28
PHẦN 2: BÀI TẬP Bài 2.1 Hai bình thông nhau hở có đường kính khác nhau d 1 = 5cm; d 2 = 10 cm được đổ đầy hai chất lỏng khác nhau, không hoà trộn với nhau có trọng lượng thể tích 1 = 0,001 kG/cm 3 ; 2 = 0,0008 kG/cm 3 . Khoảng cách từ mặt phân chia chất lỏng đến mực chất lỏng trong bình thứ hai là 1m. Xác định độ chênh lệch mực chất lỏng trong hai bình đó. Bài giải Áp dụng công thức 1 2 2 1 h h m h 8 , 0 001 , 0 0008 , 0 1 1 Chênh lệch mực chất lỏng của hai bình là: h = 1 - 0,8 = 0,2 m Bài 2.2 Một ống đo áp ( phía trên hở ) được gắn với thành của bình kín chứa nước, biết áp suất trên mặt chất lỏng trong bình là p 0 = 1,06 atm. Hãy xác định chênh lệch mực nước trong ống đo áp và mực nước trong bình. Bài giải Chênh lệch mực chất lỏng trong ống đo áp và bình áp lực là: m p p h a 6 , 0 9810 98100 1 06 , 1 0 Bài giải 1 Bài 2.3 Vẽ biểu đồ áp suất thủy tĩnh lên thành gãy khúc của bình chứa nước và xác định trị số, độ sâu điểm đặt của áp lực nước lên đoạn gãy khúc ABC có chiều dài 1m ( hình 2-1 ). Biết H 1 = 1,5m; H 2 = 3,5m và = 30 0 . C B A H 1 H 2 Hình 2-1 Vẽ biểu đồ áp suất dư tại các điểm A, B, C được: p A = ( H 1 + H 2 ) = 9810 (1,5 +3,5) = 49050 N/m 2 p B = H 2 = 9810 .3,5 = 34335 N/m 2 p c = 0 Trị số áp lực thủy tĩnh lên thành AB và BC là: P AB = 0,5.( P A + P B ). AB.1 = 0,5.( P A + P B ). H 1 /sin = 0,5 (49050 + 34335 ). 1,5/sin30 0 = 125077,5 N P = 0,5.P . H = 0,5. 34335. 3,5 = C B A H 1 H 2 h D1 h D2

Bai Tap Thuy Luc

  • Upload
    tf503573

  • View
    1.951

  • Download
    11

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Bai Tap Thuy Luc

PHẦN 2: BÀI TẬP

Bài 2.1 Hai bình thông nhau hở có đường kính khác nhau d1 = 5cm; d2 = 10 cm được đổ đầy hai chất lỏng khác nhau, không hoà trộn với nhau có trọng lượng thể tích 1 = 0,001 kG/cm3; 2 = 0,0008 kG/cm3. Khoảng cách từ mặt phân chia chất lỏng đến mực chất lỏng trong bình thứ hai là 1m. Xác định độ chênh lệch mực chất lỏng trong hai bình đó.Bài giải

Áp dụng công thức 1

2

2

1

h

h có m

h8,0

001,0

0008,0

11

Chênh lệch mực chất lỏng của hai bình là:h = 1 - 0,8 = 0,2 m

Bài 2.2 Một ống đo áp ( phía trên hở ) được gắn với thành của bình kín chứa nước, biết áp suất trên mặt chất lỏng trong bình là p0 = 1,06 atm. Hãy xác định chênh lệch mực nước trong ống đo áp và mực nước trong bình.Bài giải Chênh lệch mực chất lỏng trong ống đo áp và bình áp lực là:

m

pph a 6,0

9810

98100106,10

Bài giải

1

Bài 2.3 Vẽ biểu đồ áp suất thủy tĩnh lên thành gãy khúc của bình chứa nước và xác định trị số, độ sâu điểm đặt của áp lực nước lên đoạn gãy khúc ABC có chiều dài 1m ( hình 2-1 ). Biết H1 = 1,5m; H2 = 3,5m và = 300.

C

B

A H1

H2

Hình 2-1

Vẽ biểu đồ áp suất dư tại các điểm A, B, C được:pA = ( H1 + H2 ) = 9810 (1,5 +3,5) = 49050 N/m2

pB = H2 = 9810 .3,5 = 34335 N/m2

pc = 0Trị số áp lực thủy tĩnh lên thành AB và BC là:

PAB = 0,5.( PA + PB ). AB.1 = 0,5.( PA + PB ). H1/sin= 0,5 (49050 + 34335 ). 1,5/sin300 = 125077,5 N

PBC = 0,5.PB. H2 = 0,5. 34335. 3,5 = 60086,2 NĐiểm đặt của áp lực thủy tĩnh lên thành AB và BC là:

hD1 = hD1 =

C

B

A

H1

H2hD1

hD2

Page 2: Bai Tap Thuy Luc

Bài giảiÁp lực nước từ bên trái:

Nhb

P 882902

3.2.9810

2

.. 221

1

Áp lực nước từ bên phải:

Nhb

P 141262

2,1.2.9810

2

.. 222

2

Chiều sâu điểm đặt áp lực

mhhD 23.3

2.

3

211

mhhD 8,02,1.3

2.

3

222

Hợp lực P của P1 và P2: P = P1 - P2 = 88290 - 14126 = 74164 N, lực này hướng từ trái sang phảiMuốn xác định điểm đặt của hợp lực P là hD, cần viết phương trình cân bằng mô men của các lực đối với 1 điểm bất kỳ ( ví dụ điểm B ): P.hD = P1.hD1 - P2 ( hD2 + h1 - h2 ) 74164.hD = 88290. 2 - 14126. ( 0,8 + 3 - 1,2 ) hD = 1,89 mLực nâng ban đầu đối với tấm chắn: T = G + f P = 6600 + 0,3. 74164 = 28849 N

Bài giảiÁp lực nước lên cửa van từ phía thượng lưu:

P1 = NHb

2391192

)5,24.(5.9810

2

)5,2.(. 22221

Chiều sâu tâm áp lực:

hD1 = m31,35,24

5,24

3

222

33

Áp lực nước lên cửa van từ phía hạ lưu:

P2 = NHb

919692

)5,02.(5.9810

2

)5,0.(. 22222

2

H h1

h2

Hình 2-2

Bài 2.4 Tính áp lực nước lên tấm chắn phẳng hình chữ nhật đặt thẳng đứng, kích thước b.H = 3,5m2 m, chiều sâu nước ở thượng lưu h1 = 3m, ở hạ lưu h2 = 1,2m (hình2-2). Tính lực nâng ban đầu T nếu tấm chắn nặng G = 6600N và hệ số mặt sát giữa tấm chắn và khe trượt f =0,3.

h1

h2P2

P1

PhD

1

hD

hD

2

B

H1

H2h

2,5

m

B

P P2P1

Hình 2-3

H1

H2h

Bài 2.5 Xác định áp lực nước và điểm đặt của áp lực lên cửa van của một cống tháo ( hình 2-3 )có chiều cao h = 1,5m, chiều rộng b = 5m, chiều sâu nước trước cống H1 = 4m và sau cống H2 = 2m.

