长理城南水利计算题复习

1、如图所示，一铰结于A点的矩形平板闸门AB，宽mb3，门重KNG8.9，060，mhmh2,121，试求：（1）下游无水时的启闭力T=？（2）下游水深223hh时的启闭力T=？TABh1h2h3图1图22、如图所示的水平放置弯管，弯管转角θ=45º，其出口水流流入大气，恒定流动，已知Q=0.05m3/s，d1=150mm，d2=100mm，不计摩擦阻力和水头损失，求限制弯管变形的混凝土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面棱柱体明渠。已知糙率0225.0n，边坡系数5.1m，流量smQ330，由于航运要求取水深mh2，断面平均流速smv/8.0。试设计该渠道的底宽b及渠道底坡i。4、如图所示，某渠道用直径d=0.5m的钢筋混凝土虹吸管从河道引水灌溉。河道水位120.0m，渠道水位119.0m，虹吸管各段长mlmlml12,6,10321。进口装无底阀滤水网，滤水网的局部阻力系数5.21,顶部有两个600折弯，每个弯头55.02。求（1）虹吸管的引水流量；（2）当虹吸管内最大允许真空值mhv0.7时，求虹吸管的最大安装高度sh。5、如图所示的圆柱形挡水曲面。已知圆柱长度为ml2，上游水位与圆柱顶部齐平，水深mh2。试求该圆柱上所受静水总压力。300图5图66、如图所示某一压力管道，已知D1=1.5m，D2=1.0m，1p=29.4N/cm2，Q=2m3/s，渐变段水体重为4.97KN，L=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300，不计任何损失。问：水流作用于管壁的轴向冲击力为多少。7、已知某对称梯形断面棱柱体明渠的糙率022.0n，边坡系数m=1，渠中设计水深h=2m，湿周m66.7，渠道底坡0001.0i。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mHt50，水泵吸水管从水池A处吸水，吸水管直径mmd1501，所产生的水头损失为gv2/521，v1为吸水管平均流速，水泵的安装高程mz22，出水管直径mmd1002，末端接一管嘴，直径mmd763，管嘴中心距水池水面高30m，出水管所产生的水头损失为gv2/1222，v2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，其余尺寸见图。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，欲使两部分面积上所受静水压力相等，问：图中x值应为多少。图910、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面上，主管直径D=3m，分岔管直径d=2m。转弯角060，通过的总流量smQ/353，断面1-1的压强水头mgp301水柱高，如不计任何损失。问：水流作用于混凝土支座的总推力为多少。图1011、已知某对称梯形断面棱柱体明渠的糙率0014.0n，边坡系数m=1.5，渠道底坡00016.0i，今通过流量smQ/303时作均匀流动，如取断面宽深比3/0hb。试求该渠道的断面尺寸b和0h。12、某居民小区内有一段水平埋置的新铸铁引水管，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sm/1031.126），当通过流量smQ/106333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）（下面表格中的数据供取值参考）值取值参考表00175.0/deR51025103510451050.0230.0220.0210.021513、如图所示的圆柱形挡水曲面。已知圆柱长度为ml2，上游水位与圆柱顶部齐平，水深mh5.1,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。h图13图1414、如图14所示的水平放置弯管，弯管转角θ=45º，其出口水流流入大气，恒定流动，已知Q=0.05m3/s，d1=150mm，d2=100mm，不计摩擦阻力和水头损失，求限制弯管变形的混凝土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022.0n，边坡系数m=1，渠中设计水深h=2m，湿周m66.7，渠道底坡0001.0i。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mdd15.031,mll1531,mlmd25,25.022,mHmH2,1540.两水箱的断面面积要比任何一根管道的断面面积大很多,若自进口到出口的各局部阻力系数分别为0.1,32.0,16.3,5.04321,所有管道的粗糙系数(糙率)013.0n。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。已知圆柱长度为ml2，上游水位与半圆柱顶部齐平，水深mh6.1。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、在水平面内（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Q1，射流的其余部分偏转一角度θ。若已知射流流速v=30m/s，流量Q=36L/s，Q1=12L/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θ。