水力学大作业.doc

水力学大作业 作者：唐 林 学号：1015030022 单位：2010级水利水电二班 2012/6/15 8.9 有一梯形断面的排水渠道，长度为=5800m，底坡=0.0003，糙率=0.025，底宽=10m，边坡系数=1.5，渠道末端设置一水闸，当过闸流量=40时，闸前水深=4.0m。试用分段法计算渠道中水深=3.0m处离水闸的距离。 解：用excel进行的试算法如下三图所示： 表1 （由于图表太长，我只好分三次截图） 其中H的间隔为0.2m 最终由excel算出S=5622.972m，最终约为5623m 综上渠道中水深=3.0m处离水闸的距离为5623m。 9.8 为了灌溉需要，在某河修建溢流坝一座。溢流坝采用堰顶上游为三圆弧段的WES型实用堰剖面。单孔边墩为圆弧形，坝的设计洪水流量为100。相应的上、下游设计洪水流量分别为50.7m和48.1m，坝址处上下游河床高程均为38.5m，坝前河道过水断面面积为524。根据灌溉水位要求，已确定坝址高程为48.0m，求坝的溢流宽度。 解：==0.191 H=50.7-48=2.7m =48-38.5=9.5m =48.1-48=0.1m ∵0.75 ∴故为自由出流 ∵ε,假设流量系数，假设侧收缩系数ε为0.9，将数据带入流量公式算出B为11.25m 此为B的第一次近似值，由于单孔边墩为圆弧形，查表可得为0.7，假设闸 墩墩头为尖圆形，所以=0.25 取水闸为两孔，总净宽为B=11.25m 将B=11.25，=0.7，=0.25，=0.2，以及以及带入上式算出=0.954，将=0.954带入流量公式得出B=10.61m，此为B的第一次试算。 进行B的第二次试算，将B=10.61m带入算出=0.952，然后将=0.952带入ε得出B=10.63m，此为B的第二次试算。 最后再进行一次试算，将B=10.63m带入，得到=0.952，和第二次试算的值相等，所以就是我们所求 在=0.952时，B=10.63m 所以在闸墩墩头为尖圆形时，坝的溢流宽度为10.63m。 10.2 在矩形渠道上修建溢流坝，溢流宽度等于渠低宽度b，已知坝高a=6m，单宽泄流量q=，坝的流量系数m=0.48，流数系数，坝下游明渠水深。试判别堰流与下游水流衔接形式，若需做消能工，拟采用消力墙，试设计其尺寸。 解：（1）临界水深其中=1.0 从题目条件可知：坝的溢流宽度与渠宽相同，可知无侧收缩 假设出流方式为自由出流，所以 ① 有因为b=B 所以 ② 带入数值q=以及m=0.48解得=1.815m 临界水深其中=1.0 =1.815+6=7.815m 用excel进行试算，得到相应的,excel结果见下图 表2 当=7.815时，=0.455m ,之前的假设正确 利用共轭水深关系求 下游水深=2.80m 因为，坝下游发生远离水越，需做消能工。 （2）下面计算消力墙高度（消力墙的流量系数） 又 对s进行试算，得出的结论如下excel所示： 表3 由excel试算可知，s=1.45m 下面计算消力池长度 消力池长度 取 所以消力池的长度为14.52m