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五、作图题(在题图上绘出正确答案)1.定性绘出图示棱柱形明渠的水面曲线，并注明曲线名称。
(各渠段均充分长，各段糙率相同) (5分)2、定性绘出图示管道（短管）的总水头线和测压管水头线。
3、定性绘出图示棱柱形明渠的水面曲线，并注明曲线名称。
(各渠段均充分长，各段糙率相同,末端有一跌坎) (5分)6AB 上水平分力的压强分布图和垂直分力的压力体图。
AB7、定性绘出图示棱柱形明渠的水面曲线，并注明曲线名称。
(各渠段均充分长，各段糙率相同)KKi < i 1k i >i 2k六、根据题目要求解答下列各题1、图示圆弧形闸门AB(1/4圆), A 点以上的水深H ＝1.2m ，闸门宽B =4m ，圆弧形闸门半径R =1m ，水面均为大气压强。
确定圆弧形闸门AB 上作用的静水总压力及作用方向。
解：水平分力 P x =p c ×A x =74.48kN 铅垂分力 P y =γ×V=85.65kN,静水总压力 P 2= P x 2+ P y 2, P=113.50kN,tan = P y /P x =1.15 ∴ =49° 合力作用线通过圆弧形闸门的圆心。
2、图示一跨河倒虹吸圆管，管径d ＝0.8m ，长 l =50 m ，两个 30。
折角、进口和出口的局部水头损失系数分别为 ζ1=0.2，ζ2=0.5，ζ3=1.0，沿程水头损失系数λ=0.024，上下游水位差 H =3m 。
若上下游流速水头忽略不gv R l h H w 2)4(2∑+==ξλ计算圆管道断面的水力半径和局部水头损失系数9.10.15.022.0, m 2.04/=++⨯====∑ξχd AR将参数代入上式计算，可以求解得到/s m 091.2 , m /s 16.4 3===∴vA Q v即倒虹吸管内通过的流量为2.091m 3/s 。
HRO BR3、某水平管路直径d 1=7.5cm ，末端连接一渐缩喷嘴通大气(如题图)，喷嘴出口直径d 2=2.0cm 。
1.图示盛水容器，在容器左侧壁安装一测压管右侧壁一U型汞压计，已知容器中心点A的相对压强为50663Pa h=0.2m 试求h1和h2。
解：PA=rh1h1=PA/r=50663/9.8×1000=5.17mH2O建立等压面M-NPM=PA+0.2mH2OPM=PNPA=0.2mH2O=rHgh250663＋0.2×9.8×1000=13.6×1000×h2h2=395㎜=0.395mH202.图示为U形汞压差计，用于量测两水管中A和B两点的压差，已知h=0.36mA和B两的高差△Z=1m,试求A和B两点的压差。
解：建立等压面M-N，M’-N’PM=PA-r水hPB=PN’+r水(hm+h+△Z)PN=PM’+rmhmPM’=PN’ PM=PNPB=PN-rmhm+r水(hm+h+△Z)PA=PM+r水hPB=PA-r水h-rmhm+r水(hm+h+△Z)PA-PB=r水h+rmhm-r水(hm+h+△Z)=3.536mH2O3.如图所示某挡水矩形闸门，门宽b=2m,一侧水深h1=4m,另一侧水深h2=2m,试求闸门上所受到的静水总压力的大小。
解：A1=bh1=2⨯4=8m 2A2=b ⨯h2=2⨯2=4m 2hc1=h1/2=2mhc2=h2/2=1m左侧的水对闸门的作用力大小为F1=rhc1A1=1.0⨯103⨯9.8⨯2⨯8=1.568⨯105N右侧的水对闸门的作用力大小为F2=rhc2A2=1.0⨯103⨯9.8⨯1⨯4=3.920⨯410N闸门所受静水总压力大小F=F1-F2=1.568⨯105-3.920⨯410=1.176⨯105N 方向沿闸门向右yD1=yc1+Ic1/yc1A=h1/2+12/11213bh h bh ∙∙=8/3myD2=yc2+I2/yc2A=h2/2+22/21223bh h bh ∙∙=4/3m 根据惯性矩性质FyD=F1yD1-F2(h1-h2+yD2)117600yD=156800⨯38m-39200(4-2+4/3)yD=2.4m即合力的作用点位于0点下方2.4米处hc1 hc2 yD1 yD2 yD 的位置如图所示4. 设有一股自喷嘴，以速度V 。
