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第八章孔口(管嘴)出流、堰顶溢流和闸孔出流_水力学第八章孔口（管嘴）出流、堰顶溢流和闸孔出流( )( )3、只要下游水位超过宽顶堰堰顶，一定是淹没出流。
( )4、两个WES型实用堰，堰高大于三倍水头，它们的设计水头不等，即Hd1?Hd2，但泄水时H1?Hd1，H2?Hd2，则它们的流量系数m1=m2。
( )5、无侧收缩与收缩的实用堰，当水头、堰型及其它条件相同时，后者通过的流量比前者大。
( )6、锐缘平面闸门的垂向收综系数?? 随相对开度的增大而( )(1) 增大(2) 减小(3) 不变(4) 不定7、当实用堰水头H 大于设计水头Hd 时，其流量系数m 与设计流量系数md 的关系是( )(1) m=md (2) m> md(3) m< md (4) 不能确定8、平底渠道中弧形闸门的闸孔出流，其闸下收缩断面水深hc0 小于下游水跃的跃前水深h1，则下游水跃的型式为( )(1) 远离式水跃(2) 临界式水跃(3)淹没式水跃(4)无法判断9、有两个WES 型实用堰(高堰)，它们的设计水头分别为H1=Hd1，H2=Hd2，则它们的流量系数m1 与m2 之间的关系为( )(1) m1 > m2 (2) m1 < m2 (3)m1=m2 (4)无法确定10、WES 型实用堰(高堰)，当水头等于设计水头Hd 时，其流量系数m 等于( )(1) 0.385 (2) 0.49 (3) 0.502(4) 0.6511、闸孔自由出流的流量公式为( )(1) qv??gH0 (2) qv2gH0(3) qv??g(H0e) (4)qv?2g(H0e)12、宽顶堰的总水头H0=2 m，下游水位超过堰高度ha=1.0 m，此种堰流为_______________出流。
，流量系数最大的是_______。
14、影响宽顶堰流量系数m 值的主要因素为_________________________和________________________。
第八章 堰流及闸孔出流第一节 概 述水利工程中为了宣泄洪水以及引水灌溉、发电、给水等目的，常需要修建堰闸等泄水建筑物，以控制水库或渠道中的水位和流量。
堰、闸等泄水建筑物水力设计的主要任务是研究其水流状态和过流能力。
一.堰流及闸孔出流的概念既能壅高上游水位，又能从自身溢水的建筑物称为堰。
水流由于受到堰坎或两侧边墙的束窄阻碍，上游水位壅高，水流经过溢流堰顶下泄，其溢流水面上缘不受任何约束，而成为光滑连续的自由降落水面，这种水流现象称为堰流。
水流受到闸门或胸墙的控制，闸前水位壅高，水流由闸门底缘与闸底板之间孔口流出，过水断面受闸门开启尺寸的限制，其水面是不连续的，这种水流现象称为闸孔出流。
二.堰流与闸孔出流的水流状态比较堰流与闸孔出流是两种不同的水流现象：堰流时，水流不受闸门或胸墙控制，水面曲线是一条光滑连续的降落曲线。
而闸孔出流时，水流要受到闸门的控制，闸孔上下游水面是不连续的。
对明渠中具有闸门控制的同一过流建筑物而言，在一定边界条件下，堰流与闸孔出流是可以相互转化的，即在某一条件下为堰流，而在另一条件下可能是闸孔出流。
堰流与闸孔出流两种流态相互转化的条件除与闸门相对开度H e有关外，还与闸底坎形式或闸门（或胸墙）的形式有关，另外，还与上游来水是涨水还是落水有关。
经过大量的试验研究，一般可采用如下关系式来判别堰流及闸孔出流。
闸底坎为平顶堰 65.0≤H e 为闸孔出流，65.0>H e 为堰流。
闸底坎为曲线堰 75.0≤H e 为闸孔出流，75.0>H e 为堰流。
式中，H为从堰顶或闸底坎算起的闸前水深，e为闸门开度。
堰流与闸孔出流又有许多共同点：①堰流及闸孔出流都是由于堰或闸壅高了上游水位，形成了一定的作用水头，即水流具有了一定的势能。
泄水过程中，都是在重力作用下将势能转化为动能的过程。
②堰和闸都是局部控制性建筑物，其控制水位和流量的作用。
③堰流及闸孔出流都属于明渠急变流，在较短距离内流线发生急剧弯曲，离心惯性力对建筑物表面的动水压强分布及过流能力均有一定的影响；④流动过程中的水头损失也主要是局部水头损失。
