工程水文水力學思考題和計算題詳細解答(25題思考問答題,20題計算題)

1、一、思考問答1、水文現(xiàn)象是一種自然現(xiàn)象，它具有什么特性，各用什么方法研究？【具有確定性（也可說周期性）與隨機性，確定性決定了水文現(xiàn)象的相似性，決定了水文現(xiàn)象的隨機性。 確定性規(guī)律用成因分析發(fā)研究，隨機性規(guī)律用數(shù)理統(tǒng)計法研究。1）成因分析法 :情勢的方法。如降雨徑流預報法、河流洪水演算法等。2）數(shù)理統(tǒng)計法：進行水文情勢預測、預報的方法。如設計年徑流計算、設計洪水計算、地區(qū)經(jīng)驗公式等。水文計算常常是二種方法綜合使用， 相輔相成，例如由暴雨資料推求設計洪水，就是先由數(shù)理統(tǒng)計法求設計暴雨， 再按成因分析法將設計暴雨轉化為設計洪水。此外，當沒有水文資料時， 可以根據(jù)水文現(xiàn)象的變化在地區(qū)分布上呈現(xiàn)的一定規(guī)

2、律（水文現(xiàn)象在各流域、 各地區(qū)的分布規(guī)律） 來研究短缺和無資料地區(qū)的水文特征值?！?、何謂水量平衡？試敘閉合流域水量平衡方程在實際工作中的應用和意義?！緦θ我坏貐^(qū)、任一時段進入的水量與輸出的水量之差， 必等于其蓄水量的變化量，這就是水量平衡原理，是水文計算中始終要遵循的一項基本原理。依此，可得任一地區(qū)、任一時段的水量平衡方程。對一閉合流域：設P 為某一特定時段的降雨量， E 為該時段內(nèi)的蒸發(fā)量， R 為該時段該流域的徑流量，則有： P R E c UU 為該時段流域內(nèi)的蓄水量，UU2U1 。_對于多年平均情況，U 0，則閉合流域多年平均水量平衡方程變?yōu)椋篜_R E影響水資源的因素十分復雜， 水

3、資源的許多有關問題， 難于由有關的成因因素直接計算求解，而運用水量平衡關系，往往可以使問題得到解決。因此，水量平衡原理在水文分析計算和水資源規(guī)劃的分析計算中有廣泛的應用。如利用水量平衡式可以用已知的水文要素推求另外的未知要素。例如：某閉合流域的多年平_均降雨量P1020mm，多年平均徑流深R420mm，試求多年平均蒸發(fā)量E 。_P R600mm?！?、何謂年徑流？它的表示方法和度量單位是什么？徑流深度、徑流總量、平均流量、徑流模數(shù)的概念及相互關系?！疽粋€年度內(nèi)在河槽里流動的水流叫做年徑流。年徑流可以用年徑流總量Wm3）、年平均流量 Q（m3/s）、年徑流深 R（mm）、年徑流模數(shù) M（L/(s

4、 km2)）等表示?！?、流量的觀測與水位流量關系曲線的延長?！緶y站測流時，由于施測條件限制或其他種種原因， 致使最高水位或最低水位的流量缺測或漏測， 在這種情況下， 須將水位流量關系曲線作高、 低水部分的外延，才能得到完整的流量過程。1）根據(jù)水位面積、水位流速關系外延：河床穩(wěn)定的測站，水位面積、水位流速關系點常較密集， 曲線趨勢較明確， 可根據(jù)這兩根線來延長水位流量關系曲線。2）根據(jù)水力學公式外延：此法實質(zhì)上與上法相同，只是在延長 Z V 曲線時，利用水力學公式計算出需要延長部分的 V 值。最常見的是用曼寧公式計算出需要延長部分的 V 值，并用平均水深代替水力半徑 R。由于大斷面資料已知，因

5、此關鍵在于確定高水時的河床糙率 n 和水面比降 I 。3）水位流量關系曲線的低水延長：低水延長常采用斷流水位法。所謂斷流何確定斷流水位，最好的辦法是根據(jù)測點縱橫斷面資料確定?！?、流域平均降水量的計算方法?！居捎炅空居^測到的降雨量,只代表該雨量站所在處或較小范圍的降雨情況,而實際工作中往往需要推求全流域或某一區(qū)域的平均降雨量,常用的計算方法有以下幾種。1）.算術平均法當流域內(nèi)地形起伏變化不大,雨量站分布比較均勻時 ,可根據(jù)各站同一時段內(nèi)的降雨量用算術平均法推求。其計算式為:x1 x2xn 1 nxixn i 1n（2-10）2）.泰森多邊形法（垂直平分法）首先在流域地形圖上將各雨量站 （可包括

