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。