Page 3: Bai Tap Thuy Luc

Chiều sâu tâm áp lực:

hD2 = m4,15,02

5,02

3

222

33

Áp lực nước lên cửa van P = P1 - P2 = 239119 - 91969 = 147150 NMuốn xác định điểm đặt của hợp lực P là hD, cần viết phương trình cân bằng mô men của các lực đối với 1 điểm bất kỳ ( ví dụ điểm B - là điểm thấp nhất của cửa van): - P.hD = - P1.( H1 - hD1 ) + P2 ( H2 - hD2) Hay 147150. hx = 239119 ( 4 - 3,31 ) - 91969 ( 2 - 1,4 ) hx = 0,746mVậy điểm đặt của áp lực thủy tĩnh lên cửa van cách cạnh đáy là 0,746m.

Trong đó:

2

. 21

1

hP

; P1 cách đáy một đoạn x1 = h1/3

2

. 22

2

hP

; P2 cách đáy một đoạn X2 = h2/3

Lấy mô men đối với điểm 0. Gọi a là khoảng cách từ điểm o đặt lực P tới B ta có: M = P1( a - X1 ) - P2 ( a - X2)

M = 03232

. 2221

21

ha

hha

h 2

22

1

32

31

3

1

hh

hha

Thay số vào được ma 8,0)2,12(3

2,1222

33

Bài 2.7 Một tường chắn nước b = 3 m, chân tường ở độ sâu h = 4m, tường nghiêng = 600. Tìm thành phần PX, PZ của áp lực thủy tĩnh.Bài giảiDiện tích hình chiếu đứng của tường là: đ = b.h = 3.4 = 12m2 Thành phần PX của áp lực thủy tĩnh là: Px = hcđ = 9810.2.12 = 205440 N

Thành phần PZ của áp lực thủy tĩnh là: PZ = V = b. 2

.ACh = b. hctg

h.

2

PZ = 9810.3.2

4.4.ctg600 = 135946 N

Bài 2.7 Một cánh cống thẳng đứng hình chữ nhật có cạnh dưới ở độ sâu h2 = 4m, b = 2m. Phân phối rầm ngang của cánh cửa cống để áp lực trên mỗi rầm không quá 68670N.

3

Bài giải Khi độ sâu nước ở thượng lưu h1 = 2m thì nếu cửa van vẫn đứng yên, tức là mô men của áp lực thủy tĩnh đối với trục quay 0 bằng không, ta có: Vậy 0 chính là điểm đặt của áp lực thủy tĩnh P. Ta có: P = P1 - P2

0h1 h2

x2x1

p2

a

p1

p

B

C A

h

Hình 2-16

0h1

h2

Hình 2-4

Bài 2.6 Xác định vị trí trục quay 0 để cửa van phẳng hình chữ nhật tự động mở ra khi độ sâu h1 2m. Biết chiều sâu nước ở hạ lưu h2 = 1,2m.( hình 2-4 )

Page 4: Bai Tap Thuy Luc

Bài giải

Tổng áp lực nước trên cánh cửa cống: P = 2

2bh =

2

429810 2 = 156960 N

Số rầm ngang cần thiết: n = ramP

P =

68670

156960 = 2,2 lấy số rầm n = 3

Tính các độ sâu theo công thức(2 - 28 )

h1 = hn

1= 4

3

1 = 2,31 m ; h2 = h

n

2= 4

3

2 = 3,26 m; h3 = h

n

3= 4

3

3 = 4 m

Vị trí của rầm tính theo công thức (2-30) và (2-31)

zD1 = 3

2h1 =

3

2ì 2,31 = 1,54 m

zD2 = 3

2ì 2

122

31

2

hh

hh

= 3

2ì 22

33

38,226,3

31,226,3

= 2,8 m

zD3 = 3

2ì 2

223

32

33

hh

hh

= 3

2ì 22

33

26,34

26,34

= 3,64 m

Bài giảiÁp lực nước p lên cửa van được xác định từ 3 thành phần: xp , yp , zp . Chọn các trục

như hình vẽ thì yp = 0, do đó P = 22zx pp

Tính Px: Px = hcxx = 2

HbH =

2

. 2bH

Với H = Rsin = 1,5 sin600 1,3m

Px = 2

3,1.8.9810 2

= 66,3.103N = 66,3 kN

Tính PZ PZ = V V là thể tích ABB’ được giới hạn bởi mặt cong AB, mặt thẳng đứng BB’ và đường mặt nước kéo dài AB’

V = ( S0AB - S0BB’ ).b = bHRR

.60cos2

1

360

60. 00

02

= 8.5,0.5,1.3,1.2

1

6

5,1.14,3 2

= 5,545m3

PZ = 9810.5,545 = 54,5.103 N = 54,5 kN

4

H

A

B

0

D

P

B’

R

H bc

a

Hình 2-20

Bài 2.8 Xác định áp lực lên cửa van hình cung tròn AB, bán kính R=1,5m, rộng b = 8m, đường sinh nằm ngang, trục quay 0 nằm ngang với mực nước thượng lưu và góc ở tâm = 600

( hình 2 - 20 )

Page 5: Bai Tap Thuy Luc

P = 22 5,543,66 = 85,8 kN

P hợp với đường nằm ngang một góc = arctg x

z

p

p = arctg

3,66

5,54 = 39023’

Bài 3.1 Một kênh dẫn nước mặt cắt hình thang có chiều rộng đáy b = 8m; hệ số mái kênh m=1,5; chiều sâu nước trong kênh h = 2,5m; lưu tốc trung bình v = 0,8 m/s. Xác định các yếu tố của dòng chảy trong kênh.Bài giải Diện tích mặt cắt ướt: = ( b + mh ) h = ( 8 + 1,5.2,5 ). 2,5 = 29,4 m2 Chu vi ướt: = b + 2h 21 m = 8 + 2.2,5 25,11 = 17,02 m

Bán kính thủy lực: R =

= 02,17

4,29 = 1,73 m

Lưu lượng: Q = v. = 0,8.29,4 = 23,52 m3/s

Bài 3.2 Một kênh dẫn nước, tại mặt cắt ( a - a ) cao trình mặt nước: Z = 10 m; = 1,1; v = 1,34 m/s, . Tính năng lượng đơn vị của dòng chảy tại mặt cắt ( a - a ).Bài giải