6、流域外的鄰近站） 用直線連接成若干個三角形 ,且盡可能連成銳角三角形 ,然后作三角形各條邊的垂直平分線 ,如圖2-9,這些垂直平分線組成若干個不規(guī)則的多邊形 ,如圖中實線所示。 每個多邊形內(nèi)必然會有一個雨量站 ,它們的降雨量以 xi 表示 ,如量得流域范圍內(nèi)各多邊形的面積為 f i ，則流域平均降雨量可按下式計算 :f1 x1f2 x2fn xn1xf1f 2fnFnnfi xiAi xii1i1（ 2-11）此法能考慮雨量站或降雨量分布不均勻的情況,工作量也不大 ,故在生產(chǎn)實踐中應用比較廣泛。3）等雨量線法在較大流域或區(qū)域內(nèi) ,如地形起伏較大 ,對降水影響顯著,且有足夠的雨量站,則宜用等雨量

7、線法推求流域平均雨量。如圖2-10 所示 ,先量算相鄰兩雨量線間的面積fi,再根據(jù)各雨量線的數(shù)值 xi ,就可以按下式計算 :1 nxixi 1) f ix(F i 12（ 2-12）此法比較精確 ,但對資料條件要求較高,且工作量大 ,因此應用上受到一定的限制。主要用于典型大暴雨的分析。 】6、如何繪制累積頻率曲線？設計頻率標準如何確定？【 將實測水文樣本系列按大小遞減順序重新排列； 統(tǒng)計各實測值 XI 的頻數(shù)及累積頻率數(shù)； 按數(shù)學期望公式計算各實測值的累積頻率； 經(jīng)驗頻率聚集點繪于平面坐標系中，通過這些點群的分布中心繪制一條光滑曲線，即得實測水文樣本系列的經(jīng)驗累積頻率曲線； 若實測系列樣本容

8、量 N100,也可根據(jù)工程設計要求選取設計頻率 P 作橫坐標值，在上述經(jīng)驗累積頻率曲線上查得對應縱坐標，得設計值。主管部門根據(jù)工程的規(guī)模、 工程在國民經(jīng)濟中的地位以及工程失事后果等因素，在各種工程設計規(guī)范中規(guī)定各種水文特征值的設計頻率 (或重現(xiàn)期 )作為工程設計標準。各地工程業(yè)務部門，根據(jù)當?shù)貙崪y的水文資料，通過水文分析計算，求出對應于設計頻率的水文特征值，作為工程設計的依據(jù)。 】頻率公式計算系列中各項的頻率， 稱為經(jīng)驗頻率。 以水文變量 x 為縱坐標，以經(jīng)驗頻率 p 為橫坐標，點繪經(jīng)驗頻率點據(jù)， 根據(jù)點群趨勢繪出一條平滑的曲線， 稱為經(jīng)驗頻率曲線， 下右圖為某站年最大洪峰流量經(jīng)驗頻率曲線。

9、有了經(jīng)驗頻率曲線，即可在曲線上求得指定頻率 p 的水文變量值 Xp。對經(jīng)驗頻率的計算，目前我國水文計算上廣泛采用的是數(shù)學期望公式:式中p-等于和大于 xm 的經(jīng)驗頻率；m xm 的序號，即等于和大于 xm的項數(shù)；n 系列的總項數(shù)?！?、頻率曲線的三個統(tǒng)計參數(shù)各表示什么意義？對頻率曲線各有什么影響？【為了避免配線時 調(diào)整參數(shù) 的盲目性，必須了解皮爾遜型分布的統(tǒng)計參數(shù)對頻率曲線 的影響。（1）均值對頻率曲線的影響當皮爾遜型 頻率曲的兩個參數(shù) cv 和 cs 不變時，由于均值的不同，可以使頻率曲線發(fā)生很大的變化，如右圖所示。（2）變差系數(shù) cv 對頻率曲線的影響為了消除均值的影響， 我們以 模比系數(shù)

