土木工程師-專業基礎（水利水電）-水力學-有壓管中恒定均勻流計算[單選題]1.如圖1-4-1所示為壩身下部的三根泄水管a、b、c，其管徑、管長、上下游水位差均相同，則流量最小的是（（江南博哥））。[2014年真題]圖1-4-1A.a管B.b管C.c管D.無法確定正確答案：A參考解析：忽略速度水頭進行計算。三根泄水管中a管為自由出流，其流量計算公式為：式中，μc為管道流量系數，即b、c管為淹沒出流，其流量計算公式為：式中，流量系數μc的計算公式為：短管在自由出流和淹沒出流的情況下，流量系數計算公式雖然形式上不同，但是，在管道其他參數及布置完全相同的條件下，流量系數的數值是相等的。因為在淹沒出流時，μc的計算公式中的分母根號式下雖然比自由出流情況下少了一項l，但淹沒出流的∑ζ項卻比自由出流的∑ζ項多了一個出口局部水頭損失系數ζ出，在淹沒出流情況下，若下游水池較大，出口局部水頭損失系數ζ出＝1.0。因此其他條件相同時，流量系數μc實際上是相等的。需注意的是兩者的水頭不同。自由出流時總水頭是上游水面至管道出口斷面中心的距離；淹沒出流時總水頭是上下游水位差。因此a管的作用水頭最小，流量最小。[單選題]2.三根等長、等糙率的并聯管道，沿程水頭損失系數相同，直徑d1:d2:d3＝1:1.5:2，則通過的流量比Q1:Q2:Q3為()。[2017年真題]A.1:2.25:4B.1:2.756:5.657C.1:2.948:6.349D.1:3.75:8正確答案：C參考解析：并聯管道分流點與匯流點之間各管段水頭損失皆相等。根據：hf＝S0Q2l；R＝d/4，列出比式，得：Q1:Q2:Q3＝d18/3:d28/3:d38/3＝1:2.948:6.349。式中，hf為管段水頭損失；l為管道長度；S0稱為比阻；R為水力半徑；d為管道直徑；C為謝才系數。[單選題]3.三根等長，等糙率的并聯管道，沿程水頭損失系數相同，半徑比為r1:r2:r3＝1:1.2:1.5，則通過的流量比為()。[2010年真題]A.Q1:Q2:Q3＝1:1.44:2.25B.Q1:Q2:Q3＝1:1.577:2.756C.Q1:Q2:Q3＝1:1.626:2.948D.Q1:Q2:Q3＝1:2.488:7.594正確答案：C參考解析：由于并聯管道分流點與匯流點之間各管段水頭損失皆相等，即hf＝S1Q12l1＝S2Q22l2＝S3Q32l3。式中，Si稱為比阻，三根管道具有相同的糙率且等長，則C1＝C2＝C3，l1＝l2＝l3，故Q1:Q2:Q3＝d18/3:d28/3:d38/3＝1:1.626:2.948。[單選題]4.如圖1-4-2所示，水箱B底部安裝有直徑為d的管嘴，水箱A水深H1＝1.2m，通過直徑相同的孔口以淹沒出流的方式向水箱B供水，穩定工作時水箱B中的水位H2等于()m。圖1-4-2A.0.44B.0.52C.0.51D.0.69正確答案：A參考解析：由圖可知，水流從容器A中流入已經有一定水量的容器B中，為孔口淹沒出流，水流從容器B中流出，為管嘴出流。穩定工作時通過管嘴和孔口的流量相等，即：μ2＝1.32μ1故水箱B中的水位為：[單選題]5.圖1-4-3所示管路系統中，管道材料相同，所繪制的水頭線中()。圖1-4-3A.有一處錯誤B.有兩處錯誤C.有三處錯誤D.有四處錯誤正確答案：B參考解析：測壓管水頭線總是低于總水頭線，它們相差一個速度水頭。管道較細時，兩水頭線間距離大，因為管道相連接，通過的水流量相等，管道細速度大，速度水頭就大，反之兩水頭線距離小。錯誤一：沿程水頭損失與流速成正比，故管道細的地方，沿程水頭損失增加，總水頭線斜率大；錯誤二：在管徑擴大、縮小或有閥門存在時，會造成局部水頭損失，總水頭線下降，測壓管水頭線升降都有可能。[單選題]6.有一管材、管徑相同的并聯管路，已知通過的總流量為0.08m3/s，管徑d1＝d2＝200mm，管長L1＝400m，L2＝800m，沿程損失系數λ1＝λ2＝0.035，管中流量Q1和Q2為()。