Năng lượng đơn vị của dòng chảy tính theo công thức: E = z + p

+ g

V

2

2

Tại mặt nước p = 0 nên có: E = z + g

V

2

2 = 10 +

81,9.2

34,1.1,1 2

= 10,1 m

Bài 3.3 Một ống dẫn nước hình trụ nằm ngang, đường kính ống tăng dần dọc theo dòng từ mặt cắt 1 - 1 đến 2 - 2. Tại mặt cắt 1 -1 có v 1 = 1,9 m/s; tại trục ống p1 = 47088 N/m2. Tại mặt cắt 2 - 2 có v2 = 1,4 m/s; trục ống p2 = 38259 N/m2. Đoạn ống từ mặt cắt 1 - 1 đến 2- 2 dài 20m. Tính tổn thất thủy lực từ mặt cắt 1 - 1 đến 2 - 2. Lấy 1 = 2 = 1,1.Bài giải

Viết phương trình Becnuli cho đoạn dòng chảy từ mặt cắt 1 - 1 đến 2 - 2

Z1 + 1p

+ g

V

2

211

= Z2 + 2p

+ g

V

2

222

+ hw

Xét các điểm tại trục ống có z1 = z2 phương trình trên còn lại:

1p

+ g

V

2

211

= 2p

+ g

V

2

222

+ hw từ đó rút ra:

hw = 1p

+ g

V

2

211

- ( 2p

+ g

V

2

222

) =

81,9.2

4,1.1,1

9810

38259

81,9.2

9,1.1,1

9810

47088 22

= 1 m

Bài 4.1 Kênh AB bằng đất làm việc trong điều kiện giữ gìn và tu sửa bình thường, AB dài 10 km. Mực nước ở đầu A: 8,6m; mực nước ở đầu B: 4,6m. mặt cắt ngang kênh hình thang không thay đổi chiều rộng đáy và mái. Chiều rộng đáy b = 8m; mái kênh m = 2; độ sâu nước chảy trong kênh h = 2m.

Tính lưu tốc và lưu lượng trong kênh nếu dòng chảy trong kênh ổn định và đều.Bài giải

Độ dốc thủy lực của kênh: 0004,010.10

6,46,83

l

hJ d

Diện tích mặt cắt ướt: = ( b + mh )h = ( 8 + 2. 2 ) 2 = 24 m2

Chu vi ướt: mmhb 94,1621.2.2812 22 5

Page 6: Bai Tap Thuy Luc

Bán kính thủy lực: mR 42,194,16

24

Tra bảng được n = 0,025; C = 42,75

Lưu tốc trong kênh: 02,10004,0.42,175,42 RJCV m/s

Lưu lượng trong kênh Q = v = 1,02.24 = 24,5 m3/s

Từ công thức:

H = hW = hd + hc = g

V

d

lc 2

2

Có lưu tốc trong ống

167,112

1,0

20003,0

5.81,9.22

cd

lgH

V m/s

Lưu lượng qua ống làQ = v = v..r2 = 1,167. . 0,052  = 0,00916 m3/s

Bài 5.1 Tìm lưu lượng qua một cống hình chữ nhật có bề rộng b = 2,5m, độ mở của cánh cống a = 0,8m, chiều sâu nước ở thượng lưu h = 2m ( hình 5-7 ). Bài giảiTrọng tâm của lỗ chịu tác dụng của cột nước H là:

H = h - 2

a = 2 -

2

8,0= 1,6m

Như vậy với tỷ số H

a =

6,1

8,0 = 0,5 > 0,1

Theo bảng 4-1 chọn = 0,85. Với H0 H có:

Q = 02gH = 0,85.2,5.0,8 6,1.81,9.2 = 9,8 m3/s

Bài 5.2 Để thoát nước qua một cái đập, người ta đặt một ống ngắn hình trụ tròn có đường kính d = 1m, dài l = 4m, tâm ống đặt cách mặt nước thượng lưu H = 3m ( hình 5- 11 ). Tính lưu lượng.

6

ha

H

Hình 5 - 7

H

Hình 4-1

Bài 4.2 Một ống xi phông lấy nước từ một

bể chứa cao xuống bể chứa thấp ( hình 4-1 ). Xác định lưu tốc và lưu lượng qua ống. Biết ống dài 200m; đường kính bên trong ống d = 100mm; độ chênh mực nước giữa hai bể H = 4m ( H không thay đổi trong quá trình xi phông làm việc ). Lưu tốc và áp suất trên mặt thoáng hai bể coi như bằng nhau. Hệ số sức kháng = 0,03; hệ số tổn thất cục bộ tổng cộng c = 12.Bài giải

Page 7: Bai Tap Thuy Luc

Bài giải

Bài 5.3 Tính lưu lượng trong ống gang thường, biết đường kính ống d = 150 mm, chiều dài ống l = 1000 m, tổn thất cột nước trong ống hd = 5 m.Bài giải

Q = K J

Tra bảng (6-1) được K = 158,4 l/s; =1,7671dm2 = 0,017671 m2

Tính J = l

hd = 1000

5= 0,005; Q = K J = 158,4. 005,0 = 11,2 l/s = 0,0112 m3/s

V = Q

= 017671,0

0112,0 = 0,634 m/s

Tra bảng (6-2) d = 150mm được Vgh = 0,95 m/s. So sánh V < Vgh , như vậy dòng chảy trong ống không thuộc khu vực bình phương sức cản, do đó phải hiệu chỉnh. Với V = 0,634 m/s có 1 = 0,9534

Q = 1 K J = 1 = 0,9534. 11,2 l/s = 10,67 l/s

Bài 5.4 xác định cột nước cần thiết để dẫn lưu lượng 60 l/s qua ống gang thường, biết đường kính ống d = 150 mm, chiều dài ống l = 1000 m.Bài giải

Dùng công thức: hd = 2

2

K

Ql

Lưu tốc trong ống V = Q

= 017671,0

10.60 3

= 3,39 m/s > Vgh = 0,95 m/s

Với d = 150 mm tra bảng (6-1) được 1000/K2   = 0,03985 hay 1/K2   = 0,03985. 10-3

hd = 2

2

K

Ql = 602. 0,03985. 10-3 .1000 = 143,4 m

Bài 6.1 Một cống bê tông cốt thép với mặt cắt ngang tròn đặt dưới đê lấy nước tưới. Cống làm việc dưới hình thức ống ngắn có áp, chảy tự do. Cống có:

l = 10 m d = 1,2m Z1 = 2,4m; Z2 = 1,1m. V0 = 1 m/s; = 1Cửa vào và ra làm vuông góc, tường cánh hạ thấp dần theo mái đê. Tính Q.

Bài giải H = Z1 - Z2 = 2,4 - 1,1 = 1,3 m

H0 = H + g

V

2

20

= 1,3 + 81,9.2

1.1 2

= 1.35m

= cd 1

với: c = V = 0,5; d = d = d

l=

2,1

10.

