22 道水力学练习题及答案

1. 1. 技术员在灌溉供水管的水龙头上接了一只压力表。所有分区都关闭时，压力表读数为 62 psi；当离接入点最远的分区运行时，同一只压力表读数为 48 psi。这两个读数应如何描述？

   • A.两个读数都是静态压力，相差 14 psi 说明压力表已经损坏，应当予以更换。
   • B.62 psi 是静态压力，48 psi 是动态压力；这一差值只有在水流动时才会出现。✓ 答案
   • C.48 psi 是静态压力，62 psi 是动态压力；只要分区开始供水，压力表读数总会升高。
   • D.两个读数都是动态压力，相差 14 psi 是由水龙头高于主管道的高差造成的。

   静态压力是在没有水流动时读取的；动态（工作）压力是在分区运行、有水流动时读取的。水一旦流动，水表、防回流装置、阀门、管件和管道都会因摩擦而消耗压力，因此同一点的动态读数总是低于该点的静态读数。

   编号 QB-R6KUJ4依据： Irrigation Association, Basic Irrigation Hydraulics Student Workbook — static versus dynamic (working) pressure报告此题的问题

2. 2. 接入点处的静态压力为 70 psi。该分区上有一个喷头的位置比接入点高 22 英尺。按每英尺高差 0.433 psi 计算，该喷头处的静态压力是多少？

   • A.约 50.8 psi
   • B.约 60.5 psi✓ 答案
   • C.约 79.5 psi
   • D.约 19.2 psi

   水必须被抬升才能到达该喷头，因此高差会扣减压力：22 英尺 × 0.433 psi/英尺 = 9.5 psi，70 − 9.5 = 60.5 psi。2.31 这个系数是把 psi 换算成英尺水头用的，不能用它去乘以英尺数，那样才会得出 19.2 或 50.8 的错误结果。

   编号 QB-9PRZ55依据： Irrigation Association, Basic Irrigation Hydraulics Student Workbook — static pressure and elevation (0.433 psi per foot)报告此题的问题

3. 3. 某分区的所有喷头都位于接入点以下 30 英尺处，接入点的静态压力为 65 psi。按每英尺高差 0.433 psi 计算，技术员应预期这些喷头处的静态压力是多少？

   • A.约 65 psi
   • B.约 13 psi
   • C.约 78 psi✓ 答案
   • D.约 52 psi

   高差是双向起作用的：下降 30 英尺会增加 30 × 0.433 = 13 psi，因此 65 + 13 = 78 psi。在下坡管段把高差按扣减处理是现场最常见的错误之一；正是这部分额外压力，使坡底的喷头容易出现雾化。

   编号 QB-S6X6R5依据： Irrigation Association, Basic Irrigation Hydraulics Student Workbook — static pressure and elevation (0.433 psi per foot)报告此题的问题

4. 4. 所用管材的摩擦损失表按每 100 英尺列出 20 gpm 时的压力损失：1 英寸 — 3.55 psi；1-1/4 英寸 — 1.20 psi；1-1/2 英寸 — 0.61 psi；2 英寸 — 0.18 psi。某支管以 20 gpm 的流量通过 250 英尺的 1-1/4 英寸管。该支管的摩擦损失是多少？

   • A.约 3.0 psi✓ 答案
   • B.约 30 psi
   • C.约 1.2 psi
   • D.约 8.9 psi

   摩擦损失表给出的是每 100 英尺管道的损失，因此必须按实际长度换算：250 ÷ 100 = 2.5，1.20 psi × 2.5 = 3.0 psi。直接报表中的 1.2 psi 就是忘了换算；8.9 psi 则是错读了 1 英寸那一行而不是 1-1/4 英寸。

   编号 QB-AP4CB6依据： Irrigation Association, Basic Irrigation Hydraulics Student Workbook — friction-loss tables expressed in psi per 100 ft报告此题的问题

5. 5. 某管路由两段组成。该管材的摩擦损失表按每 100 英尺给出：1 英寸在 15 gpm 时 — 3.10 psi；1-1/2 英寸在 30 gpm 时 — 2.10 psi。第一段是 100 英尺的 1-1/2 英寸管，流量 30 gpm；第二段是 150 英尺的 1 英寸管，流量 15 gpm。整条管路的管道摩擦损失合计是多少？