（θ19、某自来水厂引水渠为一梯形断面混凝土明渠，已知其边坡系数m=1.0，底宽b=20m，糙率n=0.015，水力坡度J=0.0002，渠中水深h均为4m，该自来水厂要求引水流量为140sm3，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ml201，管径mmd1501，水泵吸水管管长ml122，管径mmd1502，两管的糙率相同，011.0n；河流水面与水泵进口断面中心点的高差mh0.2。各局部阻力系数分别为：自流管进口莲蓬头2.01、自流管出口0.12、吸水管进口带底阀莲蓬头0.63、吸水管缓弯头3.04；若水泵进口断面处最大允许真空高度为6.0m水头高，求水泵的最大抽水流量为若干？图2021、如图所示，一矩形平板闸门AB，宽b=2m，与水平面夹角α=30°，其自重G=19.6kN，并铰接于A点。水面通过A点，水深h=2.1m，试求打开闸门的最大铅直拉力T。图21图2222、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0.8m，通过闸孔的流量为13.5m3/s，若不计渠底和渠壁阻力，求水流对闸门的水平作用力。23、已知某对称梯形断面棱柱体明渠的糙率0014.0n，边坡系数m=1.5，渠道底坡00016.0i，今通过流量smQ/303时作均匀流动，如取断面宽深比3/0hb。试求该渠道的断面尺寸b和0h。24、有一虹吸管引水管道如图所示，已知虹吸管的管径md0.1，管壁粗糙系数014.0n，管长分别为：mlmlml15,20,13321，局部阻力系数分别为：进口5.01，出口0.12，折弯183.03；（1）当上下游水面高差mz0.3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水柱高时，虹吸管的最大允许安装高度是多少？（图2425、如图4-1所示，有一扇与水平面成060的矩形自动翻转闸门，当上游水深mh5.21，下游水深mh5.02时，闸门便自动开启。求翻转闸门铰链位置的l值为多少。（不计摩擦力和闸门自重）图2526、证明边坡系数为m的等腰三角形断面渠道中，临界水深的表达式为：5222gmQhk27、一矩形钢筋混凝土引水渡槽，底宽b=1.5m，槽长L=116.5m，糙率n=0.014，进口处高程为52.06m。当通过设计流量Q=7.65m3/s时，槽中正常水深h0=1.7m。求：渡槽底坡i及其出口高程。28、一矩形断面变底坡渠道，通过的流量Q=30m3/s，底宽b=6.0m，糙率n=0.02，底坡005.0,001.021ii；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，水平放置在混凝土支座上的变直径弯管，1-1断面上压力表读数为1p=17.6kN/m2，管中流量smQ/1010033，若管径mmdmmd200,30021，转角060，求水流对支座的作用力。（不计弯管的水头损失）图29图3030、有一船闸如图30所示，已知闸室长ml70，宽mb12。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、出口孔口中心高程分别是6.0m及1.5m。上、下游河道水位恒定不变，分别为10.0m和3.0m，闸室水位与下游水位齐平，下游河床高程为-0.5m。若忽略阀门开启所需的时间，试求闸室充水时间1T和放水时间2T。简化参考答案1、解：（1）矩形平板闸门AB形心处的水深mhhhc2m221221闸门所承受的静水总压力AghPc10009.8232N=117.6kN压力中心的位置由公式得到：mmAyIyycCcDX17.23222312123对铰点A列力矩平衡关系0M，得T2hctg=sin)(1hyPD+G2h/2sinT=(sin)(1hyPD+G2h/2sin)tg/2h=147.392kN（2）下游产生的静水压力1'1AghPc10009.80.531N=14.7kNmmAyIyycCcDX67.0315.0131215.03'对铰点A列力矩平衡关系0M，得T2hctg+sin/)(3'1hyPD=sin)(1hyPD+G2h/2sin得到T=122.843kN2、解：smAQv/84.2/11smAQv/36.3/222222121/488.82/)(mkNvvppkNdApP15.04/488.821111kNApP079.0222动量方程：X方向0cos21xRPPY方向0sin2yRP解得：kNRx21.0kNRy056.0水流对镇墩的作用力kNRRRyx22.022角度a=arctg-3.753、解：242.378.030mQA故75.15020hmhAbmmmhb96.225.112275.1512220mAR63.121.48161RnC由此，底坡00017.042.3763.121.4830222222RACQi4、解：1）设管道的水流速为v对水面1-1和水面2-2应用伯努利方程，有gvdlllgpzgpz2)2(2213210201对钢管，粗糙系数n=0.012，沿程损失系数为3/128Rgn0.0225已知mHzz0.121gvdlllH2)2(221321V=2.0m/s因此42dvQ0.394sm/3（2）svhgvdllh2)(22121所以sh=6.23m5、解：水平方向的静水压力为：hlhgAghPxxcx3=26.13kN竖直方向的静水压力为：lhggvPz2)2(2=30.77kN总压力：22zxPPP=40.37kN总压力与水平方向的夹角为：xzPParctg=49.66。6、解：水流自管1流速：12141.13/Qvmsd水流自管2流速：22242.54/Qvmsd按照能量方程公式：221112221222pvpvzzgggg2227.4/pNc