孔口(管嘴)出流、堰頂溢流和閘孔出流_水力學(xué)

1、第八章 孔口(管嘴)出流、堰頂溢流和閘孔出流( )(1)遠(yuǎn)離式水躍(2)臨界式水躍9、有兩個(gè) WES型實(shí)用堰(高堰)，它們的設(shè)計(jì)水頭分別為 的關(guān)系為(3)淹沒(méi)式水躍(4)無(wú)法判斷H1 = Hd1，H2=Hd2，則它們的流量系數(shù)m與m2之間( )1、當(dāng)H=2 m，5 =0.6 m，如圖所示的的建筑物為實(shí)用堰。()2、當(dāng)水頭及其它條件相同時(shí)，薄壁堰的流量大于實(shí)用堰的流量。()3、只要下游 水位超過(guò)寬頂堰堰頂，一定是淹沒(méi)岀流。()4、兩個(gè)WES型實(shí)用堰，堰高大于三倍水頭，它們的設(shè)計(jì)水頭不等，即H d1 = Hd2，但泄水時(shí)H1 =血，H2=H則它們的流量系數(shù) m=m2。()5、無(wú)側(cè)收縮與收縮的實(shí)用堰

2、，當(dāng)水頭、堰型及其它條件相同時(shí)，后者通過(guò)的流量比前者大。()6、銳緣平面閘門的垂向收綜系數(shù)/隨相對(duì)開度 eH的增大而()(1)增大(2)減小(3)不變(4)不定7、當(dāng)實(shí)用堰水頭 H大于設(shè)計(jì)水頭Hd時(shí)，其流量系數(shù) m與設(shè)計(jì)流量系數(shù) md的關(guān)系是()(1) m=md m md(3) mv md(4)不能確定8平底渠道中弧形閘門的閘孔出流，其閘下收縮斷面水深 hc0小于下游水躍的躍前水深，則下游水躍的型式為(1) mi m2(2) mi m2(3) mi=m2(4)無(wú)法確定10、WES型實(shí)用堰(高堰)，當(dāng)水頭等于設(shè)計(jì)水頭Hd時(shí)，其流量系數(shù) m等于() 0.502(4) 0.65()(2) qv -

3、；. nb 2g H0 2(1) 0.385(2) 0.4911、閘孔自由岀流的流量公式為(1) qv = mnhco2時(shí)，發(fā)生水躍；當(dāng)t=hc02時(shí)，發(fā)生水躍。17、閘孔出流和堰流的水流特征的不同點(diǎn)是18、在下圖中繪出寬頂堰淹沒(méi)出流時(shí)的水面曲線示意圖。19、薄壁堰的水流阻力小于實(shí)用堰的水流阻力，為何其流量系數(shù)卻小于后者？20、 某溢流壩，共 4孑L，每孔寬度 b=8 m，各部分高程如圖所示。上游設(shè)計(jì)水位為210.0 m，下游水位為168.0 m。當(dāng)閘門開啟高度 e=5 m時(shí)，求通過(guò)溢流壩的流量。(968.18m3/s )21、 某寬頂堰式水閘閘門全部開啟時(shí)，上游水位為0.6 m，閘底坂高程為

4、 0.4 m，河底高程為0，下游水位為0.5 m，流量系數(shù) m=0.35。不計(jì)側(cè)收縮影響。求水閘的單寬流量q。( 0.141m3/sm )22、 某水庫(kù)的溢洪道斷面為 WES實(shí)用剖面。溢洪道共五孔，每孔凈寬b=10 m。堰頂高程為343 m。上游水位為358.7 m，下游水位為 303.1 m。流量系數(shù) m=0.45，側(cè)收縮系數(shù).；：=0.95。忽略行近流速 v0。求通過(guò)溢洪道 的流量 qv。( 5886.9m3/s )23、 在寬度B=1 m的矩形明渠中，前后各裝設(shè)一矩形薄壁堰 (堰高日1=1 m)和三角形薄壁堰(堰高日2=0.5 m)，如圖 所示。水流為恒定流時(shí)，測(cè)得矩形薄壁堰前水頭H=0

