Водосливы и малые водопропускные сооружения

Помощь он-лайн только по предварительной записи

Заказать задачу

Сборник задач по гидравлике: Учеб. пособие для вузов /Под ред. В. А. Большакова.- 4-е изд., перераб. и доп.-Киев: Вища школа. Головное изд-во, 1979. 336 с.

Глава VII.1. Водосливы

VII.1. Определить отверстие прямоугольного водослива с тонкой стенкой без бокового сжатия при Q = 34 л/с; Н = 0,2 м; Р = 0,4 м, если уровень воды в нижнем бьефе: а) hн.б = 0,3 м; б) hн.б = 0,5 м.

У к а з а н и е. Следует установить затоплен или незатоплен водослив, а затем из формулы VII.1 определить ширину отверстия, предварительно подсчитав коэффициент расхода.

VII.2. Определить напор воды Н перед прямоугольным водосливом без бокового сжатия с тонкой стенкой, необходимый для пропуска расхода Q = 100 л/с при b = 1 м и Р = 1 м, если уровень воды в нижнем бьефе: а) hн.б = 0,6 м; б) hн.б = 1,1 м.

VII.3. Определить коэффициент расхода m0, при котором пропускная способность незатопленного прямоугольного водослива без бокового сжатия с тонкой стенкой отверстием b = 0,5 м и высотой Р = 0,8 м составляет: а) Q = 0,41 м3/с, при Н = 0,56 м; б) Q = 0,585 м3/с, при Н = 0,7 м.

VII.4. Установить расход воды, пропускаемый треугольным водосливом с центральным углом β = 90°, если: а) Н = 0,3 м; б) Н = 0,6 м.

VII.5. Определить напор воды Н перед треугольным водосливом с учетом угла β = 90°, необходимый для пропуска расхода: а) Q = 0,5 м3/с; б) Q = 1 м3/с.

VII.6. Установить, во сколько раз возрастет расход при одном и том же напоре Н, если заменить треугольный водослив незатоплеггым прямоугольным водосливом без бокового сжатия отверстием b = 0,4 м; высотой Р = 0,5 м при а) Н = 0,2 м; б) Н = 0,4 м.

VII.7. В прямоугольном канале шириной b = 0,5 м последовательно установлены два водослива – прямоугольный без бокового сжатия высотой Р1 = 1 м и треугольный с углом β = 90° и высотой Р2 = 0,6 м (рис. VII.10). Считая движение потока установившимся, определить расход и напор воды Н1 для прямоугольного водослива, если напор Н2 перед треугольным водосливом: а) Н2 = 0,25 м; б) Н2 = 0,5 м.

У к а з а н и е. Напор воды Н1 для прямоугольного водослива находят методом подбора (см.решение задачи VII.2).

VII.8. Построить график зависимостей Q = f (H) в пределах изменения расхода от 0 до 100 л/с для незатопленных водосливов в тонкой стенке: прямоугольного без бокового сжатия с b = 0,2 м, Р = 0,4 м и треугольного с центральным углом β = 90°. Задачу решить, назначая: а) Q через 20 л/с; б) H через 0,05 м.

У к а з а н и е. Вариант а) решают аналогично задаче VII.2.

VII.9. Вычислить расход воды для прямоугольного водослива с боковым сжатием при напоре Н = 0,5 м; высоте Р = 0,7 м; ширине отверстия b = 0,5 м и подводящего канала В = 2 м, если: а) hн.б = 0,5 м; б) hн.б = 1,0 м.

VII.10. Определить расход воды через криволинейный водослив практического профиля с коэффициентом расхода m = 0,45 и отметками: горизонта верхнего бьефа 14,21 м, гребня плотины 12 м; дна русла 6 м; отверстием  b = 10 м, если отметка горизонта воды в нижнем бьефе: а) 13,71 м; б) 10,3 м.