10、 K 為變量繪制 頻率曲線 ，如下圖所示。圖中cs=1.0。cv=0 時，隨機變量 的取值都等于均值， 此時頻率曲線即為 k=1 的一條水平線，隨著cv 的增大，越陡。（3）偏態(tài)系數(shù) cs 對頻率曲線的影響下圖表示 cv=0.1 時種種不同的 cs 對頻率曲線 的影響情況。從圖中可以看出， 正偏情況下， cs 愈大，均值（即圖中 k=1）對應的頻率愈小， 頻率曲線 的中部愈向左偏，且上段愈陡，下段愈平緩。 】9、偏態(tài)系數(shù) Cs0 或0，各說明隨機變量x 的分布有何特點？【在數(shù)理統(tǒng)計中采用偏態(tài)系數(shù)CS 作為衡量系列不對稱程度的參數(shù)，當系列對于對稱時， CS0；當系列對于不對稱時， CS0，若CS

11、0，稱為正偏；若 CS0，稱為負偏，如下圖。會少；偏態(tài)系數(shù)Cs0，說明隨機變量x 出現(xiàn)大于均值的機會比出現(xiàn)小于均值的機會多】10、重現(xiàn)期（T）與頻率（P）有何關系？千年一遇洪水， 是指什么意思？ 95的年徑流其重現(xiàn)期為多少？ P=90%的枯水年，其重現(xiàn)期（T）為多少年？以 P=90%的枯水年為設計依據(jù)，其安全率和風險率各為多少，【頻率曲線繪制后，就可在頻率曲線上求出指定頻率p 的設計值 xp。由于 頻率 較為抽象，水文上常用 重現(xiàn)期 來代替 頻率 。所謂重現(xiàn)期是指某隨機變量的取值在長時期內(nèi)平均多少年出現(xiàn)一次， 又稱多少年一遇。 根據(jù)研究問題的性質(zhì)不同，頻率 P 與重現(xiàn)期 T 的關系有兩種表示方

12、法。1、當為了防洪研究暴雨洪水問題時，一般設計頻率P 50，則 :式中： T重現(xiàn)期，年；頻率，。（2）當考慮水庫興利調(diào)節(jié)研究枯水問題時，設計頻率 P50，則:千年一遇洪水是指在長時期內(nèi)平均 1000 年出現(xiàn)一次的洪水情況，換句話說，大于等于這樣的洪水平均 1000 年可能出現(xiàn)一次； 95的年徑流其重現(xiàn)期 T=20 年； P=90%的枯水年，其重現(xiàn)期 T=10 年，在長時期內(nèi)平均 10 年出現(xiàn)一次的枯水情況，若以 P=90%的枯水年為設計依據(jù)，其安全率和風險率分別為 90和 10】11、若年徑流量與年降水量之間的回歸線近似為冪函數(shù)，試以分析法為例說明推求其回歸方程的方法步驟？【冪函數(shù) y=axb

13、 兩邊取對數(shù)后變?yōu)橹本€方程 A=lga 。因此，此時建立回歸方程的步驟為：將Y=A+bX ，其中 Y=lgy ，X=lgx ， xj ，yj 變換為 Xj ，Yj ；按一元線性回歸方法計算 A 、b；將 A 取反對數(shù)得 a；把 a、b 代入 y=axb 中，即得要推求的回歸方程?！?2、推求設計洪水過程線的基本方法是什么，洪水過程線放大有哪兩類方法？目前，生產(chǎn)上一般采用放大典型洪水過程線的方法確定設計洪水過程線。 進行洪水過程線放大通常采用兩種方法，即同倍比法和同頻率法。同倍比法較為簡單，可采用設計洪峰流量與典型洪峰流量的比值或某時段的設計洪量與典型洪量的比值對典型洪水過程線進行放大。但按此法

14、進行放大后，不能保證設計洪水過程線各個時段的洪量或洪峰流量都與設計值相等。采用同頻率法放大典型洪水過程線時， 對洪峰流量和各個時段的洪量采用不同倍比，使得放大以后的過程線洪峰流量以及各時段的洪量可分別等于設計洪峰流量和設計洪量值?！?3、某流域下游有一個較大的湖泊與河流連通，后經(jīng)人工圍墾湖面縮小很多。試定性地分析圍墾措施對正常年徑流量、徑流年際變化和年內(nèi)變化有何影響？【由于水面蒸發(fā)減小，使年徑流增加；由于調(diào)蓄能力減小，使年際、年內(nèi)變化加劇?！?4、人類活動對年徑流有哪些方面的影響？其中間接影響如修建水利工程等措施的實質(zhì)是什么？如何影響年徑流及其變化？【有直接與間接兩方面的影響。 修建水利工程等