   • A.约 5.2 psi
   • B.约 6.8 psi✓ 答案
   • C.约 13.0 psi
   • D.约 4.7 psi

   两段要分别换算后再相加：2.10 × (100 ÷ 100) = 2.10 psi，3.10 × (150 ÷ 100) = 4.65 psi，合计约 6.8 psi。若把两个表值直接相加而不换算，就得到 5.2 psi；若再把这个和乘以全长 250 英尺，就得到 13.0 psi。

   编号 QB-T6AHW6依据： Irrigation Association, Basic Irrigation Hydraulics Student Workbook — friction-loss tables expressed in psi per 100 ft报告此题的问题

6. 6. 某条已有支管的流量增加了一倍，而管径、管材和长度都保持不变。该支管的摩擦损失会发生什么变化？

   • A.略有下降，因为水流更快，在管内停留的时间更短。
   • B.上升到原来的约三点五至四倍。✓ 答案
   • C.也随之增加一倍，因为摩擦损失与流量成正比。
   • D.基本保持不变，因为摩擦损失只由管径决定。

   在灌溉管道常用的 Hazen-Williams 关系式中，摩擦损失大约与流量的 1.85 次方成正比，因此流量翻倍会使损失约变为 2 的 1.85 次方倍，即约 3.6 倍。正是这种陡增，使得增加分区或干管漏水对压力的影响远比技术员预想的严重。

   编号 QB-BPFPG7依据： Hazen-Williams friction-loss relationship (loss varies with flow to about the 1.85 power), Irrigation Association hydraulics training报告此题的问题

7. 7. 技术员用 V = 0.408 × Q ÷ ID² 校核一条支管，其中 Q 为流量（gpm），ID 为管道内径（英寸）。该管为公称 1-1/2 英寸管，实际内径为 1.754 英寸，分区流量为 25 gpm。该管内的流速是多少？

   • A.约 5.8 fps
   • B.约 8.1 fps
   • C.约 3.3 fps✓ 答案
   • D.约 4.5 fps

   公式中用的是内径而不是公称尺寸：0.408 × 25 = 10.2，1.754² = 3.08，所以 10.2 ÷ 3.08 ≈ 3.3 fps。若代入公称的 1.5 英寸，会得到错误的 4.5 fps；若忘了把内径平方，则得到 5.8 fps。

   编号 QB-U6NU38依据： Irrigation Association, Basic Irrigation Hydraulics Student Workbook — velocity of flow, V = 0.408 x Q / ID^2报告此题的问题

8. 8. 设计文件规定了本系统支管的最大流速，下表已按该限值列出每种管径可通过的最大流量：1 英寸 — 18 gpm；1-1/4 英寸 — 30 gpm；1-1/2 英寸 — 42 gpm；2 英寸 — 74 gpm。某分区需要 32 gpm。技术员在该分区可以安装的最小管径是哪一种？

   • A.公称 2 英寸管
   • B.公称 1-1/4 英寸管
   • C.公称 1 英寸管
   • D.公称 1-1/2 英寸管✓ 答案

   按流速选管，就是选出表中容许流量首次大于或等于所需流量的那个管径。1-1/4 英寸管的上限是 30 gpm，低于 32 gpm 的需求，因此上限为 42 gpm 的 1-1/2 英寸管是可接受的最小规格；2 英寸虽然也可以，但超出了需要。

   编号 QB-4PYBAX依据： Irrigation Association, Basic Irrigation Hydraulics Student Workbook — velocity-of-flow charts and sizing pipe by velocity报告此题的问题

9. 9. 维修班组把某分区支管的一段换成了比原来小一号的管道，而该分区上运行的喷头仍然不变。这一管段在水力上会产生什么后果？

   • A.流速和摩擦损失都保持不变，因为这两项由喷嘴决定。
   • B.该段流速升高，摩擦损失也随之急剧上升。✓ 答案
   • C.该段流速升高，但因为水走得更快，摩擦损失反而下降。
   • D.该段流速下降，下游喷头得到的工作压力反而更高。

   同样的流量被迫通过更小的内径，流速必然加快，而摩擦损失会随流速陡增，因此这段偏细的管道会吃掉喷头本来需要的压力。高流速还会加大分区阀关闭时产生的压力冲击。

   编号 QB-M66HVX依据： Irrigation Association, Basic Irrigation Hydraulics Student Workbook — velocity of flow and its effect on friction loss报告此题的问题

