土木水利学复习习题doc.docx
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土木水利学复习习题doc
求渗透系数k值
1、设在现场用注水法测定潜水含水层土壤的渗透系数k值,己知钻孔直径d=30cm,直达不透水层,如图所示,注入流量Q=400cn?
/s,井中水深h0=5m,未注水前天然含水层厚度H=3.5m,影响半径
R=150m,
解:
根据普通完全井的浸润线方程
0.73Q,r—1§^
可得
lg
ro
k=0.73Qh2_H2
:
150
=0.73X400X10-6c2aJ
J—J.J
=6.87X10_5m/s
=0.00687cm/s
2、为降低基坑地下水位,己知潜水层厚度H=10m,k=0.001m/s,井半径rQ=0.1m,
在基坑周围设
井群影响半径
:
8个普通完整井如图,R=500m,渗透系数
总抽水量Qo=O.O2m3/s,求井群中心点
地下水位降深?
解:
各井到中心距离
厂4=r5=30m,r7=r7=20m
ri=6=r(、==36m
z="2-0’732弘[lg/?
_去lg(r2…r8)]
k8
=82.09m2z=9.06m
所以中心点水位降落s=H-z=0.94m
S2
、C K 3、定性画水面曲线,各渠段为长直棱柱形渠。 4、矩形断面渠道,己知: 流景Q=10m3/s,底宽b=5m,粗糙系数 n=0.017,底坡i=0.003。 当渠中水流为均匀流时存哪些方法判别水流7斤L态。 解: 对于矩形渠道,均匀流时各水力要素为: A二bh0=5h0 x=b+2ho=5+2ho 5h() 5+2h0 1 C=_R 1/6 1 0.017 代入明渠均匀流基本公式: Q=AcVRT=^R2/3iI/2 5h 5h 中得10=0.017X(5+2h 2/3 xV0.0003 经试算得明渠均匀流的正常水深ho: h0=1.88m 渠中断面平均流速: Q10 (1)波速法: 在矩形渠道中有K=hQ,则干扰微波的波速: c=Vgh=V9.8xl.88=4.29m/s/.v=1.06 (2)临界水深hk: 在矩形渠道中,临界水深: =0.74m h0〉hk,即明渠中水流为缓流 (3)佛汝德数 v2_1.062 Fr=^/z~9.8x1.88 =0.061 Fr<1.0,即明渠中水流为缓流。 (4)临界底坡ik: •1/2 =bhH, 2/3-1/2 代入己知数值,得4=0.0045 /./=0.003<4=0.0045,为缓坡,其上均匀流为缓流。 5、己知如图所示的文丘里管,管路中通过流量Q=10l/s,d'=5cm,p}=7SAPa,如果使2断面产生真空压强为6.37kPa,问必应为 A+2L=A+2L 772g 其中五二78.4=o.OO8m—==-0.65m 共十/9800’/9.8’ i^=L325m V2 /.T-=1.983m,v-6.23m/sd)v, 由连续方程=一,.•.尖=4.52cma\V2 6、利用毕托管原理测管中心点流速,图中水银压差计的读值 Ah=60mm,求测得流速为多少? 不计阻力。 解: 列流线上A、B两点的元流(流线)伯努利方程 7^87 由水银压差计原理知,(〜+y)-(zA+y)=12-6A/z 戶斤以,u=yj2gxl2.6Ah=3.85m/s 7、恒定水位压力容器内的水由喷嘴射出,顶部压力表读值pM=0.5MPa,喷嘴进口直径£>=O.lm,出口d=0.05m,水深/z=3m, 求喷嘴连接螺栓所受的总拉力(不计摩阻和重量影响)。 解: (本题是能量方程和动量方程的综合运用) 1)计算喷嘴过水断面的流速和流景 列1、3断面能量方程h+¥=令,v3=32.54m/s由连续方程A2v2=A3v3得v2=8.14m/s流景Q-Av2=Av3=0.064m3/s 2)计算喷嘴过水断面的压强和压力 列2、3断面能量方程+=得朽=496.3kPa 断面压力巧=A 兀D1 ~T~ =3.896kN,P3=0 >V3 72g 3)计算喷嘴螺栓总拉力取2、3断面间水体为控制体,水平受力如 为喷嘴对水流的总水平作用力,列水平方向动量方程 P2-R=pQ(v,一v2): .R=3.83kN 水流对喷嘴的作用力和大小相等,方向相反。 螺栓对喷嘴的总拉力和水流对喷嘴的作用力相平衡,所以螺栓所受的总拉力为3.83kN。
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