У к а з а н и е. Скорость похода воды и боковым сжатием можно пренебречь как малыми величинами.

VII.11. Определить расчетную величину отверстия плотины bс с учетом сжатия (рис. VII.11) при ширине каждого из пролетов 30 м, напоре 1,5 м и скорости подхода воды к плотине 1 м/с, если очертание устоев и бычков: а) прямоугольное (рис. VII.5) при ξ = 1 м; б) криволинейное (рис. VII.5) при ξ = 0,4 м.

VII.12. Многопролетная плотина, очертание бычков и устоев которой плавное, перекрывает русло водотока (с сечением, близким к прямоугольному), расход которого Q = 1000 м3/с. При этом напор над плотиной Н = 4,5 м, уровень воды при заданном расходе в нижнем бьефе ниже высоты порога плотины высотой Р = 10 м и шириной до начала криволинейной поверхности δ΄ = 3 м. Определить отверстие плотины, если она выполнена как водослив практического профиля: а) безвакуумный; б)  вакуумный.

VII.13. Наибольший расход водотока в весенний паводок  Q1 = 960 м3/с, а а расход ливневого паводка Q2 = 600 м3/с. Установить отметку порога безвакуумного водослива практического профиля (рис. VII.12), бычки и устои которого при входе плавно закруглены, отверстием 70 м (пять пролетов по 14 м), шириной порога водослива δ΄ = 2 м с таким расчетом, чтобы уровень воды в весенний паводок не превышал отметки 65,4 м, а во время ливневого паводка – отметки 64,6 м, при отметке флютбета 55,8 м, если уровень воды в нижнем бьефе: а) в весенний паводок – 58,6 м; в ливневый паводок – 58,3 м; б) в весенний паводок – 64 м; в ливневый паводок – 60 м.

У к а з а н и е. Задача решается методом подбора, рассмотренного в задачах  VII.2 и VII.12. При этом скоростью подхода можно пренебречь как малой величиной.

VII.14. Определить уровень воды перед безвакуумным водосливом практического профиля (рис. VII.13) отверстием 60 м (шесть пролетов по 10 м), бычки и устои которого плавно, для пропуска расхода Q = 360 м3/с при коэффициенте расхода m = 0,45, отметке порога 55,8 м, если отметка воды в нижнем бьефе: а) 56,6 м; б) 54 м.

У к а з а н и е. См. указание к задаче VII.13.

VII.15. Вычислить отверстие водосливной плотины криволинейного профиля с коэффициентом расхода m = 0,45 для пропуска воды Q = 300 м3/с при отметках: верхнего бьефа – 21,37 м; порога водослива 20 м, если отметка воды в нижнем бьефе: а) 20,87 м; б) 16,35 м.

У к а з а н и е. Пренебрегая скоростью похода как малой величиной, следует найти отверстие плотины с последующей разбивкой на пролети и учетом бокового сжатия (см. решение задачи VII.12).

VII.16. Определить разность уровней воды в верхнем и нижнем бьефах, разделенных вакуумной водосливной плотиной высотой 2 м, отверстием 20 м, пропускающей расход  Q = 30 м3/с, если глубина воды в нижнем бьефе: а) hн.б. = 1,2 м; б) hн.б. = 2,5 м.

У к а з а н и е. Скоростью похода потока и боковым сжатием пренебречь.

VII.17. Определить расход воды через водослив практического профиля прямоугольного сечения при δ = 0,8 м; b = 5 м; P = 3 м; Н = 0,7 м, если: а) hн.б. = 0,8 м; б) hн.б. = 3,5 м.

VII.18. Найти расход воды через незатопленный водослив практического профиля трапецеидального сечения (заложение откосов с обеих сторон 1 : 1) при δ = 1,2 м; b = 10 м; P = 1,2 м, если водослив: а) низкий; б) средней высоты; в) высокий.

