孔口管嘴出流、堰頂溢流和閘孔出流-水力學(xué)

1、( ( (=H d1，)=H d2，第八章 孔口(管嘴)出流、堰頂溢流和閘孔出流1、當(dāng)H=2 m, 6=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)出流。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)則它們的流量系數(shù) m1=m2。(5、無(wú)側(cè)收縮與收縮的實(shí)用堰，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)增大 (2)減小 (3)不變7、當(dāng)實(shí)用堰水頭 H大于設(shè)計(jì)水頭 m=md名,隨相對(duì)開(kāi)度eH(4)不定Hd時(shí)，

2、其流量系數(shù)(2) m md的增大而m與設(shè)計(jì)流量系數(shù) md的關(guān)系是(3) mm2(2) mi 02時(shí)，發(fā)生16、對(duì)于寬頂堰式閘孔出流，當(dāng)下游水深t hc02時(shí)，發(fā)生水躍；當(dāng) t=hc02時(shí)，發(fā)生 水躍。1718、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孔，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(kāi)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(kāi)啟時(shí)，上游水位為0.6 m,閘底坂高程為 0

3、.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 mo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) E =0.95。忽略行近流速 v0。求通過(guò)溢洪道 的流量 qvo( 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a1=1 m)和三角形薄壁堰(堰高a2=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H1=0

4、.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 6=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) S分別增大至4 m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) 仃和水躍淹沒(méi)系數(shù)仃的物理意義

5、。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(kāi)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) 8=0.72。流量系數(shù)N = 0.732。通過(guò)設(shè)計(jì)流量時(shí)，渠中正常水深h0=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

6、=0.02,糙率n=0.014,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，hc)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(kāi)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 o長(zhǎng)度l1很短，l2、匕充分長(zhǎng)。臨界水 深hc=0.6 mo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

7、線類型；(2)計(jì)算閘前水深Ho ( 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 o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)m1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。現(xiàn)測(cè)得射流收縮斷面的直徑dc=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)字 流量系

8、數(shù)1、流速系數(shù) 邛及孔口局部阻力系數(shù) J。( =0.64, g =0.62,小=0.97,1=0.0655 )34、薄壁孔口出流如圖所示，直徑 d =2cm ,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 Qc ； (3)管嘴收縮斷面的真空度。(1)Q=1.22l/s,(2)Q=1.61l/s, (3)h v=1.5m)35、水箱用隔板分A、B兩室如圖所示，隔板上開(kāi)一孔口，其直徑 d1 =4cm ;在B室底部裝有圓柱形外管嘴，其直F 一 ,一. -. . 徑d2 =3cm ,已知H =3m,h3 =0.5m ,水流恒定出流，試求：(1) g ,h 2

9、 ; (2)流出水箱的流量 Q。(1)h 1=1.07m, h 2=1.43m; (2)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 君=0.620.64 ,水池至收縮斷面的局部阻力系數(shù) 。=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(jiàn)圖不),其水平面積 復(fù)=8m ,船舷局h =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(kāi)有邊長(zhǎng)為10cm的方形孔14個(gè)，所

10、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=0.826m )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(jiàn)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(jiàn)圖示)的油槽長(zhǎng)度為 l ,直徑為D。油槽底部設(shè)有卸油孔，孔口面積為O,流量系數(shù)為N。試求該車4 lD 3充滿油后卸空所需的卸空時(shí)間。(T =4 lD )32g41、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

11、, d =250mm, N=0.83。(T=213.35s=3.56min )342、在混凝土壩中設(shè)置一泄水管如圖所示，管長(zhǎng)l=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)N=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,hv=4.5m )43、試用孔口出流的基本公式，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 =0.10 0.75m,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

12、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，將Cd 換算為國(guó)際單位制時(shí)的數(shù)值，并求出流量系數(shù)m的值。47、已知矩形薄壁堰建在 Bo =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=0.76n3/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 /so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 4

13、0m ,壩寬b =30m ,通過(guò)流量Q =150m3 /s ,壩高P = 3m , 11)當(dāng)下游水深ht =2m ,試求壩上水 頭H； (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？(1)H=1.941m, m 0=0.418 ;(2)m 0=0.4256,Q=243.9m 3/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 =0.85H max ,下游壩面直線段坡 度mt =0.75 o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。 _3 _ 一5

14、0、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 = Pi =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

15、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)V3T552、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 m =0.65 ,若最大工作水頭為 10m,孔閘有12孔，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B0 =220m，閘墩厚d =2.5m ,采用 WES堰型，求通過(guò)流量應(yīng)為多少？(Q=12606rr/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

16、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 )3 .54、水庫(kù)的平底閘溫洪道，底板局程為 122.0m,要求在水庫(kù)非常水位為130.4m時(shí)下泄洪峰流量 Q=1150m / s o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(kāi)，已知溢洪道

17、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=6.5m ,堰高P=1.5m ,堰寬b =4.0m ,上下游渠道渠底同高，上游引渠寬B0 =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(kāi)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) 中=0.95。求通過(guò)平板閘門的流量。(Q=24.

18、6 m3/s )358、同上題，如閘口開(kāi)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 =20.0m，閘門轉(zhuǎn)動(dòng)軸高 C =14.9m。閘前水頭H =14m ,閘門 開(kāi)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(kāi)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

19、.2 m3/s )61、岳莊壩泄洪閘，共 9孔，孔寬b=5.0m，閘墩厚d=0.7m ,墩頭圓形，上游引水渠寬約B0 =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 45.50m,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 )3 ._.一一.一一. . .62、梯形渠道流量Q =2.0m /s ,邊坡m =1.5,正常水深hi =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)6 = 7m,洞高為1.4

20、0m,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 33.59m,下游水位 32.55m,設(shè)計(jì)水頭 Hd =0.9H max ,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 量=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

21、=1.80m ,中=0.97，求閘前開(kāi)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(kāi)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， 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)邛= 0.95, 求閘門開(kāi)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(kāi)啟高度e=1.22m,假定中= 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

22、、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%。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。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、當(dāng)上游水位相同時(shí)，由圖可知薄壁堰的計(jì)算水頭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。3 ,20、 qv =968.18m /s2、H 2 =0.328m；24、0.671125,仍為實(shí)用堰,H;21、q =0.141嗔 m

23、 ;ti 32當(dāng) 6=2 m 時(shí)，一=一 =1H 2過(guò)水能力不變。當(dāng)22、 qv =5886.9m：； ; 23、1、q =0.0861m；40.67112.5,為實(shí)用堰。當(dāng) 6 = 4m 時(shí)，一=2HH 26 = 8 m 時(shí)，=-=4 2.510H 2H變?yōu)閷掜斞撸^(guò)水能力減小。 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。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。26、設(shè)題目所給溢流壩均為高堰。圖(a) ： H = Hdm = md。 TOC o 1-5 h z 圖(b)： H :Hd，溢流水舌下緣與堰面脫離，堰面

24、產(chǎn)生負(fù)壓，過(guò)水能力增大，mmd。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mmd。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)仃= q2；水躍淹沒(méi)系數(shù)a =28、1、q,=36.38m3/2、因h/；hco,-qvZ- hco2vshc 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% ：h、i 4 c為緩坡，水面線如圖：29、1、q=8.79m/,m；2、因兒05；兒，從急流到急流，不發(fā)生水躍，為自由出流3、因hhc、i :L 為陡坡。水面曲線如圖：30、1、i2 )c,為陡坡；i34c,為緩坡。hc0=旎=0.185黑，閘孔出流為急流。因1i很短，只在渠段1發(fā)生H3曲線。水面曲線如圖：2、H = 3.45m31、在同一