水利计算综合练习计算说明书学校：SHUI YUAN系别：水利工程系班级: 水工班姓名: mao学号：指导老师：XXX2013年06月22日目录一、水力计算资料 2公式中的符号说明 3二、计算任务 4任务一： 4绘制陡坡段水面曲线 4⑴.按百年一遇洪水设计 41、平坡段：(坡度i=0) 4① 水面曲线分析 4② 分段求和计算Co型雍水曲线 52、第一陡坡段（坡度i=0.1） 6① 判断水面曲线类型 6② 按分段求和法计算水面曲线 73、第二陡坡段（坡度 i=1/3.02） 8① 判断水面曲线类型 8② 按分段求和法计算水面曲线 8⑵.设计陡坡段边墙 9⑶．按千年一遇洪水校核 111、水平坡段（坡度i=0） 12① 水面曲线分析 12② 分段求和计算Co型雍水曲线 132、第一陡坡段（坡度i=0.1） 14① 判断水面曲线类型 14②按分段求和法计算水面曲线 143、第二陡坡段（坡度 i=1/3.02） 16① 判断水面曲线类型 16② 按分段求和法计算水面曲线 16① 千年校核的掺气水深 17② 比较设计边墙高度与千年校核最高水深的大小 19⑷.绘制水面曲线及边墙 21任务二： 24绘制正常水位至汛前限制水位～相对开度～下泄流量的关系曲线 24 任务三： 26绘制汛前限制水位以上的水库水位～下泄流量的关系曲线 26三、总结 29、水力计算资料：某水库以灌溉为主，结合防洪、供电和发电、设带弧形闸门的驼峰堰开敞式河岸溢洪道。
1.水库设计洪水标准：百年一遇洪水（P=1%）设计相应设计泄洪流量Q=633.8 m^3/s相应闸前水位为25.39 m相应下游水位为4.56 m千年一遇洪水（P=0.1%）校核相应设计泄洪流量Q=752.5 m^3/s相应闸前水位为26.3 m相应下游水位为4.79 m正常高水位为24.0 m,汛前限制水位22.9 m。
2.溢洪道的有关资料：驼峰剖面选用广东省水科所1979年提出的形式（参阅武汉水院水力学教研室编的水力计算手册，P156图3-2-16a）。
水力学画图与计算五、作图题(在题图上绘出正确答案)1.定性绘出图示棱柱形明渠的水面曲线，并注明曲线名称。
(各渠段均充分长，各段糙率相同) (5分)2、定性绘出图示管道（短管）的总水头线和测压管水头线。
3、定性绘出图示棱柱形明渠的水面曲线，并注明曲线名称。
(各渠段均充分长，各段糙率相同,末端有一跌坎) (5分)6、上水平分力的压强分布图和垂直分力的压力体图。
7、定性绘出图示棱柱形明渠的水面曲线，并注明曲线名称。
(各渠段均充分长，各段糙率相同)六、根据题目要求解答下列各题1、图示圆弧形闸门AB(1/4圆), A 点以上的水深H ＝1.2m ，闸门宽B =4m ，圆弧形闸门半径R =1m ，水面均为大气压强。
确定圆弧形闸门AB 上作用的静水总压力及作用方向。
解：水平分力 P x =p c ×A x =74.48kN 铅垂分力 P y =γ×V=85.65kN, 静水总压力 P 2= P x 2+ P y 2, P=113.50kN,tan = P y /P x =1.15 ∴ =49°合力作用线通过圆弧形闸门的圆心。
2、图示一跨河倒虹吸圆管，管径d ＝0.8m ，长 l =50 m ，两个 30。
折角、进口和出口的局部水头损失系数分别为 ζ1=0.2，ζ2=0.5，ζ3=1.0，沿程水头损失系数λ=0.024，上下游水位差 H =3m 。
若上下游流速水头忽略不计，程gv R l h H w 2)4(2∑+==ξλ计算圆管道断面的水力半径和局部水头损失系数9.10.15.022.0, m 2.04/=++⨯====∑ξχd AR将参数代入上式计算，可以求解得到/s m 091.2 , m /s 16.4 3===∴vA Q v即倒虹吸管内通过的流量为2.091m 3/s 。
3、某水平管路直径d 1=7.5cm ，末端连接一渐缩喷嘴通大气(如题图)，喷嘴出口直径d 2=2.0cm 。
水力学常用计算公式精选文档水力学是研究流体在运动中的力学原理，应用于水力工程领域。
