A、(A) 设置调压井
B、(B) 增大管道直径
C、(C) 适当延长阀门关闭时间或选择合理的关闭规律
D、(D) 设置水阻抗、减压阀、爆破膜等
答案:ABCD
解析:这道题考查的是减少水击(又称水锤效应)的方法。水击是指在有压管道中,由于液体流速的急剧变化(如突然启闭阀门),导致管道中的压力产生大幅度波动的现象。这种现象可能会对管道系统造成严重的损害。以下是各个选项的解析及为何这些选项都是正确的答案:
A. 设置调压井:调压井是一种用于调节管道内压力的设施,当水流速度发生变化时,调压井可以吸收或补充管道中的水量,从而减缓压力波的传递,达到减轻水击的效果。
B. 增大管道直径:增大管道直径可以降低流速,因为对于同样的流量,流速与管道截面积成反比。较低的流速意味着在阀门关闭时动能转化为势能的压力冲击较小,从而减轻水击。
C. 适当延长阀门关闭时间或选择合理的关闭规律:当阀门关闭得过快时,会突然中断水流,引起水击。如果延长阀门的关闭时间,可以使得水流逐渐减速,减少水击的压力峰值。合理的选择阀门关闭规律也可以平滑压力波形,避免峰值过高。
D. 设置水阻抗、减压阀、爆破膜等:这些设备可以在水击发生时提供额外的阻力或释放路径,从而消耗或分散水击能量。例如,水阻抗通过增加阻力来消耗能量;减压阀可以在压力超过设定值时打开,释放部分压力;而爆破膜则是在压力达到其承受极限时破裂,防止更大的破坏。
综上所述,以上四个选项均是有效的减少水击压强的措施,因此正确答案为ABCD。
A、(A) 设置调压井
B、(B) 增大管道直径
C、(C) 适当延长阀门关闭时间或选择合理的关闭规律
D、(D) 设置水阻抗、减压阀、爆破膜等
答案:ABCD
解析:这道题考查的是减少水击(又称水锤效应)的方法。水击是指在有压管道中,由于液体流速的急剧变化(如突然启闭阀门),导致管道中的压力产生大幅度波动的现象。这种现象可能会对管道系统造成严重的损害。以下是各个选项的解析及为何这些选项都是正确的答案:
A. 设置调压井:调压井是一种用于调节管道内压力的设施,当水流速度发生变化时,调压井可以吸收或补充管道中的水量,从而减缓压力波的传递,达到减轻水击的效果。
B. 增大管道直径:增大管道直径可以降低流速,因为对于同样的流量,流速与管道截面积成反比。较低的流速意味着在阀门关闭时动能转化为势能的压力冲击较小,从而减轻水击。
C. 适当延长阀门关闭时间或选择合理的关闭规律:当阀门关闭得过快时,会突然中断水流,引起水击。如果延长阀门的关闭时间,可以使得水流逐渐减速,减少水击的压力峰值。合理的选择阀门关闭规律也可以平滑压力波形,避免峰值过高。
D. 设置水阻抗、减压阀、爆破膜等:这些设备可以在水击发生时提供额外的阻力或释放路径,从而消耗或分散水击能量。例如,水阻抗通过增加阻力来消耗能量;减压阀可以在压力超过设定值时打开,释放部分压力;而爆破膜则是在压力达到其承受极限时破裂,防止更大的破坏。
综上所述,以上四个选项均是有效的减少水击压强的措施,因此正确答案为ABCD。
A. (A) 光滑区
B. (B) 过渡粗糙区
C. (C) 粗糙区
D. (D) 阻力平方区
解析:这道题考察的是明渠水流(特别是紊流)的流动特性及其与不同流动区域的关系。
首先,理解题目背景:明渠水流(渗流除外)大多为紊流,这是基于流体力学的基本原理,紊流是指流体质点作不规则运动、互相混掺、轨迹曲折混乱的流动。
接下来,分析各个选项:
A. (A)光滑区:这个区域主要出现在管道流动中,当流体在光滑管道内流动,且流速较低时,流体与管道壁面之间的摩擦阻力较小,流动较为平滑。但明渠水流,特别是紊流,其流动特性与光滑区不符,因为紊流的特点是流体质点运动不规则,与光滑区的平滑流动相悖。
B. (B)过渡粗糙区:这个区域是流动从光滑区向粗糙区过渡的阶段,其特点在于流动阻力随着流速的增加而迅速增大。然而,对于明渠水流,特别是接近或属于紊流的情况,其流动特性更偏向于稳定的高阻力状态,而非过渡状态。
C. (C)粗糙区:在粗糙区,流体流动受到壁面粗糙度的显著影响,流动阻力较大。对于明渠水流,特别是紊流,其流动特性与粗糙区相符,因为紊流中的流体质点运动不规则,与粗糙壁面相互作用频繁,导致流动阻力增大。