45

1= 0,2

= 5,02,01

1

= 0,77

7

H0-0

Hình 5 - 11

l

Vì l = 4d nên có thể coi ống ngắn đó như vòi hình trụ tròn gắn ngoài, hệ số lưu lượng của vòi = 0,82Lưu lượng thoát qua đập ( vòi ) là:

Q = = 0,82..0,52  = 4,35 m3/s.Vì H =3m < H0 gh = 9m nên chân không trong vòi được đảm bảo không bị phá hoại.

Page 8: Bai Tap Thuy Luc

Q = 02gH = 0,77. 3,14.0,62 35,1.81,9.2 = 4,5m3 /s

Bài 6.2 Một cống bê tông cốt thép, đặt dưới đê lấy nước, làm việc dưới hình thức ống ngắn có áp chảy ngập. Q = 1,3m3/s; l = 10m; b = 0,9m; h = 0,7m , phần vào và ra không lượn cong. Tính chênh lệch mực nước thượng hạ lưu cống nếu V0 ~ 0Bài giải

Q = 02gZ suy ra Z = Z0 = g

Q

222

2

Với = bh = 0,9.0,7 = 0,63 m2 ; Q = 1,3m3/s

với d = R

l

4 ; R =

= 2.7,09,0

63,0

= 0,197 m d =

197,0.4

10.

45

1= 0,282

c = V + r = 0,5 + 1 = 1,5

= cd 1

= 5,1282,0

1

= 0,749

Z =g

Q

222

2

=

81,9.2.63,0.749,0

3,122 = 0,3m

Bài 6.3 Xác định đường kính của một cống ngầm dẫn nước qua đường ( hình 6-1 ), chảy có áp, với lưu lượng Q = 0,95 m3/s và độ chênh lệch mực nước H = 0,1m. Cống bằng bê tông cốt thép, dài 15m, góc uốn = 300 . Lưu tốc trong kênh thượng lưu v1 = 0,7m/s, ở hạ lưu v2 = 0,8m/s.

Bài giảiViết phương trình Becnuli cho hai mặt cắt 1-1 và 2-2, lấy mặt 0 - 0 ( mặt nước hạ lưu )

là mặt so sánh có:

21

222

211

22 Whg

V

g

VH

Từ đó có: )(2

1 211

22211 VV

ghH W

hW1-1 = hd + hc = hd + hvào + 2huốn + hra =

g

VV

g

V

d

luonvao 22

22

22

V2V1

1

1

2

2Hình 6 - 1

0 0H

8

Page 9: Bai Tap Thuy Luc

Trong đó: vào = 0,5; uốn = 0,2; V - lưu tốc trung bình trong cống; còn

g

VV

2

22

tổn thất cột nước tại cửa ra của cống.Lấy 1 = 2 = 1,1 có:

mVVg

008,07,08,081,9.2

1)(

2

1 22211

222

Thay vào biểu thức đối với H được:

008,02

8,0

22,0.25,0

22

g

V

g

V

d

lH

Giả thiết d = 1,2m có: = r2 = 3,14. 0,62  = 1,131 m2

V = Q/ = 0,95/1,131 = 0,84 m/sCống bê tông cốt thép có = 1/45Và kết quả là:

mH 048,0008,0

81,9.2

8,084,0

81,9.2

84,09,0

2,1

15

45

1 22

1

H1 = 0,048m < H = 0,1 m phải giả thiết lại trị số đường kính khác nhỏ hơn 1,2 m. Kết qua tính toán trong bảng sau:

d(m) ( m2 ) V (m/s) H1

0,8 0,503 1,89 0,2980,9 0,636 1,49 0,1691,0 0,785 1,21 0,1031,2 1,131 0,84 0,048

Theo số liệu trong bảng tìm được d = 1,0m, khi đó V = 1,21m/s.

Bài 7.1 Tính Q và v của một kênh có mặt cắt hình thang nếu cho :

n = 0,025 , i= 0,0002, m = 1,25,

b = 10m, h = 3,5m.

Bài giảiTính các yếu tố mặt cắt :

= ( b + mh ).h = (10 + 1,25.3,5 ).3,5 = 50,3m2

= b + 2h 21 m = 10 + 2.3,5. 225,11 = 21,2 m

R =

= 2.21

3,50 = 2,37 m

Với R = 2,37m và n = 0,025 tra bảng tính C theo Paplôpxki được C = 47,12 m1/2/s.

Q = C Ri = 50,3.47,12 0002,0.37,2 = 51,6 m3/s

v = Q

= 3,50

6,51 = 1,025 m/s

Bài 7.2 Tính độ dốc i của một kênh hình thang, biết:

b =1,2m ; h = 0,8 m; m = 1; n = 0,025; Q = 0,7 m3/s.

9

Page 10: Bai Tap Thuy Luc

Bài giải: = ( b + mh ).h = (1,2 + 1.0,8 ).0,8 = 1,6m2

= b + 2h 21 m = 1,2 + 2.0,8. 211 = 3,46m

R =

= 46,3

6,1 = 0,46m

Với R = 0,46 m và n = 0,025 tra bảng tính C được C = 33,26 m1/2/s.

i = RC

Q22

2

=

46,0.26,33.6,1

7,022

2

= 0,000376 = 3,76.10-4

Bài 7.3 Tìm chiều rộng đáy b của một kênh dẫn nước mặt cắt hình thang, biết: Q = 5,2m3/s; i = 0,0006; n = 0,025; m = 1; h = 1,2 m.

Bài giải

K* = i

Q =

0006,0

2,5 = 213 m3/s;

= ( b + mh ).h = (b + 1.1,2 ).1,2 = 1,2b + 1,44 = b + 2h 21 m = b + m’h = b + 2,83.1,2 = b + 3,39

R =

Bảng tính trị số b cho kênh hình thang theo phương pháp thử dần

b(m) (m2) (m)R =

; m C(m0,5/s) K(m3/s)

0,0

1,0

2,0

3,0

3,85

4,0

1,44

2,64

3,84

5,04

6,06

6,24

3,39

4,39

5,39

6,39

7,24

7,39

0,425

0,577

0,711

0,789

0,838

0,843

33,42

35,77

37,38

38,20

38,65

38,69

31,4

74,6

121

171

214

220

Bài 7.4 Tính chiều sâu chảy đều trong kênh hình thang, biết:

Q = 3m3/s; m = 1; i = 0,001; b = 2m; n = 0,017

10

50

100

200

10

2 3 4

b (m )

K m3/s K= 214m3/s

b =

3,8

5m

Hình7 - 3

Trong bảng trên C được tính theo công thức của Agrôxkin.

