長理城南水利計算題復(fù)習(xí)

1、圖41、如圖所示，一狡結(jié)于 A點的矩形平板閘門 AB,寬b = 3m,門重G = 9.8KN, a = 60h=m.h2=2m,試求：（1）下游無水時的啟閉力 T二？ （2）下游水深他二2時的啟閉力Th.2、如圖所示的水平放置彎管，彎管轉(zhuǎn)角0 =45 ；其出口水流流入大氣，恒泄流動，已知 Q=0.05m7s, dF150mm, d-lOOmm,不計摩擦阻力和水頭損失，求限制彎管變形的混凝上鎮(zhèn)墩所受作用力的大小和方向。3、 有一運行良好的等腰梯形斷而棱柱體明渠。已知糙率n = 0.0225，邊坡系數(shù)也=1.5,流量Q = 30 ？7S,由于航運要求取水深/? = 2m ,斷而平均流速V = 0.

2、8W/5O試設(shè)計 該渠道 的底寬方及渠道底坡幾4、 如圖所示，某渠道用直徑 d=0. 5m的鋼筋混凝上虹吸管從河道引水灌溉。河道水位 120.Om,渠道水位119.0m,虹吸管各段長人=10加J 2 =6加J 3 =12加。進(jìn)口裝無底閥濾水網(wǎng)，濾 水網(wǎng)的局部阻力系數(shù)匚=2.5，頂部有兩個60°折彎，每個彎頭鼻=0.55。求（1）虹吸 管的引水流 量：（2）當(dāng)虹吸管內(nèi)最大允許真空值/?, = 7.0/?時，求虹吸管的最大安裝高度5、如圖所示的圓柱形擋水曲而。已知圓柱長度為/ = 2兒上游水位與圓柱頂部齊平，水深 h=2m。試求該圓柱上所受靜水總壓力。30°I IBSI圖 66

3、、 如圖所示某一壓力管道，已知 D ；二1.5m, D ： =l. Om? /?j=29. 4N/cm :, Q=2m7s,漸變段水體 重為4.97KN, L二4m,水流自管1 (直徑D1)流向管2 (直徑D2),管軸線與水平線的夾 角 為30°,不計任何損失。問：水流作用于管壁的軸向沖擊力為多少。7、 已知某對稱梯形斷而棱柱體明渠的糙率n = 0.022，邊坡系數(shù)m=l,渠中設(shè)計水深h=2nb濕周龍=7? 66 八渠道底坡z =0.0001，試求該渠道的設(shè)計流量為若干？8、如圖所示，一臺水泵產(chǎn)生水頭 =50力口，水泵吸水管從水池 A處吸水，吸水管直徑J, = 150/mz，所產(chǎn)生的

4、水頭損失為5勺h2g, v：為吸水管平均流速，水泵的安裝高程Z2 = 2m ,出水管直徑妁=100 "，末端接一管嘴，直徑£ =76” "，管嘴中心距 水池水 而高30m,出水管所產(chǎn)生的水頭損失為2v22/2g, v=為出水管平均流速。計算：(1)管嘴C點的射流流速V： (2)水泵入口處B點的壓強。圖89、如圖所示，一鉛直放置的，一側(cè)擋水的矩形平板ABCD,頂點A與水面齊平，苴余尺寸 見圖。從平面上C點做一斜線，將平板分成一個梯形和一個三角形，欲使兩部分而積上所受靜水壓力相等，問：圖中x值應(yīng)為多少。11、圖10已知某對稱梯形斷而極柱體明渠的糙率 =01X）14,邊

