《工程水力计算》项目六 明渠水力计算自测题

项目六明渠水力计算第一部分明渠均匀流一、名词解释1．底坡2．顺坡3．平坡4．逆坡5．糙率6．流量模数7．正常水深8．综合糙率9．水力最佳断面二、填空1．我们通常把渠底线与水平线夹角的正弦，称为渠道的，以表示。2．矩形渠道水力最佳断面的特征是。3．明渠非均匀流的水力特征是不相等，且水面线为线。三、简答题1．明渠均匀流的渠底坡度、水面坡度和水力坡度之间有何关系？2．要产生明渠均匀流，渠道需要满足哪些条件？3．平坡和逆坡渠道上能产生明渠均匀流吗？为什么？4．一顺坡棱柱体渠道根据生产要求需加大输水能力，可采取哪些措施？5．在渠道设计中，为什么必须正确选定糙率？若选择不合理（过大或过小），会产生什么后果？6．什么是水力最佳断面？渠道是否都应按水力最佳断面设计？为什么？7．明渠非均匀流的水力特性是什么？8．断面比能与水流能量有何区别？9．矩形断面明渠中，若水流为临界流时，其断面比能与临界水深之间有何关系？10．两条渠道断面形状、尺寸、糙率、底坡都一样，它们的临界水深一样吗？若两条渠道的流量相同，断面形状、尺寸也相同，糙率、底坡不一样，它们的临界水深一样吗？11．在同一条梯形渠道里有两个渠段，在下列三种情况下，两段渠道的正常水深和临界水深是否相同？如果不同，哪个大，哪个小？（1）>（Q、、、都相等）；（2）>（Q、、、都相等）；（3）>（Q、、、都相等）12．底坡一定的渠道，就可以肯定它是陡坡或缓坡吗？为什么？13．水利工程中用水跃消能时，最理想的是哪种水跃？为什么？14．在非均匀流时，缓坡上能否有急流，陡坡上能否有缓流？举例说明。15．在弯曲河段修建引水渠时，渠首应选在哪一岸较好？为什么？四、计算题1．某干渠为梯形土渠，通过流量Q=35m3/s，边坡系数=1.5，底坡=1/5000，糙率=0.020。试按水力最佳断面原理设计渠道断面。2．矩形渠槽，底宽b=4m，水深=1.5m，槽底糙率=0.0225，槽壁两边的糙率分别为=0.02和=0.025，试计算综合糙率。3．一梯形断面渠道，底坡=0.008，糙率=0.030，边坡系数=1.0，底宽b=4.0m，水深=2.0m，求此渠道的流速和流量。4．一半圆混凝土U型渠槽，如图6—1，宽1.2m，渠道底坡=1/1000，糙率=0.017，当槽内均匀流水深=0.8m时，求此渠槽的过水能力。5．有一环山渠道如图6—2所示，底坡=0.002。靠山一边按1:0.5的边坡开挖，=0.0275；另一边为直立的混凝土边墙，=0.017；渠底宽度b=2.0m，=0.020。试求=1.5m时输送的流量。6．一梯形土渠，渠道中的水均匀流动。已知：渠中流量Q=30m3/s，底宽b=10m，边坡系数m=1.5，底坡i=0.0005，糙率n=0.025，求：（1）正常水深，平均流速；（2）平均流速为1.5m/s，求正常水深及相应的底坡。计图6—1图6—27．一条粘土渠，需要输送的流量为2.0m3/s，初步确定渠道底坡取0.007，=1.5，=0.025，b=2.0m，试用试算法和图解法求渠中的正常水深，并校核渠中流速。8．渠道的流量Q=30m3/s，底坡=0.009，边坡系数=1.5，糙率=0.025，已知宽深比=1.6，求水深和底宽b。9．某干渠为矩形断面，=1/1000，=0.0225，b=5m，试绘出水深与流量关系曲线，并求出相应于最小流量=8m3/s，设计流量=10m3/s，加大流量=14m3/s时的正常水深。10．有一混凝土圆形排水管道（=0.014），已知半径R=2.0m，管中均匀流水深为2.5m，要求通过设计流量Q=4m3/s，试求管道底坡。第二部分明渠非均匀流一、名词解释1．急流2．缓流3．临界流4．断面比能5．比能曲线6．临界水深7．佛汝德数8．临界底坡9．陡坡10．缓坡11．水跌12．水跃13．壅水曲线14．降水曲线15．水跃的共轭水深二、填空1．明渠水流有三种流态，分别是、和。2．当渠道的流量、糙率、形状、尺寸不变时，的底坡称为临界坡。3．水跌是明渠水流由过度到时，发生的水面急剧的局部水力现象。4．水跃是明渠水流由过度到时，发生的水面急剧的局部水力现象。5．棱柱体渠道中非均匀渐变流水面曲线共有种。其中，顺坡上有种，平坡上有种，逆坡上有种。6．棱柱体渠道中水面曲线计算最基本、最常用的方法是。