D. (D)阻力平方区:在阻力平方区,流动阻力与流速的平方成正比。这一区域通常出现在高流速、粗糙壁面的流动中,与紊流的特性相吻合。紊流中的流动阻力确实会随着流速的增加而显著增加,且这种增加趋势接近于流速的平方关系。
综上所述,对于绝大多数明渠水流(渗流除外)且接近或属于紊流的情况,其流动特性更符合粗糙区和阻力平方区的描述。因此,正确答案是C和D。这两个区域都反映了紊流流动中流动阻力较大、流体质点运动不规则的特点。
A. (A) 梯形
B. (B) 矩形
C. (C) 圆形
D. (D) U 形
解析:选项解析:
A. 梯形:人工渠道的横断面形状选择梯形,是因为梯形渠道能够较好地满足水力学和土力学的要求,有利于渠道的稳定,减少水流的侧向侵蚀,同时易于施工和维护。
B. 矩形:矩形断面在一些特定的人工渠道中使用,尤其是在城市排水或较小规模的渠道中。矩形断面便于在有限的空间内布置,但其水流条件不如梯形断面。
C. 圆形:圆形断面在水力学上是最优的,因为其能够提供均匀的流速分布,减少涡流和能量损失。然而,圆形渠道在施工和维护上较为复杂,成本较高,因此在实际中不如梯形和矩形常见。
D. U形:U形渠道实际上是半圆形底部加上两侧直线段,这种形状有利于减小水流的湿周,降低水头损失,提高渠道的输水能力。U形渠道在现代农田水利中应用较多。
为什么选这个答案:
答案是ABCD,因为这些都是人工渠道设计中常见的横断面形状。每种形状都有其特定的应用场景和优势。在水利工程设计中,选择渠道横断面形状需要综合考虑地形、地质、水流条件、施工技术、经济性等因素。因此,这四个选项都是正确的。
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A. (A) 水深
B. (B) 断面平均流速
C. (C) 断面流速分布
D. (D) 流量
解析:在解答这个问题之前,我们需要理解明渠均匀流的基本概念。明渠均匀流是指在恒定流条件下,水流在渠道中的流速、水深等要素在流动方向上保持不变的状态。这种状态通常发生在顺坡渠道中,当水流克服了水头损失并且达到了一个平衡状态时。
题目中给出的选项分别为:
A. 水深
B. 断面平均流速
C. 断面流速分布
D. 流量
根据明渠均匀流的特点,我们来逐一分析这些选项:
A. 水深 - 在均匀流条件下,水深应该是恒定的,因为如果水深发生变化,则意味着水流条件也在变化,这不是均匀流的特点。
B. 断面平均流速 - 同样地,在均匀流条件下,断面平均流速也是恒定的。这是因为在均匀流中,流体在每一个横截面上的速度分布都是相同的,因此平均速度也保持不变。
C. 断面流速分布 - 在均匀流状态下,不仅平均流速是恒定的,而且整个断面上的流速分布也是稳定的,这意味着从底部到水面的流速梯度不会发生变化。
D. 流量 - 流量是指单位时间内通过某一横截面的水量。在均匀流条件下,由于流速和水深都不变,所以通过任意横截面的流量也应该是恒定的。
综上所述,答案ABCD都是正确的,因为这些选项描述的参数在明渠均匀流条件下都保持不变。
A. (A) 测压管水头线
B. (B) 总水头线
C. (C) 底坡线
D. (D) 水面线
解析:这道题考察的是明渠均匀流的基本特性。
选项解析如下:
A. 测压管水头线:在明渠均匀流中,由于流线是平行直线,各断面的流速相同,因此测压管水头线也是相互平行的。
B. 总水头线:在均匀流条件下,总水头(包括位能、动能和压能)沿程不变,因此总水头线也是相互平行的。
C. 底坡线:在明渠均匀流中,底坡线是固定的,不随流程变化,因此底坡线相互平行。
D. 水面线:在均匀流条件下,水面线是平直的,即水面线相互平行。
因此,正确答案是ABCD。这是因为明渠均匀流的特点是流线平行、流速不变、水头线平行,所以这四个选项描述的线条在均匀流条件下都是相互平行的。
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A. (A) 渠底坡度