10. 10. 为解决某分区远端喷头长期压力偏低的问题，技术员把支管换成了大一号的管径。在喷头保持不变的情况下，更大的管径起到了什么作用？

    • A.它提高了系统的静态压力，因为更大的管道储存了更多水量。
    • B.它从水表取到更多水，因此每个喷嘴的出流量按比例增大。
    • C.没有任何水力影响，因为接入点处的供水压力并没有改变。
    • D.流速和摩擦损失下降，因此更多供水压力能到达远端喷头。✓ 答案

    更大的内径以更低的流速输送同样的流量，而摩擦损失随管径增大而急剧下降，因此把水送到管路末端所消耗的压力更少。管径本身并不能带来更多水量，可用流量仍然受水表和供水管的限制。

    编号 QB-MC9VUY依据： Irrigation Association, Basic Irrigation Hydraulics Student Workbook — pipe diameter, velocity and friction loss报告此题的问题

11. 11. 业主反映，每当某个特定分区关闭时，管道里就会发出一声巨响。这种响声是什么原因造成的？

    • A.分区运行压力低于喷嘴最低要求，大水滴击打管道。
    • B.系统夜间闲置时静态压力慢慢升至超过管道额定值。
    • C.高速流动的水被突然截断，其动量转化为压力冲击波。✓ 答案
    • D.两个降水速率匹配的分区在同一分钟内结束运行。

    水锤是运动中的水柱被迅速截停时产生的压力冲击，通常由快关阀门引起；水柱的动能转化为压力峰值并沿管道返回传播。冲击的大小随流速和直管长度增大，随阀门关闭时间延长而减小。

    编号 QB-4V3Q9Y依据： Irrigation Association, Irrigation System Installation and Maintenance — water hammer and surge报告此题的问题

12. 12. 下列哪一组措施最能保护干管免受反复的压力冲击损伤？

    • A.把管径选得让流速偏高，采用快关阀门，并把干管高点封死。
    • B.把管径选得让流速保持较低，采用慢关阀门，并在管路高点排除积存空气。✓ 答案
    • C.提高每个分区的运行压力，并缩短控制器上每个站点的运行时间。
    • D.让两个分区同时在干管上运行，并在启动时把阀门流量控制阀全开。

    冲击压力的大小随水流速度和直管长度增加，并随阀门关闭时间延长而减小，因此适当放大管径和采用慢关阀门是最直接的对策。管内积存的空气会先被压缩、排出时又猛烈冲击，所以在管路高点设置排气以及缓慢充水启动同样重要。

    编号 QB-KCWHPX依据： Irrigation Association, Irrigation System Installation and Maintenance — surge control and air relief报告此题的问题

13. 13. 控制器向某站点输出 24 VAC，隔膜阀随即打开。从水力角度看，电磁阀线圈实际上做了什么？

    • A.线圈用磁力把隔膜从阀座上机械地拉起来。
    • B.它给隔膜上方的腔室加压，用增加的压力把隔膜顶起。
    • C.它带动一个小马达，把流量控制杆旋转到全开位置。
    • D.它打开了一个排水口，让隔膜上方腔室的泄压速度快于补水速度。✓ 答案

    常闭隔膜阀是靠引入隔膜上方阀盖腔室的管线压力压紧的，因为上方受压面积大于下方。线圈通电后打开泄放通道，使该腔室的排水速度快于进水孔的补水速度，于是下方的管线压力把隔膜顶起；手动放气螺钉在无电情况下起的是同样的作用。

    编号 QB-3VQC4X依据： Irrigation Association, Irrigation Components for Residential and Small Commercial Systems Student Workbook — diaphragm remote control valve operation报告此题的问题

14. 14. 控制器已经关闭该站点，但某个分区仍在持续出水；即使把电磁阀线圈的接线拔掉，阀门仍在渗漏。下列哪种情况最能解释这一现象？

    • A.电磁线圈内部已经断路，控制器输出的电流完全无法到达阀门。
    • B.站点导线在控制器与阀门箱内接头之间的某处已经断开。
    • C.流量控制杆被一直拧到底，紧压在隔膜的顶部。
    • D.杂物卡住隔膜使其离开阀座，上方腔室无法重新建立压力。✓ 答案

    阀门是靠水力关闭的：隔膜上方的阀盖腔室重新充入管线压力，把隔膜压回阀座。因此任何妨碍密封的东西都会让水继续流出。线圈断路或导线断开这类电气故障只会导致阀门打不开，而不会导致关不上——这正是拔掉线圈后仍在渗漏的原因。