Bảng tính trên cho thấy với b = 3,85m thì K = 214 m3/s 213 m3/s. Như vậy phép thử dần cho kết quả b = 3,85m.Nếu cần tính lưu tốc thì:

V = = = 0,86 m/s

Page 11: Bai Tap Thuy Luc

Bài giải:

1. Tính hàm số F: F = i

Q

m04

1=

312,7

1

001,0

3 = 13 m3/s;

2. Căn cứ F = 13 m3/s và n = 0,017, tra phụ lục Vb tìm được Rln = 0,564m

3. Tính lnR

b=

564,0

2 = 3,55

4. Căn cứ lnR

b=3,55 và m = 1, tra phụ lục Vc tìm được

lnR

h = 1,488

5. Tính hh = 1,488, Rln = 1,488.0,564 = 0,84m

Bài 7.5 Tìm hpg cho kênh hình chữ nhật, nếu biết: b = 4m; Q = 0,8m3/s; = 1Bài giải

Lưu lượng đơn vị q = b

Q =

4

8,0 = 0,2 m3/s/m

Tra phụ lục VI, ứng với q = 0,2 m3/s/m; = 1 tìm được hpg = 0,16m

Bài 7.6 Tính chiều sâu phân giới trong kênh hình thang nếu có: b = 5m; m = 1,5; Q = 6,6m3/s; = 1,1. Với h = 0,7m thì trạng thái dòng chảy là chảy xiết hay chảy êm.Bài giải Lưu lượng đơn vị chảy qua mặt cắt chữ nhật có chiều rộng bằng chiều rộng đáy kênh hình

thang là: q = b

Q =

5

6,6 = 1,32 m3/s/m

Với q = 1,32 m3/s/m; = 1,1 tra được hpgn = 0,58m

Tính n = b

mhpgn = 5

58,0.5,1 = 0,174

Từ trị số n = 0,174 tra phụ lục được f(n) = 0,945Chiều sâu phân giới ở mặt cắt hình thang:

hpg = f(n).hpgn = 0,945. 0,58 = 0,53Có h = 0,7 > hpg = 0,53 Vậy dòng chảy trong kênh là dòng chảy êm.

Bài 7.7 Một kênh lăng trụ mặt cắt hình thang có b = 10m; m = 1,5; i = 0,0007; n = 0,03. Người ta xây dựng trên kênh một đập tràn làm cho nước trong kênh dâng cao lên, ứng với lưu lượng Q = 24,3 m3/s thì mực nước ở trước đập dâng cao hơn mực nước dòng đều 2m. Tính chiều dài đường mặt nước của dòng không đều do xây đập.Bài giải1. Tính h0 và hpg

Theo cách tính ở bài ( 7.1 ) và ( 7.2 ) tìm được chiều sâu chảy đều h0 = 1,75m;

K0 = 0C00R = 920 m3/s; hpg = 0,8m.

Chiều sâu ở cuối kênh ( trước đập ) là: h2 = h0 + 2 = 1,75 + 2 = 3,75mSo sánh ba chiều sâu h2 ; h0; hpg: h2 = 3,75m > h0 = 1,75m > hpg =0,8mVậy đường mặt nước là đường nước dâng a1. 2. Tính số mũ thủy lực x và J

Lấy h1 = h0 + 0,01 = 1,75 + 0,01 = 1,76m.

11

Page 12: Bai Tap Thuy Luc

h = 2

21 hh =

2

75,376,1 = 2,76m

= ( b + m h ) h = ( 10 + 1,5.2,76 ). 2,76 = 39 m2 = b + 2 h 21 m = 10 + 2. 2,76 25,11 = 19,94m

R = 94,19

39 = 1,96m

Với R = 1,96m và n = 0,03 tra phụ lục tìm được C = 38,45 m1/2/s

k = RC. = 39.38,45 96,1 = 2100 m3/s

B = b + 2m h = 10 + 2.1,5. 2,76 = 18,28m

J =

g

BCi ...2

= 94,19.81,9

28,18.45,38.0007,0.1,1 2

= 0,107

x = 20

0

lglg

lglg

hh

kk

275,1lg76,2lg

920lg2100lg

= 3,62

3. Tính và tra phụ lục tìm ()

1 = 0

1

h

h =

75,1

76,1 = 1,005 2 =

0

2

h

h =

75,1

75,3 = 2,14

Tra phụ lục VII tìm được ()1 = 1,005 và x = 3,5 tra được (1) = 1,2792 = 2,14 (2) = 0,055

4. Tính chiều dài đoạn nước dâng từ mặt cắt có h1 = 1,76m đến mặt cắt có h2 = 3,75m

0h

il = 2 - 1 - ( 1 -J )(2) - (1)

l = 279,1055,0107,01005,114,20007,0

75,1 = 5557m

Bài 7.8 Một đoạn kênh lăng trụ mặt cắt hình thang có: b = 10m; m = 1,5; i = 0,0007; n = 0,03. Người ta xây dựng trên kênh một đập tràn làm cho nước trong kênh dâng cao lên, ứng với lưu lượng Q = 24,3 m3/s thì mực nước ở trước đập dâng cao hơn mực nước dòng đều 2m. Nếu cách đập 2588m thì chiều sâu nước trong kênh là bao nhiêu?Bài giải1. Tính h0 và hpg

Ví dụ trước đã tính được h0 = 1,75m; K0 =920 m3/s; hpg = 0,8m và đã xác định được đường mặt nước có dạng đường nước dâng a1.2. Giả thiết h1 = 2,25m và với h2 = 3,75m. Tính các trị số trung gian

h = 2

21 hh m3

2

75,325,2

= ( b + m h ) h = ( 10 + 1,5.3 ). 3 = 43,5 m2

= b + 2 h 21 m = 10 + 2. 3 25,11 = 20,81m

R = 81,20

5,43 = 2,1m

Với R = 2,1m và n = 0,03 tra phụ lục tìm được C = 38,95 m1/2/s k = RC. = 43,5.38,95 1,2 = 2455 m3/s

12

Page 13: Bai Tap Thuy Luc

B = b + 2m h = 10 + 2.1,5. 3 = 19m

J =

g

BCi ...2

= 81,20.81,9

19.95,38.0007,0.1,1 2

= 0,098

x = 20

0

lglg

lglg

hh

kk

= 275,1lg3lg

920lg2455lg

= 3,64

3. Tính và tra phụ lục tìm ()

1 = 0

1

h

h =

75,1

25,2 = 1,28 2 =

0

2

h

h =

75,1

75,3 = 2,14

Tra phụ lục VII tìm được ()1 = 1,28 và x = 3,6 tra được (1) = 0,252 = 2,14 và x = 3,6 tra được (2) = 0,055

Thay các trị số 1; 2; J; (1); (2) vào phương trình ( 7-32 ) được:

75,1

2588.0007,0 = 2,14 - 1,28 - ( 1 - 0,098 ) 0,055 - 0,25 có: 1,0352 1,0357

Vậy h1 = 2,25 là chiều sâu đã tìm được ở cách đập 2588m.

Bài 7.9 mặt cắt ngang lòng sông sau khi đo đạc đã vẽ được trên hình ( 7-15 ). Tính diện tích mặt cắt ướt, chu vi ướt và bán kính thủy lực ứng với mực nước đã cho trên hình vẽ.