15、措施的實質(zhì)是改變下墊面性質(zhì)而影響年徑流，它們將使蒸發(fā)增加，從而使年徑流量減少；調(diào)蓄能力增加，從而使徑流的年內(nèi)、年際變化趨于平緩。 】15、水文資料的三性審查是指對資料的可靠性、一致性 和 代表性進行審查。對年徑流系列一致性審查是建立在氣候條件和下墊面條件穩(wěn)定性上的， 一般認為氣候條件 是相對穩(wěn)定的，主要由于 下墊面條件 受到明顯的改變使資料一致性受到破壞。16、缺乏實測資料時，怎樣推求設計年徑流量？【缺乏實測資料時，一般可采用水文比擬法或年徑流量統(tǒng)計參數(shù)等值線圖、分區(qū)圖法求得均值、 Cv 、Cs，并確定線型，推求年徑流理論頻率曲線，再由設計頻率查此曲線得設計年徑流量。 】一般較其實際值偏大還是

16、偏??？為什么？【因年徑流變化主要受氣候因素的影響，后者在地區(qū)上的變化具有緩變的規(guī)律性，因此，年徑流Cv 值可繪成隨地區(qū)變化的等值線圖。因Cv等值線圖大多是由中等流域資料計算的Cv值繪制的，而中等流域比小流域有較大的調(diào)蓄補償作用，故從等值線圖上查得的小流域Cv值常常比實際的偏小?！?8、推求設計 年徑流量 的年內(nèi)分配時，應遵循什么原則選擇典型年？【選擇典型年的原則有二： 典型年的年徑流量應接近設計年徑流量； 對工程設計偏于安全?！?9、簡述具有長期 實測資料 情況下，用設計代表年法推求年內(nèi)分配的方法步驟？【方法步驟為：根據(jù)長期年徑流系列進行頻率計算，推求設計年徑流量Qp；按選擇代表年（典型年）的

17、原則，在實際資料中選擇典型年 Q 典；以 K=Qp/Q 典分別乘典型年各月的月徑流量，得設計年徑流的各月徑流量，即設計年徑流的年內(nèi)分配?！?0、簡述年徑流年內(nèi)、年際變化的主要特性？【（1）年內(nèi)變化具有一年為周期的周期性變化；（2）年際變化具有豐、枯年組的交替現(xiàn)象，但周期很不固定；（3）年內(nèi)、年際變化還具有明顯的地區(qū)性，我國北方的徑流變化一般比南方多雨地區(qū)劇烈?！?1、何謂保證率？若某水庫在運行100 年中有 85 年保證了供水要求，其保證率為多少？破壞率又為多少？【用水的保證程度。 p=85%；q=1-85%=15%】22、何為抽樣誤差，如何減少抽樣誤差？【用一個樣本的統(tǒng)計參數(shù)來代替總體的統(tǒng)計

18、參數(shù)是存在一定誤差的，這種誤差是由于從總體中隨機抽取的樣本與總體有差異而引起的，與計算誤差不同， 稱為抽樣誤差。遜型分布且用矩法估算參數(shù)時，用、分別代表、Cv和Cs樣本參數(shù)的均方誤，計算公式略。抽樣誤差的大小，隨樣本項數(shù)、 cv、和cs 的大小而變化。樣本容量大， 對總體的代表性就好，其抽樣誤差就小，這就是為什么在水文計算中總是想方設法取得較長的水文系列的原因】23、設計洪水的概念【由于流域內(nèi)降雨或溶雪，大量徑流匯入河道，導致流量激增，水位上漲，這種水文現(xiàn)象， 稱為洪水。 在進行水利水電工程設計時， 為了建筑物本身的安全和防護區(qū)的安全， 必須按照某種標準的洪水進行設計， 這種作為水工建筑物設計