VII.19. Определить, во сколько раз изменится пропускная способность низкого водослива практического профиля трапецеидального сечения отверстием b = 10 м; шириной порога δ = 1 м и напором  Н = 2 м, при изменении коэффициента заложения откосов s от 1 до 10, если он выполнен: а) по типу II; б) по типу III.

VII.20. Вычислить высоту плотины трапецеидального сечения (с откосами s = s = 1,5, шириной по верху δ = 0,3 м), которая перегораживает прямоугольный канал b = 10 м при бытовой глубине протекания h0 = 1 м и уклоне дна i0 = 0,0002, чтобы уровень воды в верхнем бьефе был выше уровня воды нижнего бьефа не более, чем на 1 м, а облицовка дна и стенок канала: а) бетонная облицовка среднего качества; б) хорошая сухая кладка.

VII.21. Определить пропускную способность водослива с широким порогом при плавном входе без бокового сжатия при P = 1 м, H = 0,6 м, b = 2 м, если уровень воды в нижнем бьефе: а) hн.б = 0,55 м; б) hн.б = 1,54 м; в) hн.б = 1,58 м.

VII.22. Найти отметку уровня воды в верхнем бьефе для пропуска расхода воды Q = 1 м3/с через водослив с широким порогом с неплавным входом при P = 1 м: b = 3 м; В = 5 м; отметке дна у водослива 59 м, если уровень воды в нижнем бьефе: а) hн.б. = 0,3 м; б) hн.б. = 1,3 м.

VII.23. Сравнить пропускную способность водосливов без бокового сжатия (при P = 1 м и  Н = 0,5 м): 1) прямоугольного в тонкой стенке отверстием b = 0,5м; 2) треугольного в тонкой стенке с β = 90°; 3) вакуумного криволинейного очертания с b = 0,5м и δ = 0,4 м; 4) безвакуумного  криволинейного очертания с b = 0,5м и δ = 0,4 м; 5) безвакуумного  прямоугольного очертания с b = 0,5м и δ = 0,4 м; 6) практического профиля трапецеидального сечения с b = 0,5м и δ = 0,4 м; 7) с широким порогом отверстия b = 0,5м, если: а) hн.б. = 0,5 м; б) hн.б. = 1,4 м.

Заказать задачу

Глава VII.2. Малые мосты

VII.24. Определить отверстие моста и подобрать тип укрепления подмостового русла при следующих данных: Q = 19,8 м3/с; устои моста с откосными крыльями; h0 = 0,5 м; напор воды перед мостом должен быть не более 1,8 м.

VII.25. Определить отверстие и напор воды перед мостом, если Q = 16 м3/с; Vдоп = 4 м/с; h0 = 0,72 м; устои моста системы Н. А. Словинского.

VII.26. Определить отверстие моста и подобрать тип укрепления подмостового русла для условий задачи VII.24, если h0 = 1,75 м.

VII.27. Определить отверстие моста и напор воды перед мостом для условий задачи VII.25, если h0 = 1,6 м.

VII.28. Определить отверстие моста и подобрать тип укрепления подмостового русла при Q = 68 м3/с; Н = 2 м; устоях с откосными крыльями, если: а) h0 = 1,8 м; б) h0 = 1,2 м.

VII.29. Произвести гидравлический расчет отверстия малого моста при Q = 18 м3/с; Vдоп = 3,5 м/с; устоях с откосными крыльями, если: а) h0 = 0,62 м; б) h0 = 1,1 м.

VII.30. Произвести гидравлический расчет отверстия малого моста при Q = 21,8 м3/с; коэффициенте расхода m = 0,34 (напор воды перед мостом не должен быть более 1,8 м), если: а) h0 = 0,8 м; б) h0 = 1,6 м.

VII.31. Определить отверстие моста и установить напор воды перед мостом при Q = 35 м3/с; Vдоп = 3,5 м/с; устоях системы Н. А. Словинского, если: а) h0 = 1,15 м; б) h0 = 0,5 м.