5、坡系數(shù)m= L5、渠道底坡z =0.00016，今通過流AQ = 30ni y/s時作均勻流動，如取斷而寬深比”=3。試求該渠道的斷面尺寸b和幾。12、某居民小區(qū)內(nèi)有一段水平埋宜的新鑄鐵引水管，已知管徑為20cm,管長1000m,若管道的當(dāng)量粗糙度為0. 35mm，管內(nèi)水溫為10 C （相應(yīng)的運動粘性系數(shù)u = 1.31xlO"腫/s）,當(dāng)通過流量Q = 63X1 （T%3氏時，試計算：（1）該段管道的 總水頭損失（不計局部損失）；（2）若該管道末端處用戶的水壓力要求不能小于首端處的水壓力，問至少需增加多大功率的水泵輔助?（14分）（下而表格中的數(shù)據(jù)供取值參考）10、如圖所示為某電站

6、的引水分岔管道？各管中心線在同一水平而上，主管直徑 D=3m,分岔管宜徑d2m轉(zhuǎn)彎角a = 60 ;通過的總流量0 = 35"d/s,斷面1-1的壓強水頭=30/7?水柱高.如不計任何損失。問：水流作用于混凝上支座的總推力為多少。兄值取值參考表/ = 0.001752x1053x10'4xl055xlO520. 0230.0220.0210. 021513、如圖所示的圓柱形擋水曲面。已知圓柱長度為/ = 2八上游水位與圓柱頂部齊平，水深h = .5m,下游水深等于上游水深的一半。試求該圓柱上所受靜水總壓力。h圖13圖1414、如圖14所示的水平放置彎管，彎管轉(zhuǎn)角 0 =45%

7、其出口水流流入大氣，恒左流動，已知Q=0. 05m7s, dAlSOmm, d：二100mm,不計摩擦阻力和水頭損失，求限制彎管變形的混凝上鎮(zhèn)墩所受作用力的大小和方向。15、已知某對稱梯形斷面棱柱體明渠的糙率n = 0.022，邊坡系數(shù)m=l,渠中設(shè)計水深h=2m,濕周 = 7.66/zz,渠道底坡：=0.0001 o試求該渠道的設(shè)計流量為若干。16、如圖16所示，水流從左邊水箱經(jīng)水平串連管道流向右邊水箱，已知 / =心=0.15加,/,= /3 = 15m, d2 = 0.25/7?,/2 = 25m, Ho = 15m, 7/4 = 2m .兩水箱 的斷面而積要比任何一根管道 的斷面而積大

8、很多，若自進(jìn)口到出口的各局部阻力系數(shù)分別為？ =0.5，歹2 =3.16,5 =0.32，門=1.0,所有管道的粗糙系數(shù)（糙率）"=0.013。求管 道中通過的流量為若干？圖1617、如圖17所示半圓柱形擋水曲面。已知圓柱長度為 / = 2汝，上游水位與半圓柱頂部齊平,水深/? = 1.6/Ho試求該半圓柱上所受靜水總壓力的大小、方向及其作用點的位置。圖17圖1818、在水平而內(nèi)（三股水流均在同一平面內(nèi)）將一平板伸入水平自由射流中，如圖 4-2所示，且使平板與射流軸線垂直，該平板截去射流流量的一部分Q,射流的其余部分偏轉(zhuǎn)一角度0。若已知射流流速 v二30m/s,流雖Q二36L/s,

9、QE2L/s,當(dāng)不計任何損失時，試求：（1）射流對平板的作用力：（2）射流的偏轉(zhuǎn)角0。（m=l. 0,底寬 b=20/n ,19、某自來水廠引水渠為一梯形斷而混凝上明渠，已知其邊坡系數(shù)糙率n二0. 015，水力坡度J二0? 0002，渠中水深h均為4川，該自來水廠要求引水流量為140現(xiàn)從引水渠中另引一部分水作為灌溉用水，求尚能供應(yīng)的灌溉用水流量。20、如圖20所示，水泵從蓄水池中抽水，蓄水池的水由自流管從河中引取。已知：自流管管長人=20/H ,管徑心二150水泵吸水管管長公 =12力口，管徑 2 = I50""",兩 管 的糙率相同，川=0.011：河流水而與水

