Caùc ví duï vaø Baøi taäp chöông 1 DOØNG ÑEÀU BAØI TAÄP DOØNG ÑỀU 6 1 Xaùc ñònh ñoä saâu ngaäp nöôùc cuûa moät oáng daãn baèng beâ toâng, maët caét troøn coù ñöôøng kính d = 1,2m; ñoä doác ñaùy keânh[.]
Trang 1BÀI TẬP DÒNG ĐỀU
6.1 Xác định độ sâu ngập nước của một ống dẫn bằng bê tông, mặt cắt tròn có đường kính d = 1,2m; độ dốc
đáy kênh i = 0,0008, lưu lượng Q = 1 m3/s, n = 0,014
ĐS: 0,96m
6.2 Một kênh có dạng hình tam giác cân có cạnh nghiêng với phương thẳng đứng một góc là 60o Nếu lưu
lượng trong kênh là 80l/s với độ sâu so với đỉnh là 0,25m thì kênh phải có độ dốc là bao nhiêu?
Cho C = 45 m1/2/s
ĐS: 0,0025
6.3 Một kênh có mặt cắt ướt hình parabol có phương trình y = 2x2 (y là trục thẳng đứng), độ dốc i = 0,0001;
hệ số nhám n = 0,02, tải một lưu lượng là Q = 8,25 m3/s Tìm độ sâu dòng đều trong kênh
ĐS: 6,4m
6.4 Kênh có mặt cắt như hình vẽ: Cho B = 1,5m; h1 = 0,5m; h2 = 0,2m;
n = 0,02; i = 0,001
h2
h1
B
Tính lưu lượng chảy đều trong kênh
ĐS: 0,71m3/s 6.5 Cho một kênh bêtông hình parabol có các đặc điểm hình học và độ nhám
như sau Trong đó A diện tích mặt cắt ướt, P chu vi ướt
Kênh tải một lưu lượng Q = 0,05m3/s, tính chiều sâu dòng đều trong kênh
ĐS: 0,21m
6.6 Dòng chảy đều trong kênh hở có mặt cắt ngang như hình vẽ:
Cho n1 = 0,025; n2 = 0,03; i = 0,0001; các dộ sâu h1 = 5m; h2 = 10m; các
bề rộng a = 10m; b = 20m
Tính lưu lượng trong kênh (n tính theo Horton)
ĐS: 412 m3/s
6.7 Xác định hệ số nhám tương đương (dùng nhiều công thức khác nhau)
và lưu lượng trong kênh có mặt phức tạp như hình vẽ, biết n1 = 0,03, n2 = 0,02 và n3 = 0,04 Độ dốc của kênh
i = 0,0005, và mái dốc m = 1
a
b
h1
h2
n1
n2
m
m
n1
n2
n3
7m
6m
9m
ĐS : n = 0.029 (1.16), n = 0.03 (1.17), n = 0.021 (1.18), n = 0,026 (1.19)
Trang 26.8 Xác định vận tốc trung bình và lưu lượng của kênh hình thang bằng đất có chiều rộng đáy kênh b = 2m,
chiều sâu ngập nước h = 1,3m, mái dốc m = 1,5, hệ số nhám n = 0,025 và độ dốc i = 0,001 Vận tốc và
lưu lượng sẽ thay đổi như thế nào nếu mặt cắt kênh cùng diện tích và mái dốc nhưng có dạng lợi nhất về thủy lực Vẽ hình dạng của 2 mặt cắt trên và nhận xét
ĐS: Q = 5,45m3/s; V = 1,06m/s
Q ln = 5,51m3/s; V ln = 1,07m/s
6.9 Nước được dẫn trong một kênh nửa hình tròn với độ dốc là 1/2500 Hệ số Chézy C = 56 Nếu bán kính
của kênh là 0,55m thì lưu lượng của kênh là bao nhiêu khi độ sâu nước bằng bán kính Nếu kênh được thiết kế với mặt cắt hình chữ nhật có cùng bề rộng là 1,1m, độ sâu dòng chảy là 0,55m, độ dốc và hệ số Chézy không đổi thì lưu lượng trong kênh là bao nhiêu?