在水力学中，常常会用到一些计算公式来估算水流的速度、压力、流量等参数。
下面是一些水力学常用计算公式。
1.流量公式：流量是水在单位时间内通过其中一截面的体积，可以通过流量公式来计算。
常用的流量公式有：- 矩形槽流量公式：Q = b * h * sqrt(2 * g * i)，其中 Q 是流量，b 是槽的底宽，h 是槽的水深，g 是重力加速度，i 是水流的比降。
- 圆管流量公式：Q = (π * d^2 / 4) * sqrt(2 * g * i)，其中 Q 是流量，d 是管道的直径，g 是重力加速度，i 是液面的比降。
2.流速公式：流速是水流通过单位截面积的速度，可以通过流速公式来计算。
常用的流速公式有：- 矩形槽流速公式：v = sqrt(2 * g * i)，其中 v 是流速，g 是重力加速度，i 是水流的比降。
- 圆管流速公式：v = sqrt(2 * g * i)，其中 v 是流速，g 是重力加速度，i 是液面的比降。
3.压力公式：压力是流体对物体单位面积的作用力，可以通过压力公式来计算。
常用的压力公式有：-静水压力公式：P=ρ*g*h，其中P是压力，ρ是液体的密度，g是重力加速度，h是液体的压头。
-动水压力公式：P=ρ*g*h+1/2*ρ*v^2，其中P是压力，ρ是液体的密度，g是重力加速度，h是液体的压头，v是流速。
4.能量公式：能量公式是描述流体在运动中能量守恒的原理，常用于研究水流的流速、压力等参数。
常用的能量公式有：- Bernoulli方程：P + 1/2 * ρ * v^2 + ρ * g * h = 常数，其中 P 是压力，ρ 是液体的密度，v 是流速，g 是重力加速度，h 是液体的压头。
-流线速度公式：v=Q/(A*δ)，其中v是流速，Q是流量，A是截面积，δ是累积端头损失。
以上是一些水力学常用的计算公式，能够帮助工程师在水力工程设计和分析中进行流量、流速、压力等参数的估算。
五、作图题(在题图上绘出正确答案)1.定性绘出图示棱柱形明渠的水面曲线，并注明曲线名称。
(各渠段均充分长，各段糙率相同) (5分)2、定性绘出图示管道（短管）的总水头线和测压管水头线。
3、定性绘出图示棱柱形明渠的水面曲线，并注明曲线名称。
(各渠段均充分长，各段糙率相同,末端有一跌坎) (5分)4、定性绘出图示曲面AＢＣ上水平方向的分力和铅垂方向压力体。
(5分)6AB 上水平分力的压强分布图和垂直分力的压力体图。
AB7、定性绘出图示棱柱形明渠的水面曲线，并注明曲线名称。
(各渠段均充分长，各段糙率相同)KKi < i 1k i >i 2k六、根据题目要求解答下列各题1、图示圆弧形闸门AB(1/4圆), A 点以上的水深H ＝1.2m ，闸门宽B =4m ，圆弧形闸门半径R =1m ，水面均为大气压强。
确定圆弧形闸门AB 上作用的静水总压力及作用方向。
解：水平分力 P x =p c ×A x = 铅垂分力 P y =γ×V=, 静水总压力 P 2= P x2+ P y2, P=,tan = P y /P x = ∴=49°合力作用线通过圆弧形闸门的圆心。
2、图示一跨河倒虹吸圆管，管径d ＝0.8m ，长 l =50 m ，两个 30。
折角、进口和出口的局部水头损失系数分别为 ζ1=，ζ2=，ζ3=，沿程水头损失系数λ=，上下游水位差 H =3m 。
若上下游流速水头忽略不计，求通过倒虹吸管的流量Q 。
HROBR测压管水头总水头线v 0=0v 0=0解： 按短管计算，取下游水面为基准面，对上下游渠道内的计算断面建立能量方程gv R l h H w 2)4(2∑+==ξλ计算圆管道断面的水力半径和局部水头损失系数9.10.15.022.0, m 2.04/=++⨯====∑ξχd AR将参数代入上式计算，可以求解得到/s m 091.2 , m /s 16.4 3===∴vA Q v即倒虹吸管内通过的流量为2.091m 3/s 。
3、某水平管路直径d 1=7.5cm ，末端连接一渐缩喷嘴通大气(如题图)，喷嘴出口直径d 2=2.0cm 。
用压力表测得管路与喷嘴接头处的压强p =49kN m 2，管路内流速v 1=0.706m/s 。
