7.水跃

第七章 水跃

一、简答题

1 什么叫水跃、波状水跃和完全水跃？

2 实验槽中水流现象如图示，流量不变，如提高或降低一些尾门（尾门之前的水流始终为缓流），

试分析水跃位置是否移动？向前移动还是向后移动？为什么？

图7.2

3 为什么可以利用水跃来消除能量？什么形式的水跃消能效率最高？

二、计算题 1、图示为一矩形断面平底明渠中的水跃，水跃底部有一低坎。已知单宽流量 q = 6 m 2/s 。跃前水深 h 1 =

0.5m ，水流作用在单宽低坎上的总压力2/)(21gh R ρ='。取动量校正系数为1。

(1)求跃后水深h 2； (m 55.3h 2=；无低坎时 h 2=m 59.3 ) ?大多少?

2、已知梯形断面渠道的底宽 b =1m ，边坡系数 m =1。在水平渠段上的水跃共轭水深为 h 1=0.2 m ，h 2=0.6 m ，求通过渠道的流量 q v 。[梯形断面形心的深度 h c =)(6/)23(mh b bh b h ++] (/s m 849.0q 3v = )

3、某矩形断面平底渠道，底宽 b =7 m ，通过流量 q v =40 m 3/s 。若渠中发生水跃时，跃前水深 h 1=0.8 m 。求该水跃的水头损失。 (v 2=40/(7⨯2.5)=2.28m/s ；m 64.0E =∆ )

4、某矩形断面平坡渠道，底宽m b 8=，流量s /m Q 316=，设跃前水深m .h '60=，求跃后水深''h 和水跃长度。( 0.867m; 1.84m )

5、有一底宽为12m 的矩形断面渠道中发生水跃，已知渠底高程为120.43m ，流量s /m Q 360=，测得跃后水位高程为123.5m ，试求水跃中单位体积水体所消耗的能量和消能率。 (29.89KJ/m 3; 48.7%)

6、一直径D =1.0m 的水平无压圆管中发生水跃，已知流量Q =1.0m 3/s ，跃前水深'h 为0.4m ，求跃后水深''h 。(0.802m)

7、试证明，在边坡系数为m 的平底梯形断面明槽中，水跃前、后的水深之间满足以下关系

03]1

3)123[()1)(123()125(22

234=-+-+++++++σηβσββηββηβη 其中 2/5'

2/1'''',,/mh g Q mh b h h ===σβη

8、矩形断面斜坡明槽上发生水跃，假设水跃区水体的重量)(2

1'''h h L K G +=

γ（L 为水跃段长度，K 为修正系数），试推导水跃方程，并证明其跃前、跃后水深满足1812

121'''-+=W h h ，式中)/(],sin /[cos 3'221'''2121gh q Fr h h KL Fr W αθθ=-+=

9、实验水槽中的水流现象如图所示，且流量不变，若提高或降低尾门，试分析水跃位置向哪边移动，为什么？