Chu vi ướt = B + 2htb = 60 + 2.4,66 = 69,32m

Bán kính thủy lực

R = B

=

32,69

280 = 4,3m

Bài 8.1 Tính độ sâu liên hiệp sau nước nhảy h2 ( h" ) trong kênh hình chữ nhật biết:Q = 10,8 m3/s; b = 3m; h' = 0,7m; = 1,1.

Bài giải

Tính hpg = 32

2

gb

Q = 3

2

2

3.81,9

8,10.1,1 = 1,13m

h" = h2 =

181

2

3

1

1

h

hh pg =

17,0

13,181

2

7,03

= 1,71m

Bài 8.2 Tính độ sâu liên hiệp sau nước nhảy h2 ( h" ) trong kênh hình thang biết:Q = 54,3 m3/s; b = 7m; h'= h1 = 0,8m; = 1,1; m = 1.

Tính theo công thức của Rakhmanôp:

13

B5m

2m

Hình 7-15

Trên hình vẽ đếm được 28 ô vuông, chiều rộng mặt nước B = 60 m. như vây:Diện tích mặt cắt ướt bằng:

= 28.2.5 = 280m2 Chiều sâu trung bình

htb = = = 4,66m

Page 14: Bai Tap Thuy Luc

q = 7

3,54

b

Q 7,76 m3/s/m

Với = 1,1 thì hpgn = 1,886m 7

886,1.1

b

mhpgnn = 0,27

Tra phụ lục được f( n) = 0,917 hpg = f( n) hpgn =0,917. 1,886 = 1,73mTrường hợp này chưa biết h” nên dùng công thức

2

1

= 0,17 + 0,831 với 1 = h’/hpg = 0,8/1,73 = 0,463

2

1

= 0,17 +0,83. 0,463 2 = 1,805 h” = hpg2 = 1,73.1,805 = 3,12m.

Bài 9.1 Tính lưu lượng dòng chảy không ngập qua đập tràn thực dụng loại II, biết: b = 12m; H = 0,8m; 2

0V /2g 0;cột nước thiết kế đập là Htk = 1,6m. Bài giải Lưu lượng qua đập tràn được tính theo công thức:

Q = m b g2 H03/2

Với H0 = H = 0,8mVì H Htk nên phải tính lại hệ số lưu lượng m. Với H/Htk = 0,8/1,6 = 0,5 < 0,8 có:

'H = 0,785 + 0,25

tkH

H = 0,785 + 0,25.0,5 = 0,91

m = 0,49 'H = 0,49.0,91 = 0,446

Lưu lượng qua đập tràn là:Q = 0,446.12.4,43.0,83/2 = 16,96 m3/s

Bài 9.2 Tính cao trình mực nước thượng lưu một đập tràn khi lưu lượng qua đập là 30 m3/s. Biết đập tràn thực dụng mặt cắt kiểu Crigiơ - Ôphixerôp loại II, cao trình sân trước đập là 10m; cao trình đỉnh đập là 15m, đập có một khoang tràn b = 10m; mố đập lượn tròn, cao trình mặt nước hạ lưu đập là 12m; chiều rộng mặt nước kênh trước đập là 15m.Bài giải Lưu lượng được tính theo công thức:

Q = n m b g2 H03/2

Giải theo phương pháp gần đúng:Bước đầu coi như không có co hẹp ngang ( n = 1 ) để tính H0

Từ công thức Q = m b g2 H03/2 rút ra H0 =

3/2

2

gmb

Q=

3/2

43,4.10.49,0

30

= 1,24m

n = 1 - a 0

0

Hb

H

= 1 - 0,11

24,110

24,1

= 0,988

Tính lại H0 sau khi đã có n

H0 =

3/2

2

gmb

Q

n=

3/2

43,4.10.49,0.988,0

30

= 1,25m

Tính lại n với H0 = 1,25m

n = 1 - 0,1125,110

25,1

= 0,988

Lưu tốc tiến tới tính gần đúng là:

14

Page 15: Bai Tap Thuy Luc

V0 = )( 1PHB

Q

)( 10 PHB

Q

= )525,1(15

30

= 0,32 m/s

H = H0 - g

V

2

20

= 1,25 - 81,9.2

32,0.1,1 2

= 1,193m.

Cao trình mực nước thượng lưu đập: t = 15 + 1,193 = 16,193 m.

Bài 9.3 Tính lưu lượng chảy qua đập tràn đỉnh rộng không ngập, ngưỡng đập có dạng như hình 1 của bảng 9-6. Biết n =1; b = 4m; H =1m; V0

2/2g 0; p1 = 0,6m.Bài giải: Lưu lượng được tính theo công thức:

Q = mb g2 H03/2

Với P1/H = 0,6/1 = 0,6, tra bảng 9-6 hình 1 được m =0,35Vậy Q = 0,35. 4. 4,43. 13/2 = 6,2 m3/s.

Bài 9.4 Tính lưu lượng tháo qua một đập tràn đỉnh rộng, biết chiều rộng tràn bằng chiều rộng kênh dẫn (b=B=5m); chiều cao đập p1 = p = 1m; chiều sâu nước trước đập ht = 2,6m; phần vào đập tường bên làm lượn tròn r/H = 0,2; chiều sâu nước hạ lưu hh = 2,5m.Bài giải

- Tính gần đúng lần đầu với H0 HH = H0 = ht - p1 = 2,6 - 1 = 1,6m

Với r/H = 0,2 và P1/H = 1/1,6 = 0,625 tra bảng 9-6 được m = 0,37Giả thiết dòng chảy tự do có:

Q = mb g2 H03/2 = 0,37. 5. 4,43.1,63/2 = 16,6 m3/s.

- Tính gần đúng lần haiV0 = Q/t với t = B.ht = 5. 2,6 = 13m2 ( coi kênh thượng lưu hình chữ nhật ) V0 = 16,6/13 = 1,27 m/s

H0 = H + V02/2g = 1,6 +

81,9.2

27,1.1,1 2

= 1,683 m

Kiểm tra điều kiện chảy: = hn = hh - P = 2,5 - 1 = 1,5 m

89,0683,1

5,1

0

H.

Với m = 0,37 tra bảng 9-8 được K2 = 0,75. Với 75,089,0 20

KH

chảy ngập.

Q = n mb g2 H03/2

Tính hệ số ngập n

6,05,2

5,1

hhh hbh

bb

Với = 0,6 và /H0 = 0,89 tra bảng 9-9 tìm được hệ số ngập n = 0,945Do đó: Q = 0,945. 0,37. 5. 4,43. 1,6833/2 = 16,9 m3/s.

- Tính lại gần đúng lần 3V0 = 16,9/13 = 1,3 m/s

H0 = H + V02/2g = 1,6 +

81,9.2

3,1.1,1 2

= 1,686 m

15

Page 16: Bai Tap Thuy Luc

Q = 0,945. 0,37. 5. 4,43. 1,6863/2 16,9 m3/s.