VII.32. Найти глубину и среднюю скорость потока в расчетном сечении подмостового русла при Q = 23 м3/с; Н = 1,7 м; устоях с откосными крыльями, если: а) h0 = 0,5 м; б) h0 = 1,5 м.

VII.33. Определить глубину потока в выходном сечении моста, когда его отверстие работает по схеме незатопленного слива, при Н = 1,4 м; устоях с обратными стенками и конусами, если: а) Q = 16 м3/с; б) Q = 32 м3/с.

Заказать задачу

Глава VII.3. Дорожные трубы

VII.34. Рассчитать круглую железобетонную трубу стандартного отверстия для пропуска расхода Q = 8 м3/с в условиях безнапорного (при предельной степени наполнения s0 = 0,95), полунапорного и напорного режимов. Расчет произвести, используя таблицу пропускной способности труб.

VII.35. Рассчитать аналитическим методом отверстие напорной трубы (с обтекаемым оголовком) для пропуска расхода Q = 6 м3/с. Условие i < if выполнено (i = 0,003). Для расчета принять: ζвх = 0,1; λ = 0,025; Vдоп. = 4 м/с.

VII.36. Определить пропускную способность безнапорной круглой трубы d = 1,5 м (напор воды перед трубой не должен превышать 2,2 м), если тип оголовка раструбный.

У к а з а н и е. Расчет произвести аналитическим методом и с использованием таблицы пропускной способности труб.

VII.37. Произвести расчет напорных труб (круглой и прямоугольной) с обтекаемым оголовком для пропуска расхода 3,9 м3/с, при допускаемой скорости 4 м/с. Условие i < if выполнено; i = 0,006; ζвх = 0,1; λ = 0,025. Задачу решить: а) аналитическим методом; б) с использованием таблицы пропускной способности труб.

VII.38. Рассчитать круглую и прямоугольную полунапорные трубы для пропуска расхода Q = 5 м3/с при допускаемой скорости потока не более 3,5 м/с, если: а) i = 0,015; i = 0,0015.

У к а з а н и е. Решение произвести аналитическим методом.

VII.39. Произвести гидравлические расчеты круглых труб для пропуска расходов Q1 = 1,35 м3/с; Q2 = 2 м3/с; Q3 = 4 м3/с; Q4 = 5 м3/с; Q5 = 10 м3/с. Режимы работы труб могут быть разными, но диаметр должен быть для всех одинаков, допускаемая скорость не более 4 м/с. При расчете принять i1 = 0,01; i2 = 0,02; i3 = 0,03; i4 = 0,02; i5 = 0,03; (iк = 0,012). Расчет произвести: а) аналитическим методом; б) с использованием таблицы пропускной способности.

VII.40. Рассчитать трубы с раструбным оголовком для пропуска расхода Q = 15 м3/с при условии, что напор воды перед ними недолжен превышать 2,5 м; Vдоп. = 4 м/с; уклон труб i = 0,002, если сечение: а) круглое; б) прямоугольное.

У к а з а н и е. Расчет произвести аналитическим методом и с использованием таблицы пропускной способности.

VII.41. Рассчитать полунапорные трубы для пропуска расходов Q1 = 0,4 м3/с; Q2 = 2 м3/с; Q3 = 4 м3/с; Q4 = 5 м3/с, с помощью таблиц пропускной способности, если трубы: а) круглые; б) прямоугольные.

VII.42. Определить пропускную способность трубы с портальным оголовком d = 1,5 м, если напор воды перед трубой не более 2,5 м; допускаемая скорость не более 4 м/с; уклон i = 0,008. Расчет произвести: а) аналитическим методом; б) с использованием таблицы пропускной способности труб.

VII.43. Определить, используя таблицу приложения 15, пропускную способность трубы d = 1 м при допускаемой скорости не более 4 м/с, если труба имеет: а) необтекаемый оголовок в условиях безнапорного режима; б) обтекаемый оголовок в условиях напорного режима; в) необтекаемый оголовок в условиях полунапорного режима.