19、依據(jù)的洪水稱為設計洪水。 在工程設計中 ,設計標準由國家制定 ,以設計規(guī)范給出。規(guī)劃中按工程的種類、大小和重要性 ,將水工建筑物劃分為若干等級 ,按不同等級給出相應的設計標準。24、等流時線的原理以及應用【同一時刻在流域各處形成的凈雨距流域出口斷面遠近、流速不相同,所以不可能全部在同一時刻到達流域出口斷面。但是,不同時刻在流域內(nèi)不同地點產(chǎn)生的凈雨 ,卻可以在同一時刻流達流域的出口斷面，如下圖。-等流時線：流域上匯流時間相等點子的連線，如下圖中標有1、2、的虛線（為單位匯流時段長）。-等流時面積：兩條相鄰等流時線間的面積。利用等流時線概念，分析下圖流域上不同凈雨情況下所形成的出口斷面地面徑流過程

20、。為計算上的方便，取計算時段t 等于匯流時段，分兩種情況進行討論。地面凈雨歷時等于一個匯流時段（Ts=t= ） 流域上一次均勻凈雨，歷時，凈雨深 Rs，雨強。-凈雨開始 t=0時，雨水尚未匯集到出口，此時流量為零，即Q0=0-第1時段末 t=1時，最初降落在 1線上的凈雨在向下流動過程中，沿途不斷地匯集F1上持續(xù)的凈雨，當它到達出口時（t=1），此時的流量為 :1RsQ =t F1i s F 1第2時段末 t=2時，最初降落在 2線上的凈雨在向下流動過程中，沿途不斷地匯集 F2上持續(xù)的凈雨，當它到達 1線位置時，凈雨停止，所以再繼續(xù)向下運動中，將不繼續(xù)匯集雨水。在第2時段末流量為 : Q2Rs

21、=t F 2i s F 2-第3時段末 t=3時，與上面同樣的道理， 此時的流量為 Q3=Rst F 3 is F 3-第4時段末 t=4時，凈雨最末時刻（ t=1）降落在流域最遠點的凈雨，正好流過出口，故此時流量為零。Q4=0地面凈雨歷時多于一個匯流時段(ts2 t )按等流時線原理計算地面徑流過程示例-一個時段的凈雨在流域出口斷面形成的地面徑流過程，等于該凈雨強度與各塊等流時面積的乘積，即Qi=IsFi 。 -多時段凈雨在流域出口形成的地面徑流過程，等于它們各自在出口形成的地面徑流過程疊加。-當凈雨歷時 Ts小于流域匯流時間 m時，稱為流域部分面積匯流造峰（部分匯流造峰）；當凈雨歷時Ts大

22、于或等于 m時，稱為流域全面積匯流造峰（全面匯流造峰）。-地面徑流總歷時 T等于凈雨歷時Ts與流域匯流時間 m之和，即 : T=Ts +】m25、推求設計洪水有哪幾種基本途徑？【絕大多數(shù)情況下，設計洪水就是某一頻率的洪水。故推求設計洪水一般就是推求符合設計頻率的洪峰流量、 洪水總量和洪水過程線。 因掌握資料的情況和工程規(guī)劃設計要求不同，推求設計洪水有不同途徑。當設計流域具有較長期的實測洪水資料，且具有歷史洪水調(diào)查和考證資料時，可直接由流量資料推求設計洪水。當流域具有較長期實測暴雨資料，而且有多次暴雨洪水對應觀測資料，可以分析產(chǎn)流和匯流規(guī)律時，可由暴雨資料推求設計洪水。小流域往往既缺乏洪水資料，

23、又缺乏暴雨資料，此時可采用推理公式法和地區(qū)經(jīng)驗公式等方法推求設計洪水。當采用可能最大洪水作為校核洪水時，需由可能最大降雨求得可能最大洪水，從而確定相應的設計洪水 ( 可能最大洪水的計算屬較專門的問題，在本課程中未作介紹?！慷?、分析計算題1、某水文站控制流域面積F=560KM2 ，已知多年平均降雨量P820mm ，多年平均徑流系數(shù)0.40，試求其多年平均年徑流總量W ，多年平均年徑流量，多年平均徑流深 R 及多年平均年徑流模數(shù) M 。解答如下： 多年平均徑流深 RP0.4820328mm年平均年徑流總量 WRF328560 10 310618368（萬 m3）QW1836800005.824(