7．相应于断面比能的水深称临界水深；当恰等于临界水深时其相应底坡称为临界底坡。8．在K—K线和N—N线之上的是区，两线之下是区。9．除a3、c3型外，当水深趋近h0时，水面曲线均以线为渐进线，当水深趋势近于hk时，均于线相垂直。10．a和c型水面曲线都是水曲线，b型水面曲线是水曲线。11．水跃计算的基本任务主要是计算水深以及长度。12．从工程角度考虑，理想的水跃衔接是式水跃，远驱式水跃衔接时，建筑物后有相当长一段水流处于状态。13．桥前壅水深H=2.0m深，正常水深h0=1.0m，临界水深hk=1.2m，其桥前水面曲线是。型，当h0>h>hk时，水面曲线为型。14．根据佛汝德数，判别流态为急流或缓流，当Fr时为急流。此时h与hk的关系必为。16．断面比能是以为基准面，水流所具有的能。15．断面比能与水深关系曲线在临界水深点把曲线分成二支，当水深大于hk时，属曲线上支，为流区，其佛汝德数Fr1。三、选择题1．两条渠道的断面水头、尺寸、糙率以及流量均相等，若底坡i1>i2，则正常水深（）。A.h01>h02；B.h01<h02；C.h01=h02；2．非均匀流的水流基本现象是（）A.水跌、水跃、壅水、降水；B.急流、缓流、临界流；C.有压流、自由流、急变流；D.明渠流、圆管流、堰流、闸孔出流3．断面比能是指（）A.；B.；C.4．非均匀流的平坡、逆坡渠道的断面比能（）A.沿程减少；B.沿程不变；C.沿程增加；D.沿程可增可减5．断面比能函数Es=f（h）是（）A.单调增加；B.单调减少；C.由∞渐减到最小值后又增加至∞；D.由极小值渐增到极大值后又减至极小值6．临界水深是（）A.均匀流时发生的水深；B.通过设计流量时的水深；C.断面比能最大的相应水深；D.断面比能最小的相应水深7．底坡一定的棱柱型渠道（）A.永远是陡坡或缓坡B.可能是陡坡或缓坡，不会为临界坡；C.它可能是陡坡、缓坡或临界坡8．临界水深与（）A.流量、断面形状、尺寸、底坡有关；B.流量、断面形状、尺寸、糙率有关；C.流量、断面形状、糙率、底坡有关；D.流量、断面形状、尺寸有关；9．对非均匀流判别流态（）A.在任何情况下都有可以用实际底坡与临界底坡对比；B.只能用实际流速与临界流速对比；C.可以实际水深与临界水深对比或佛汝德数判定10．缓流时Fr（）A.<1；B.>1；C.<0；D.>0；E.=1；F.=011．缓坡河渠桥前发生的水面曲线是（）Aa1；Ba3；Cb0；Dc112．当h〞c<ht（下游天然水深）时，发生的水跃是（）A.远驱式；B.淹没式；C.临界式13．急变流的流线是（）。A.近乎平行；B.夹角很大；C.曲率很小；D.夹角很小14．当渠道断面水头尺寸、糙率均不变，通过一定流量时，若底坡改变，则正常水深h0和临界水深hk的情况是（）A.hk变而h0不变；B.h0变而hk不变；C.h0和hk都变；D.h0和hk都不变15．急流槽陡坡终点水深为槽内正常水深情况是（）A.临界水深；B.正常水深；C.设计水深；D.天然水深16．在急流槽上段水面曲线是（）A.a型；B.b型；C.c型；17．急流槽陡坡终点水深为槽内正常水深情况是（）A.实际陡坡长小于水面曲线计算长；B.实际陡坡长大于水面曲线计算长；C.和实际陡坡长与水面曲线对比无关四、作图题试定性分析下图所示棱柱体渠道中可能出现的水面曲线形式，并标注水面线名称。（渠道有足够长度，且流量、糙率沿程不变）五、计算题1．一矩形断面棱柱体渠道，底宽b=2m，底坡i=0.0001，糙率n=0.015，渠中流量Q=8m3/s。（1）试求此渠道的临界水深hk；（2）试求此渠道的临界底坡ik；（3）判别此渠道的底坡是缓坡还是陡坡；（4）判别此渠道中的均匀流是否为缓流。2．某梯形排水渠道，底宽b=2m，水深h=1m，边坡系数m=1.5，粗糙系数n=0.020，底坡i=0.0003。求（1）渠道水流为均匀流时的流速及流量；（2）判别水流流态。3．某梯形断面渠道，流量Q=3m3/s，底宽b=2m，边坡系数=1.5，试绘出断面比能曲线，并由该曲线求出临界水深。4．某梯形断面长渠，底宽b=2m，糙率=0.017，底坡=0.0007，通过的流量Q=6.9m3/s，试判别渠道的底坡是陡坡还是缓坡，渠道中产生的均匀流是缓流还是急流？5．某灌溉渠道为矩形断面，底宽b=4m，通过的流量Q