[VIP专享]第八章孔口(管嘴)出流、堰顶溢流和闸孔出流_水力学13

第八章孔口（管嘴）出流、堰顶溢流和闸孔出流 ( )

(

)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，但泄水时，d2d1H H ≠d11H H =，则它们的流量系数 m 1=m 2。 ( )

d22H H =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 随相对开度 的增大而

( )'εH e (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) 0.65

11、闸孔自由出流的流量公式为 ( )

(1) (2) 230v 2H g mnb q ε=2

30v 2H g mnb q σε=(3) (4) )(20v e H g nbe q εμ'-=)

(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。，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

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

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 ( 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 。忽略行近流速 v 0。求通过溢洪道95.0=ε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，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 和水跃淹没系数的物理意义。

σσ'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0.72。流量系数0.732。通过设计流量时，渠中正常水深h 0=3 ='ε=μm 。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0.615，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='ε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

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，水头。现测得射流收缩断面的直径，在32.8s 时间

mm 10d =m 2H =mm 8d c =内，经孔口流出的水量为0.01m 3，试求该孔口的收缩系数、流量系数、流速系数及孔口局部阻力系数。εμ?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，水箱水位恒定。试求：（1）孔口流量Q ；（2）此孔口外接cm 2d =m 2H =圆柱形管嘴的流量；（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)

c Q

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；在B 室底部装有圆柱形外管嘴，其

cm 4d 1=直径，已知，水流恒定出流，试求：（1）；（2）流出水箱的流量。

cm 3d 2=m 5.0h ,m 3H 3==21h ,h 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，水池至收缩断面的局部阻力系数，试证64.0~62.0=ε06.0=ζ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，船舷高，船自重。现船底有一直径为2m 8=Ωm 5.0h =kN 8.9G =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，宽，孔口形心处水深，孔口直径（见图示），试问放空m 10L =m 4B =m 8.2H =mm 300d =（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，直径为D 。油槽底部设有卸油孔，孔口面积为，流量系数为。试求该

l ωμ车充满油后卸空所需的卸空时间。 ()g lD T 2342

3μ=

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

。 (T=213.35s=3.56min )

83.0,250,5,3====μmm d m D m H

42、在混凝土坝中设置一泄水管如图所示，管长，管轴处的水头，现需通过流量，若m 4l =m 6H =s /m 10Q 3=流量系数，试确定所需管径，并求管中水流收缩断面处的真空度。 (d=1.2m,h v =4.5m )

82.0=μd

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，试绘制水头流量关系曲线。

m m H 30.0~1.0=45、已知矩形薄壁堰的水头，堰高，使用雷伯克公式绘制水头流量关系曲m b m H 10.1,75.0~10.0==m P 95.0=线。

46、已知WES 堰的流量系数，式中Q 以计，B 和H 以计；试用量纲和谐原则，将

1.4)BH /(Q C 2/3d ==s /ft 3ft 换算为国际单位制时的数值，并求出流量系数的值。

d C m 47、已知矩形薄壁堰建在的矩形水槽中，堰高，堰宽，堰顶水头，下

m 0.5B 0=m 95.0P =m 45.1b =m 45.0H =

游水深，求过堰的流量。 ( Q=0.76m 3/s )

m 45.0h t =48、有一种建在岩石河床上的桩板坝，由埋入河床的钢筋混凝土桩柱和固定于两桩柱之间的松木面板构成，桩柱之间跨度不超过3m ，每米坝宽通过流量不超过。已知上下游坝区河段两岸是直立的块石浆砌挡土墙，河床

s /m 303上游宽，坝宽，通过流量，坝高，（1）当下游水深，试求坝上

m 40B 0=m 30b =s /m 150Q 3=m 3P =m 2h t =水头H ；（2）若洪水期上下游水位差，下游水深，求通过流量为若干？

m 65.1z =m 0.4h t =( (1)H=1.941m, m 0=0.418 ;(2)m 0=0.4256,Q=243.9m 3/s )

49、WES 堰型高坝，坝高，最大水头，设计水头取，下游坝面直线段坡

m 0.107P =m 0.11H max =max d H 85.0H =度。决定采用垂直的上游坝面。试绘制堰顶曲线及坝的全部剖面，并求出曲线长度及直线段长度。75.0m t =c L t L 50、采用上题中的有关数据，若通过的最大流量，堰孔总净宽B 为多少？若每孔定为，

s /m 3100Q 3max =m 10b =应设多少孔？已知闸门为弧形，闸墩和边墩头部都是圆形，墩厚，上游引渠宽。

m 0.2d =m 410B 0=(B=37.5m , 5孔)

51、卧虎山水闸溢洪道，采用低WES 堰。上下游堰高相同，，堰顶高程21.0m ，设计水头

m 0.3P P 1==，在正常库水位时，采用宽的弧形闸门控制泄洪，墩厚，边墩和中墩的的头部都是圆

m 15H d =m 14b =m 0.2d =形的，要求保坝洪水流量时，库内非常洪水位不超过37.5m 。设溢洪道上游引水渠与溢洪道同样宽。s m Q /87703=溢洪道低WES 堰下游接矩形陡槽。问此闸应设几孔？ (B=63m , 5孔 )

