長理城南水利計算題復習

1、1如下圖，一較結(jié)于 A點的矩形平板閘門AB, 寬b = 3m，門重G = 9.8KNa 60°h = m,h2 = 2m試求.(1)下游無水時的啟閉力 T=? (2)下游水深3 2時的啟閉力T二?2、如下圖的水平放置彎管，彎管轉(zhuǎn)角0二450,其出口水流流入大氣，恒定流動，Q=0.05m3/s, dl二150mm, d2二100mm,不計摩擦阻力和水頭損失，求限制 彎管變形的混凝土鎮(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面棱柱體明渠。糙率n = 0.0225,邊坡系數(shù)m = .5,流量0 二 30 心,山于航運要求取水深,斷面平均流速v = 0.8W/5。試設計該 渠

2、道的底寬及渠道底坡4、如下圖，某渠道用直徑d二0.5m的鋼筋混凝土虹吸管從河道引水灌溉河道水位120. 0m,渠道水位119.0m,虹吸管各段長。進口裝無底閥濾水網(wǎng)，lx = 10/w,/2 = 6m3 = 12m濾水網(wǎng)的局部阻力系數(shù)9i =2.5，頂部有兩個600折彎，每個彎頭$2 = 0.55o求(1)虹吸管的引水流量；(2)當虹吸管內(nèi)最大允許真空值時，求虹吸管的最大安裝高度hy = 7.0w5、如下圖的圓柱形扌當水曲面。圓柱長度為I = 2m,上游水位與圓柱頂部齊平，水深h = 2rnO試求該圓柱上所受靜水總壓力3006、 如下圖某一壓力管道，Dl=l. 5m, D2=l. 0m,A1

3、直徑D1流向管2 直 于管壁的軸向沖擊力為多=29. 4N/cm2, Q二2m3/s，漸變段水體重為 4. 97KN, L=4m,水流自管 徑D2,管軸線與水平線的夾角為 300,不計任何損失。問：水流作用 少。7、某對稱梯形斷面棱柱體明渠的糙率n = 0.022, 邊坡系數(shù)呼 1,渠中設計水深 h 二 2m, 濕周 / = 7.66/77, 渠道底坡/= 0.0001。試求該渠道的設計流量為假設干。8、如下圖，一臺水泵產(chǎn)生水頭 H, = 50m, 水泵吸水管從水池 A 處吸水，吸水管直徑 d = 150ww, 所產(chǎn)生的水頭損失為 5叨 2g,vl 為吸水管平均流速，水泵的安裝高程 72 二

4、2w, 出水管直徑d2 = 100/wm, 末端接一管嘴，直徑 d3 = 16mm,管嘴中心距水池水面高 30m,出水管所產(chǎn)生的水頭損失為12v22/2g,v2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、如下圖，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，其余尺寸見圖。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， 欲使兩局部面積上所受 靜水壓力相等，問：圖中x值應為多少。圖910、如下圖為某電站的引水分岔管道，各管中心線在同一水平面上，主管直徑 D二3m,分岔管直徑d二2m。轉(zhuǎn)彎角, 通過的總流量Q 二 35m

5、、Js,斷面1-1的壓強水頭/傑水柱高，如不計任何損失。問：水流作用于混凝土支座的總推力為多少。圖1011、某對稱梯形斷面棱柱體明渠的糙率 =0.0014,邊坡系數(shù)呼1.5,渠道底坡/ =0.00016,今通過流量0 = 30 滬 /$時作均勻流動，如取斷面寬深比fl = b/h q =3。試求該渠道的斷面尺寸b和12、某居民小區(qū)內(nèi)有一段水平埋置的新鑄鐵引水管，管徑為20cm,管長1000m,假設管道的當量粗糙度為 0.35mm,管內(nèi)水溫為10° C 相應的運動粘性系數(shù)p = 1.31xl0'6m2/5,當通過流量0 = 63xlOf/s時，試計算：1該段管道的總水頭損失不計