10、泵進(jìn)口斷而中心點的高差h = 2.0m。各局部阻力系數(shù)分別為：自流管進(jìn)口蓮蓬頭 4=0.2、自流管出口 <2=1?°、吸水管進(jìn)口帶 底閥蓮 蓬頭二60 '吸水管緩彎頭歹4= ? 3；若水泵進(jìn)口斷而處最大允許真空高度為6? 0m水頭高，求水泵的最大抽水流雖：為若干？圖2021、如圖所示，一矩形平板閘門AB,寬b=2m,與水平面夾角a=30°,其自重G=19. 6kN,弁錢接 于A點。水而通過A點，水深h二2? lm,試求打開閘門的最大鉛直拉力幾22.有一平板閘門如圖所示，已知孔寬3m,閘孔上游水深3.5m,閘孔下游收縮水深 O.&m通過閘孔的流量為13?

11、 5m*s,若不汁渠底和渠壁阻力，求水流對閘門的水平作用力。23、已知某對稱梯形斷而棱柱體明渠的糙率H = 0.0014，邊坡系數(shù)m=1.5，渠道底坡Z = 0.00016,今通過流AQ = 30m3/s時作均勻流動，如取斷面寬深比J3 = h/h.=3。試求該渠道的斷面尺寸 b和幾。24、有一虹吸管引水管道如圖所示，已知虹吸管的管徑=1.0用，管壁粗糙系數(shù)/? = 0.014,管長分別為：/1=13/M,Z2=20mJ3=15m,局部阻力系數(shù)分別為：進(jìn)口 ？=0.5,出口歹2=1? 0,折彎A3 =0-183： (1)當(dāng)上下游水而高差 Z = 3.0 2時，虹吸管的引水流量是多少？ (2)當(dāng)

12、虹吸管中最大允許真空高度為7m水柱高時，虹吸管的最大允許安裝高度是多少？圖2425、如圖4-1所示，有一扇與水平而成 a = 60的矩形自動翻轉(zhuǎn)閘門，當(dāng)上游水深 /?1 = 2.5/?,下游水深兒=0.5/72時，閘門便自動開啟。求翻轉(zhuǎn)閘門錢璉位置的/值為多少。（不計摩擦 力和閘門自重）26、證明邊坡系數(shù)為加的等腰三角形斷而渠道中，臨界水深的表達(dá)式為27、一矩形鋼筋混凝上引水渡槽，底寬 b二1.5m,槽長L二116. 5m,糙率n二0. 014，進(jìn)口處高 程為52.06m o當(dāng)通過設(shè)汁流搭 Qh.65m'/s時，槽中正常水深h。二1.7m求：渡槽底坡i及其 出口高程。28、一矩形斷而變

13、底坡渠道，通過的流呈： Q二30m'/s,底寬b二6.0m,糙率n二0.02，底坡G = 0.001 ,/2 = 0.005 ;求（1）各渠段的正常水深；（2）各渠段的臨界水深：（3）判斷 各渠段 均勻流的流態(tài)。29、如圖29所示，水平放置在混凝上支座上的變直徑彎管，1-1斷而上壓力表讀數(shù)為門 =17.6kN/m：,管中流量 Q = 100X1 （T%F/S,若管徑 dx = 300ww,J2 = 200/wh ,轉(zhuǎn)角 & = 60",求水流對支座的作用力。（不計彎管的水頭損失）J朗室/ 尸 /M I -亙UQ下游八7二0.5 mN7E77圖30水口各為一個閘門上帶閥

14、門的正方形孔口，孔口邊長均為1.6m進(jìn)、出口孔口中心高程 分別是6.30、有一船閘如圖30所示，已知閘室長/ = 70八 寬b = 2m。閘室上、下游側(cè)的進(jìn)、出0m及1.5m。上、下游河道水位恒泄不變，分別為 10. 0m和3. 0m,閘室水位與下 游水位齊平，下游河床高程為-0.5m o若忽略閥門開啟所需的時間，試求閘室充水時間人和放水時間簡化參考答案1、解：（1）矩形平板閘門AB形心處的水深hc =hi+A-=閘門所承受的靜水總壓力 P = pgh (.A = 1000x9. 8x2x3x2N=117. 6kN壓力中心的位置由公式得到:/x3x2=2 + m = 2.1 Im 兒 A 2x