VII.44. Определить высоту насыпи при устройстве трубы d = 1,25 м с раструбным оголовком для пропуска воды с расходом Q = 3 м3/с при уклоне i = 0,01. Расчет произвести: а) аналитическим методом; б) с использованием графиков пропускной способности труб.

У к а з а н и е. Отметка бровки земляного полотна должна бать на 0,5 м выше горизонта подпертых вод перед трубой.

Заказать задачу

Глава VII.4. Учет аккумуляции при расчете отверстий малых мостов и дорожных труб

VII.45. Определить отверстие малого моста с учетом аккумуляции, если i1 = i2 = 0,01; iл = 0,005; расчетный расход ливневых вод Qр = 17,8 м3/с; соответствующий объем стока W = 128 тыс. м3; допустимый напор воды перед сооружением Н = 1,8 м; коэффициент расхода m = 0,35. Расчет произвести: а) аналитическим методом; б) графоаналитическим методом.

VII.46. Произвести гидравлический расчет круглой дорожной трубы с необтекаемым оголовком при Qр = 12 м3/с; W = 30 тыс. м3; iл = 0,025; i1 = i2 = 0,022 графоаналитическим методом.

VII.47. Рассчитать напорную трубу с обтекаемым оголовком, если Qр = 11,4 м3/с; W = 27,87 тыс. м3; iл = 0,02; i1 = i2 = 0,02; напор воды перед трубой Н ≤ 3,3 м.

VII.48. Определить отверстие малого моста, если: Qр = 53 м3/с; W = 310 тыс. м3; iл = 0,006; i1 = i2 = 0,008; m = 0,34; h0 = 0,72 м; допустимый напор перед мостом Н = 2 м. Расчет произвести: а) аналитическим методом; б) графоаналитическим методом.

VII.49. Определить отверстие малого моста, если: Qр = 16,6 м3/с; W = 37 тыс. м3; iл = 0,003; i1 = i2 = 0,013; m = 0,32; h0 = 0,64 м; допустимый напор воды Н = 1,3 м. Расчет произвести: а) аналитическим методом; б) графоаналитическим методом.

VII.50. Определить отверстие малого моста, если: Qр = 22,4 м3/с; W = 64 тыс. м3; iл = 0,005; i1 = i2 = 0,006; m = 0,32; h0 = 0,5 м; допустимый напор воды Н = 1,5 м. Расчет произвести: а) аналитическим методом; б) графоаналитическим методом.

VII.51. Определить отверстие малого моста, если: Qр = 23 м3/с; W = 90 тыс. м3; iл = 0,004; i1 = i2 = 0,007; m = 0,32; h0 = 0,4 м; допустимый напор воды перед мостом Н = 1 м. Расчет произвести: а) аналитическим методом; б) графоаналитическим методом.

VII.52. Рассчитать отверстие круглой трубы с учетом аккумуляции, если: Qр = 22 м3/с; W = 73 тыс. м3; iл = 0,008; i1 = i2 = 0,01; напор воды перед трубой не больше 3 м, а труба работает в условиях: а) безнапорного режима при s0 = 0,9; б) полунапорного режима; в) напорного режима.

VII.53. Определить высоту насыпи у напорной трубы d = 1 м для образования временного пруда перед сооружением при условии, что значение β не больше 0,35, а максимальный расход ливневых вод Qр = 4,7 м3/с, если: а) i = 0,01; б) i = 0,005.

VII.54. Рассчитать отверстие круглой трубы с учетом аккумуляции для Qр = 9 м3/с; W = 31 тыс. м3, чтобы напор воды перед трубой был не больше 1,8 м, если: а) i1 = i2 = 0,016; iл = iтр = 0,004; б) i1 = i2 = 0,01; i1 = i2 = 0,0004.

