长理城南水利计算题复习.docx

1、长理城南水利计算题复习1、如图所示，一狡结于A点的矩形平板闸门AB,宽b = 3m,门重G = 9.8KN, a = 60 ,h=m.h2=2m,试求：(1)下游无水时的启闭力T二？ (2)下游水深他=纟时的启闭力T二?2、如图所示的水平放置弯管，弯管转角0 =45，其岀口水流流入大气，恒泄流动，已知 Q=0. 05m7s, dF150mm, d-lOOmm,不计摩擦阻力和水头损失，求限制弯管变形的混凝上 镇墩所受作用力的大小和方向。图43、 有一运行良好的等腰梯形断而棱柱体明渠。已知糙率n = 0.0225,边坡系数也=1.5,流量Q = 30?7s,由于航运要求取水深/? = 2m ,断而

2、平均流速v = 0.8w/5o试设计 该渠道的底宽方及渠道底坡几4、 如图所示，某渠道用直径d=0. 5m的钢筋混凝上虹吸管从河道引水灌溉。河道水位120. Om, 渠道水位119.0m,虹吸管各段长人=10加丿2 =6加丿3 =12加。进口装无底阀滤水网，滤 水网的局部阻力系数匸=2.5,顶部有两个60折弯，每个弯头鼻=0.55。求(1)虹吸 管的引水流量：(2)当虹吸管内最大允许真空值/?, = 7.0/时，求虹吸管的最大安装高度5、如图所示的圆柱形挡水曲而。已知圆柱长度为/ = 2儿上游水位与圆柱顶部齐平，水深 h = 2m试求该圆柱上所受静水总压力。6、 如图所示某一压力管道，已知D；

3、二1.5m, D：=l. Om /?j=29. 4N/cm:, Q=2m7s,渐变段水体 重为4.97KN, L二4m,水流自管1 （直径D1）流向管2 （直径D2）,管轴线与水平线的夹角 为30,不计任何损失。问：水流作用于管壁的轴向冲击力为多少。7、 已知某对称梯形断而棱柱体明渠的糙率n = 0.022,边坡系数m=l,渠中设计水深h=2nb湿周龙=766八渠道底坡z =0.0001,试求该渠道的设计流量为若干8、如图所示，一台水泵产生水头=50加，水泵吸水管从水池A处吸水，吸水管直径J, = 150/mz ,所产生的水头损失为5勺h2g, v：为吸水管平均流速，水泵的安装髙程Z2 = 2

4、m ,出水管直径妁=100，末端接一管嘴，直径 =76”，管嘴中心距 水池水而高30m,出水管所产生的水头损失为2v22/2g, v=为出水管平均流速。计算:（1）管嘴C点的射流流速V： （2）水泵入口处B点的压强。图89、如图所示，一铅直放置的，一侧挡水的矩形平板ABCD,顶点A与水面齐平，苴余尺寸 见图。从平面上C点做一斜线，将平板分成一个梯形和一个三角形，欲使两部分而积上 所受静水压力相等，问：图中x值应为多少。b)10、如图所示为某电站的引水分岔管道各管中心线在同一水平而上，主管直径D=3m,分 岔管宜径d二2m转弯角a = 60,通过的总流量0 = 35d/s,断面1-1的压强水头=

5、30/7?水柱髙.如不计任何损失。问：水流作用于混凝上支座的总推力为多少。z =0.00016,今通过流Q = 30niy/s时作均匀流动，如取断而宽深比“ = 儿=3。 试求该渠道的断面尺寸b和几。12、某居民小区内有一段水平埋宜的新铸铁引水管，已知管径为20cm,管长1000m,若管道 的当量粗糙度为0. 35mm ,管内水温为10 C （相应的运动粘性系数 u = 1.31xlO肿/s）,当通过流量Q = 63x1（T%3/时，试计算：（1）该段管道的 总水头损失（不计局部损失）；（2）若该管道末端处用户的水压力要求不能小于首端处的 水压力，问至少需增加多大功率的水泵辅助？（14分）（下

6、而表格中的数据供取值参考）兄值取值参考表/ = 0.001752xl053x104xl055xlO520. 0230.0220.0210. 021513、如图所示的圆柱形挡水曲面。已知圆柱长度为/ = 2八上游水位与圆柱顶部齐平，水深h = .5m,下游水深等于上游水深的一半。试求该圆柱上所受静水总压力。图13图1414、如图14所示的水平放置弯管，弯管转角0 =45%其出口水流流入大气，恒左流动，已知Q=0. 05m7s, dlSOmm, d：二100mm,不计摩擦阻力和水头损失，求限制弯管变形的混凝 上镇墩所受作用力的大小和方向。15、 已知某对称梯形断面棱柱体明渠的糙率n = 0.022

