水力学作业3
(第5、6、7章)
一、单项选择题 （每小题2分，共计10分） （ a）
1、 根据管道水头损失计算方法的不同，管道可以分为
a、 长管，短管； b、复杂管道，简单管道；
c、并联管道，串联管道；
2、矩形水力最佳断面的宽深比β= （ b ）
a、1； b、2； c、3； d、4
3、在缓坡明渠中不可以发生的流动是 （ b ）
a、均匀缓流； b、均匀急流； c、非均匀缓流； d、非均匀急流。
4、长管的总水头线与测压管水头线 （ b ）
b、 重合； b、相平行的直线； c、相平行呈阶梯状。
5、水流在明渠中的流态为缓流时，其水深h> hk，弗汝德数Fr?????1。（ c ）
a、? ，? ； b、? ，? ； c、 ? ，? ； d、? ，?。
二、填空题 （每小题2分，共计4分）
1、在水击计算中阀门关闭的时间Ts ? 水击相长Tr的水击，称为 直接 水击，把Ts ? Tr的水击称为 间接 水击。
2、a2型水面曲线是发生在 陡 坡上的 急 流（指急流或缓流）的水面线，这时弗汝德数Fr沿程 减小 （指增大、减小或不变）
三、判断题 （每小题2分，共计12分）
1、水泵的扬程就是指提水的高程。 （× ）
2、同样条件下直接水击比间接水击更不安全。 （√ ）
3、在正坡非棱柱渠道内可以形成均匀流。 （× ）
4、在流量和渠道断面形状一定的条件下，水跃的跃后水深随跃前水深的增大而增大。 （× ）
5、断面比能沿流程总是减小的。 （× ）
6、陡坡渠道中产生均匀流必定是急流，缓坡上出现均匀流必为缓流。（√ ）
四、问答题 （每小题4分，共计8分）
1、 简述明渠均匀流的特征。
书本P148面
2、判别明渠水流的流态有哪几种方法？
答：有四种方法：（1）用弗德德数判别（2）用微波波速判别（3）用临界水深判别（4）用临界流速判别
五、作图题 （共2题，计8分）
1、定性绘出图示管道（短管）的总水头线和测压管水头线。
2、 定性绘出图示棱柱形明渠内的水面曲线，并注明曲线名称及流态。(各渠段均充分长，各段糙率相同)
(a) (b)
一、 计算题 （共6题，计58分）
1、图示用直径d = 0.4m的钢筋混凝土虹吸管从河道向灌溉渠道引水，河道水位为120m，灌溉渠道水位118m，虹吸管各段长度为l1 = 10m，l2 =5m， l3 =12m，虹吸管进口安装无底阀的滤网（ζ= 2.5）,管道有两个60o的折角弯管（ζ=0.55）。 （12分）
求：（1）通过虹吸管的流量。
（2）当虹吸管内最大允许真空值hv =7.0m时，虹吸管的最大安装高度。
解：
（1）虹吸管的出口淹没在水面以下，当不计行近流速时，可按照淹没出流公式来计算流量。
先计算管道流量系数：
虹吸管的流量：
（2）虹吸管的最大真空发生在管道的最高位置。即B-B断面。以上游河面为基准面，对断面0-0和断面B-B建立能量方程：
其中，，v=Q/A=0.35/(3.14×0.22)=2.79m/s，取α=1.0，v0≈0，代入得则：
式中是断面B-B的真空值，它满足
故虹吸管的最大安装高度：
2、底宽b = 1.5 m的矩形明渠，通过的流量为Q = 1.5 m3/s，已知渠中的水深h = 0.4 m，则判断该处水流的流态。 （7分）
解：求临界水深hk：
q=Q/b=1.5/1.5m3 (s?m)= 1m3 (s?m)
用临界水深判别：ho
解：根据矩形断面明渠临界水深公式，求矩形断面的单宽流量：
q=5.021m3 (s?m)
所以，Q=qb=5.02×6=30.12m3/s
4、有一混凝土护面的梯形渠道，底宽b =10 m，正常水深 h = 3 m，边坡为 1:1，底坡 i =0.001，糙率 n = 0.014。如流动在紊流粗糙区 ，求谢才系数C和均匀流的Q流量。 （10分）
解：计算梯形断面的水力要素：
A=(b+mh)h=(10+1×3) ×3=39m2
R=A/χ=2.11m
故，
5、有一矩形断面混凝土渡槽(n=0.014)，底宽b＝1.5m,槽长L＝116.5m。进口处槽底高程?=52.06m，当通过设计流量Q＝7.65m3/s时，槽中均匀流水深h0=1.7m，试求渡槽出口的底高程?2？ （10分）
解：计算矩形断面的水力要素：
渡槽断面面积：A=bh0=1.5×1.7=2.55m2
湿周：x =b+2 h0=1.5+2×1.7=4.9m
水力半径：R=A/x=0.52
舍弃系数：
根据明渠均匀流公式，计算i
i=Q2/A2C2R= 7.652/2×2.552×0.52=0.0042
=52.06-0.0042×116.5=51.57m
6、在矩形断面水平渠道中设一平板闸门，如图所示，闸门与渠道同为宽度b = 4m，闸孔出流量Q = 12m3/s，闸下收缩断面水深hc =0.4m，产生水跃与下游水流衔接，下游水深ht =1.4m，求跃前水深并判别水跃发生的位置。 （12分）
解：
（1）跃前水深
求临界水深hk
因为ht>hk，所以下游水流是缓流。
根据能量方程，以渠道底为基准面，对断面1 - 1和t - t建立能量方程。
忽略行进水头，则=0，取，不计水头损失。
求得H=1.6m.
（2）判别水跃发生的位置
先求收缩断面水深hc的共轭水深hc''
因为ht< hc''，为远驱式水跃衔接，水跃发生在ht的共轭水深处ht''
★ 水力学 ★
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