ĐS : Q1 = 0,279 m3/s, Q2 = 0,355 m3/s
6.10 Một ống cống tròn đường kính D dẫn nước có dòng chảy đều với hệ số Chézy không đổi:
a Chứng tỏ rằng: dòng chảy có vận tốc cực đại khi chiều sâu của dòng chảy là 0,81D
b Chiều sâu ở câu (a) có cho lưu lượng cực đại không? Nếu không hãy xác định chiều sâu để có lưu lượng cực đại
c Một ống cống tròn có đường kính 0,8m có nước chảy với vận tốc cực đại, lưu lượng là 0,6m3/s Tìm độ
dốc cần thiết của cống nếu cho hệ số Chézy C = 90
ĐS: i = 2,8.10-5
6.11 So sánh khả năng chảy của các kênh có diện tích mặt cắt như nhau, A = 1m2 nhưng có hình dạng khác
nhau Biết rằng kênh lát bê tông (n = 0,017) và độ dốc i = 0,005
ĐS: P tg = 3,04m; P 1/2v = 2,83m; P 1/2cn = 2,63m; P 1/2tr = 2,5m; P là chu vi ướt
6.12 Một kênh mặt cắt hình chữ nhật, có hệ số nhám n = 0,014, độ dốc i = 0,001 và có lưu lượng Q =
1000m3/s Hãy tính diện tích mặt cắt ngang của kênh cần thiết khi tỉ số giữa bề rộng b và độ sâu h của kênh
là b/h = 1; 1,5; 2; 2,5; 3,5 Vẽ mối quan hệ diện tích mặt cắt ngang theo tỉ số b/h và cho nhận xét
6.13 Nước xả từ giếng của nhà máy điện ra sông cách đó L = 300m có Q = 8,5m3/s Xác định kích thước kênh
hình thang lợi nhất về mặt thủy lực đào trong đất n = 0,025 có hệ số mái dốc m = 1,5, biết độ chênh mực nước
trong giếng và ngoài sông là Δh = 1,5m
ĐS: h ln = 1,36m; Q ln = 0,82m3/s
6.14 Một kênh có mặt cắt ướt hình thang với m = 1,5; độ dốc i = 10-4, hệ số nhám n = 0,01 Diện tích mặt cắt ướt A = 20m2 Tính lưu lượng dòng đều cực đại qua kênh
ĐS: 26,68m3/s
6.15 Trên một đoạn L của kênh hình thang khá dài, người ta đo được chênh lệch mực nước là Δz Kênh có hệ số mái dốc m, hệ số nhám n và lưu lượng Q
Cho L = 500m; Δz = 0,8m; m = 1,4; n = 0,017; Q = 9m3/s
Biết kênh có mặt cắt lợi nhất về mặt thuỷ lực Tìm độ sâu dòng chảy trong kênh
ĐS: 1,51m
b
A c
a
c
Trang 36.16 Kênh chữ nhật có hệ số nhám n, bề rộng b, độ dốc đáy i Gọi V kl là vận tốc không lắng trong lòng kênh
Cho V kl = 0,35 m/s; n = 0,025; b = 5m; i = 0,0001
Kênh có thể dẫn được dòng chảy với độ sâu tối thiểu bằng bao nhiêu?
ĐS: 1,22m
6.17 Một kênh có mặt cắt ướt hình thang với m = 1,5; độ dốc i = 104, hệ số nhám n = 0,02 Cho diện tích
mặt cắt ướt là 12m2 Xác định b và h sao cho đạt được lưu lượng cực đại
ĐS: b = 1,45m; h = 2,39m
6.18 Bốn kênh hình thang có cùng một hệ số mái dốc m = 3 Gọi β = b/h Bốn kênh lần lượt có β bằng 0,5; 0,4; 0,3; 0,2 Kênh nào lợi hơn về mặt thủy lực?