7、,边坡系数m=l,渠中设计水深h=2m, 湿周% = 7.66/zz,渠道底坡：=0.0001 o试求该渠道的设计流量为若干。16、 如图16所示，水流从左边水箱经水平串连管道流向右边水箱，已知 / =心=0.15加,/, = /3 = 15m, d2 = 0.25/7?,/2 = 25m, Ho = 15m, 7/4 = 2m .两水箱 的断面而积要比任何一根管道的断面而积大很多，若自进口到岀口的各局部阻力系数分别 为 =0.5,歹2 =3.16,5 =0.32,门=1.0,所有管道的粗糙系数（糙率）=0.013。求管 道中通过的流量为若干？图1617、如图17所示半圆柱形挡水曲面。已知圆柱

8、长度为/ = 2汝，上游水位与半圆柱顶部齐平, 水深/? = 1.6/Ho试求该半圆柱上所受静水总压力的大小、方向及其作用点的位置。图17 图1818、在水平而内（三股水流均在同一平面内）将一平板伸入水平自由射流中，如图4-2所示, 且使平板与射流轴线垂直，该平板截去射流流量的一部分Q，射流的其余部分偏转一角 度0。若已知射流流速v二30m/s,流虽Q二36L/s, QE2L/s,当不计任何损失时，试求:（1）射流对平板的作用力：（2）射流的偏转角0。（19、某自来水厂引水渠为一梯形断而混凝上明渠，已知其边坡系数m=l. 0,底宽b=20/n ,糙率n二0. 015,水力坡度J二00002,渠

9、中水深h均为4川，该自来水厂要求引水流量为140 现从引水渠中另引一部分水作为灌溉用水，求尚能供应的灌溉用水流量。20、如图20所示，水泵从蓄水池中抽水，蓄水池的水由自流管从河中引取。已知：自流管管长人=20/h ,管径心=150”，水泵吸水管管长厶=12加，管径2 = I50，两 管 的糙率相同，川= 0.011：河流水而与水泵进口断而中心点的髙差h = 2.0m o各局部阻力系数分別为：自流管进口莲蓬头4=0.2、自流管出口 2=1、吸水管进口带 底阀莲蓬头= 60 吸水管缓弯头歹4=3；若水泵进口断而处最大允许真空髙度为 60m水头髙，求水泵的最大抽水流虽:为若干？图2021、如图所示，

10、一矩形平板闸门AB,宽b=2m,与水平面夹角a=30，其自重G=19. 6kN, 并钱接于A点。水而通过A点，水深h二2lm,试求打开闸门的最大铅直拉力几22.有一平板闸门如图所示，已知孔宽3m,闸孔上游水深3.5m,闸孔下游收缩水深O.&m通过闸孔的流量为135m*s,若不汁渠底和渠壁阻力，求水流对闸门的水平作用力。23、 已知某对称梯形断而棱柱体明渠的糙率h = 0.0014,边坡系数m=1.5,渠道底坡 Z = 0.00016,今通过流Q = 30m3/s时作均匀流动，如取断面宽深比J3 = h/h.=3o 试求该渠道的断面尺寸b和几。24、 有一虹吸管引水管道如图所示，已知虹吸管的管径

11、 =1.0用，管壁粗糙系数/? = 0.014, 管长分别为:/1=13/M,Z2=20mJ3=15m,局部阻力系数分别为：进口 =0.5,岀口 歹2=10,折弯3 =0-183：（1）当上下游水而高差Z = 3.02时，虹吸管的引水流量是多 少？（2）当虹吸管中最大允许真空高度为7m水柱髙时，虹吸管的最大允许安装髙度是多少？25、如图4-1所示，有一扇与水平而成a = 60的矩形自动翻转闸门，当上游水深/?1 = 2.5/ , 下游水深儿=0.5/72时，闸门便自动开启。求翻转闸门钱琏位置的/值为多少。（不计摩擦 力和闸门自重）26、证明边坡系数为加的等腰三角形断而渠道中，临界水深的表达式为

12、:27、 一矩形钢筋混凝上引水渡槽，底宽b二1.5m,槽长L二116. 5m,糙率n二0. 014,进口处髙 程为52.06m。当通过设汁流捲Qh.65m/s时，槽中正常水深h。二1. 7m求：渡槽底坡i 及其岀口高程。28、 一矩形断而变底坡渠道，通过的流呈：Q二30m/s,底宽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）各渠段的临界水深：（3）判断 各渠段均匀流的流态。29、 如图29所示，水平放置在混凝上支座上的变直径弯管，1-1断而上压力表读数为门 =17. 6kN/m：,管中流量Q = 100x1（T%F/s,若