15、2x3對錢點A列力矩平衡關(guān)系工得(尸 /?)Tx /zActga 二 Px +Gx 幾/2sinasintzT 二(Px +Gx hJ2sina ) x tga /=147. 392 kN sin a(2)下游產(chǎn)生的靜水壓力片 =pgh(=1000x9.8x0. 5x3xlN=14. 7 kNJo = yc +_L x3xl3 =c. =0.5 +0.5x1 x3m = O.67/7對較點A列力矩平衡關(guān)系工M=0,得Tx /?2ctgcz + A x(y D +/3)/sinc? = Px (兒-勺)+Gx h2 /2sin a得至U T=122. 843 kN 2、解：V)=Q/= 2.84

16、/7/5V2 = Q/A 2 = 3.36m/ sPi = p2 -/?(v(2 y; )/2 = 8? 488kN/ r R =門 A = 8.488 x A7 ; /4 =0.15AP2 = p2A2 =0M9kN動量方程：X 方向 P + A COS& += 0Y方向Pae-他=0解得：Rx = -0.21kNR、=0.056 kN水流對鎮(zhèn)墩的作用力 R =+ R： = 0.22kN角度 a=arctg-3. 753、解：A = = 37.42/772v 0.8故山匕心15.75 口X = h + 2/?0 Jl + ，= 15.75 + 2x 2、/l + l? 5? = 22

17、.96mA IR = = 1.63 力口 C = -RA =48.21Q302由此，底坡i =八2cA 2C2RA2 48.212xl.63x37.422=0.000174.解：1）設(shè)管道的水流速為v對水而1-1和水而2-2應(yīng)用伯努利方程，有Zi +-=Z2 + + (久；Pg Pg+ G +2,)亍2g對鋼管，粗糙系數(shù)一2,沿程損失系數(shù)為八篇 “W5已知 S - Z, 2 = H = 1.0/7；I匕尸% +2礙V=2. Om/s? 2因止匕 2-A1=0.394,A/,代T寧+心底億所以 h$ =6.23m5.解：水平方向的靜水壓力為：Px = pgh xcAx = pg-hl =26.

18、13kN川）2豎直方向的靜水壓力為：P： =pgv = pg=30. 77kN2總壓力：P =職 + P =40. 37 kN總壓力與水平方向的夾角為：一 “嘩伊 49. 66?6、解：水流自管1流速：叫囑=1.13"40水流自管2流速：叮肓A2.54必按照能量方程公式：中家+器7+盒2ga、p2 = 27 AN /cm 2管2的作用力：F= = p、A = 2423kN -4沿管線按照動量方程：/3pQ (v2-v ) = Fr + Fi-F2-Gsin3OFk= 299kN007、解：由公式/ = b + 2hyl + m 2，代入已知數(shù)值，得至U b=2.A = bh + mh

19、 2 =8/? = = 1.04 ZQ = AC/Ri = -/?，/6AvA7 =4. 33 (m3/s )8.解：(1)列1-1與3-3之間的能量方程Z仁皿”I _pg 2g pg 2f：已知：Z () = 0 , #) = 4 =0, % =0二 皈明 |12v;H, = Z += + +2g 2g20=+：2g 2g 2g0.762v. = = 0.76'.9 ?-b_三a得到：Vj = 0.26v 3, V2 = 0.58v3代入式(1)得到，v3 =S.54m/s(2)列1? 1與2? 2之間的能量方程：凡腐PHN。+ + - / W '' + +Pg 2g