求水流对喷嘴的水平作用力F (可取动量校正系数为1)解：列喷嘴进口断面1—1和喷嘴出口断面2—2的连续方程：得喷嘴流量和出口流速为：sm00314.0311==A v Qs m9.922==A Qv对于喷嘴建立x 方向的动量方程)(1211x x v v Q R A p -=-ρβ 8.187)(3233=--=v v Q A p R ρN水流对喷嘴冲击力:F 与R , 等值反向。
4、有一矩形断面混凝土渡槽，糙率n =，底宽b ＝1.5m ，槽长L ＝120m 。
进口处槽底高程Z 1=52.16m ，出口槽底高程Z 2＝52.04m ，当槽中均匀流水深h 0=1.7m 时，试求渡槽底坡i 和通过的流量Q 。
解： i=（Z 1-Z 2）/L =55.2==bh A m 2d 1v 1Px22 1 1R9.42=+=h b xm52.0==xAR ms /m 06.6412161==R nCv=C (Ri )＝1.46m/s Q= vA=3.72m 3/s 。
5、有一矩形断面混凝土渡槽(n =，底宽b ＝1.5m,槽长L ＝116.5m 。
进口处槽底高程Z 1=52.06m ，当通过设计流量Q ＝7.65m 3/s 时，槽中均匀流水深h 0=1.7m ，试求渡槽底坡和出口槽底高程Z 2？6、图示水箱一侧有一向上开口的短管，箱内水位恒定，水通过管嘴向上喷射。
若管嘴出口至水箱水面的高度h =5 m ，短管的总水头损失是短管流速水头的倍，取动能校正系数α=1。
求管嘴的出流速度v 及此7、求图中矩形面板所受静水总压力的大小及作用点位置，已知水深H=2 m ，板宽B ＝3m 。
8、图示一跨河倒虹吸管，正方形断面，边长b =0.8m ，长 l =50 m ，两个 30。
折角、进口和出口的局部水头损失系数分别为 ζ1=，ζ2=，ζ3=，沿程水头损失系数 λ=，已知通过流量 Q =2.662m 3/s 。
若上下游的行进流速水头忽略不计，求上下游水位差H 。
9、有一水电站引水钢管，管道长度 L=2000 m ，管中水流的流速v=2 m/s ，管道水击波波速C ＝1172 m/s 。
由于管道末端阀门在2秒内完全关闭，产生水击。
10、测定90题图所示。
已知试验段 AB 管曲率半径R ＝d 测AB 两端测压管水头差△h 体体积为0.028m 311、＝120m 。
进口处槽底高程Z 1槽中均匀流水深h 0=1.7m 12、某溢流坝下收缩断面处水深h c =1.1m ，已知单宽流量q ＝14.72m 2/s ，当坝下游水深h t =4.7m 时，1）求对应收缩断面处水深h c 的跃后水深h c22）坝下游发生何种形式的水跃？是否需要修建消能工？解：1)计算临界水深h k ，判断收缩断面和下游水流流态， 81.28.972.143232===g q h kαm 因为收缩断面水深 h c =1.1 m h k 为急流，下游水深h t =4.7m h k 为缓流，所以溢流坝下游必定发生水跃。
2）计算收缩断面处水深h c 的共軛水深h c2h c2＝)181(232-+cc gh q h＝)11.18.972.1481(21.132-⨯⨯+⨯＝5.81m 因为 h c2 h t ，该水跃为远驱水跃。
3）溢流坝下游发生远驱水跃，需要修建消力池。
13、 矩形断面渠道中有一平板闸门，渠宽b ＝3m 。
闸前水深H ＝4m ，闸下收缩断面水深h c =0.8m ， 已知渠道流量Q =18m 3/s 。
取动能和动量校正系数 均为1。
求水流作用于闸门上的作用力。
14、已知如图所示水平安装的文丘里流量计， 已测得压强γ1p =0.5m ，γ2p =-0.2m ，水管的横断面积A 1=0.002m 2，A 2=0.001m 2, 不计水头损失，求通过文丘里流量计的流量 Q 为多少？15、管道直径 d = 10 mm ，通过流量 Q = 20 cm 3/s ，运动粘度= 0.0101 cm 2/s 。
问管中水流流态属层流还是紊流？若将直径改为 d = 30 mm ，水温、流量不变，问管中水流属何种流态？16、有一水电站引水钢管，管道长度 L=2000 m ，管中水流的流速v=2 m/s ，管道水击波波速C ＝1172 m/s 。
