10第十章明渠流和闸孔出流及堰流

10第十章明渠流和闸孔出流及堰流第十章明渠流和闸孔出流及堰流10—1某梯形断面粉质粘土渠道中的均匀流动，如图所示。已知渠底宽度b=2.0m，水深h0=1.2m，边坡系数m=1.0，渠道底坡度i=0.0008，粗糙系数n=0.025，试求渠中流量Q和断面平均流速，并校核渠道是否会被冲刷或淤积.解:A=Q=AC=校核:由 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 10-3查得粉质粘土最大允许流速为1m/s，因h0=1.2m>1.0m，需乘以系数k=1.25，所以v=11.25m/s=1.25m/s，最小允许流速v=0.4m/s，满足vmax>v>vmin条件。10—2设有半正方形和半圆形两种过流断面形状的渠道，具有相同的n=0.02，A=1.0m2，i=0.001，试比较它们在均匀流时的流量Q的大小。解:设正方形渠道流量为Q1，半圆形渠道流量为Q2，Q=其中，由于，，又，10—3某梯形断面渠道中的均匀流动，流量Q=20m3/s，渠道底宽b=5.0m，水深h0=2.5m，边坡系数m=1.0，粗糙系数n=0.025，试求渠道底坡。解：可保证正常的排水条件，且不必人工加固。10—4为测定某梯形断面渠道的粗糙系数n值，选取L=1500m长的均匀流段进行测量。已知渠底宽度b=10m，边坡系数m=1.5，水深h0=3.0m。两断面的水面高差=0.3m，流量Q=50m3/s，试计算n值。解：，由均匀流基本方程可得，式中10—5某梯形断面渠道底坡i=0.004，底宽b=5.0m，边坡系数m=1.0，粗糙系数n=0.02，求流量Q=10m3/s时的正常水深h0及断面平均流速。解：将已知值代入，由试算法可得10—6某梯形断面渠道中的均匀流，流量Q=3.46m3/s，渠底坡度i=0.0009，边坡系数m=1.5，粗糙系数n=0.02，正常水深h0=1.25m，试设计渠底宽度b。解：将已知值代入，由试算法可得。10—7设有一块石砌体矩形陡槽，陡槽中为均匀流。已知流量，底坡，粗糙系数，断面宽深比，试求陡槽的断面尺寸及。解：代入均匀流基本方程得将已知值代入，解得：10—8试拟定某梯形断面均匀流渠道的水力最优断面尺寸。已知边坡系数，粗糙系数，底坡，流量。解：由水力最佳条件知将已知值代入均匀流基本方程得解得：10—9需在粉质粘土地段上设计一条梯形断面渠道。已知均匀流流量Q=3.5m3/s，渠底坡度i=0.005，边坡系数m=1.5，粗糙系数n=0.025，试分别按（1）不冲允许流速max及（2）水力最优条件设计渠道断面尺寸，并确定采用哪种 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 设计的断面尺寸和分析是否需要加固。解：（1）由表10-3查得粉质粘土（1）由，，（2）联解（1）、（2）式得：（舍去）（2），，，，，，。按不冲允许流速计算结果水深太浅，故按水力最优条件设计断面尺寸，需加固，可采用干砌块石（）。10—10某圆形污水管道，如图所示。已知管径d=1000mm，粗糙系数n=0.016，底坡i=0.01，试求最大设计充满度时的均匀流流量Q及断面平均流速v。解：查表10-4得，，，，查阅书中图10-9得A=0.915查阅图10-9得，，。10—11有一圆形排水管，已知管内为均匀流。底坡，粗糙系数，充满度时的流量，试求该管的管径。解：查图10-9得，由得代入，可得，取标准管径。10—12直径的无压排水管，管内为均匀流。，，求通过流量Q=2.25m3/s时的管内水深。解：查图10-9得10—13设一复式断面渠道中的均匀流动，如图所示。已知主槽底宽B=20m，正常水深m，边坡系数，渠底坡度均为i=0.002，粗糙系数n1=0.023；左右两滩地对称，底宽b=6m，m，m2=1.5，n2=0.025，试求渠道通过的总流量Q。解：用铅重线及b－b将复式断面分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三部分，各部分的过水断面积分别为各部分的湿周分别为，，，10—14某矩形断面渠道，渠宽，通过流量，试判别水深各为1及时渠中水流是急流还是缓流。解：当时，为缓流。当时，为急流。10—15有一长直矩形断面渠道，底宽b=5m，粗糙系数n=0.017，均匀流时的正常水深h0=1.85m，通过的流量Q=10m3/s，试分别以临界水深、临界底坡、波速、弗劳德数判别渠中水流是急流还是缓流。