5、.13 m，下游水深t=0.4 m。試求：(1)通過(guò)明渠的流量qv； (2)三角堰前水頭 H2。( 0.0861m3/s; 0.328m )24、 有一溢流堰，堰頂厚度5 =2 m，堰上水頭 H=2 m，下游水位在堰頂以下，如圖所示。如上、下游水位及堰高、堰寬均不變、堰寬均不變，當(dāng)5分別增大至4m及8 m時(shí)，堰的過(guò)水能力有無(wú)變化？為什么？25、在堰上水頭 H相同的條件下，為何實(shí)用堰的流量系數(shù)大于寬頂堰的流量系數(shù)？26、 圖示的三個(gè)溢流壩，作用水頭不同，而其其它條件完全相同，試比較其流系數(shù)m的大小，并說(shuō)明理由。27、 簡(jiǎn)述堰流淹沒(méi)和水躍淹沒(méi)的概念，并說(shuō)明堰流淹沒(méi)系數(shù)C和水躍淹沒(méi)系數(shù)；丁的物理意義

6、。28、 某矩形斷面渠道中，設(shè)一弧形閘門，如圖所示。已知閘前水深H=14 m，閘門開度e=1 m，閘孔凈寬與渠道寬度b相等，且b=3 m，閘孔垂向收縮系數(shù)0.72。流量系數(shù)0.732。通過(guò)設(shè)計(jì)流量時(shí)，渠中正常水深h=3 m。不計(jì)閘前行近流速。要求：(1)計(jì)算閘孔的流量 qv; (2)判別閘下游水流銜接形式；(3)定性繪出閘上、下的水面曲線， 并標(biāo)明曲線類型。(36.38m3/s;)29、 某 WES剖面溢流壩位于寬頂矩形渠道中，如圖所示。壩高a =15 m，壩頂水頭 H=2.5 m，流量系數(shù) m=0.502。不計(jì)側(cè)收縮影響。壩下游收縮水深hc0=0.5 m，下游渠道底坡i=0.02，糙率n=0

7、.014，下游水深t為均勻流水深。要求：(1)計(jì)算溢流壩的單寬流量q ; (2)分析壩下游是否發(fā)生水躍，說(shuō)明其水流是緩流還是急流；(3)定性繪出壩下游水面曲線，標(biāo)明曲線類型。(8.79 m3/sm; hC0 t he)30、 圖示為矩形斷面棱柱體渠道中設(shè)一平面閘門，已知閘門開度e=0.3 m,閘孔流量系數(shù)m=0.98，垂向收縮系數(shù)=0.615，渠道寬度 b=4 m，糙率 n=0.02,底坡i1=0，i2=0.02，i3=0.001。長(zhǎng)度 H 很短，12、丨3充分長(zhǎng)。臨界水深he=0.6 m。不計(jì)閘前行近流速。要求：(1)判別渠道底坡類型，定性繪出渠中的水面曲線，注明曲線類型；計(jì)算閘前水深H。(

8、 H = 3.45m )31、 圖示為一無(wú)側(cè)收縮的薄壁堰，其水頭為H其水舌下緣曲線最高點(diǎn)高出薄壁堰頂0.112 H。若有一實(shí)用堰其堰頂曲線與薄壁堰水下緣完全吻合。若不計(jì)行近流速的影響，試證明實(shí)用堰流量系數(shù)m與薄壁堰流量系數(shù) m2之間的關(guān)系為m1=1.195 m2。32、如下圖，在矩形明槽中安裝一與槽寬相同的矩形薄壁堰，為防止水舌下面形成局部真空，你認(rèn)為應(yīng)采取怎樣的 措施。33、 有一薄壁圓形孔口，其直徑 d =10mm，水頭H =2m?，F(xiàn)測(cè)得射流收縮斷面的直徑de =8mm，在32.8s時(shí)間內(nèi)，經(jīng)孔口流出的水量為0.01m3,試求該孔口的收縮系數(shù)；、流量系數(shù)、流速系數(shù)及孔口局部阻力系數(shù) 0。(

