定性绘出图示管道短管的总水头线和测压管水头线

1、定性绘出图示管道（短管）的总水头线和测压管水头线。

2、绘出图中的受压曲面AB 上水平分力的压强分布图和垂直分力的压力体图。

3、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 α= P y /P x =1.15 ∴ α=49°

合力作用线通过圆弧形闸门的圆心

4、图示一跨河倒虹吸管，正方形断面面积为 A=0.64 m2，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，沿程水力摩擦系数λ

=0.024，上下游水位差 H=3m 。求通过的流量 Q ?

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 g v 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 A

R

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 。 5、如图从水箱接一橡胶管道及喷嘴，橡胶管直径D=7.5cm ，喷嘴出口直径d=2.0cm ，水头

H=5.5m ，由水箱至喷嘴出口的水头损失h w =0.5m 。用压力表测得橡胶管与喷嘴接头处的压

强p=4.9N/cm 2。行近流速v 0≈0，取动能、动量修正系数均为1。

（1）计算通过管道的流量Q ；

（2）如用手握住喷嘴，需要多大的水平力？方向如何？

解：（1）通过流量

以喷嘴出口中心所在水平面为基准面0—0，选取水箱内接近管道入口

满足渐变流条件的1—1断面、喷嘴出口处的2—2断面及橡胶管与喷嘴接

头处的3—3断面。对1—1与2—2列能量方程：

w h g v H +=222

2α

s

m s m h H g v w 8995.9)5.05.5(8.92)(22=-⨯⨯=-= s m s m v d Q 3

33

222101100.38995.902.044-⨯=⨯⨯==π

π

（2）手握住喷嘴需要的水平力 橡胶管流速s m s m D

v d v 7040.08995.9)5.72(22223=⨯== 对喷嘴段3—3与2—2间水体列水平方向的动量方程：

F P P v v Q --=-233322)(ββρ

P 2=0

N N D p P 4754.216075.0410

9.442423=⨯⨯==-ππ

)(323v v Q P F --=ρ

N

N N 8771.187)7040.08995.9(101100.310004754.2163=-⨯⨯-=- 答：用手握住喷嘴需要的握力为187.8771N ，方向水平向左。