6、局部損失；2假設該管道末端 處用戶的水壓力要求不能小于首端處的水圧力，問至少需增加多大功率的水泵輔助？ 14分下面表格中的數(shù)據(jù)供取值參考4值取值參考表A/d 二 0.001753xl054xl055x10$2xl05A0. 0230. 0220. 0210. 021513、如下圖的圓柱形擋水曲面。圓柱長度為I - 2/n,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。圖14圖1314、如圖14所示的水平放置彎管，彎管轉(zhuǎn)角 0二45。，其出口水流流入大 氣，恒 定流動，Q二0. 05m3/s, dl二150mm, d2=100mm,不計摩擦阻

7、力和水頭損 失，求限制彎管 變形的混凝土鎮(zhèn)墩所受作用力的大小和方向。15、某對稱梯形斷面棱柱體明渠的糙率n = 0.022,邊坡系數(shù)呼1,渠中設計水深h二2m,濕周X = 7.66 mi= 0.0001O試求該渠道的設計流量為假設干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，嚴 3 = °5 力口/ =/3 = 15/wd2 =0.25mJ2 =25 加Ho = 2m阻力系數(shù)分?兩水箱的斷面面積要比任何一根管道的斷面面積大很多，假設自進口到出口的各局部別為A=0.5,A =3.16, 口 =0.32仃=1.0，所有管道的粗糙系數(shù)糙率n 0.013O 求管道中通過的流

8、量為假設干？圖 16Q_ LQ,17、如圖 17所示半圓柱形擋水曲面。圓柱長度為I = 2m, 上游水位與半圓柱頂部齊平，水深h -1.6mO 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181&在水平面內(nèi)三股水流均在同一平面內(nèi)將一平板伸入水平自山射流中，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局部Q1,射流的其余局部偏轉(zhuǎn)一角度0。假設射流流速 v二30m/s,流量Q二36L/S,Q1二12L/S,當不計任何損失時，試求： 1射流對平板的作用力；2射流的偏轉(zhuǎn)角0。19、某自來水廠引水渠為一梯形斷面混凝土明渠，其邊坡系數(shù)DF1.0,底寬 b 二

9、 20w,糙率n二0.015,水力坡度J二0.0002,渠中水深h均為4m，該自來水廠要求引水流量為140,現(xiàn)從引水渠中另引一局部水作為灌溉用水，求尚能供給的灌溉用水流量。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。：自流管管長，管徑,水泵吸水管管長A = 20m% = 150mm2 =50ww，兩管的糙率相同，n = 0.011;河流水面與水泵進口斷面中心點的高差h = 2.0 力口。各局部阻力系數(shù)分別為：自流管進口蓮蓬頭治0.2、自流管出口?二1山、吸水管進口帶底閥蓮蓬頭召=6.0、吸水管緩彎頭G = 0.3:假設水泵進口斷面處最大允許真空高度為6? 0m水頭高，

10、求水泵的最大抽水流量為假設干?圖2021、如下圖，一矩形平板閘門AB,寬b二2叫 與水平面夾角a二30°,其自 重G二19. 6k,并狡接于A點。水面通過 A點，水深h二2. Im,試求翻開閘門的最大鉛直拉力To22、有一平板閘門如下圖，孔寬3m,閘孔上游水深3. 5m,閘孔下游收 縮水深0. 8m,通過閘孔的流量為13. 5m3/s,假設不計渠底和渠壁阻力，求水流對閘門的水平作用力23、某對稱梯形斷面棱柱體明渠的糙率w = 0.0014, 邊坡系數(shù) m 二 1.5,渠道底坡/ = 0.00016, 今通過流量Q = 3Qmi/s 時作均勻流動，如取斷面寬深比 0 = b / 力。=