13、管径dx = 300ww,J2 = 200/wh ,转角 & = 60,求水流对支座的作用力。（不计弯管的水头损失）朗室图30立Uq 下游 7 -0.5 m7TTT7730、有一船闸如图30所示，已知闸室长/ = 70八 宽b = 2m。闸室上、下游侧的进、出 水口各为一个闸门上带阀门的正方形孔口，孔口边长均为1.6m进、出口孔口中心髙程 分別是6. 0m及1. 5m。上、下游河道水位恒泄不变，分别为10. 0m和3. 0m,闸室水位与下 游水位齐平，下游河床髙程为-0.5m。若忽略阀门开启所需的时间，试求闸室充水时间人 和放水时间八。简化参考答案1、解：（1）矩形平板闸门AB形心处的水深hc

14、 =hl+- =JA25in60c Fy =2pQ“、siji60解得F, = P)2p2 Azcos60Q pQi tucos60c=1240574 NF, = 2為A2sin604 2QQ2S5ia6O = 1750886 N支座对水流的总作用力为F =皿十代=2145839 N设总作用力F与主干管轴线的夹角为&，则有laiV? - Fv/F2 - 1,4110 = 54r 68 = 54“40水流对支座的总推力与支座对水底的作用力大小相等，方向 相反。11、解 Q= KMK =纟=2371. 7曲/“JI因为 = 3,所以 =*查得 2厂5- 41,所以 6 = 6. 99 m、紅=2.

15、 33 th , ru12、解:解：(1)管内断的面平均流速:V= = 0-063 -； = 2.01?/$A 兀 x (0.2/2)-雷诺数：Re = = 2Qlx0 =3.07x105v 1.31x10取兄=0.022由题意可知，按长管计算，水头损失为：, , ,/ V2 CC 1000 2.012 rli = hf = A = 0.022 x x = 22.67/zzH f d 2g 0.2 2x9.8(2)以管道中心线所在的水平而为基准而，列能量方程：p V2 P V2H +- + + H. = H. +丄 + + hwPg 2g - pg 2g旦-旦= 0-22.67Pg PgHt

16、22.67/7?13、解:V/ /作压力体图如图所示： 水平方向的静水压力为:P =p5/7 =lx9.8x(xl.5x2-31%x2) = 11025KN方向向右竖直方向的静水压力为:=V = lx9.8x|yj x2 = 25.96KN方向竖直向上总的静水压力为：P = Jp：+P； =28.21KNP与水平线的夹角为：P 一B = arctan 亠=66.99P,14、 解:Vj =Q/A = 2.84m/5v2 = Q/A2 = 3.36m/ sp = p2 一/?（X - v；）/2 = 8.488RN/r片=p.Ax =8.488x 加：/4 = o5kNP2 = p2A2 =0M

17、9kN8动虽方程：X 方向 P + P2cos3 + Rx = 0Y 方向 P2sin=lp/?2 = 156967VPLpgbf =39248上半部分水的重力：G = pgV =8614N总压力大小：F = (PP+G2 = 14587W方向：0 = arctan = 36.218、 解：Q = Q+02 02= 24厶/sv = v =v2 = 30m/s动疑方程：X 方向f ： pQf cosO-pQ/3v = R* R、= 456NY 方向 t ： pQ2Pv2 sin - pQxP = 0 = 30 19、 解：A = bh) + mh = 20 x4 + 1.0x42 = 96m2

18、/ = b + 2li()l + m2 = 20 + 2 x 4 V1 +12 =31.312/77A/? = _ = 3.066 Zi 所以 Q = CARi = x3.0666 x96a/3.066x0.0002 = 9m3/s0.015因此，能供应的灌溉用水流量为191加7$-140F/s二517s20、 解：粗糙系数n二0.011,沿程损失系数为人=洛=0.0283以河流水而断而、水泵进口断而列能量方程，则有：I 1 ,2九=(几十+几亍+才1 +歹2 +歹3 +：4)+ 心 2 2g所以管道流速v=2.40ni/s则，水泵的最大抽水流量为Q=vA=0.042w3/521、 解：水的水

19、平力：Px=pghh2 = 43262/V水的重力：P2 = -pbh2 /fg30 = 7439ZV2按照力矩平衡原则：1 2 1T/?tan30 =-Rh+ -PJi tan30 +-Gh3 i 3 - 2T = 244673KV22、解取脱离体如图所示.Pi 9810X3. 5-X3-= 180075(N)凡劝帥=*X9810X0 8X3 = 9408(N)列乂向动量方程：戸一匕 一 &妙Q（切-x） 农=D -宀；Q-180075 9 408 1 XI 000154X104 N珂=p022 X l = 1.42X10;, NP-P-PE. 308X103 N故 临界位置=0 99 m.26、证明边坡系数为加的等腰三角形断而渠道中，临界水深的表达式为:Y g厂证明：对于等腰三角形有：A = mh：由临界水力的计算公式得岀： B = 2mhkg Bk 2ml,27、解凡Vpg（如曲01962 kNE 亠砂4(伶)+*cos60Ssin60卞-95. 59 kN+理=97. 58 kN；fanG=等=4. 872, 3=arclan4. 872 = 78. 4.28、解：Vj =(2/Aj =