Bài tập Thủy lực môi trường - Chương 6: Dòng đều

Nội dung text: Bài tập Thủy lực môi trường - Chương 6: Dòng đều

1. BÀI 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. B Tính lưu lượng chảy đều trong kênh. ĐS: 0,71m3/s h1 6.5 Cho một kênh bêtông hình parabol có các đặc điểm hình học và độ nhám h2 như sau. Trong đó A diện tích mặt cắt ướt, P chu vi ướt. h (m) A (m2) P (m) n I 0.2 0.239 1.789 0.014 0.0001 0.3 0.438 2.191 0.4 0.675 2.698 0.5 0.943 3.064 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 h2 bề rộng a = 10m; b = 20m. n2 Tính lưu lượng trong kênh (n tính theo Horton) 3 n b ĐS: 412 m /s. 1 h1 a 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. m m n1 n3 9m m 4m 5m m 6m n2 7m ĐS : n = 0.029 (1.16), n = 0.03 (1.17), n = 0.021 (1.18), n = 0,026 (1.19)
2. 6.16 Kênh chữ nhật có hệ số nhám n, bề rộng b, độ dốc đáy i. Gọi Vkl là vận tốc không lắng trong lòng kênh. Cho Vkl = 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.