24、m3 / s)多年平均年徑流量T365243600多年平均年徑流模數(shù) MQ1035.82410310.4 L /(s km2F5602深 R650mm ，試 求多 年平 均蒸 發(fā) 量 E 。 又 該 地 多年 平 均水 面 蒸 發(fā)量Ew1500mm，如該河修建水庫后， 在該河流域面積之內(nèi)的水面面積比之未建水庫時增加 60KM 2，試分析建水庫后流域多年平均蒸發(fā)量是增大還是減??？并計算建水庫后的多年平均徑流深 R 及多年平均年徑流量 Q 。解答如下：根據(jù)流域多年平均水量平衡關系有：EPR1280650630( mm)修建水庫后，由于增加了水面面積，而水面蒸發(fā)量大于陸面蒸發(fā)量，因此，修建水庫后增大

25、了蒸發(fā)量。 可近似取陸面蒸發(fā)量為流域多年平均蒸發(fā)量，則建水庫后多年平均增加的蒸發(fā)量：W Ew EF 1500 630 60 10 3 106522 104 m3故修建水庫后的多年平均蒸發(fā)量為：E E W/F 63052210436305.8635.8mm90061010故建水庫后的多年平均徑流深R 為：RP E1280 635.8 644.2(mm)多年平均年徑流量 QR F644.2 900 10318.38 m3 / sT3652436003、某水庫屬大（ 2）型水庫，已知年最大7 天暴雨系列的頻率計算結果為=432mm、CV=0.48 ，CS=3CV。試確定大壩設計洪水標準，并計算該工程

26、7 天設計暴雨。提示已知適線結果的情況下，推求設計值均用如下公式：或解答如下： 因為該水庫屬大 （2）型水庫，根據(jù)水利部 2000 年頒發(fā)的編號為 SL 252-2000 的水利水電工程等級劃分及洪水標準 ，水庫工程為等，大壩為 2 級建筑物，設計洪水標準為 500100年一遇，從工程的重要性考慮， 最后選定按500 年一遇洪水設計。因為暴雨和洪水同頻率，因此要推求500 年一遇的設計暴mm4、某工程設計暴雨的設計頻率為P=2%，試計算該工程連續(xù)2 年發(fā)生超標準暴雨的可能性？解答如下： 因為暴雨是隨機事件， 每年都有 P=2%的可能性發(fā)生超標準暴雨， 連續(xù) 2 年發(fā)生超標準暴雨的概率為：5、已

27、知某流域多年平均最大3 天暴雨頻率曲線：=210mm、CV=0.45，CS=3.5CV，試求該流域百年一遇設計暴雨。解答如下：mm6、某流域根據(jù)實測暴雨和歷史調(diào)查大暴雨資料，已經(jīng)繪制出 7d 暴雨量經(jīng)驗頻率曲線，現(xiàn)從經(jīng)驗頻率曲線上讀取三點（ 945，5%）、（345，50%）、（134，95%），試按三點法計算這一 7d 暴雨系列的統(tǒng)計參數(shù)。解答如下： （1）計算 S=（ 945+134-2345）/ （945-134 ）=0.48 ，由 S 查 S=fCS）關系表得 CS=1.70 。（2）由 CS 查離均系數(shù)值表得：，。計算mm（3）mm（4）CV=/=267.7/417.3=0.6427

28、、已知某流域 50 年一遇 24h 設計暴雨為 490mm，徑流系數(shù)等于 0.83 ，后損率為 1.0mm/h，后損歷時為17h，試計算其總凈雨及初損。因后損率=1.0mm/h，后損歷時17h，故總后損量為17mm，則初損為：mm8、已知某流域百年一遇設計暴雨過程如下表，徑流系數(shù)等于0.85 ，后損率為1.5mm/h，試用初損、后損法確定初損和設計凈雨過程。時段 (234561t=6h)雨 量5.61769982516.4（ mm ）解答如下： 總設計凈雨量為：mm按 =1.5mm/h 將降雨過程從后向前逐時段扣除后損，并累加凈雨，當累加凈雨量等于總設計凈雨量時，其前的降雨即為初損I 0，從下

29、表可知，I 0=27 mm。9、已知百年一遇的設計暴雨，其過程如下表， 徑流系數(shù)，后損，試用初損、后損法確定初損及設計凈雨過程。時段123456（）雨量（ mm）6.45.6176998251解答如下： 1）設計總降雨量為=0.88 420=369.6mm2）按=1mm/h在降雨過程線上自前向后計算累計凈雨，當=369.6mm時，其前面的降雨即為，依此求得=27.0mm用初損、后損法確定初損和設計凈雨過程時段 (123456t=6h)初損t9999mm）后損 I 0（ mm）6.45.615設計凈雨152907342mm）10、已知百年一遇暴雨為460mm，暴雨徑流系數(shù)，后損歷時，試確定其初損

