长沙理工大学工程流体力学习题 下载本文

水流为缓流或急流?并定性绘出两段渠道中的水面曲线(两段渠道均充分长)。(提示:能量方程求出流量,在求出临界水深以及临界底坡)

7.15连接水库与水电站的引水渠道长l=15km,Q=50m/s,渠道断面为梯形,底宽b=10m,边坡m=1.5,n=0.025,I=0.0002,已知渠道末端水深hn=5.5m,试绘制渠道水面曲线。

3

第八章

思考题

1、堰流和闸孔出流的水力特点是什么?

2、堰流有哪些类型?如何判别?在工程中各有什么应用? 3、堰流的计算公式中,各系数项表示什么相关情况?

4、为什么不能采用恒定总流的动量方程式来推导堰流基本计算公式? 5、设计和使用无侧收缩矩形薄壁堰需要注意哪些问题?为什么? 6、影响堰流过流能力的因素有哪些? 7、宽顶堰的淹没条件是什么?

8、试在下图中绘出宽顶堰淹没出流时的水面曲线示意图。

思考题6图

9、为什么无坎宽顶堰水力计算,不计算侧收缩系数?

习 题

8.1一无侧收缩的矩形薄壁堰自由出流,堰宽b?0.4m,上游堰高P1?0.6m,如果通过堰的流量

Q?0.122m3/s,求堰顶水头H。

8.2有一无侧收缩的直角三角形薄壁堰,堰底高程为94m,下游水位为93.8m,如果薄壁溢流时测得上游水位为94.2m,求流量Q。

8.3 某模型实验采用西伯利第(Cippoletti)堰测量流量,如果通过堰的流量Q?326L/s,堰口宽度b?0.4m,求堰顶水头H。

8.4 模型实验采用矩形薄壁堰测量流量,薄壁堰高p?0.6m,宽b?1.2m。如果实验室水槽宽堰均为自由出流,请确定堰顶作用水头H的范围。 B?1.2m,通过堰的流量Q?0.02~0.5m3/s时,

8.5 某砌石拦河溢流坝采用折线型实用堰剖面,已知堰宽与河宽均为30m,上、下游堰高

P堰顶厚度??2.5m。堰的上游面为铅直面,下游面坡度为1:1,堰上水头H?2m,1?P2?4m,

下游水面在堰顶以下0.5m,求通过溢流坝的流量。(流量系数m?0.38)

8.6 某断面面积很大的水库设立的溢洪道采用WES型实用堰,堰剖面如图(习题8.1图)所示。已知堰上作用水头与设计水头相等,即

H0?1且H?2m,上、下游堰高P溢洪道共设1?P2?4m,Hd4孔,闸墩墩头形状为半圆形,边墩为矩形,每孔堰宽 ??2.5m。如果下游水深H?2m,求通过溢洪道的总流量。

习题8.1图

8.7 有一折线型堰,堰顶厚度??15m,堰上作用水头分别是H?3m、H?5m与H?8m,

该堰是否均是宽顶堰?

8.8 有一矩形宽顶堰,堰高P堰宽与上游明渠宽度一样,b?3m。1?P2??1m,堰顶水头H?2m,在下游水深H?1m的条件下求堰的泄流量Q。

8.9 水库正常高水位为55.0m,溢洪道进口采用高为P1?2m的宽顶堰,堰顶进口修圆,堰顶高程为53.6m,堰宽与上游明渠宽度等,b?10m,下段接泄水陡槽,求该堰的泄流量Q。

12m/s。堰宽b?5.0m与上游明8.10 一矩形进口宽顶堰,堰高P1?P2??1m,堰的泄流量Q=渠宽度一样,下游水深H?1.6m,求堰顶水头H。

3第九章

思考题

1、渗流有哪些主要特征?

2、什么是渗流模型?它应满足哪些条件?它与实际渗流有什么区别?

3、达西定律的适用范围是什么?渗透系数k与哪些因素有关,如何确定渗透系数? 4、达西定律与裘皮幼公式有何异同?

5、试比较渐变渗流与明渠渐变流的异同点。棱柱体明渠渐变流有12条水面曲线,为什么地下河槽中的浸润曲线只有4条? 6、试说明井群的水力特点。

习 题

9.1 用达西实验装置测定某土样的渗透系数k值,已知圆筒直径d?0.15m,两测压管间距

l?0.40m, 两测压管水面高差为0.25m,实侧流量为Q?1.60cm3/s,计算k值。

?3?49.2 已知不透水层坡度i?2.5?10,土壤渗透系数k?4.3?10cm/s,均匀渗流水深h0?12m,

求单宽渗流量q。

9.3 一不透水层底坡i?0.0024,土壤渗透系数k?5?10cm/s,在相距580m的两个钻孔中水深

分别为h1?3.0m及h2?4.0m,求单宽渗流量并绘制浸润线。

9.4一宽度为800m的渗流层,位于水平不透水层之上,其渗流系数k?4?10m/s,渗流量

?4?3Q?3.36L/s。沿渗流方向设置两个观测井,分别测得井中水深为9m和6m,求两井之间的

距离。

9.5在含水层中打一普通完整井,已知含水层厚度H?6.0m,渗流系数k?0.0009m/s,井的半径

r0?0.15m,影响半径R?400m,井的产水量Q?12.5L/s,求井中的水位降深S。

9.6 在土层中开凿一普通井直达水平不透水层,直径为d?0.30m,地下水深H?14.0m,土壤渗

透系数k?0.001m/s。今用抽水机抽水,井水位下降4.0m后达到稳定,影响半径R?250m。求抽水机出水流量Q。

9.7 为实测某区域内土壤的渗透系数k值,今打一普通完整井进行抽水试验,如习题9.7图所示,在

井的附近(影响半径范围内)设一钻钆,距井中心为r?80m,井半径为r0?0.20m。测得抽水稳定后的流量为Q?2.5?10cm/s,井中水深h0?2.0m,钻孔水深h?2.8m。求土壤的渗透系数k。

?33

习题9.7图 习题9.8图

9.8 在厚度t?9.8m的粗砂有压含水层中打一直径为d?152cm的井。渗透系数k?4.2m/d,影

响半径R?150m。今从井中抽水,如习题9.8图所示,井水位下降s?4.0m,求抽水流量Q。 9.9 为降低基坑地下水位,在基坑周围,沿距形边界排列布设8个普通完全井如习题9.9图所示。井

的半径为r0?0.15m,地下水含水层厚度H?15m,渗透系数为k?0.001m/s,各井抽水流

3量相等,总流量为Q0?0.02cm/s,设井群的影响半径为R?500m,求井群中心点0处地下

水位降落值?h。

习题9.9图 习题9.10图

9.10 井群由六个普通完全井构成,分布于半径r?25m的圆周上,如习题9.10图所示。每个井抽水量为Q?15l/s,影响半径R?700m,??45?含水层厚度H?10m,渗透系数k?0.001m/s,求井群中心0点及位于x轴上距离o点为40m的a点的地下水位。