Bài 9.5 Tính chiều rộng đáy của một cống lấy nước trên kênh, nếu lưu lượng Q = 0,5 m3/s; H = 0,6m trong trường hợp cống làm việc dưới dạng đập tràn đỉnh rộng chảy không ngập. Cống có một khoang, mố bên dạng vuông góc, ngưỡng cống P1 = 0,3m, V0

2/2g =0.

Bài giải Q = n mb g2 H0

3/2 Với P1/H = 0,3/0,6 = 0,5 tra bảng 9-6 được m = 0,354

0

01Hb

Han

Giả thiết n = 0,65 sẽ tính được:

2/302 Hgm

Qb

n = m1,1054,1

6,0.43,4.354,0.65,0

5,02/3

Kiểm tra lại n 647,06,01,1

6,011

n

Vậy b = 1,1 m.

Tra bảng 9-7 được m = 0,32 và tra bảng 9-8 được k2 = 0,88.Với /H0 = 0,9 > k2 = 0,88 thì dòng chảy qua cống bị ngập. Lưu lượng qua cống

được tính theo công thức: Q = n mb g2 H03/2

Trong đó hệ số co hẹp ngang được tính vào hệ số lưu lượng m

16

hV0

thz

hh

bk b’

b’

t

Bài 9.6 Một cống điều tiết trên kênh ( hình 9-16 ), có đáy cống bằng đáy kênh , làm việc dưới dạng đập tràn đỉnh rộng. Tính chiều rộng cống, biết: Q = 20m3/s, bk = 8m, h= 2m, m = 1,5; z = 0,2m.Bài giải Diện tích ướt kênh thượng lưu: t = ( b + mh )h = ( 8 + 1,5. 2,2 ). 2,2 = 24,86m2

Lưu tốc tiến tới: V0 = Q/t = 20/24,86 = 0,81m/sTổng cột nước H0 = H + V2/2g H0 =2,2+1.0,812/19,62 = 2,233mKiểm tra trang thái chảy

Hình 9- 16 có phần vào tường vuông góc. Lấy trường hợp sơ bộ bất lợi nhất b = 0 có b/B = 0.

Hình 9-16

Page 17: Bai Tap Thuy Luc

n mb = 2/302 Hg

Q m35,1

233,2.43,4

202/3

Bài toán được giải theo phương pháp thử dần như sau:Tự cho b/B, ví dụ b/B = 0,6, tra bảng 9-7 được m = 0,34 và bảng 9-8 được k2 = 0,84

B = bk + mh = 8 + 1,5. 2,2 = 11,3mb = 0,6 B = 0,6. 11,3 = 6,8m

Tính lại các hệ số ứng với b/B = 0,6 ( tức b = 6,8m )

h

b 62,0

2.2.5,18

2.8,6

Với = 0,62 và /H0 = 0,9 tra bảng 9-9 được n = 0,91.Tính lại n mb = 0,91. 0,34. 6,8 = 2,1m . Kết quả 2,1m khác xa 1,35m, vậy giả thiết b/B = 0,6 chưa đúng. Tiếp tục giả thiết các trị số b/B khác. Quá trình tính toán lặp lại như trên, kết quả tính toán ghi theo bảng dưới đây:

b/B B (m) m K2h

b

n n mb

0,60,50,4

6,805,654,50

0,3400,3350,333

0,840,850,86

0,620,510,41

0,910,910,92

2,101,731,36

Từ bảng trên có thể lấy b/B = 0,4, tức b = 4,5m là kết quả phải tính

Bài 10.1Tính lưu lượng Q chảy dưới cửa cống phẳng với H = 2,5m; V0 0 ; a = 0,5m; hh = 2m; b=2,8m; = 0,9; = 1; không có co hẹp ngang.Bài giải Với a/H = 0,5/2,5 = 0,2Tra bảng ( 10-1 ) được = 0,62 và c = 0,534

hc = a = 0,62. 0,5 = 0,31mhc =cH0 = 0,534. 2,5 = 1,335mhc < hh nên cống ở trạng thái chảy ngập

ZhHgabQ 02 = = 0,62. 0,9 = 0,558

2402 MM

HMhh hZ

ch

ch

hh

hhaM

224 85,0

31,0.2

51,025,0.558,0.4 22

mhZ 86,12

85,0

4

85,05,285,022

Q = 0,558. 0,5. 2,8. 4,43. 86,15,2 = 2,76 m3/s

Bài 10.2

17

Page 18: Bai Tap Thuy Luc

Tính độ mở cửa cống ( a ) để tháo lưu lượng Q = 2,25m3/s dưới cửa cống phẳng lộ thiên với H = H0 = 2,5m; b = 4,3 m; hh = 2,0m; = 0,95Bài giải Xác định chế độ chảyGiả thiết chảy tự do để xác định hc và hc

2/3

0

)(H

qF c

143,05,2.95,0.3,4

25,22/3

c = 0,323 hc =cH0 = 0,323. 2,5 = 0,8mhc < hh như vậy giả thiết hình thức chảy tự do như trên không đúng, mà ở đây là chảy ngập. So sánh Z0 với 0,67 hpg.

Z0 = H0 - hh = 2,5 - 2,0 = 0,5m

mg

qhpg 68,0

81,9.3,4

25,2.1,13

2

2

3

2

Z0 = 0,5m > 0,67 hpg = 0,67. 0,68 = 0,456m như vậy hình thức chảy là chảy ngập có nước nhảy ngập. Do đó phải dùng các công thức( 10 - 7b ); ( 10 - 8 );( 10 - 9 ) để tính a.

Kết quả tính toán theo mẫu trong bảng sau:

a (m)H

a hc = a = M hZ (m) Q(m3/s)

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

0,28 0,112 0,616 0,173 0,585 0,570 1,90 2,25

Bài 10.3Tính độ sâu H trước cống phẳng lộ thiên biết: b = 5m; a = 0,8m; Q = 10m3/s; hh = 2,0m; = 0,95

Bài giải Giả thiết = 0,625

hc = a = 0,625. 0,8 = 0,5mq = Q/b = 10/5 = 2 m3/s/m

181

2 3

2''

c

cc gh

qhh

m04,11

5,0.81,9

2.181

2

5,03

2

Có hc < hh - dòng chảy sau cống là chảy ngập.