由于管道末端阀门在2秒内完全关闭，产生水击。
试判断水击类型；并求管中水击压强水头ΔH 。
17、某矩形断面河道中建筑有一座WES 堰型溢流坝，溢流堰宽b ＝10m ，在设计水头H d =2.50m 时的流量系数为m d =，堰高P 1=16m 。
问：（1）不考虑侧收缩和淹没影响，求通过堰型溢流的流量Q 。
（2）若坝下收缩断面处水深h c =0.8m ，当坝下游水深h t =3.5m 时，坝下游是否发生水跃？如发生水跃，属于何种形式的水跃？是否需要修建消能工？18、有一矩形断面渠道底宽b ＝1.5m ，底坡i ＝，糙率n ＝，当槽中均匀流水深h 0=1.7m 时，试求通过的流量Q 。
19、图示一水平放置的弯管，直径D=0.2 m ，转角α=90°，1－1断面管轴处的动水压强为p 1=40kN/m 2，2－2断面与大气连通，管中流量为Q ＝0.1m 3/s ，求水流通过弯管时对管壁的作用力。
（取动能校正系数和动量修正系数均为1）20、求图中圆弧形闸门AB 所受静水总压力的大小及方向。
已知水深H=4 m ，板宽B ＝2m 。
HAB1122D21、有一浆砌块石的矩形断面渠道，糙率n= ，宽b= 6m，当Q = 14.0m3/s时，渠中均匀水深h = 2m ，试判断渠道中的明渠水流流态。
22、某矩形断面渠道，通过的流量为Q=30m3/s，底宽为b=5m，水深为h=1m，判断渠内水流是急流还是缓流？如果是急流，试计算发生水跃的跃后水深是多少。
23、某矩形断面渠道中建有单孔平板闸门，已知平板闸门的宽度b＝6 m，闸前水深为 H=4m，闸孔流量系数μ=，闸门开度e=0.5m，闸底板与渠底齐平。
（1）不计闸前行进流速水头，按自由出流求过闸流量Q。
（2）若闸下收缩水深h c＝0.4m，下游水深h t=2.5m，判断闸下水跃衔接的形式，并确定是否需要修建消力池？。
门重G=9800N，α=60°，h1 =1m，h2=1.73m。
试求：下游有水时启门力T，25、有一水平放置的管道(如图)。
管径d1=10 cm，d2=5 cm。
管中流量Q v=10 L/s。
断面1处测管高度H=2 m1。
求水流作用于收缩段管壁上的力。
26、有一浆砌块石的矩形断面渠道，糙率n= ，宽b= 5m，当Q = 15.0m3/s时，渠中均匀水深h = 2m ，试判断渠道中的明渠水流流态。
27、有一单孔水闸，平板闸门孔宽＝3.0 m，闸门开度e = 0.5m，闸前水深H＝6.0 m，闸孔流量系数μ=，闸底板与渠底齐平。
不计闸前行进流速水头，按自由出流求过闸流量Q。
28、水温 10。
C 时水流的运动粘滞系数为 = 0.0131 cm 2/s ，水管的直径为 10 cm ，管中流速为 100cm/s ，试判别水流流态。
29、有一矩形断面渠道均匀流，底宽 b =10 m ，水深 h = 3 m ，糙率 n = ，底坡i = 。
如流动在紊流粗糙区，求谢才系数C 和流量Q ，并判别是急流还是缓流。
30、有一虹吸管(如图)。
已知管径d =10 cm ，h 1=1.5 m ，h 2=3 m ，不计水头损失，取动能校正系数α＝1。
求断面c －c 中心处的压强p c 。
32、有一单孔水闸，平板闸门孔宽b ＝3.0 m ，闸门开度e =0.5 m ，闸前水深H ＝6.0 m ，闸孔流量系数μ=，闸底板与渠底齐平。
不计闸前行进流速水头，按自由出流求过闸流量Q 。
33、某单孔WES 型实用堰，孔净宽=18.0 m ，上游堰高P =35m ，堰顶水头H =3.2m ，已知实用堰的流量系数m = ，不考虑侧收缩系数影响。
堰下游收缩断面的水深h c =0.5m ，收缩断面的宽为54m ，下游水位低于堰顶，下游水深h t =3.5m 。
（1） 求通过实用堰的流量Q（2） 确定堰下游水跃衔接形式，说明堰下游是否需要修建消能设施？ （3） 如采用底流式消能，消能池中的水跃应达到什么要求？Hh ch te34、图示直径为 20mm，长 450m 的管道自水库取水并泄入大气中，出口比水库水面低 13 m，已知沿Q 。
