水力学(闻德荪)习题答案第八章

8.1明渠均匀流只能出现在：（b）

（a）平坡棱柱形渠道；（b）顺坡棱柱形渠道；（c）逆坡棱柱形渠道；（d）天然河道中。

8.2水力最优断面是：（c）

（a）造价最低的渠道断面；（b）壁面粗糙系数最小的断面；（c）过水断面积一点，湿周最小的断面；（d）过水断面积一定，水力半径最小的断面。

8.3水力最优矩形渠道断面，宽深比是：（c）

（a）0.5；（b）1.0；（c）2.0；（d）4.0。

8.4平坡和逆坡渠道中，断面单位能量沿程的变化：（b）

（a）>0；（b）<0；（c）=0；（d）都有可能。

8.5明渠流动为急流时：（a）

（a）>1；（b）>；（c）<；（d）<0。

8.6明渠流动为紊流时：（a）

（a）>1；（b）>；（c）<；（d）<0。

8.7明渠水流由急流过渡到缓流时发生：（a）

（a）水跃；（b）水跌；（c）连续过渡；（d）都可能。

8.8在流量一定，渠道断面的形状、尺寸和壁面粗糙一定时，随底坡的增大，正常水深将：（a）

（a）增大；（b）减小；（c）不变；（d）不定。

8.9在流量一定，渠道断面的形状、尺寸一定时，随底坡的增大，临界水深将：（b）

（a）增大；（b）减小；（c）不变；（d）不定。

8.10宽浅的矩形断面渠道，随流量的增大，临界底坡将：（b）

（a）增大；（b）减小；（c）不变；（d）不定。

8.11明渠水流如图8-49所示，试求1、2断面间渠道底坡，水面坡度，水力坡度。

解：  

答：1、2断面间渠道底坡，水面坡度，水力坡度。

8.12梯形断面土渠，底宽=3m，边坡系数=2，水深=1.2m，底坡=0.0002，渠道受到中等养护，试求通过流量。

解：   （m2）

（m）

（m），取（见教材153页表6-4）

∴（m3/s）

答：通过流量m3/s。

8.13修建混凝土砌面（较粗糙）的矩形渠道，要求通过流量=9.7，底坡=0.001，试按水力最优断面设计断面尺寸。

解：  对矩形断面，水力最优断面满足。

∴，∴

∵，取， 

∴， 

（m），（m）

答：断面尺寸为m， m。

8.14修建梯形断面渠道，要求通过流量=1，边坡系数=1.0，底坡=0.0022，粗糙系数=0.03，试按不冲允许流速=0.8，设计断面尺寸。

解：   ∵，∴，（m2）

又∵，即

∴有 

即有 

解得： 

， 

∴（m），（m）

答：断面尺寸为m， m。

8.15已知一钢筋混凝土圆形排水管道，污水流量=0.2，底坡=0.005，粗糙系数=0.014，试确定此管道的直径。

解：  取充满度为，则，。

∴ 

∴（m）

故应取，则由表8-4查得， 

，（m）

故取（mm）

答：管道的直径mm。

8.16钢筋混凝土圆形排水管，已知直径=1.0m，粗糙系数=0.014，底坡=0.002，试校核此无压管道的过流量。

解：  满流时的过流量为：

（m3/s）

对管径为m的输水管，取

由图8-16查得：，∴（m3/s）

解法2：取，则； 

∴（m3/s）

答：无压管道的过流量m3/s。

8.17三角形断面渠道，顶角为90°，通过流量=0.8，试求临界水深。

解：  临界水深满足 

其中， 

∴，取

∴（m）

答：临界水深m。

8.18有一梯形土渠，底宽=12m，边坡系数=1.5，粗糙系数=0.025，通过流量=18，试求临界水深和临界底坡。

解：  

∴

用试算法求解。

临界底坡满足： 

其中： m2

m

m

答：临界水深m，临界底坡。

8.19在矩形断面平坡渠道中发生水跃，已知跃前断面的=，问跃后水深是跃前水深的几倍？

解：  

答：跃后水深是跃前水深的倍。

8.20试分析下列棱柱形渠道中水面曲线衔接的可能形式

解：

8.21有棱柱形渠道，各渠段足够长，其中底坡0<<， >>，闸门的开度小于临界水深，试绘出水面曲线示意图，并标出曲线的类型。

解：

8.22有矩形断面长渠道向低处排水，末端为跌坎，已知渠道底宽=1m，底坡=0.0004，正常水深=0.5m，粗糙系数=0.014，试求：（1）渠道末端出口断面的水深；（2）绘渠道中水面曲线示意图。

解：（1）确定临界水深。

（m）

（m3/s）

∴（m）

（2）计算水面曲线

    0.5    0.4    0.3    0.202

    0.566    0.708    0.943    1.401

    0.25    0.222    0.188    0.144

    56.69    55.58    54.06    51.71

    0.516    0.426    0.345    0.302

    0.236    0.205    0.166

    56.14    54.82    52.

    0.637    0.826    1.172

    0.546    1.107    2.958

    6.69    6.28    3.

（3）渠道水面曲线示意图：

答：（1）渠道末端出口断面的水深为0.202m；（2）渠道中水面曲线示意图见上图。

8.23矩形断面长渠道，底宽=2m，底坡=0.001，粗糙系数=0.014，通过流量=3.0，渠尾设有溢流堰，已知堰前水深为1.5m，要求定量给出堰前断面至水深1.1断面之间的水面曲线。

解：（1）正常水深计算。

∴

迭代计算：

（2）列表计算水面曲线。

    1.1    1.2    1.3    1.4    1.5

    2.2    2.4    2.6    2.8    3.0

    1.3    1.25    1.154    1.071    1.0

    0.524    0.545    0.565    0.583    0.6

    .13    .56    .95    65.29    65.60

    1.195    1.280    1.368    1.458    1.551

    0.5345    0.555    0.574    0.5915

    .345    .755    65.12    65.445

    1.307    1.202    1.1125    1.0355

    7.72    6.21    5.08    4.23

    6.43    6.58    6.67    6.85

（2）水面曲线图。