B. (B) 水面坡度
C. (C) 水力坡度
D. (D) 测压管水头线坡度
解析:在明渠均匀流的情况下,以下几个概念是相等的:
A. 渠底坡度 (Channel Bed Slope):这是渠道底部的倾斜程度,表示为一定长度上的高度差。
B. 水面坡度 (Water Surface Slope):这是水面线的倾斜程度,在均匀流中,水面线与渠底平行,并具有相同的坡度。
C. 水力坡度 (Hydraulic Grade Line Slope):这是能量线(即总水头线,等于水面线加上压头)的倾斜程度。在均匀流中,水流的能量损失与沿程的重力势能损失平衡,因此水力坡度等于渠底坡度。
D. 测压管水头线坡度 (Pressure Tube Slope):测压管水头表示如果在水流中插入一个开口朝上的管子,水会升到多高的位置。在均匀流中,测压管水头线的坡度也与渠底坡度相同。
在明渠均匀流状态下,上述四个选项表示的坡度都是相等的,因为水流处于一种平衡状态,水位保持恒定,且水流速度在横截面上均匀分布。因此,正确答案是 ABCD。
A. (A) 非棱柱体
B. (B) 棱柱体
C. (C) 平坡
D. (D) 反坡
解析:这道题考察的是明渠流中均匀流的形成条件。我们可以逐一分析每个选项来确定为何选择A、C、D,而排除B。
A. 非棱柱体:均匀流的形成要求渠道形状、底坡和粗糙度沿程不变。非棱柱体渠道的形状在沿程上会有所变化,这违反了均匀流形成的基本条件之一,即渠道形状沿程不变。因此,在非棱柱体明渠中,水流不可能形成均匀流。
B. 棱柱体:棱柱体渠道的形状沿程是均匀的,不发生变化,这满足了均匀流形成的一个重要条件。只要底坡和粗糙度也沿程不变,水流就有可能形成均匀流。因此,这个选项并不符合题目要求的“水流不可能形成均匀流”的条件。
C. 平坡:虽然渠道形状和粗糙度可能影响均匀流的形成,但底坡也是一个关键因素。在平坡(即底坡为零)情况下,水流没有沿程的重力分量来驱动其持续加速或减速,这通常会导致水流状态的不稳定,难以形成均匀流。因此,在平坡明渠中,水流也很难形成均匀流。
D. 反坡:反坡意味着渠道底部沿水流方向逐渐升高。这种情况下,水流会受到逆向的重力分量作用,导致水流减速甚至倒流,这显然与均匀流(即水流速度沿程不变)的定义相悖。因此,在反坡明渠中,水流不可能形成均匀流。
综上所述,选项A(非棱柱体)、C(平坡)和D(反坡)都违反了均匀流形成的基本条件,因此在这些情况下,水流不可能形成均匀流。而选项B(棱柱体)在符合条件时是可以形成均匀流的,故不是本题的正确答案。
A. (A) 恒定流
B. (B) 流量、粗糙系数沿程不变
C. (C) 没有渠系建筑物干扰的长、直、棱柱体明渠
D. (D) 正坡明渠
解析:这道题考察的是明渠均匀流的产生条件。下面是对各个选项的解析及为什么选择这个答案:
A. 恒定流 恒定流是指流体的流动状态不随时间变化。明渠均匀流必须是恒定流,因为只有在恒定流条件下,流速、水位等水力要素才不会随时间变化,从而形成均匀流。因此,选项A是正确的。
B. 流量、粗糙系数沿程不变 明渠均匀流要求在明渠的整个流程中,流量保持不变,且明渠的粗糙系数也保持不变。这是因为流量和粗糙系数的变化会导致流速和水位的变化,从而破坏均匀流的条件。因此,选项B也是正确的。
C. 没有渠系建筑物干扰的长、直、棱柱体明渠 明渠均匀流通常发生在没有渠系建筑物(如节制闸、跌水等)干扰的长、直、棱柱体明渠中。这是因为渠系建筑物的存在会改变水流状态,而长、直、棱柱体明渠有利于形成均匀流。因此,选项C是正确的。
D. 正坡明渠 正坡明渠指的是明渠底坡为正坡,即水流方向与重力方向一致。这是明渠均匀流产生的必要条件,因为负坡会导致水流不稳定,无法形成均匀流。因此,选项D也是正确的。
综上所述,明渠均匀流的产生条件包括A、B、C、D四个方面,因此答案为ABCD。
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A. (A) 圆形断面
B. (B) 半圆形断面
C. (C) 半正方形断面
D. (D) 半正六边形断面