9、 =0.64,卩=0.62, =0.97, Z =0.0655 )34、 薄壁孔口出流如圖所示，直徑d =2em，水箱水位恒定 H =2m。試求：(1)孔口流量 Q; (2)此孔口外接圓柱形管嘴的流量 Qe ；( 3)管嘴收縮斷面的真空度。(1)Q=1.22l/s,(2)Q=1.61l/s, (3)hv=1.5m)35、水箱用隔板分A、B兩室如圖所示，隔板上開一孔口，其直徑 d1 4cm ;在B室底部裝有圓柱形外管嘴，其直徑d2=3cm，已知H =3m,h3 =0.5m，水流恒定出流，試求：(1) h，h2 ; (2)流出水箱的流量 Q。(1)h 1=1.07m, h 2=1.43m; (2)

10、Q=4 l/s)36、 如管路的銳緣進(jìn)口也發(fā)生水流收縮現(xiàn)象。如;=0.62 0.64，水池至收縮斷面的局部阻力系數(shù)二0.06，試證明銳緣進(jìn)口的局部阻力系數(shù)約為0.5。237、 有一平底空船(見圖示)，其水平面積-8m，船舷高h(yuǎn) =0.5m，船自重G =9.8kN?，F(xiàn)船底有一直徑為10cm 的破孔，水自圓孔漏入船中，試問(wèn)經(jīng)過(guò)多少時(shí)間后船將沉沒(méi)。(T=393.6s=6.56min )38、 為了使水均勻地進(jìn)入水平沉淀池，在沉淀池進(jìn)口處設(shè)置穿孔墻如圖所示，穿孔墻上開有邊長(zhǎng)為10cm的方形孔14個(gè)，所通過(guò)的總流量為 122 (l/s)，試求穿孔墻前后的水位差(墻厚及孔間相互影響不計(jì))。(H=0.826

11、m )39、 沉淀池長(zhǎng)L =10m，寬B =4m，孔口形心處水深 H =2.8m，孔口直徑d = 300mm (見圖示)，試問(wèn)放空(水 面降至孔口頂)所需時(shí)間。提示：可按小孔口出流計(jì)算。(T=8.83min=530.3s )40、 油槽車(見圖示)的油槽長(zhǎng)度為I，直徑為D。油槽底部設(shè)有卸油孔，孔口面積為-，流量系數(shù)為。試求該車4 id力充滿油后卸空所需的卸空時(shí)間。(T ID )3曲2g41、如圖左面為恒定水位的大水池，問(wèn)右面水池水位上升 2m 需多長(zhǎng)時(shí)間？已知H =3m, D =5m, d = 250mm,=0.83。(T=213.35s=3.56min )342、 在混凝土壩中設(shè)置一泄水管如

12、圖所示，管長(zhǎng)I =4m，管軸處的水頭 H =6m，現(xiàn)需通過(guò)流量Q =10m /s，若流量系數(shù)0.82，試確定所需管徑d，并求管中水流收縮斷面處的真空度。(d=1.2m,h v=4.5m )43、試用孔口岀流的基本公式，推導(dǎo)堰流的基本公式。44、 已知頂角為直角的三角形薄壁堰頂?shù)乃^為H =0.1m 0.30m，試?yán)L制水頭流量關(guān)系曲線。45、 已知矩形薄壁堰的水頭 H =0.100.75m,b=1.10m，堰高P =0.95m，使用雷伯克公式繪制水頭流量關(guān)系曲 線。46、 已知WES堰的流量系數(shù)Cd =Q/(BH 3/2) =4.1，式中Q以ft 3 / s計(jì)，B和H以ft計(jì)；試用量綱和諧原則，

