第五节 明渠恒定均匀流计算
单项选择题（每题的备选项中只有一个最符合题意）
1明渠均匀流的总水头H和水深h随流程s变化的特征是（ ）。[2017年真题]
A．dH/ds＜0，dh/ds＜0
B．dH/ds＝0，dh/ds＜0
C．dH/ds＝0，dh/ds＝0
D．dH/ds＜0，dh/ds＝0
【答案】D
【考点】明渠均匀流
【解析】明渠均匀流的特性是“三线”（底坡线、测压管水头线、总水头线）平行，即各项坡度皆相等，故水深沿程不变，总水头沿程逐渐减小，所以有：dH/ds＜0，dh/ds＝0。
2明渠均匀流总水头线，水面线（测压管水头线）和底坡线相互之间的关系为（ ）。[2014年真题]
A．相互不平行的直线
B．相互平行的直线
C．相互不平行的曲线
D．相互平行的曲线
【答案】B
【考点】明渠均匀流的特点
【解析】均匀流是指总流中流线均为平行直线的水流，因此明渠中的均匀流具有如下特性：①明渠恒定均匀流的流速分布、流量、水深和过水断面的形状大小沿程不变；②“三线”（底坡线、测压管水头线、总水头线）为相互平行的直线。
3矩形断面明渠水力最佳断面的宽深比β等于（ ）。
A．1
B．2
C．3
D．4
【答案】B
【解析】明渠均匀流基本公式为：
式中，i为底坡；n为粗糙系数；A为断面面积；R为水利半径；χ为湿周。
当i、n和A一定时，把使流量Q最大的断面形状，或者使水力半径R最大，即湿周最小的断面形状，定义为水力最佳断面。
梯形断面水力最佳断面的宽深比为：
取边坡系数m＝0，即得最佳矩形断面的宽深比βm＝2。
4水力最优的矩形明渠均匀流的水深增大一倍，渠宽缩小到原来的一半，其他条件不变，渠道中的流量（ ）。
A．增大
B．减少
C．不变
D．随渠道具体尺寸的不同都有可能
【答案】B
【解析】明渠均匀流流量公式为：
式中，i为底坡；n为粗糙系数；A为断面面积；R为水利半径；χ为湿周。
矩形明渠水力最优断面b＝2h。当水深增大一倍，渠宽缩小到原来的一半时，湿周变为5h，大于原来的4h，面积不变而湿周变大则水力半径减小，流量减小。
5明渠均匀流的水流特征是（ ）。
A．i＝J＞Jp
B．i＝J＜Jp
C．i≠J＝Jp
D．i＝Jp＝J
【答案】D
【解析】明渠均匀流是等深流动，水面线即测压管水头线与渠底线平行，其坡度相等Jp＝i；同时明渠均匀流又是等速流动，总水头线与测压管水头线平行，坡度相等J＝Jp。由以上分析得出明渠均匀流的特性是“三线”（底坡线、测压管水头线、总水头线）平行，即各项坡度皆相等，即i＝Jp＝J。故可知：明渠均匀流的水流特征是总水头线、水面线及地坡线三者相互平行。
6明渠均匀流可能发生在（ ）。
A．平坡渠道
B．逆坡渠道
C．正坡渠道
D．正坡、平坡及负坡渠道中
【答案】C
【解析】明渠均匀流产生的条件是能量沿流程减少值等于沿程水头损失，而水流的动能保持不变，所以明渠均匀流只能出现在底坡不变，断面形状、尺寸、壁面粗糙系数均不变的正底坡（i＞0）长渠道中。在平底坡（i＝0）、反底坡渠道、非棱柱形渠道，以及天然河道中都不能产生均匀流。
7水力最佳断面是（ ）。
A．湿周一定，面积最小的断面
B．面积一定，湿周最小的断面
C．最低造价的断面
D．最小糙率的断面
【答案】B
【解析】明渠均匀流基本公式为：
式中，i为底坡；n为粗糙系数；A为断面面积；R为水利半径；χ为湿周。当i、n和A一定时，把使流量Q最大的断面形状，或者使水力半径R最大，即湿周最小的断面形状，定义为水力最佳断面。
8坡度、边壁材料相同的渠道，当过水断面的水力半径相等时，明渠均匀流过水断面的平均流速（ ）。
A．半圆形渠道最大
B．梯形渠道最大
C．矩形渠道最大
D．一样大
【答案】D
【解析】明渠均匀流流量计算公式为：
式中，i为底坡；n为粗糙系数；A为断面面积；R为水力半径；χ为湿周。明渠均匀流过水断面的平均流速为：
因此，坡度、边壁材料相同的渠道，当过水断面的水力半径相等时，明渠均匀流各形状渠道过水断面的平均流速一样大。