30、。解答如下： P1%=460mm，=0.87 ，=1mm/h，t c=24hIc +t c=(1-) P 1%所以 I c=(0.13 460)-1 24=59.8-24=35.8mm11、如圖所示為一溢流壩上的弧形門。已知：R=10m，門寬b=8m， =30，試求：作用在弧形閘門上的靜水總壓力及壓力中心的位置。解答如下： 靜水壓力的計算 HR sin30 10 0.55m水平分力的計算 Pxhc Ax(4H ) (bH )9.8 (45) 5 8 2548 KN22靜水總壓力的鉛直分力的計算PzVAabcdeb（A矩形 abveA扇形 eodA三角形 cod） b(41.3430102158

31、.66)9.883602774.6KN靜水總壓力 PPx2Py225482774.122663 KN合力與水平線的夾角tg 1 ( pz )tg1(774.6) 16.91px2548壓力中心 D： h D410sin16.916.91m12、水從水箱流入一管徑不同的管道， 管道連接情況如圖所示。 已知：d1為 150mm，l 1 為 25m， 1 為 0.037；d2 為 125mm，l 2 為 10m， 2 為 0.039。局部水頭損失系數(shù)：進口 1 為 0.5，逐漸收縮 2 為 0.15，閥門 3 為 2.0。（以上值相應的流速均采用發(fā)生局部水頭損失后的流速。 ）試求：（ 1）沿程水頭損

32、失 hf；（2）局部水頭損失 hj；（3）要保持流量 Q 為 25000cm3/s 所需要的水頭 H。解答如下：（ 1）求沿程水頭損失l1v 2第一管段：11 d1hf 12gv1Q 40.025（）A10.1521.415 m / shf 10.037251.4152（）0.1529.80.63 m第二管段： hf 22l2 v22v2Q4 0.025（）A20.12522.04m / shf 20.039102.042（）0.12520.663 m9.8故h fhf 1hf 20.630.663（）1.293 m（ 2）求局部水頭損失進口水頭損失hj 1v120.51.4152（）12g2

33、9.80.051 m逐漸收縮水頭損失hj 2v220.152.042（）2 2g29.80.032 m閥門水頭損失hj 33v322.042（）9.82g2故hjhj 3hj 2hj 30.0510.0320.423（）0.506 m3）要保持 Q 為 25000cm3/s 所需要的水頭以 0-0 為基準面，對水箱液面上與管子出口取能量方程式H 0000v22hw2g得 Hv22hw2g因 hwhfh j1.2930.506 1.799（m）2.042（）故所需水頭 H1.79929.813、一簡單管道，如圖所示。長為800m，管徑為 0.1m，水頭為 20m，管道中間有 2 個彎頭，每個彎頭

34、的局部水頭損失系數(shù)為0.3，已知沿程阻力系數(shù) =0.025，試求通過管道的流量。解答如下：（ 1）先將管道作為短管，求通過管道的流量。不考慮行近流速水頭，則Qc A 2gHc11Ld局部損失共包括進口損失和彎頭損失。進口局部損失系數(shù)e=0.5，故c18000.070310.0250.5230.1Q 0.0703 3.14 0.1219.6200.01093m3 / s4（ 2）計算沿程損失及局部損失Q0.010931.39m / s管中流速 v3.140.12A4流速水頭 v21.3920.0989m2g19.6沿程損失 hfL v20.025 800 0.098919.79md 2g0.1局

35、部損失 hjv2(0.5 20.3)0.0989 0.109m2g故沿程水頭損失占總水頭的百分數(shù)為hf19.79H200.989 98.9%（ 3）按長管計算管道所通過的流量Qh fKlKACRC8g8 9.855.9m1/ 2 / s0.025Q3.14 0.1255.90.1200.01097m3 / s44800故按長管計算與短管計算所得流量相差0.00004m3/s ，相 對 誤 差 為0.00004/0.01093=0.36%。由此可見，將上述管道按長管計算，誤差很小。、一矩形斷面的棱柱體渠道， 底寬，底坡-4，粗糙系數(shù) n=0.025。14b=6mi=1.2510當正常水深 h0時