13、將Cd 換算為國(guó)際單位制時(shí)的數(shù)值，并求岀流量系數(shù)m的值。47、 已知矩形薄壁堰建在 B =5.0m的矩形水槽中，堰高 P=0.95m，堰寬b=1.45m，堰頂水頭 H = 0.45m，下 游水深ht =0.45m，求過(guò)堰的流量。(Q=0.76ni/s )48、有一種建在巖石河床上的樁板壩，由埋入河床的鋼筋混凝土樁柱和固定于兩樁柱之間的松木面板構(gòu)成，樁柱之間跨度不超過(guò)3m,每米壩寬通過(guò)流量不超過(guò) 30m3 /s。已知上下游壩區(qū)河段兩岸是直立的塊石漿砌擋土墻，河床上 游寬B =40m，壩寬b =30m，通過(guò)流量Q =150m3 /s，壩高P =3m，(1)當(dāng)下游水深 忙=2m，試求壩上水 頭H；

14、(2)若洪水期上下游水位差 z =1.65m，下游水深ht =4.0m，求通過(guò)流量為若干？3(H=1.941m, m 0=0.418 ;(2)m o=O.4256,Q=243.9m /s )49、 WES堰型高壩，壩高P =107.0m，最大水頭Hmax =11.0m，設(shè)計(jì)水頭取Hd =0.85Hmax，下游壩面直線段坡 度mt =0.75。決定采用垂直的上游壩面。試?yán)L制堰頂曲線及壩的全部剖面，并求出曲線長(zhǎng)度Lc及直線段長(zhǎng)度Lt。350、 采用上題中的有關(guān)數(shù)據(jù)，若通過(guò)的最大流量Qmax =3100m /s，堰孔總凈寬B為多少？若每孔定為 b=10m，應(yīng)設(shè)多少孔？已知閘門為弧形，閘墩和邊墩頭部都

15、是圓形，墩厚d =2.0m，上游引渠寬B =410m。(B=37.5m , 5 孔)51、 臥虎山水閘溢洪道，采用低WES堰。上下游堰高相同，P=P! =3.0m，堰頂高程21.0m，設(shè)計(jì)水頭Hd =15m， 在正常庫(kù)水位時(shí)，采用寬 b =14m的弧形閘門控制泄洪，墩厚 d =2.0m，邊墩和中墩的的頭部都是圓形的，要求保 壩洪水流量Q =8770m3/s時(shí)，庫(kù)內(nèi)非常洪水位不超過(guò) 37.5m。設(shè)溢洪道上游引水渠與溢洪道同樣寬。溢洪道低WES堰下游接矩形陡槽。問(wèn)此閘應(yīng)設(shè)幾孔？(B=63m , 5 孔)V37552、 已知堰高P =50m，上游堰面垂直，設(shè)計(jì)水頭 Hd =8.0m，堰面下游直線段坡

16、 m =0.65，若最大工作水頭為 10m，孔閘有12孑L,每孔凈寬b=15m，閘墩和邊墩的頭部為尖圓形，堰上游的引水渠總寬 B。=220m，閘墩厚 d =2.5m，采用 WES堰型，求通過(guò)流量應(yīng)為多少？(Q=12606m/s )53、水庫(kù)的正常高水位為 72.0m，非常洪水位為75.6m，溢洪道為無(wú)閘控制的寬頂堰進(jìn)口，下接陡槽和消能池。寬頂堰寬60m，堰坎高P=2m，坎頂高程70.6m，坎頂進(jìn)口修圓。若堰與上游的引水渠同寬，問(wèn)上述兩種水位時(shí)，通過(guò) 的流量為多少？(Q=160.6m3/s , Q 2=1110.7 m 3/s )354、 水庫(kù)的平底閘溢洪道，底板高程為122.0m，要求在水庫(kù)非