    编号 QB-PCYH73依据： Irrigation Association, Irrigation Components for Residential and Small Commercial Systems Student Workbook — valve troubleshooting报告此题的问题

15. 15. 某厂家的图表给出了在规定滴头间距和流量下滴灌管的最大铺设长度。这一最大长度限制的目的是控制什么？

    • A.首末滴头之间的压力差，它决定这条管线的灌水均匀性。✓ 答案
    • B.滴灌管在两次冲洗末端堵头之间所能容纳的总水量。
    • C.一台控制器在其变压器过载之前最多能够驱动的站点数量。
    • D.聚乙烯滴灌管在种植床下允许的埋设深度。

    滴灌管每一英尺都会因摩擦消耗压力，每个滴头又会取走水量，因此压力沿管线逐渐下降，末端滴头的出流量小于首端。厂家给出的最大铺设长度，就是压力差超出该产品仍能均匀出水的容许范围的临界点；坡度会改变这一限值，因为高差会叠加或抵消摩擦损失。

    编号 QB-6VSCM2依据： Irrigation Association CIT content outline, Understanding Hydraulic Principles — drip mechanics and manufacturer run-length charts报告此题的问题

16. 16. 某滴灌分区沿陡坡向下铺设。为什么该分区要指定使用压力补偿式滴头，而不是非补偿式滴头？

    • A.它们让过滤器变得不必要，因为出水口会持续自行冲洗。
    • B.它们在一定压力范围内出流量几乎不变，各滴头因此一致。✓ 答案
    • C.它们提高管线上端的压力，因此这一分区不再需要减压器。
    • D.它们的出流量与压力成正比，正好抵消坡下增加的高差压力。

    在坡地上，高差会使坡底压力升高，而沿程摩擦又会使压力下降，因此各滴头承受的压力差别很大。压力补偿式滴头在其标称压力范围内出流量几乎恒定；非补偿式滴头的流量则与压力的平方根成正比，会使坡底出水过多。

    编号 QB-NCM722依据： Irrigation Association, Landscape Irrigation Best Management Practices — pressure-compensating emitters on slopes报告此题的问题

17. 17. 某个横跨山坡的分区在运行时，坡顶附近的旋转喷头转动缓慢，每个喷头周围留下一圈干环；而坡底角落的散射喷头则喷出细雾并被风吹散。下列哪一项最能解释这两种现象？

    • A.分区内的高差使高处喷头压力不足，而低处喷头压力过高。✓ 答案
    • B.分区内的高差使高处喷头压力升高，而低处喷头压力降低。
    • C.阀门的流量控制杆开得过大，使低处喷头缺水而高处喷头过量。
    • D.低处角落的喷嘴磨损扩大，而坡顶的旋转喷头装了过大的喷嘴。

    每上升 1 英尺压力下降约 0.433 psi，每下降 1 英尺则增加同样的数值，因此同一分区铺在坡面上时，各喷头得到的压力差别很大。低于喷嘴的最低压力，旋转喷头会转动无力、射程不足，在喷头周围留下环状干区；高于最高压力，水流会破碎成细雾，随风飘走而落不到地面。

    编号 QB-5VE2FZ依据： Irrigation Association, Landscape Irrigation Best Management Practices — operating within the sprinkler's published pressure range报告此题的问题

18. 18. 技术员需要知道分区运行时某个喷头喷嘴处的实际工作压力。下列哪种方法能得到这一读数？

    • A.读取控制器的站点显示屏，它会显示阀门输送到下游的压力。
    • B.在所有分区关闭时读取水龙头处的压力表，因为喷头看到的就是这个压力。
    • C.用分区总流量（gpm）除以同时运行的喷头数量。
    • D.分区运行时，把皮托管压力表放在喷嘴出流处的水舌中读数。✓ 答案

    把皮托管放在紧靠喷嘴出口的水舌中，可把运动水流的能量转换为压力表读数，这就是分区运行时喷嘴的真实工作压力。接入点处的静态读数无法说明水流经过管道摩擦、部件损失和高差之后，到达该喷头时还剩多少压力。

    编号 QB-GCUH6U依据： Irrigation Association, Basic Irrigation Hydraulics Student Workbook — measuring operating pressure with a pitot tube and gauge报告此题的问题