A.Q1＝0.047m3/s，Q2＝0.033m3/sB.Q1＝0.057m3/s，Q2＝0.023m3/sC.Q1＝0.050m3/s，Q2＝0.040m3/sD.Q1＝0.050m3/s，Q2＝0.020m3/S正確答案：A參考解析：根據并聯管路的計算原理以及能量方程和連續性方程，可知：Q＝Q1＋Q2，hf1＝hf2，又hf＝SlQ2，得所以可得：由Q＝Q1＋Q2＝0.08m3/s得：Q1＝0.047m3/s，Q2＝0.033m3/s。[單選題]7.圖1-4-4所示為一跨河倒虹吸管，圓管直徑d＝0.8m，管長l＝50m，30°折角、進口和出口的局部水頭損失系數分別為ζ1＝0.2，ζ2＝0.5，ζ3＝1.0，沿程水頭損失系數λ＝0.024，上下游水位差H＝3m，水流運動黏度υ＝0.0101cm2/s，上下游的行近流速水頭均忽略不計，則通過倒虹吸管的流量Q以及管中水流流態分別為()。圖1-4-4A.1.09m3/s，層流B.2.09m3/s，紊流C.3.09m3/s，臨界流D.2.09m3/s，層流正確答案：B參考解析：設跨河倒虹吸管中水流速度為v，管路沿程水頭損失為：管路中局部水頭損失為：總水頭損失為：hw＝hf＋∑hj。以下游水面為基準面，寫上游水面和下游水面的能量方程，則：解得：v＝4.16m/s，Q＝vπd2/4＝（4.16×3.14×0.82）/4＝2.09m3/s。因雷諾數Re＝vd/υ＝（4.16×0.8）/（1.01×10-6）＝3.29×106＞2300，所以管中水流流態為紊流。[單選題]8.如圖1-4-5所示，某渠道用直徑d＝0.7m的混凝土虹吸管自河中向渠道引水。河道水位與渠道水位的高差為5m，虹吸管長度l1＝8m，l2＝12m，l3＝14m，混凝土虹吸管沿程水頭損失系數λ為0.022，進口局部水頭損失系數ζe＝0.5，中間有兩個彎頭，每個彎頭的局部水頭損失系數ζB＝0.365，出口局部水頭損失系數ζout＝1.0。當虹吸管的最大允許真空度為7m時，則虹吸管的安裝高度為()。圖1-4-5A.4.61mB.3.61mC.3.21mD.2.65m正確答案：C參考解析：解題過程如下：①局部水頭損失系數之和為：∑ζ＝ζe＋2ζB＋ζout＝0.5＋2×0.365＋1.0＝2.23。忽略行近流速水頭，將已知數據代入流量公式，則得：②虹吸管最大真空發生在管軸線位置最高且水頭損失相對最大的斷面。本題最大真空發生在第二個彎頭左側處，即2—2斷面。以上游水面為基準面，列0—0斷面和2—2斷面的能量方程式，則：虹吸管的真空度為：則虹吸管最大安裝高度為：因此C項符合。[單選題]9.長管并聯管道與各并聯管段的()。A.水頭損失相等B.總能量損失相等C.水力坡度相等D.通過的流量相等正確答案：A參考解析：兩節點之間并接兩根以上管段的管道就稱為并聯管道。總流量是分管段流量之和，各個分管段的首端和末端是相同的，那么這幾個管段的水頭損失都相等。即H＝H1＝H2＝…＝Hi。[單選題]10.有壓管流中，若過水斷面面積相同，則過水能力最大的過水斷面形狀為()。A.圓形B.多邊行C.正方形D.矩形正確答案：A參考解析：水力半徑大者沿程水頭損失小，在其他條件相同時，過水能力也大，在過水斷面面積相同的情況下，圓形過水斷面水力半徑最大。[單選題]11.作用水頭相同時，孔口的過流量要比相同直徑的管嘴過流量()。A.大B.小C.相同D.無法確定正確答案：B參考解析：從公式角度出發，小孔口的流量公式為：管嘴的流量公式為：式中，μ是小孔口的流量系數，一般為0.60～0.62，取μ＝0.62。現引入管嘴的流量系數μn，則μn＝1.32μ＝0.82。由此可知，管嘴的流量系數大于孔口的流量系數。因此在相同的條件下管嘴的出流量約為孔口的1.32倍。從物理現象出發，在相同直徑d、相同作用水頭H條件下，因管嘴在收縮斷面處存在真空，這就使管嘴比孔口的作用總水頭增加，從而加大了出流量。[單選題]12.管流的負壓區是指測壓管水頭線()。A.在基準面以下的部分B.在下游自由水面以下的部分C.在管軸線以下的部分D.在基準面以上的部分正確答案：C參考解析：管流的負壓區相對壓強P＜0，則測壓管水頭z＋p/γ＜z，即