第八章 孔口（管嘴）出流、堰顶溢流和闸孔出流δ ( )( ) 3、只要下游 水位超过宽顶堰堰顶，一定是淹没出流。
( ) 4、两个WES 型实用堰，堰高大于三倍水头，它们的设计水头不等，即d2d1H H ≠，但泄水时d11H H =，d22H H =，则它们的流量系数 m 1=m 2。
( )5、无侧收缩与收缩的实用堰，当水头、堰型及其它条件相同时，后者通过的流量比前者大。
( )6、锐缘平面闸门的垂向收综系数 'ε 随相对开度 He的增大而 ( )(1) 增大 (2) 减小 (3) 不变 (4) 不定7、当实用堰水头 H 大于设计水头 H d 时，其流量系数 m 与设计流量系数 m d 的关系是 ( ) (1) m =m d (2) m > m d (3) m < m d (4) 不能确定8、平底渠道中弧形闸门的闸孔出流，其闸下收缩断面水深 h c0 小于下游水跃的跃前水深 h 1，则下游水跃的型式为 ( )(1) 远离式水跃 (2) 临界式水跃 (3) 淹没式水跃 (4)无法判断9、有两个 WES 型实用堰(高堰)，它们的设计水头分别为 H 1=H d1，H 2=H d2，则它们的流量系数 m 1 与 m 2 之间的关系为 ( ) (1) m 1 > m 2 (2) m 1 < m 2 (3) m 1=m 2 (4)无法确定10、WES 型实用堰 (高堰)，当水头等于设计水头 H d 时，其流量系数 m 等于 ( ) (1) 0.385 (2) 0.49 (3) 0.502 (4) 0.6511、闸孔自由出流的流量公式为 ( ) (1) 230v 2Hg mnb q ε= (2) 230v 2H g mnbq σε=(3) )(20v e Hg nbeq εμ'-= (4) )(20v e Hg mnbeq ε'-=12、宽顶堰的总水头 H 0=2 m ，下游水位超过堰高度 h a =1.0 m ，此种堰流为_______________出流。
第八章 孔口（管嘴）出流、堰顶溢流和闸孔出流1、当 H =2 m ，δ=0.6 m ，如图所示的的建筑物为实用堰。
( )2、当水头及其它条件相同时，薄壁堰的流量大于实用堰的流量。
( )3、只要下游 水位超过宽顶堰堰顶，一定是淹没出流。
( )4、两个WES 型实用堰，堰高大于三倍水头，它们的设计水头不等，即d2d1H H ≠，但泄水时d11H H =，d22H H =，则它们的流量系数 m 1=m 2。
( )5、无侧收缩与收缩的实用堰，当水头、堰型及其它条件相同时，后者通过的流量比前者大。
( )6、锐缘平面闸门的垂向收综系数'ε 随相对开度He的增大而 ( )(1) 增大 (2) 减小 (3) 不变 (4) 不定7、当实用堰水头 H 大于设计水头 H d 时，其流量系数 m 与设计流量系数 m d 的关系是 ( ) (1) m =m d (2) m > m d (3) m < m d (4) 不能确定8、平底渠道中弧形闸门的闸孔出流，其闸下收缩断面水深 h c0 小于下游水跃的跃前水深 h 1，则下游水跃的型式为 ( )(1) 远离式水跃 (2) 临界式水跃 (3) 淹没式水跃 (4)无法判断9、有两个 WES 型实用堰(高堰)，它们的设计水头分别为 H 1=H d1，H 2=H d2，则它们的流量系数 m 1 与 m 2 之间的关系为 ( ) (1) m 1 > m 2 (2) m 1 < m 2 (3) m 1=m 2 (4)无法确定10、WES 型实用堰 (高堰)，当水头等于设计水头 H d 时，其流量系数 m 等于 ( ) (1) 0.385 (2) 0.49 (3) 0.502 (4) 0.6511、闸孔自由出流的流量公式为 ( ) (1) 230v 2H g mnb q ε= (2) 23v 2H g mnb q σε=(3) )(20v e H g nbe q εμ'-= (4) )(20v e H g mnbe q ε'-=12、宽顶堰的总水头 H 0=2 m ，下游水位超过堰高度 h a =1.0 m ，此种堰流为_______________出流。