20、pg 2g代入數(shù)據(jù)，得到一=-3.5mPgPB =35kN/nr9、解:以下游水面為基準(zhǔn)面，選渠道上、下游 1-1、2-2斷面，列能量方程ng*Z + 0 + 0 = 0 + 0 + 0 + H由 Q =，得 口 = Z = ?=2.3885/71/5A -nd1 -x3.14x0.8244,1.47x2.38852/?-=2x9.81=0.427?. z= 0? 427 210、取過流斷面之間的水體為控制體，利用動量方程求制作對水利的作用力：由連續(xù)性方程求各斷面的平均流速？有5 = Qi/A )= 4.951 m/ sQ = Q? = 0. 5Q| 17, 5 m$/s5 = S k Q/A

21、? 5r 57 m/s對斯面-1和2? 2應(yīng)用伯努利方程，有色+空=甩+逐俺2?解2gP2 Pi +14) = 290744 Pa設(shè)支座對水體的水平方向的作用力為幾，方向從右朝左，對 水體的垂宜方向的作用力為幾，方向垂直朝下。建立 6方向和，方 向的動屋方程，有Pi Ai 2 扶人 2cos60" = 2pQ?視 cos6一 qQ?2/>jA25in60c Fy = 2pQ t siji60"解得F, = P)2P2 AzCos60Q pQiA tucos60c=1240574 NF, = 2 A2sin60 4" 2QQ2S5ia6O = 1750886

22、N支座對水流的總作用力為F =皿十代=2145839 N設(shè)總作用力F與主干管軸線的夾角為&,則有l(wèi)aiV? - Fv/F2 - 1,411 0 = 54r68= 54 "40 '水流對支座的總推力與支座對水底的作用力大小相等，方向 相反。11、解 Q= KMK =彳=2371. 7 曲/ “JI因為£ = 3,所以¥=*查得 2 廠一5- 41,所以 6 = 6. 99 m、缸=2. 33 TH , ru> 12、解：解：（1）管內(nèi)斷的面平均流速：V= & 兀 0篩潺 a。1 ？/$雷諾數(shù)：Re = = 2Qlx0八=3.07x105

23、v 1.31x10"取兄=0.022由題意可知，按長管計算，水頭損失為:li = fhf = A,/ V2d 2g2.012-X 一-70.2 2x9.8=22.67/zz(2)以管道中心線所在的水平而為基準(zhǔn)而，列能量方程:H）+ #+-_ +Pg 2gH. = H.T P V2 + -L + -pg 2g0- 0= 0-22.67"Pg PgHt > 22.67/7?13、解:V/''/ /作壓力體圖如圖所示：水平方向的靜水壓力為：i.yP =P5/7A =lx9.8x( - xl.5x2-x1? %X2)= 11? 025KN 方向向右3豎直方向的

24、靜水壓力為：=AV = lx9.8x1AAyj x2 = 25.96KN 方向豎直向上 總的靜水壓力為：P = Jp： +P; =28.21KNP與水平線的夾角為：P -B = arctan =66.99P,14、解：Vj =Q/A = 2.84m/5V2 = Q/A 2 = 3.36m/ sp = p2 /? （X -v； ） /2 = 8.488RN/ r=p.Ax =8.488x 力口： /4 = o5kNP2 = P2A2 =0M9kN8動雖方程：X 方向 P + P 2cos3 + Rx = 0Y 方向 P2sin<9-/?v =0解得 a R, =-0? 21kNR、=0.0

25、56 kN水流對鎮(zhèn)壤的作用力R = JR; + Ry = 0.22kN作用力與水、r?的角度 a二 arctg-3. 7515.解：由公式x = b + 2hA + m 1 ,代入已知數(shù)值，得到 h=2. 00A = bh + m/r =8/? = = 1.04 ZQ = A C/Ri = - R /6AAiRi = 4. 33 (m3/s ) n16、解：以管道中心線所在的水平而為基準(zhǔn)而：根據(jù)能量守恒原理，實際液體無流的伯努利方程應(yīng)為：血+少盞W+少盞十幾總水頭損失:饑出+人，聽+G出+兒如出+歹止+入么出+G喳2g 4 2g 2g d2 2g 2g d、2g 2g2g由曼寧公式:C = -