解析:这道题目似乎存在一些表述上的问题,因为在常规的水利工程专业知识中,“水力最佳断面”通常指的是在给定面积下能提供最小湿周(即与流体接触的边界长度最小)的断面形状,这样可以减少水流的摩擦损失,从而提高水流效率。理论上,对于特定的渠道形状,存在一个最优的尺寸比例使得断面成为“水力最佳”。
对于给出的选项:
A. 圆形断面:如果是满流的情况,则圆形管道(如水管)可以认为是水力最佳断面之一,因为其提供的湿周相对于其他形状是最小的。
B. 半圆形断面:半圆形可以出现在开放渠道中,在特定条件下,如果宽度与高度的比例合适,也可以认为接近水力最佳。
C. 半正方形断面:对于矩形或近似矩形的断面,当宽度等于两倍的高度时,可以达到水力最佳状态。
D. 半正六边形断面:这种形状在某些特殊应用中可能会出现,但并不是常见的水力最佳断面类型。
然而,答案“ABCD”意味着所有给出的选项都可以被视为水力最佳断面,这在实际情况中并不准确。每个形状都有可能成为水力最佳断面,但这取决于具体的应用场景以及流体流动的具体条件。因此,此题目的正确答案应当基于具体条件来确定,而不是笼统地选择所有选项。
如果这道题目是在考察考生对不同断面形状的理解,那么正确的回答方式应该是解释每个形状在什么情况下可以接近水力最佳,并且题目本身可能需要更明确地定义它的上下文。
A. (A) 增大
B. (B) 减小
C. (C) 不变
D. (D) 不确定
解析:这道题考察的是水力学中过水断面的断面比能沿程变化规律。断面比能是水力学中的一个重要概念,它表示单位重量水体所具有的机械能,包括动能和势能两部分。在水流沿程流动过程中,由于水流与河床、边界的相互作用,以及水流内部的摩擦等因素,其断面比能会发生变化。
现在我们来逐一分析选项:
A. 增大:在某些情况下,如水流从缓流过渡到急流,或者水流在通过收缩断面(如桥墩、弯道等)时,由于流速的增加,动能会增大,从而导致断面比能增大。因此,A选项是可能的。
B. 减小:在相反的情况下,如水流从急流过渡到缓流,或者水流在扩散段流动时,流速会减小,动能降低,从而导致断面比能减小。所以,B选项也是正确的。
C. 不变:在理想情况下,如果水流在均匀流段流动,且没有受到任何外部干扰(如河床变化、边界条件变化等),那么其流速、水深等参数将保持不变,因此断面比能也将保持不变。故C选项同样可能。
D. 不确定:由于我们已经分析了断面比能可能增大、减小或保持不变的情况,因此“不确定”并不是一个准确的描述。实际上,在给定具体的流动条件和边界情况下,断面比能的变化是可以确定的。所以D选项是不正确的。
综上所述,过水断面的断面比能沿程变化规律可能是增大、减小或不变,因此正确答案是A、B、C。
A. (A) 流量
B. (B) 断面形状尺寸
C. (C) 底坡
D. (D) 粗糙系数
解析:临界水深是指在明渠流中,水流从缓流转变为急流的特定水深。它是一个流体力学中的重要概念,与以下因素有关:
A. 流量(Q):流量是单位时间内通过某一截面的水体体积。临界水深与流量有直接关系,因为流量的大小决定了水流动能的大小,从而影响水流能否达到临界状态。
B. 断面形状尺寸:临界水深与水流的断面形状和尺寸有关,因为不同的断面形状和尺寸会导致不同的流速分布和水流能量损失,从而影响临界水深的计算。
C. 底坡(I):虽然底坡影响水流的总体能量状态,但在计算临界水深时,底坡的影响是通过流量和断面形状尺寸来间接体现的。临界水深的具体值并不直接依赖于底坡。
D. 粗糙系数(n):粗糙系数是描述渠道壁面粗糙程度的无量纲参数,它影响的是水流的阻力,从而影响缓流和急流的具体分布。但是,在确定临界水深时,粗糙系数并不直接起作用,因为临界水深是水力学中的一个特定状态,与粗糙系数无关。
因此,正确答案是AB。流量和断面形状尺寸是决定临界水深的直接因素。底坡和粗糙系数虽然影响流体的运动状态,但在计算临界水深时,它们的作用是间接的,或者说不直接影响临界水深的计算结果。
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