17、常水位為130.4m時(shí)下泄洪峰流量 Q=1150m / s。設(shè)溢洪道總寬與上游引水渠一樣，每孔凈寬b不超過(guò)6.0m，墩厚不超過(guò)1.5m，邊墩和閘墩頭部為圓形，閘室后接一陡槽，問(wèn)此閘應(yīng)設(shè)幾孔？(n=5)55、有一水庫(kù)的平底溢洪道，有四孔，每孔寬 b =13.0m，墩厚d =3.0m，邊墩頭為半徑r = 6.0m的1/4圓弧，弧與下游引渠垂直擋土墻聯(lián)接。中墩頭為尖圓形，通過(guò)最大流量時(shí)，閘門全開，已知溢洪道底坎高程為272.0m，溢洪道閘室末端接陡槽。問(wèn)通過(guò)特大洪水流量 Q =6000m3/s時(shí)，庫(kù)內(nèi)洪水位將為多少？(庫(kù)內(nèi)洪水位=287.8m )56、 矩形寬頂堰底坎進(jìn)口邊緣為直角，堰壁厚=6.5m

18、，堰高P =1.5m，堰寬b =4.0m，上下游渠道渠底同高，上游引渠寬B =8.0m，下游水深ht =2.4m。試求通過(guò)流量 Q =4.0m3/s時(shí)堰頂水頭H。(H=0.956m )57、 平底閘閘底高程為 8.5m，閘前水位為32.5m，閘門開度e=1.0m時(shí)，閘下游渠水位為 30.0m，下游渠底與閘上 游渠底同高。閘寬b =5m，流速系數(shù)：護(hù)=0.95。求通過(guò)平板閘門的流量。(Q=24.6 m3/s )58、 同上題，如閘門開度 e =1.6m，下游水位為31.5m，其它條件不變，過(guò)閘流量應(yīng)為多少？(Q=29.9 m/s )59、 弧形閘門四孔，每孔寬 b =13.0m，弧半徑R = 2

19、0.0m，閘門轉(zhuǎn)動(dòng)軸高 C = 14.9m。閘前水頭H =14m，閘門 開度e=6.0m，弧形閘門的底坎為平底，底坎末端緊接跌坎，求通過(guò)的流量。(Q=2925 m/s )60、 弧形閘門位于有坎寬頂堰上，閘前水頭H =4.60m，閘門開度e=1.2m時(shí)，為自由出流，閘門凈寬 b=18.3m，閘門弧面半徑 R =：7.60m，閘門轉(zhuǎn)動(dòng)軸位于堰頂以上，C=6.10m，求通過(guò)的流量。(Q=137.2 m3/s )61、岳莊壩泄洪閘，共 9孑L,孔寬b=5.0m，閘墩厚d =0.7m，墩頭圓形，上游引水渠寬約B = 55.0m，與邊墩以r =40.0m的圓弧相接，閘底板與上游渠底同高，高程為45.50

20、m，通過(guò)最大洪水流量時(shí)，閘前水位為50.59m，閘下游水位為48.79m，下游渠底高程為44.40m。試求最大洪水流量為多少？(Q=1016.5 m3/s )362、梯形渠道流量Q =2.0m /s，邊坡m =1.5，正常水深m =1.2m，底寬b =1.6m，因要穿過(guò)公路底下，擬建一矩形涵洞，洞底寬 b =0.8m，洞長(zhǎng)、. =7m，洞高為1.40m，涵洞進(jìn)口平順，采用八字翼墻，求涵洞進(jìn)口前渠道水 深H為多少？(H=1.39 m )63、 泄洪閘采用低 WES堰，堰前河床高程 26.5m，堰頂高程29.0m，堰下游河床高程 27.0m，宣泄最大洪水流量3Q =4000m /s時(shí)，上游水位 3

21、3.59m，下游水位 32.55m，設(shè)計(jì)水頭 Hd =0.9Hmax，堰頂裝有弧形閘門，每孔寬b =12.0m，閘墩頭為圓形，墩厚d =1.60m，閘前行進(jìn)流速 v =1.0m/s，邊墩I =0.7。試確定閘孔總寬及孔數(shù)。 (B=202.5 m,取 18 孔)64、 有一雙孔平底閘，孔寬b =3.0m，閘前水深H = 2.20m，下游水深ht =1.80m， =0.97，求閘前開啟e=0.60m 時(shí)的流量。(Q=7.41 m3/s )65、 有一 3孔節(jié)制閘，閘前水深 H =2.5m，使用3孔一起開啟。閘墩厚 d =0.60m，孔寬b =3.4m，上游渠寬和 閘室同寬，上下游渠底高程和閘底同樣