19. 19. 为测量水龙头处的可用流量，技术员用秒表给注满一只 5 加仑水桶计时，水桶在 40 秒内注满。流量是多少？

    • A.8.0 gpm
    • B.200 gpm
    • C.0.13 gpm
    • D.7.5 gpm✓ 答案

    容器测流法是把每秒加仑数换算成每分钟加仑数：收集的加仑数除以秒数再乘以 60，即 5 ÷ 40 × 60 = 7.5 gpm。漏乘 60 会得到 0.13 gpm；把时间用乘法而不是除法处理，则得到不可能的 200 gpm。

    编号 QB-YUNCKT依据： Irrigation Association, Irrigation System Installation and Maintenance — container (bucket) flow test报告此题的问题

20. 20. 为什么某分区最后一个喷头处的压力低于在接入点测得的静态压力？

    • A.两次浇水之间，水停留在干管里，压力会随时间逐渐流失。
    • B.支管上最后一个喷头装的喷嘴总是比前面的喷头小。
    • C.沿途的水表、防回流装置、阀门、管件和每一英尺管道都会消耗压力。✓ 答案
    • D.供水压力在各喷头之间平均分配，每个喷头分得相同的一份。

    任一点的工作压力等于水源处的静态压力减去到该点沿途的全部损失：水表、防回流装置、总阀和分区阀、管件、管道摩擦，再加减高差。分区最后一个喷头处在最长路径的末端，累计损失最大，因此技术员总是先检查这个喷头。

    编号 QB-SGYDDH依据： Irrigation Association, Basic Irrigation Hydraulics Student Workbook — dynamic pressure and cumulative component losses报告此题的问题

21. 21. 供水部门要求把某景观灌溉系统上现有的双止回阀装置更换为减压型（RP）防回流装置。技术员在水力方面应预期到什么？

    • A.装置本身会产生额外的压力损失，喷头可用的工作压力随之减少。✓ 答案
    • B.压力不会有任何改变，因为防回流装置按供水管管径选型，与流量无关。
    • C.压力会上升，因为泄压阀会给流出该装置的水加压。
    • D.市政干管在该装置上游提供的静态压力会下降。

    减压型防回流装置内有两个带弹簧负载的止回阀，再加上一个泄压阀，用以在两者之间维持一个较低压力区，因此在相同流量下，它消耗的压力明显高于双止回阀装置。核算最不利喷头是否仍能获得最低工作压力时，必须把这项损失与水表、阀门、管件和管道损失一并扣除；至于必须采用哪种装置，则由主管部门规定。

    编号 QB-AZ5KYH依据： USC Foundation for Cross-Connection Control and Hydraulic Research, Manual of Cross-Connection Control — reduced pressure principle assemblies; Irrigation Association hydraulics workbook on component pressure loss报告此题的问题

22. 22. 施工班组在一个已有分区上又增加了三个喷头，并把支管延长了 60 英尺以接到这些喷头。该分区会发生什么？

    • A.分区流量上升而摩擦损失下降，因为新增喷头释放了管内压力。
    • B.只有新增的三个喷头压力偏低，原有喷头不受影响。
    • C.分区流量和摩擦损失同时增加，因此区内每个喷头的工作压力都会下降。✓ 答案
    • D.水力上没有变化，因为分区阀会为整个分区调节压力。

    增加喷头会提高整个分区必须输送的流量，而摩擦损失大约与流量的 1.85 次方成正比，并与增加的长度成正比，因此所有共用管段的损失都会增大。由于上游管道、阀门、水表和防回流装置都是全区共用的，原有喷头的压力同样会下降；普通分区阀只能节流，并不能维持压力恒定。

    编号 QB-RGM38G依据： Irrigation Association, Basic Irrigation Hydraulics Student Workbook — effect of flow rate and pipe length on friction loss报告此题的问题

练习题依据美国灌溉协会公布的注册灌溉技术员考试内容（灌溉基本原理、电气基本原理与基础水力学），并结合灌溉安装、水力学与防回流方面的标准参考资料编写。本网站与美国灌溉协会无关联，也未获其认可。灌溉作业受当地给排水与灌溉规范、供水单位规定以及执照要求的管辖，各辖区各不相同；尤其是防回流装置，其选型、安装与检测必须遵循作业所在地的现行规定。考试前请向美国灌溉协会核实当前要求。 关于 IA 认证 →