13、图示 4 种管嘴出流中，出口流速最大的是________，流量系数最大的是_______。
14、影响宽顶堰流量系数 m 值的主要因素为_________________________和________________________。
15、当堰的溢流宽度与上游渠道宽度相等时，称为_______________的堰流，当堰的溢流宽度小于上游渠道宽度时，称为________________的堰流。
16、对于宽顶堰式闸孔出流，当下游水深 t < h c02时，发生________________水跃；当 t > h c02 时，发生____ ___________水跃；当 t =h c02 时，发生_________________水跃。
17、闸孔出流和堰流的水流特征的不同点是___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
18、在下图中绘出宽顶堰淹没出流时的水面曲线示意图。
19、薄壁堰的水流阻力小于实用堰的水流阻力，为何其流量系数却小于后者？20、某溢流坝，共 4 孔，每孔宽度 b =8 m ，各部分高程如图所示。
上游设计水位为 210.0 m ，下游水位为 168.0 m 。
当闸门开启高度 e =5 m 时，求通过溢流坝的流量。
( 968.18m 3/s )21、某宽顶堰式水闸闸门全部开启时，上游水位为 0.6 m ，闸底坂高程为 0.4 m ，河底高程为 0，下游水位为 0.5 m ，流量系数 m =0.35。
不计侧收缩影响。
求水闸的单宽流量 q 。
( 0.141m 3/sm )22、某水库的溢洪道断面为 WES 实用剖面。
溢洪道共五孔，每孔净宽 b =10 m 。
堰顶高程为 343 m 。
上游水位 为 358.7 m ，下游水位为 303.1 m 。
流量系数 m =0.45，侧收缩系数 95.0=ε。
忽略行近流速 v 0。
求通过溢洪道 的流量 q v 。
( 5886.9m 3/s )23、在宽度 B =1 m 的矩形明渠中，前后各装设一矩形薄壁堰(堰高 a 1=1 m)和三角形薄壁堰(堰高 a 2=0.5 m)，如图所示。
水流为恒定流时，测得矩形薄壁堰前水头 H 1=0.13 m ，下游水深 t =0.4 m 。
试求：(1)通过明渠的流量 q v ；(2) 三角堰前水头 H 2。
( 0.0861m 3/s; 0.328m )24、有一溢流堰，堰顶厚度 δ=2 m ，堰上水头 H =2 m ，下游水位在堰顶以下，如图所示。
如上、下游水位及堰高、堰宽均不变、堰宽均不变，当 δ 分别增大至 4 m 及 8 m 时，堰的过水能力有无变化？为什么？ 25、在堰上水头 H 相同的条件下，为何实用堰的流量系数大于宽顶堰的流量系数？26、图示的三个溢流坝，作用水头不同，而其其它条件完全相同，试比较其流系数 m 的大小，并说明理由。
27、简述堰流淹没和水跃淹没的概念，并说明堰流淹没系数σ 和水跃淹没系数σ'的物理意义。
28、某矩形断面渠道中，设一弧形闸门，如图所示。
已知闸前水深 H =14 m ，闸门开度 e =1 m ，闸孔净宽与渠道宽度 b 相等，且 b =3 m ，闸孔垂向收缩系数='ε0.72。
流量系数=μ0.732。
通过设计流量时，渠中正常水深h 0=3 m 。
不计闸前行近流速。
要求：(1)计算闸孔的流量 q v ；(2)判别闸下游水流衔接形式；(3)定性绘出闸上、下的水面曲线，并标明曲线类型。
( 36.38m 3/s; )29、某 WES 剖面溢流坝位于宽顶矩形渠道中，如图所示。
坝高 a =15 m ，坝顶水头 H =2.5 m ，流量系数 m =0.502。
不计侧收缩影响。
坝下游收缩水深 h c0=0.5 m ，下游渠道底坡 i =0.02，糙率 n =0.014，下游水深 t 为均匀流水深。