22、， 當(dāng)通過(guò)流量Q =19.6m3/s時(shí)，閘下游水深ht 1.75m，流速系數(shù) 0.95, 求閘門開啟高度e。 (e=0.6 m )66、矩形平底渠道中有一閘門，閘前水頭H = 3.05m，閘門開啟高度e=1.22m，假定=0.95，問(wèn)閘下游水深ht =2.28m，及1.98m時(shí)，過(guò)閘單寬流量為若干 第八章 孔口(管嘴)出流、堰頂溢流和閘孔出流1、(V)2、(X)3、(X)4、(V)5、(X )6、(V)7、(2)8、(1)9、(3)10、(3) 11、(3)12、自由。13、 (4); (3)。14、堰的進(jìn)口型式；堰高與水頭之比aH。15、無(wú)側(cè)收縮；有側(cè)收縮。16、遠(yuǎn)離(驅(qū))式;淹沒(méi)式；臨界式

23、。17、閘孔出流受閘門影響，水面在閘門處不連續(xù)；堰流不受閘門影響，水面連續(xù)。18、19、20、2、當(dāng)上游水位相同時(shí)，由圖可知薄壁堰的計(jì)算水頭；21、q =0.14訶；m :當(dāng)S =2 m時(shí)，1H 23qv = 968.18m /sH 2 = 0.328m ；24、H1大于實(shí)用堰的計(jì)算水頭H2，故前者的流量系數(shù)小于后者。23、1、q0.0861ms吐64為實(shí)用堰。當(dāng) = 4m時(shí)，2 ，H 2=4 2.510，變?yōu)閷掜斞撸^(guò)水能力減Hq5886.9ms ；0.672.5，H22、-5 8過(guò)水能力不變。當(dāng)6 = 8 m時(shí)，一=HH 2小。 25、寬頂堰流線近似平行直線，堰頂斷面壓強(qiáng)近似靜水壓強(qiáng)分布。

24、實(shí)用堰堰頂流線為上凸曲線，因受離心 力作用，堰頂斷面壓強(qiáng)小于靜水壓強(qiáng)，過(guò)水能力也大，故流量系數(shù)比前者大。0.67二2.5，仍為實(shí)用堰,26、設(shè)題目所給溢流壩均為高堰。圖(a)： H = Hdm = md。圖(b)： H Hd，溢流水舌下緣與堰面脫離，堰面產(chǎn)生負(fù)壓，過(guò)水能力增大，m md。圖(c): H Hd，溢流水舌下墜，壓緊堰面，使堰面壓強(qiáng)增大，過(guò)水能力減小 m md。27、堰流淹沒(méi)是指下游水位抬高，使堰的過(guò)流能力減小。水躍淹沒(méi)是指下游水深 t大于臨界水躍的躍后水深hc02而形成淹沒(méi)水躍。堰流淹沒(méi)系數(shù)=匹；水躍淹沒(méi)系數(shù) a =28、qv =36.38m,2、因hUhco，qvzh c02/shc h0，從急流到緩流，發(fā)生水躍。又hc02 h0為遠(yuǎn)離式水躍，即為自由出流，原計(jì)算流量正確。3、因ho he、i ic為緩坡，水面線如圖：29、 1、q=8.79m：Sm ；2、因hcoHhc，從急流到急流，不發(fā)生水躍，為自由出流3、因h0 hc、i ic，為陡坡。水面曲線如圖：30、 1、 i2 ic，為陡坡；i3 ic，為緩坡。hc0 =代=0.185 hc ,閘孔出流為急流。因h很短，只在渠段1發(fā)生H3 曲線。水面曲線如圖：2、H