解：（1），此均匀流为缓流。（2），，，，，，此均匀流为缓流。（3），，，此均匀流为缓流（4），此均匀流为缓流。10—16设有一直径的无压力式圆形输水管道，试求通过流量时的临界水深。解：。查图10-19得相应的10—17有一矩形断面变坡棱柱体渠道，通过流量Q=30m3/s，底宽b1=b2=6.0m，粗糙系数n1=n2=0.02，底坡i1=0.001，i2=0.0065，试（1）求各渠段的临界水深；（2）判断各渠段均匀流的流态；（3）求变坡断面处的水深。解：（1），。（2），，，上游为缓流，，下游为急流。（3）由水面曲线连接可知，变坡断面处的水深为临界水深，。10—18设恒定水流在水平底面棱柱体梯形断面渠道中发生水跃，如图所示。已知流量，渠底宽度，边坡系数，跃前水深=0.4m，试求跃后水深、跃高及水跃长度。解：对梯形断面可直接应用水跃基本方程令将上述各值代入水跃方程得由试算法可得跃高水跃长度选用巴普洛夫斯基公式10—19设恒定水流在水平底面棱柱体矩形断面渠道中发生水跃。已知渠道宽度b=12m，流量，跃后水深，试求跃前水深及水跃区消耗的单位能量损失。解：由水跃方程得共轭水深关系为10—20试定性分析并绘制以下各图中各棱柱体矩形渠道中的水面曲线。解：各棱柱体矩形渠道中的水面曲线，如图中实线所示。10—21设有一棱柱体梯形断面渠道，底坡，底宽，粗糙系数，边坡系数，流量，现于下游修一挡水低坝，如图所示。修坝后坝前水深变为，试分析水面曲线型式，并用分段求和法计算筑坝前水位抬高的影响范围（水位抬高不超过均匀流水深的1%即可认为已无影响）。解：由均匀流基本方程及梯形断面参数公式计算得。由临界水深公式，试算得，。断面h(m)A()(m)R(m)C()v()(m)E(m)1-14.06424.442.6258.710.4880.0124.0122-23.553.3822.62.3657.690.5840.0173.5173-33.043.520.802.0956.540.7170.0263.0264-42.534.3819.01.8155.20.9080.0422.5425-52.0626.817.41.5453.731.1640.0692.119i-0.4950.53658.22.493.426.61860.90.4910.65157.122.235.824.22028.90.4840.81355.871.9510.919.12534.00.4231.03654.471.6821.58.54976.511400.3所以为缓坡渠道。又因H，为型壅水曲线。在和壅水水深间分四段，水深分别为4.0m，3.5m，3.0m，2.5m，2.06m，以下游水深处为控制点往上游计算，计算结果见上表。10—22试以数值积分法计算例10-13所给矩形断面连接陡槽中的水面曲线，并与原有分段求和法计算结果进行比较。解：（1）分析陡槽中的水面曲线形式，由例10-9计算结果，h0=0.43m，hcr=0.82m。因为h0＜hcr，故陡槽为陡坡渠道。由水面曲线的分析可知，当陡槽上、下游为缓坡时，上游缓坡渠道与陡槽连接处，水深为hcr；顺流而下，陡槽中形成b2型水面曲线。当陡槽足够长时，曲线下游渐近于正常水深h0。（2）按数值积分法计算陡槽中的水面曲线。根据急流中的干扰波只能向下游传播的理论，选上游控制断面作为计算的起始断面，以临界水深hcr为起始断面水深，以正常水深h0为终了断面，将起始断面与终了断面之间渠段按水深差分为若干段。这里设定水深分别为h=0.82m（=hcr）、0.70m、0.60m、0.50m、0.47m、0.45m、0.44m(h≈h0)，分段进行计算.。h1=0.82m，A1=bh1=0.86×0.82m2=0.705m2h2=0.70m，A2=bh2=0.86×0.70m2=0.602m2分别对h3=0.60m，h4=0.50m，h5=0.47m，h6=0.45m，h7=0.44m进行计算，计算结果汇总于下表断面h(m)A()x(m)R(m)C()K()l(m)1-10.820.7052.50.28240.4915.16-0.2420.582-20.700.6022.260.26640.1012.45-9.493-30.600.5162.060.2539.6810.24-29.961.974-40.500.431.860.23139.178.095-117.767.395-50.470.401.800.2238.857.289-305.106.346-60.450.3871.760.2238.857.052-526.678.327-70.440.3781.740.21738.766.825-1374.89.5134.10由上计算可知，分段越多，计算精度越高。