52、已知堰高，上游堰面垂直，设计水头，堰面下游直线段坡，若最大工作水头为

m 50P =m 0.8H d =65.0m 1=10m ，孔闸有12孔，每孔净宽，闸墩和边墩的头部为尖圆形，堰上游的引水渠总宽，闸墩厚

m 15b =m 220B 0=，采用WES 堰型，求通过流量应为多少？ (Q=12606m 3/s )m 5.2d =

53、水库的正常高水位为72.0m ，非常洪水位为75.6m ，溢洪道为无闸控制的宽顶堰进口，下接陡槽和消能池。宽顶堰宽60m ，堰坎高，坎顶高程70.6m ，坎顶进口修圆。若堰与上游的引水渠同宽，问上述两种水位时，m 2P =通过的流量为多少？ (Q 1=160.6m 3/s , Q 2=1110.7 m 3/s )

54、水库的平底闸溢洪道，底板高程为122.0m ，要求在水库非常水位为130.4m 时下泄洪峰流量。s /m 1150Q 3=设溢洪道总宽与上游引水渠一样，每孔净宽b 不超过6.0m ，墩厚不超过1.5m ，边墩和闸墩头部为圆形，闸室后接一陡槽，问此闸应设几孔？ (n=5)

55、有一水库的平底溢洪道，有四孔，每孔宽，墩厚，边墩头为半径的1/4圆弧，弧m 0.13b =m 0.3d =m 0.6r =与下游引渠垂直挡土墙联接。中墩头为尖圆形，通过最大流量时，闸门全开，已知溢洪道底坎高程为272.0m ，溢洪道闸室末端接陡槽。问通过特大洪水流量时，库内洪水位将为多少？ (库内洪水位=287.8m )

s /m 6000Q 3=

56、矩形宽顶堰底坎进口边缘为直角，堰壁厚，堰高，堰宽，上下游渠道渠底同高，m 5.6=δm 5.1P =m 0.4b =上游引渠宽，下游水深。试求通过流量时堰顶水头H 。 (H=0.956m )

m 0.8B 0=m 4.2h t =s /m 0.4Q 3=

57、平底闸闸底高程为8.5m ，闸前水位为32.5m ，闸门开度时，闸下游渠水位为30.0m ，下游渠底与闸上m 0.1e =游渠底同高。闸宽，流速系数。求通过平板闸门的流量。 (Q=24.6 m 3/s )

m 5b =95.0=?

58、同上题，如闸门开度，下游水位为31.5m ，其它条件不变，过闸流量应为多少？ (Q=29.9 m 3/s )

m 6.1e =59、弧形闸门四孔，每孔宽，弧半径，闸门转动轴高。闸前水头，闸m 0.13b =m 0.20R =m 9.14C =m 14H =门开度，弧形闸门的底坎为平底，底坎末端紧接跌坎，求通过的流量。 (Q=2925 m 3/s )

m 0.6e =

60、弧形闸门位于有坎宽顶堰上，闸前水头，闸门开度时，为自由出流，闸门净宽，m 60.4H =m 2.1e =m 3.18b =闸门弧面半径，闸门转动轴位于堰顶以上，，求通过的流量。 (Q=137.2 m 3/s )

m 60.7R =m 10.6C =61、岳庄坝泄洪闸，共9孔，孔宽，闸墩厚，墩头圆形，上游引水渠宽约，与边

m 0.5b =m 7.0d =m 0.55B 0=墩以的圆弧相接，闸底板与上游渠底同高，高程为45.50m ，通过最大洪水流量时，闸前水位为

m 0.40r =50.59m ，闸下游水位为48.79m ，下游渠底高程为44.40m 。试求最大洪水流量为多少？ (Q=1016.5 m 3/s )

62、梯形渠道流量，边坡，正常水深，底宽，因要穿过公路底下，拟

s /m 0.2Q 3=5.1m =m h i 2.1=m 6.1b c =建一矩形涵洞，洞底宽，洞长，洞高为1.40m ，涵洞进口平顺，采用八字翼墙，求涵洞进口前渠m 8.0b =m 7=δ道水深H 为多少？ (H=1.39 m )

63、泄洪闸采用低WES 堰，堰前河床高程26.5m ，堰顶高程29.0m ，堰下游河床高程27.0m ，宣泄最大洪水流量时，上游水位33.59m ，下游水位32.55m ，设计水头，堰顶装有弧形闸门，每孔宽

s /m 4000Q 3=max d H 9.0H =，闸墩头为圆形，墩厚，闸前行进流速，边墩。试确定闸孔总宽及孔

m 0.12b =m 60.1d =s /m 0.1v 0=7.0k =ξ数。 (B=202.5 m, 取18孔 )

