第十章有压管道和明槽非恒定流_水力学

第十章

有压管道和明槽非恒定流

10-1

直接水击是指有压管道末端阀门处的最大水击压强

( )

(1) 不受来自上游水库反射波的影响; (2) 受来自上游水库反射波的影响 (3) 受阀门反射波的影响

(4) 不受管道长度的影响 10-2 发

生

间

接

水

击

的

条

件

是

( )

(1) C L T a /< (2) C L T a /> (3) C L T a /2< (4) C L T a /2> 式中 T a 为阀门关闭时间，L 为管道长度，C 为水击波速。 10-3 在

水

击

研

究

中

，

必

须

认

为

( )

(1)液体是可压缩的，管道是刚体 (2)液体是不可压缩的，管道是弹性体 (3)液体和管道都是弹性体 (4)液体是不可压缩的，管道是刚体

10-4 当阀门突然关闭时，水击波传播的第二阶段(即L/C

10-5 减小水击压强的措施有：_______________________；_____________________________。

10-6 某水电站的压力钢管 ，管长 L =328 m ，直径 D =800 mm ，管壁厚度 δ=6 mm 。水轮 机的 静水头 H 0=100 m 。管道末端阀门全开时，通过钢管的流量 q v =2 m 3

/s 。 求阀门 完全 关闭时间 T s =0.6 s 时 的水击压强。(钢管弹性系数 E=19.6×1010 N/m 2，水的弹性系数 E=19.6×108 N/m 2

) ( 3738.8Kpa )

10-7 当管道条件(材料、直径、管长等)、水头、流速相同时，为什么间接水击压强小于直接水击压强？ 10-8 圣维南方程对明渠非恒定渐变流和急变流均适用。 ( )

10-9 明

渠

非

恒

定

流

必

是

非

均

匀

流

。

( ) 10-10 水

坝

瞬

时

溃

决

时

，

坝

的

上

游

将

发

生

( )

( 1 ) 顺涨波 ( 2 ) 顺落波 ( 3 ) 逆涨波 ( 4 ) 逆落波 10-11

明

渠

非

恒

定

渐

变

流

的连续方程为 __________________________________________________________,

式

中

各

项

的

意

义

是

_______________________________________________________________________________________。 10-12 当水位相同时，明渠非恒定流涨水过程中的流量_________(填写大于、等于或小于)落水过程中的流量。

10-13 明渠非恒定流通常以波的形式出现。按波的传播方向可分为____________波和____________波；按水位变化可分为__________波和_____________波。

10-14 对于图示的简单管道系统，试绘制阀门突然开启过程中，水击波传播4个阶段的示意图。

10-15 某水电站压力钢管，管长m L 800=，管径cm D 100=，管壁厚度mm e 20=，水头m H 1000=，水头损失忽略不计。管道末端装有一节流阀门，用以控制水轮机的运转。阀门全开时，管中流速

s m v /2max =。若假定阀门的启闭s T s 1=，试计算（1）初始开度10=τ，终止开度5.0=e τ；（2）初始

开度10=τ，终止开度0=e τ，这两种情况下阀门断面的水头。 ( 189.2m; 339.12m)

10-16 一水电站压力钢管的直径m D 5.2=，管壁厚度mm e 25=，若钢管从水库引水到水电站管道长度

m L 2000=，管道末端阀门关闭时间s T s 3=，问将产生直接水击或间接水击？若关闭时间为6s ，则将产

生什么水击？如在距水电站m L 5001=处设置调压室，阀门关闭时间仍为3s ，这时将产生什么水击？如果阀门关闭前管道通过流量为10m 3/s ，相应水头H 0=90m ，关闭后将产生最大水击压强的增量是多少？计算时不考虑水头损失。

(直接水击 ,间接水击, 间接水击。第二相末的水击压强为最大，其值为42.4m)

10-17 某电站引水钢管的长度m L 950=，水头m H 3000=，阀门全开时管道流速s m v /40=，钢管直径m D 3=，

厚度mm e 25=，已知最大水击压强值产生在第一相末。如果求最大水击压强水头不超过1.25H 0，则阀门关闭时间应为相长r T 的多少倍？设阀门关闭为线性规律。 (T s 至少应为相长的T r 的3.64倍)

10-18 一水平放置的电站引水管道，管径m D 9.0=，管长m L 1296=，上游端与水库相连接，其水头

m H 900=，流量s m Q /7.03=，沿程损失系数02.0=λ，波速s m c 1000=，阀门关闭规律

()v

s T -=1τ，阀门关闭时间s T s 6=。要求计算在关闭指数2,1=y 种情况下，总时间s T e 16=内，管

道水击压强沿程的变化情况。计算时可将管道分为5=N 段。

10-19 试以恒定流与非恒定流流量公式作对比，并引入附加水面坡度概念，说明洪水期水位~流量关系曲线呈现绳套形的原因。

10-20 试证棱柱体渠道非恒定流中的水力坡度J 可以下式表示：

()

t

Q

gA t A gA Q J i F J J p r p ∂∂-∂∂+

-+=1222

式中，p J 为水面坡度；r F 为佛汝德数。

10-21 证明Bi s A

s

A h

z

+∂∂=

∂∂，其中A 为面积，B 为水面宽，i 为底坡。

10-22 在洪水期一般首先出现水面坡度最大值max p J ，然后出现流速最大值max v ，再出现流量最大值max Q ，最后出现水位最大值max z ，请从理论上加以说明。