26、 R'en可求得：1（0.150.0131 V6=44.5m /2/s紂=4&46 叫0.0131 4由謝才系數(shù)得八1 = -0334由恒上總流的邊續(xù)性方程可得9U =U3 U2 =石"1于是，總水頭損失為：u2isu2/? =0? 5）+ 0? 0396x 上一 xZ + 3? 16x2g0.15 2g+0.32-A- + 0.0396x x-A- +lx-A- = 10.582g0.15 2g 2g代入伯努力方程：,9、2z 9（番?）?5（衣+ 0?0334x ：x2g0.252g2g15 +o + 0 = 2 +o + "5 吩Mj = 4.9m /

27、 s流量為：Q = ar（一）2 x 4.9 = 0.021 6/H3 / 5417、解：解：左邊水的壓力為/>=lpA/ ?2 = 156967VpALpgbf =3924" 8上半部分水的重力： G = pgVA =8614N總壓力大?。篎 = a（Papa+g 2 = 14587W方向：0 = arctan=36.218、 解：Q = Q+02 -02= 24 A/Sv = V =V2 = 30m/s動疑方程：X 方向 f :pQf cosO-pQ/3V = R* R、= 456NY 方向 t : PQ2PV2 sin - pQx = 0= 3019、解：A = bh )

28、+ mhA = 20 x4 + 1.0x4 2 = 96m2/ = b + 2li()l + m 2 = 20 + 2 x 4 V1 +1 2 =31.312/77A/? = _ = 3.066 Zi人 、所以 Q = CA>Ri = x3.066 6 X96A/3.066X0.0002 = 9m 3/s0.015因此，能供應(yīng)的灌溉用水流量為191加7$-140 F/S二51 7S20、解：粗糙系數(shù)n二0.011，沿程損失系數(shù)為人=洛=0.0283以河流水而斷而、水泵進(jìn)口斷而列能量方程，則有：1 + 歹 2 +歹 3 + ： 4) 丁 + 22g所以管道流速v=2.40ni/s則，水泵的

29、最大抽水流量為 Q=VA=0.042 W3/521、 解：水的水平力：Px=Apghh 2 = 43262/V水的重力：P2 = -pAbh 2 /fg30 = 7439ZV2按照力矩平衡原則：1 2 1T/?tan30 =-Rh+ -PJi tan30 +-Gh3 i 3 -2T = 244673KV22、解取脫離體如圖所示Pi9810X3. 5-X3-= 180075(N)凡勸白巾=*X9810X0 ? 8'X3 = 9408(N)列乂向動量方程:聲一匕一 &"妙 Q (切-x>)> 農(nóng)=口 -一；a?q< 5 - ?Ms >-180075

30、 9 408 1 XI 0001<JtO0. 8X 33. 5X3 J=180 075 9 408 58 577=112 090 (H)R ' =R即水流對閘門的木耗作用力為1L2 090N.23、解 Q* K 占,K?=羋=237L7rn3/A,因為£ = 3,所以牛二*,查得 當(dāng)=5.419 所以 6 = 6. 99 rru 九=2. 33 m. w/v I ：24、解：（1）粗糙系數(shù)n二0.014，沿程損失系數(shù)為兄=竽-=0.0244 對3以上下游水而為斷而列能量方程"（幾氣色+ G+ 2若d2gv 二 4. 4m/s12因此 Q = v= 3. 456 加Is4? j2（2）人？=勺_+歹1+歹3）亍+人d2g所以最大允許安裝高度 hs =5.77m25、礙心;AoXl=3>54X10 4 N珂二牛022X l = 1.42X10 ;，NP-P-PE. 308X103 N故 臨界位置=0> 99 m.26、證明邊坡系數(shù)為加的等