要求：(1)计算溢流坝的单宽流量 q ；(2)分析坝下游是否发生水跃，说明其水流是缓流还是急流；(3)定性绘出坝下游水面曲线，标明曲线类型。
( 8.79 m 3/sm; c c0h t h 〈〈)30、图示为矩形断面棱柱体渠道中设一平面闸门，已知闸门开度 e =0.3 m ，闸孔流量系数 m=0.98，垂向收缩系数='ε0.615，渠道宽度 b =4 m ，糙率 n =0.02，底坡 i 1=0，i 2=0.02，i 3=0.001。
长度 l 1 很短，l 2、l 3充分长。
临界水深 h c =0.6 m 。
不计闸前行近流速。
要求：(1)判别渠道底坡类型，定性绘出渠中的水面曲线，注明曲线类型；(2)计算闸前水深 H 。
( m 45.3H =)31、图示为一无侧收缩的薄壁堰，其水头为 H 其水舌下缘曲线最高点高出薄壁堰顶 0.112 H 。
若有一实用堰其堰顶曲线与薄壁堰水下缘完全吻合。
若不计行近流速的影响，试证明实用堰流量系数 m 1 与薄壁堰流量系数m 2 之间的关系为 m 1=1.195 m 2。
32、如下图，在矩形明槽中安装一与槽宽相同的矩形薄壁堰，为防止水舌下面形成局部真空，你认为应采取怎样的措施。
33、有一薄壁圆形孔口，其直径mm 10d =，水头m 2H =。
现测得射流收缩断面的直径mm 8d c =，在32.8s 时间内，经孔口流出的水量为0.01m 3，试求该孔口的收缩系数ε、流量系数μ、流速系数ϕ及孔口局部阻力系数0ζ。
(ε=0.64,μ=0.62,φ=0.97,ζ=0.0655 )34、薄壁孔口出流如图所示，直径cm 2d =，水箱水位恒定m 2H =。
试求：（1）孔口流量Q ；（2）此孔口外接圆柱形管嘴的流量c Q ；（3）管嘴收缩断面的真空度。
((1)Q=1.22l/s,(2)Q=1.61l/s, (3)h v =1.5m) 35、水箱用隔板分A 、B 两室如图所示，隔板上开一孔口，其直径cm 4d 1=；在B 室底部装有圆柱形外管嘴，其直径cm 3d 2=，已知m 5.0h ,m 3H 3==，水流恒定出流，试求：（1）21h ,h ；（2）流出水箱的流量Q 。
((1)h 1=1.07m, h 2=1.43m; (2)Q=4 l/s)36、如管路的锐缘进口也发生水流收缩现象。
如64.0~62.0=ε，水池至收缩断面的局部阻力系数06.0=ζ，试证明锐缘进口的局部阻力系数约为0.5。
37、有一平底空船（见图示），其水平面积2m 8=Ω，船舷高m 5.0h =，船自重k N 8.9G =。
现船底有一直径为10cm 的破孔，水自圆孔漏入船中，试问经过多少时间后船将沉没。
(T=393.6s=6.56min )38、为了使水均匀地进入水平沉淀池，在沉淀池进口处设置穿孔墙如图所示，穿孔墙上开有边长为10cm 的方形孔14个，所通过的总流量为122（l/s ），试求穿孔墙前后的水位差（墙厚及孔间相互影响不计）。
(H=0.826m ) 39、沉淀池长m 10L =，宽m 4B =，孔口形心处水深m 8.2H =，孔口直径mm 300d =（见图示），试问放空（水面降至孔口顶）所需时间。
提示：可按小孔口出流计算。
(T=8.83min=530.3s )40、油槽车（见图示）的油槽长度为l ，直径为D 。
油槽底部设有卸油孔，孔口面积为ω，流量系数为μ。
试求该车充满油后卸空所需的卸空时间。
(glDT 23423μ=)41、如图左面为恒定水位的大水池，问右面水池水位上升2m 需多长时间？已知83.0,250,5,3====μmm d m D m H 。
(T=213.35s=3.56min )42、在混凝土坝中设置一泄水管如图所示，管长m 4l =，管轴处的水头m 6H =，现需通过流量s /m 10Q 3=，若流量系数82.0=μ，试确定所需管径d ，并求管中水流收缩断面处的真空度。
(d=1.2m,h v =4.5m ) 43、试用孔口出流的基本公式，推导堰流的基本公式。
44、已知顶角为直角的三角形薄壁堰顶的水头为m m H 30.0~1.0=，试绘制水头流量关系曲线。