VII.55. Рассчитать отверстие круглой трубы с учетом аккумуляции для Qр = 14 м3/с; W = 27 тыс. м3 при Н ≤ 2 м, если: а) i1 = i2 = 0,022; iл = iтр = 0,012; б) i1 = i2 = 0,01; i1 = i2 = 0,005.

Заказать задачу

Глава VII.5. Истечение из-под щита

VII.56. Определить расход Q при истечении из-под щита, установленного в канале прямоугольного сечения, если Н = 1,5 м; a = 0,45 м; b = 2 м; скорость подхода V0 = 0,8 м/с; h0 = 0,75 м.

VII.57. Определить расход Q при истечении из-под щита, установленного в канале прямоугольного сечения, если Н0 = 1,5 м; a = 0,45 м; b = 2 м; hб = 1 м.

VII.58. Определить открытие затвора, установленного в канале прямоугольной формы для пропуска расхода Q = 4,2 м3/с, если Н0 = 2,5 м; b = 3 м; истечение свободное; φ = 0,95.

VII.59. Определить напор Н перед затвором, установленным в канале, q = 1,2 м2/с; а = 0,4 м; hб = 1,2 м.

VII.60. Определить силу давления текущей воды на щит по условию задачи  VII.56.

VII.61. Определить расход при истечении из-под щита, установленного  в  канале  прямоугольного  сечения  при  H0 = 2,5 м; a = 0,5 м; b = 4 м; если глубина воды в нижнем бьефе: а) hб = 1,7 м; б) hб = 0,9 м.

VII.62. Определить расход при истечении из-под щита при H = 2 м; a = 0,3 м; b = 2 м; если глубина воды в нижнем бьефе: а) hб = 0,5 м; б) hб = 1,5 м.

У к а з а н и е. При решении следует определить расход (см. задачу VII.56) в первом приближении, а затем скорость подхода и уточнить расход во втором приближении; расчет заканчивается при незначительных отклонениях в величинах расхода.

VII.63. Определить открытие затвора a для пропуска расхода Q = 5,5 м3/с, установленного в канале при H0 = 2,5 м; φ = 0,95; hб = 0,9 м, если ширина канала: а) b = 5 м; б) b = 2 м.

VII.64. Определить напор перед щитом для пропуска расхода Q = 4 м3/с при b = 4 м; φ = 0,95; hб = 0,95 м, если открытие щита: а) a = 0,4 м; б) a = 0,25 м.

VII.65. Определить ширину отверстия при истечении из-под щита для пропуска расхода Q = 6 м3/с при H = 3 м; φ = 0,95; a = 0,6 м, если бытовая глубина: а) hб = 1 м; б) hб = 2 м.

VII.66. Определить открытие затвора a для пропуска расхода Q = 5,4 м3/с, при H0 = 3 м; φ = 0,95; b = 4,5 м, если глубина воды в нижнем бьефе: а) hб = 1 м; б) hб = 2 м.

VII.67. Определить напор перед щитом для пропуска расхода Q = 5,4 м3/с, при b = 4 м; a = 0,6 м, если глубина воды в нижнем бьефе: а) hб = 0,8 м; б) hб = 1,9 м.

VII.68. Определить расход при истечении из-под щита при ширине подводящего русла B = 3 м; H0 = 1,7 м; a = 0,6 м; b = 2,4 м, если бытовая глубина: а) hб = 1,5 м; б) hб = 0,8 м.

У к а з а н и е. При свободном истечении задачу следует решать при помощи графика (рис. VII.26)

VII.69. Определить силу давления текущей воды на щит, установленный в канале прямоугольного сечения при H = 2 м; a = 0,4 м; hб = 0,8 м, если ширина канала: а) b = 3 м; б) b = 2 м.

У к а з а н и е. См. задачи VII.56 и VII.60

Заказать задачу


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Можно использовать следующие HTML-теги и атрибуты: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>