7）绘出图中的压力体：（7）
水力学试题及答案
水力学试题及答案
选择题（单选题） 1.1 按连续介质的概念，流体质点是指：（d ） （a ）流体的分子；（b ）流体内的固体颗粒；（c ）几何的点；（d ）几何尺寸同流动空间相比是极小量，又含有大量分子的微元体。 1.2 作用于流体的质量力包括：（c ） （a ）压力；（b ）摩擦阻力；（c ）重力；（d ）表面张力。 1.3 单位质量力的国际单位是：（d ） （a ）N ；（b ）Pa ；（c ）kg N /；（d ）2 /s m 。 1.4 与牛顿内摩擦定律直接有关的因素是：（b ） （a ）剪应力和压强；（b ）剪应力和剪应变率；（c ）剪应力和剪应变；（d ）剪应力和流速。 1.5 水的动力黏度μ随温度的升高：（b ） （a ）增大；（b ）减小；（c ）不变；（d ）不定。 1.6 流体运动黏度ν的国际单位是：（a ） （a ）2 /s m ；（b ）2 /m N ；（c ）m kg /；（d ）2 /m s N ?。 1.7 无黏性流体的特征是：（c ） （a ）黏度是常数；（b ）不可压缩；（c ）无 黏性；（d ）符合RT p =ρ 。 1.8 当水的压强增加1个大气压时，水的密度增 大约为：（a ） （a ）1/20000；（b ）1/10000；（c ）1/4000；（d ）1/2000。 1.9 水的密度为10003 kg/m ，2L 水的质量和重量是多少？ 解： 10000.0022m V ρ==?=（kg ）
29.80719.614 G mg ==?=（N ） 答：2L 水的质量是2 kg ，重量是19.614N 。 1.10 体积为0.53 m 的油料，重量为4410N ，试求该油料的密度是多少？ 解： 44109.807899.3580.5 m G g V V ρ= ===（kg/m 3） 答：该油料的密度是899.358 kg/m 3。 1.11 某液体的动力黏度为0.005Pa s ?，其密度为8503 /kg m ，试求其运动黏度。 解：6 0.005 5.88210850 μνρ-===?（m 2/s ） 答：其运动黏度为6 5.88210-? m 2/s 。 1.12 有一底面积为60cm ×40cm 的平板，质量为 5Kg ，沿一与水平面成20°角的斜面下滑，平面与斜面之间的油层厚度为0.6mm ，若下滑速度0.84/m s ，求油的动力黏度μ。