6.19 Một dòng chảy đều có độ sâu h = 3m trong kênh lát đá (n = 0,025), mặt cắt hình chữ nhật rộng b = 4m,
độ dốc i = 0,002 Tính năng lượng toàn dòng chảy qua mặt cắt kênh (lấy mặt chuẩn đi qua đáy kênh) trong
một đơn vị thời gian
ĐS: 762,86KJ/s
6.20 Tìm sự liên hệ giữa hệ số ma sát λ trong công thức tính tổn thất dọc đường (công thức Darcy) và hệ số
nhám n của công thức Manning
CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM Câu 1: Câu nào sau đây đúng:
a) Dòng đều chỉ có thể xảy ra trong kênh lăng trụ
b) Trong kênh lăng trụ chỉ xảy ra dòng đều
c) Dòng không đều chỉ xảy ra trong sông thiên nhiên
d) Trong kênh có diện tích mặt cắt ướt không đổi thì luôn luôn có dòng đều
Câu 2: Dòng chảy đều trong kênh hở có:
a) Đường năng, đường mặt nước và đáy kênh song song nhau
b) Diện tích mặt cắt ướt và biểu đồ phân bố vận tốc dọc theo dòng chảy như nhau
c) Áp suất trên mặt thoáng là áp suất khí trời
d) Cả ba câu trên đều đúng
Câu 3: Trong dòng chảy đều:
a) Lực ma sát cân bằng với lực trọng trường chiếu lên phương chuyển động
b) Lực ma sát cân bằng với lực quán tính
c) Lực gây nên sự chuyển động là lực trọng trường chiếu lên phương chuyển động
d) a và c đều đúng
Câu 4: Dòng chảy đều không thể xuất hiện nếu:
a) Ma sát đáy quá lớn b) Độ đốc đáy bằng không
c) Độ đốc đáy âm d) Cả b) và c) đều đúng
Câu 5 Trong một kênh lăng trụ thì:
a) Có thể có dòng chảy không ổn định
b) Có thể có dòng chảy ổn định
c) Có thể có dòng chảy đều
d) Cả 3 đều đúng
Câu 6: Trong dòng chảy đều thì:
a) Năng lượng dòng chảy không đổi dọc theo dòng chảy
b) Năng lượng riêng của dòng chảy không đổi dọc theo dòng chảy
c) Độ dốc đường năng không đổi theo dòng chảy
Trang 4d) Câu b) và c) đều đúng
Câu 7: Trong dòng chảy đều:
a) Độ dốc thủy lực J bằng độ dốc đáy kênh i và luôn có giá trị >0
b) Độ dốc thủy lực J luôn có giá trị ≥0
c) Độ dốc thủy lực J là giá trị thay đổi theo lưu lượng chảy trong kênh
d) Cả 3 câu trên đều sai
Câu 8: Khi thiết kế kênh cần chú ý những điều kiện sau:
a) Kênh phải có mặt cắt lợi nhất về mặt thủy lực
b) Thiết kế kênh phải phù hợp điều kiện thực tế (không đào kênh quá sâu, )
c) Dòng chảy trong kênh không được gây nên hiện tượng bồi lắng và xói lở
d) Cả ba đều đúng
Câu 9: Mặt cắt kênh có lợi nhất về mặt thủy lực :
a) Có thể áp dụng đối với kênh có nhiều loại mặt cắt khác nhau
b) Đạt được lưu lượng cực đại nếu giữ diện tích mặt cắt ướt là hằng số
c) Đạt được diện tích mặt cắt ướt tối thiểu nếu giữ lưu lượng là hằng số
d) Cả ba câu trên đều đúng
Câu 10: Khi dùng công thức tính vận tốc của dòng đều R i
n
V = 1 2 / 3 thì dòng chảy đều phải ở trạng thái : a) Chảy rối khu sức cản bình phương
b) Chảy rối thành trơn
d) Cả 3 đều đúng
Câu 11: Xét hai kênh có độ sâu dòng đều h >01 h02, vận tốc đo được tại vị trí 0,2h và 0,8h tính từ đáy trên 2 kênh bằng nhau Hệ số nhám n1 và n2 quan hệ như sau:
Câu 12: Trong kênh lăng trụ có độ dốc i và lưu lượng không đổi, mặt cắt hình chữ nhật:
a) Độ sâu dòng đều tăng khi chiều rộng b tăng
b) Độ sâu dòng đều không đổi khi chiều rộng b tăng
c) Độ sâu dòng đều tăng khi chiều rộng b giảm
d) Cả 3 câu trên đều sai
Câu 13: Trong kênh có mặt cắt hình tròn đường kính D:
a) Vận tốc trung bình đạt giá trị cực đại khi chiều rộng mặt thoáng B = 0,90D
b)Vận tốc trung bình đạt giá trị cực đại khi chiều rộng mặt thoáng B = 0,78D
c) Vận tốc trung bình đạt giá trị cực đại khi chiều rộng mặt thoáng B = 0,46D
d) Vận tốc trung bình đạt giá trị cực đại khi chiều rộng mặt thoáng B = 0,25D
Câu 14: Trong kênh lăng trụ có lưu lượng không đổi:
a) Độ sâu dòng đều tăng khi độ dốc i giảm
b) Độ sâu dòng đều không đổi độ dốc i tăng
c) Độ sâu dòng đều tăng khi độ dốc i tăng
d) Cả 3 câu trên đều sai