11、3。試求該渠道的斷面尺寸b和24、有一虹吸管引水管道如下圖，虹吸管的管徑d -1.0w, 管壁粗糙系數(shù)“ 0.014, 管長分別為：/i =13m2 = 15m,局部阻力系數(shù)分別為：進口八1=0.5, 出口，折彎G =0.183；1當上下游水面高差 z = 3.0m時，虹吸管的引水流量是多少？ 2當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，有一扇與水平面成a 60。的矩形自動翻轉(zhuǎn)閘門，當上游水深Aj = 2.5/w ,下游水深h2 = 0.5/tz時，閘門便自動開啟。求翻轉(zhuǎn)閘門鐵鏈位 置的I值為多少。不計摩擦力和閘門自重圖2526、

12、證明邊坡系數(shù)為tn的等腰三角形斷面渠道中，臨界水深的表達式為：27、一矩形鋼筋混凝土引水渡槽，底寬b二1.5m,槽長L二116. 5m,糙率n二0.014,進口處高程為 52.06m。當通過設計流量 Q=7. 65m3/s時，槽中正常水深 h0二1.7m求：渡槽底坡i及其出口高程。矩形斷面變底坡渠道，通過的流量 Q二30m3/s，底寬b二6. 0m,糙率n二0.02,底坡i = 0.00 b; = 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，水平放置在混凝土支座上的變直徑彎管，1-1斷面上壓力 表讀數(shù)為0 = IOO*IOf/s,假設管徑

13、d = 300mm, d 2 = 200mm，轉(zhuǎn)角二 60°,求水流對支座的作用力。不計彎管的水頭損失圖30圖2930、有一船閘如圖30所示，閘室長I = 70w,寬。閘室上、下游側(cè)的進、出水口各為一個閘門上帶閥門的正方形孔口，孑L口邊長均為1. 6m。進、出口孔口中心高程分別是 6. 0m及1. 5mv上、下游河道水位恒定不 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。假設忽略閥門開啟所需的時間，試求閘室充水時間和放水時間T2簡化參考答案1、解：1矩形平板閘門 AB形心處的水深閘門所承受的靜水總壓力P = PghcA = 10009.82

14、N=117. 6kN壓力中心的位置由公式得到/x3x23=2 + m = 2.17w；2x2x3對較點A列力矩平衡關(guān)系工 M =()，得TX方2ctgUF，y -h) sina+GX方2/2si naT=(sin a+GX方2/2si na)Xtg=147. 392 kN(2)下游產(chǎn)生的靜水壓力 片=供九人、二1000x9.8x0.5x3x1N 二 14. 7 kNx3xl3=0.5+ m = 0.67/wycA O-5xlx3對較點A列力矩平衡關(guān)系工 M =()，得TX方2ctga+P+/?3)/si n?沁一一 )sin a+GX方2得到 T=122. 843 kNVj =0 £

15、2.84 加/$v2 - QI A2 =336m/sPi = p2 -p(V 2 - Vj)/2 = 8.488W/w片=凸 4 =8.488x7/4 = 0.153P2 = p2A2 = 0.079W動量方程 :X 方向Y 方向解得：水流對鎮(zhèn)墩的作用力角度 a=arctg-3. 75l+P 2COSA 十心=0P2sin0-Rv =0Rx =-0.2kNRy = 0.056ENR = QR； +R； = 0.22kN= 37.42加 2X = b + 2hQ J1 +加 $ = 15.75 + 2x 2>/l + 1.52 = 22.96mR = = 1.63mZ1 -C = -R6 =48.21由此，底坡=0.00017302恥亍4&22X1? 63x37? 42202 _4、解：1)設管道的水流速為 v對水面1-1和水面2-2應用伯努利方程，有* Po - Po 3lh +，2 +, 3 尸，c 廣、"夠十.-= Z2+- -+(A- +2朋肉d2g對鋼管，粗糙系數(shù)n二0.012,沿程損失系數(shù)