9 明渠恒定流.doc

思考题及答案 一、选择1二、例题4三、问答11一、选择问题1：水力最优断面是：A、造价最低的渠道断面；B、壁面粗糙系数最小的断面；C、对一定流量具有最大断面面积的断面；D、对一定的面积具有最小湿周的断面。问题2：顺坡明渠的底坡i： A、i0； B、i1 B、hhc C、vvc D、 问题： 明渠流动为缓流时：A、Fr1；B、hvc；D、判断：水力坡度J一定为正值。 你的回答： 对 错 选择：水力最优矩形断面，宽深比是：你的回答： A.0.5； B. 2； C.1.0； D. 4。 判断：给水管网中的管流为无压流。你的回答： 对 错 判断：随着水深的增加，断面单位能量必然增加。你的回答： 对 错 判断：明渠的临界底坡与断面的形状、流量、渠道的粗糙率及渠道的实际底坡有关。 你的回答： 对 错 选择：临界底坡ic： 你的回答： A.ic0； B.ichc，水流为缓流。当hh0hc，水面线为M1型壅水曲线。 堰前水深h2 =3.0m为控制水深，因此水深h是向上游逐渐减小。从控制水深h2开始，每段水深差值取，分六段计算。由： 图9-39 在第一段渠道计算中以h2=3.0m ，h1=1.8m ，得： 三、问答想一想：明渠流与满管流最大的区别在于前者是无压流，而后者是有压流。 问题：明渠均匀流的产生条件是什么？有何水力特征？ 参考答案： 明渠均匀流的产生条件是： 1）底坡和糙率沿程不变的长而直的棱柱形渠道； 2）渠道必须为顺坡(i0)； 3）渠道中没有建筑物的局部干扰； 4）明渠中的水流必须是恒定的，沿程无水流的汇入、汇出，即流量不变。 水力特征有： 1）过水断面的形状和尺寸、断面平均流速、流量和水深沿程不变。 2）总水头线、测压管水头线（水面坡度）和渠底线互相平行。问题：为什么只有在正坡渠道上才能产生均匀流，而平坡和逆坡则没有可能？ 参考答案： 水流由于粘性在流动过程中产生了阻力，阻力作负功消耗能量，而在正坡渠道中，因高程降低，重力势能降低可用来克服阻力所损耗的能量。在平坡和逆坡中,重力是不做功或做负功的，无法提供阻力所损耗的能量，所以不可能产生均匀流。问题：水力最优断面有何特点？它是否一定是渠道设计中的最佳 断面？为什么？ 参考答案： 水力最优断面的水力半径是水深的一半，即R=h/2，而对于梯形断面有： ，矩形断面有b=2h。由于在实际中一般，这时即b0，0，=0。单位重量水体机械能基准面可任取，且dEs/ds0。 5.什么是缓流、急流、临界流？如何判别？ 答案： 急流：当明渠中水流受到干扰后，若干扰微波只能顺水流方向朝下游传播，不能逆水流方向朝上游传播，水流只在障碍物处壅起，这种明渠水流称为急流。此时水流流速大于干扰微波的流速，即 。 缓流：当明渠中水流受到干扰后，若干扰微波既能顺水流方向朝下游传播，又能逆水流方向朝上游传播，造成在障碍物前长距离的水流壅起，这时渠中水流就称为缓流。此时水流流速小于干扰微波的流速，即。 临界流：当明渠中水流受到干扰微波后，若干扰微波向上游传播的速度为零，这正是急流与缓流这两种流动状态的分界，称为临界流。即。 缓流、急流、临界流三种流态的的判别式为： （1） （2） （3） （4） （5） 缓流： 急流： 临界流： 注： （1）-（3），（5）适用于均匀流或非均匀流，（4）只适用于均匀流。 6.底坡一定的渠道，是否就能肯定它是陡坡或缓坡？为什么？ 不能，临界底坡的大小与流量断面形状尺寸有关。对一给定渠道，当流量发生变化时，它可以由陡坡变成缓坡，也可以由缓坡变成陡坡。 7.如果正坡棱柱形明渠水流的ES沿程不变，那么水流是否为均匀流？如果ES