36、，問能否通過設計流量Q設 =20m3 。=3m/s解答如下： 當正常水深 h0=3m 時，相應過水斷面的各參數(shù)計算如下：過水斷面面積 Abh063 18(m2 )濕周b2h06 2312(m)水力半徑 RA181.5(m)12流量 QA R2/3 i1/ 2181.52/30.0001251/ 210.545(m3 / s)n0.025計算渠道通過的流量 Q=10.55m3/s 小于設計流量， 所以該渠道不能滿足設計要求。15、某梯形斷面渠道，土質(zhì)為粘土，其底寬b=0.4m，邊坡系數(shù)m=1.5，渠道底坡 i=0.001，糙率 n=0.025，渠道的設計流量 Qp=0.55m3/s，渠底至渠頂高

37、差為 0.86m，渠頂?shù)陌踩邽?0.2m，渠道不淤流速 v 不淤 =0.5m/s。試校核渠道的輸水能力和流速。解答如下： 渠頂?shù)陌踩邽?0.2m，則渠中水深為 h=0.66m。過水斷面面積A(b mh0 )h0(0.41.50.66) 0.660.917(m2 )濕周b2h1m20.42 0.66 11.522.78( m)水力半徑 RA0.9170.33(m)2.78AR2/3i1/ 20.9172/31/ 20.554(m3/ s)流量 Q0.330.001n0.025計算的流量基本等于設計流量， QQp=0.55m3/s，表明該渠道滿足設計要求。渠道的穩(wěn)定校核按 v 不淤 v 不

38、沖 進行，查表可知，當水力半徑 R=1m 時，粘土的不沖流速 v 不沖 =0.85m/s；當水力半徑 R=0.33m 時，不沖流速 v 不沖 =0.850.331/4=0.64m/s，渠道不淤流速v 不淤 =0.5m/s。渠中實際流速Q(mào)0.554v0.604(m / s)A0.917所以，渠中流速滿足v 不淤 v 不沖 ，渠道是穩(wěn)定的。16、一矩形渠道，渠中水深 h=0.8m，渠道底寬 b=2m，通過的流量 Q=2.0m3/s，試用波速 c 和弗勞德數(shù) Fr 判別渠中流態(tài)。解答如下： 斷面平均流速 vQ21.25(m / s)A2 0.8微波波速 cgh9.8 0.82.8(m / s)v1.

39、25弗勞德數(shù) Fr2.80.45gh因為 Fr1、vc，所以水流為緩流。17、某一矩形斷面棱柱體渠道，底寬 b=4.0m，通過的流量 Q=16m3/s，渠道上修建一閘門，閘后產(chǎn)生一水躍， 躍前水深 h=0.6m，計算躍后水深 h和水躍的長度。解答如下：（ 1）求躍后水深 h。躍前斷面流速 v1Q16bh 46.67(m / s)0.6躍前弗勞德數(shù) Fr1v16.67gh 2.759.8 0.6（2）計算水躍長度。Lj6.9(hh )6.9(2.050.6)10(m)18、某水閘為平板閘門，無底坎，閘前水頭H=3.5m，閘孔過水凈寬 B=3.0m，閘門開啟度 e=0.7m，下游水深較小，為自由出

40、流，不計閘前行近流速v0，求閘的泄流量；若考慮閘前行近流速，閘前渠道為矩形斷面，且渠道寬B0=4.0m，其他條件不變，求閘的泄流量。解答如下：（ 1）不計行近流速（ H0=H）。首先判別流態(tài)，根據(jù)e0.70.20.65H3.5可知為閘孔出流。計算泄流量Q0 Be 2gH 0因為是平板閘門，所以0.60 0.18 0.2 0.564Q0.5643.00.719.63.59.81(m3 / s)（2）考慮行近流速。先設行近流速 v00，H0H，由上面計算可求出Q=9.81m3/s。根據(jù)求出的流量可算閘前行近流速Q(mào)9.81v00.7(m / s)B0 H4 3.5H 0v020.72H3.523.53(m / s)2g9.8Q 0.564 3.00.719.63.53 9.84(m3 / s)19、有一帶底坎的寬頂堰上有三孔進水閘，如圖所示。已知當閘門