另外，当水深趋近于均匀流正常水深时，值的分母趋近于零，因此水深稍有变化（减小），分段距离就很大。10—23在一矩形渠道中，水深为2m，水流速度为2m/s，有一高为0.3m的涌波向上游传播，波速是多少？解：对于单宽渠道来说，，，代入有关数据，10－24设一平板闸门下的自由出流，如图所示。闸宽b＝10m，闸前水头H＝8m，闸门开度e=2m，试求闸孔出流流量。(取闸孔流速系数φ=0.97)解：，查表10－5得ε＝0.622，取φ＝0.97则μ＝ε＝0.6220.97＝0.603行进流速，由式（10－93）可得解得：Q＝140.38m3/s10－25无侧收缩的矩形薄壁堰，堰宽b＝0.6m，堰上水头H=0.3m，堰高P=0.5m，不计淹没影响，试求泄流量Q。解：由式（10-104）得10－26有一铅垂三角形薄壁堰。夹角θ＝90o，通过流量Q＝0.050m3/s，试求堰上水头H。解：10－27有一无侧收缩宽顶堰，堰前缘修圆，水头H＝0.85m，堰高P=P1=0.5，堰宽B＝1.28m，下游水深ht=1.12m，试求过堰流量Q。又当下游水深=1.30m。试求过堰流量。解：(1)下游水深ht=1.12m，先按非淹没出流试算，令H0＝H＝0.85m如上试算，可得Q＝1.815，H0=0.906m，hs=ht－P=(1.12-0.5)m=0.62m，为非淹没出流，计算有效。(2)下游水深=1.30m，令H0＝0.906m，hs=ht－P=(1.3－0.5)m=0.8m，为淹没出流。，由表10－9查得＝0.90，0.80由表10－9查得＝0.87反复试算，可得＝1.482，=0.888m。由此可见，有效作用水头减小，流量亦减小。10－28某具有直角前沿的单孔宽顶堰，已知泄流量Q＝6.99，堰上水头H＝1.8m，堰高P=P1=0.5m，堰上游引渠宽B0＝3m，边墩端部为圆弧形，下游水深ht=1.0m，试求堰宽B。解：由式（10-119）得为非淹没出流。由表10－7查得ζK＝0.70，由式（10－116）可得由式（10－115）可得解得B＝1.994m≈2m。10－29设有一单孔无坎宽顶堰，如图所示，已知宣泄流量Q＝8.04m3/s，上游引渠宽度B0＝3m，堰宽b＝2m，边墩端部为圆弧形，下游水深ht＝1.0m，求单孔无坎宽顶堰的堰上水头H。解：，查表10－10得流量系数m＝0.3635。先假定为非淹没出流，由式（11－58）可得解得H=1.717m，为非淹没出流，计算有效。10－30一具有圆弧形前缘的宽顶堰的三孔进水闸，如图所示，已知闸门全开时上游水深H1=3.1m，下游水深ht＝2.625m，上游坎高P1=0.6m，下游坎高P2=0.5m，孔宽b＝2m，闸墩与边墩头部均为半圆形，墩厚d＝1.2m，引渠宽B0=9.6m，试求过堰流量Q。解：闸门全开时为宽顶堰溢流，堰上水头，因流量未知，未知暂先令H0=H=2.5m，进行试算。对圆弧形前缘进口，对圆弧形边墩，由，查表10－6得由式（10－116）得，为淹没宽顶堰流，查表10－9得＝0.96查表10－6，表10－7得，计算得，反复试算，得Q＝34.238m3/s10－31某矩形河渠中建造的曲线实用堰溢流坝，如图所示，下游坝高P1=6m，溢流宽度B＝60m，通过流量Q＝480m3/s，坝的流量系数m＝0.45，流速系数φ＝0.95。（1）用试算法求收缩断面水深hc；(2)如下游水深分别为ht1=5m，ht2=3m，ht3=1m，试判别各水深时水流的衔接形式。解：H0可由堰流基本公式求得，，试算得hc＝0.679m，当ht1=5m时将发生淹没出流，ht2=3m和ht3=1m时，均发生远驱式水跃。.10—32小桥过水设计流量Q=12m3/s，桥前允许壅水高度H′=1.50m，桥下铺砌的允许不冲流速vmax=3.5m/s，桥下游水深ht=0.90m，，φ，ψ=0.80，试求小桥孔径B。解：先确定桥下过流流态。取0.80，取1.0，，属自由出流，实际工程取标准跨径。 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 10-22图