64、有一双孔平底闸，孔宽，闸前水深，下游水深，，求闸前开启

m 0.3b =m 20.2H =m 80.1h t =97.0=?时的流量。 (Q=7.41 m 3/s )

m 60.0e =

65、有一3孔节制闸，闸前水深，使用3孔一起开启。闸墩厚，孔宽，上游渠宽和m 5.2H =m 60.0d =m 4.3b =闸室同宽，上下游渠底高程和闸底同样，当通过流量时，闸下游水深，流速系数

s /m 6.19Q 3=m 75.1h t =，求闸门开启高度e 。 (e=0.6 m )

95.0=?66、矩形平底渠道中有一闸门，闸前水头，闸门开启高度，假定，问闸下游水深m 05.3H =m 22.1e =95.0=?，及1.98m 时，过闸单宽流量为若干第八章 孔口（管嘴）出流、堰顶溢流和闸孔出流

m 28.2h t =1、 (√) 2、 (×) 3、 (×) 4、 (√) 5、 (×)6、 (√) 7、 (2) 8、 (1) 9、 (3) 10、 (3) 11、(3) 12、自由。 13、 (4)；(3)。14、堰的进口型式；堰高与水头之比 。15、无侧收缩；有侧收缩。 16、远离(驱)式；H a 淹没式；临界式。17、闸孔出流受闸门影响，水面在闸门处不连续；堰流不受闸门影响，水面连续。

19、当上游水位相同时，由图可知薄壁堰的计算水头 H 1 大于实用堰的计算水头 H 2 ，故前者的流量系数小于后者。

20、 ；21、； 23、1、s /m 18.968q 3v =.0q =s m 9.58863s

m 0861.0q 3

v =2、； 24、当δ=2 m 时，，，为实用堰。 当 m 时，m 328.0H 2=122H ==δ5.2H

67.0?δ?δ=4，，仍为实用堰，过水能力不变。当 m 时， ，变为宽顶 224H ==δ5.2H 67.0?δ?δ=8428H ==δ10H

5.2?δ?堰，过水能力减小。 25、宽顶堰流线近似平行直线，堰顶断面压强近似静水压强分布。实用堰堰顶流线为上凸曲线，因受离心力作用，堰顶断面压强小于静水压强，过水能力也大，故流量系数比前者大。

26、设题目所给溢流坝均为高堰。

图(a)： 。 H H =d m m =d 图(b)：

，溢流水舌下缘与堰面脱离，堰面产生负压，过水能力增大， 。

H H ?d m m ?d 图(c)：，溢流水舌下坠，压紧堰面，使堰面压强增大，过水能力减小。 H H ?d m m ?d 27、堰流淹没是指下游水位抬高，使堰的过流能力减小。 水跃淹没是指下游水深 t 大于临界水跃的跃后水深 h c02 而形成淹没水跃。堰流淹没系数； 水跃淹没系数 28、1、 2、 因

vz vy

q q =σ02c 'h t =σs m 38.36q 3v =，，从急流到缓流，发生水跃。又为远离式水跃，即为自由出流，原计算流量正确。

h h c c0?h h c 0?h h c02?03、 因 为缓坡，水面线如图：

h h i i 0??c c ?￠

29、1、q =

30、1、 ，为陡坡；，为缓坡。，闸孔出流为急流。因 很短，只在渠段 1 发生 c 2c 3c c0h 185.0e ?=1l

23123)H 112.0H (g 2b m -= 可得

2231m 195.1)112.01(1m =-=32、在水舌下面靠近下游堰壁安装一与外界相通的通过气孔，使水舌下面的压力与外界大气压相同。 8-1

ε=0.64,μ=0.62,φ=0.97,ζ=0.0655

8-2 (1)Q=1.22l/s,(2)Q=1.61l/s, (3)h v =1.5m

8-3 (1)h 1=1.07m, h 2=1.43m; (2)Q=4 l/s

8-5 T=393.6s=6.56min

8-6 H=0.826m

8-7 T=8.83min=530.3s 8-8 g

2lD 34T 2

3μ=8-9 T=213.35s=3.56min

8-10 d=1.2m,h v =4.5m 8-14〔C d 〕=〔L T -1〕,英制的C d =4.1 ft /s 国际单位制的C d =2.26m /s

2121218-15 Q=0.76m 3/s

8-16(1)H=1.941m, m 0=0.418 ;(2)m 0=0.4256,Q=243.9m 3/s

8-18 B=37.5m , 5孔

8-19 B=63m , 5孔

8-20 Q=12606m 3/s

8-21 Q 1=160.6m 3/s , Q 2=1110.7 m 3/s

8-22 n=5

8-23 库内洪水位=287.8m

8-24 H=0.956m

8-25 Q=24.6 m 3/s

8-26 Q=29.9 m 3/s

8-27 Q=2925 m 3/s

8-28 Q=137.2 m 3/s

8-29 Q=1016.5 m 3/s

8-30 H=1.39 m

8-31 B=202.5 m, 取18孔

8-32 Q=7.41 m 3/s

8-33 e=0.6 m

8-34 (1)Q=3.98 m3/s ,(2)Q=4.98 m3/s

？((1)Q=3.98 m3/s ,(2)Q=4.98 m3/s )