Từ công thức ZhHgabQ 02 zhga

qH

222

2

0

ch

chhz hh

hh

g

qhh

22 2

m67,15,0.2

5,02

81,9

2.1.22

22

= = 0,625. 0,95 = 0,594

18

Page 19: Bai Tap Thuy Luc

mH 57,267,181,9.2.8,0.594,0

222

2

0

Kiểm tra lại giả thiết

31,057,2

8,0

0

H

a

H

a

Tra bảng ( 10-1 ) được = 0,626Như vậy coi giả thiết = 0,625 là đúng.

g

VHH

2

20

0

g

VHH

2

20

0

2

00 2

bH

Q

gH

m54,2

57,2.5

10

81,9.2

157,2

2

Bài 11.1 Tính chiều sâu bể tiêu năng của dòng chảy qua lỗ cống, cho biết: H = 4m; hh=1,2m; q = 2,5 m3/s/m; = 0,95; V0 0

Bài giải Muốn xác định hình thức nối tiếp thì cần phải tính hc

2/30

)(E

qF c

Trong đó có: E0 = H + V02/2g = 4m 33,0

4.95,0

5,22/3

cF

Tra bảng 10-1 được: c = 0,0775; c = 0,47Tính được: hc = cE0 = 0,0775. 4 = 0,3m

hc = c E0 = 0,47. 4 = 1,88m

hc = 1,88m > hh = 1,2 m nối tiếp nước nhảy xa. Chọn hình thức bể tiêu năng.

Tính 22

2

2 hhg

qZ

m26,02,1.95,0.81,9.2

5,222

2

Tính chiều sâu của bể: d = hc - ( hh + z ) = 1,1. 1,88 - ( 1,2 + 0,26 ) = 0,6mSau khi đào bể năng lượng E0 đối với đáy bể sẽ tăng lên đến E0.

E0 = E0 + d = 4 + 0,6 = 4,6 m

2/3'

0 )()(

E

qF c

269,06,4.95,0

5,22/3

cF

Tra bảng 10-1 được: c = 0,06; c = 0,4222Tính được: hc = cE0 = 0,06. 4,6 = 0,276m

hc = c E0 = 0,4222. 4,6 = 1,95mKiểm tra lại: h = d + hh + z = 0,6 + 1,2 + 0,26 = 2,06mCó h > hc thoả mãn điều kiện chảy ngập. Để an toàn thêm chọn chiều sâu bể d = 0,7m

Bài 11.2 Tính chiều cao tường tiêu năng dòng chảy qua lỗ cống , biết: H = 3m; P = 1m;

hh=1,5m; q = 2,5 m3/s/m; = 0,95; V0 0; t = 0,9; m = 0,4

Bài giải Muốn xác định hình thức nối tiếp thì cần phải tính hc

19

Page 20: Bai Tap Thuy Luc

2/30

)(E

qF c

Trong đó có: E0 = H + V02/2g = 4m 33,0

4.95,0

5,22/3

cF

Tra bảng 10-1 được: c = 0,0775; c = 0,47Tính được: hc = cE0 = 0,0775. 4 = 0,3m

hc = c E0 = 0,47. 4 = 1,88m

hc = 1,88m > hh = 1,2 m nối tiếp nước nhảy xa. Chọn hình thức tường tiêu năng.Tính chiều cao tường: Pt = hc - H1

3/2

012gm

qH m25,1

81,9.24,0

5,23/2

''01

ch

qV

2,1

88,1.1,1

5,2 m/s

H1 = H01 - g

V

2

201

= m17,181,9.2

2,1.125,1

2

Chiều cao tường: Pt = hc - H1 = 1,1. 1,88 - 1,17 = 0,9 mKiểm tra lại hình thức chảy sau tường:

E01 = Pt + H01 = 0,9 + 1,25 = 2,15 m

2/3

0

)(E

qF c

89,015,2.9,0

5,22/3

Tra bảng 10-1 được: c = 0,23; c = 0,65Tính được: hc = cE01 = 0,23. 2,15 = 0,49 m

hc = c E01 = 0,65. 2,15 = 1,1m

hc < hh nối tiếp nước nhảy ngập nên không phải làm thêm tường thứ hai.

Bài 11.3 Tính toán thủy lực dốc nước. Biết: Q = 5m3/s; độ dốc i = 0,15; chiều dài dốc l = 17m; h = 0,85m; V0 = 0,91 m/s; cao trình ngưỡng vào làm bằng cao trình đáy kênh thượng lưu; m = 0,37; = 0,96; n= 0,015.Bài giải * Tính toán cửa vào Cửa vào của dốc nước làm theo hình thức đập tràn đỉnh rộng:

2/302 HgmbQ n

Chiều rộng cửa vào: 2/302 Hgmb

Qb

n

Chọn H = h = 0,85m có:

g

VHH

2

20

0

m89,0

81,9.2

91,0.185,0

2

Thay vào được mb 84,389,0.43,4.37,0.96,0

52/3

20

Page 21: Bai Tap Thuy Luc

* Tính toán thân dốcPhương trình đường mặt nước trong thân dốc có dạng:

12120

1 Jh

il

Tính chiều sâu chảy đều h0 :

Trước hết tính K0 i

QK 0

9,1215,0

5

Lập bảng tính

h( m )

= bh( m2 )

= b +2h( m )

R=/( m )

R C K

0,570,400,200,17

2,191,540,770,65

4,984,644,244,18

0,440,330,180,16

0,660,570,420,40

58,155,349,848,8

84,048,518,212,7

Vậy h0 = 0,17Chiều sâu đầu dốc bằng chiều sâu phân giới

mgb

Qhh pg 57,0

84,3.81,9

5.1,13

2

2

32

2

1

35,317,0

57,0

0

11

h

h

Giả thiết h2 = 0,2m có: 18,117,0

2,0

0

22

h

h

Tính

g

BCJ

2.

Trong đó: mB 84,3 61,42

28,498,4

95,53

2

8,491,58

C

m1/2/s

Thay vào được: 5,4061,4.81,9

84,3.95,53.15,0.1,1 2

J

Tìm số mũ thủy lực: 3

2,0

57,0lg

2,14

84lg

2lg

lg

2

2

1

2

1

h

hK

K

X

Tra phụ lục được: (1) = 0,046; (1) = 0,51Thay các giá trị vào hai vế phương trình Vế phải: 1212 1 J 06,16046,051,0)5,401(35,318,1

Vế trái: 1517,0

17.15,0

0

h

il

21

Page 22: Bai Tap Thuy Luc

Sai số: %606,005,16

1505,16

Sai số đó không ảnh hưởng nhiều đến giá trị h2, vậy coi giả thiết h2 = 0,2m là đúng.Lưu tốc ở mặt cắt cuối dốc:

5,684,3.2,0

52

Q

V m/s

* Tính toán cửa raTính độ sâu liên hiệp h

35,057,0

2,0'1

kh

h

Tra phụ lục được 2 = 2,21h= 2 hpg =2,21. 0,57 = 1,26 mh > hh = 0,85 m nối tiếp nước nhảy xa, chọn hình thức làm bể tiêu năng

Tính chiều sâu bể:d = h - hh = 1,05. 1,26 - 0,85 = 0,46 m

Chiều dài bể tiêu năng l = 3h= 3.1,26 = 3,78 m

Chọn chiều sâu bể 0,5m; chiều dài bể 4 m.

22