Контрольная работа по Гидравлике на тему: "Расчёт гидростатических и гидродинамических параметров инженерных сооружений"

Вариант 4

Задача № 1 Построить эпюры избыточного гидростатического давления воды на стенки плотины ломаного очертания. Определить силы давления на 1 метр ширины вертикальной и наклонной частей плотины (рис. 1) и точки их приложения, если глубина воды h, высота вертикальной части стены AB hАВ; угол наклона стены ВС к горизонту 30°. Исходные данные см. табл. 1.

 

Дано:

• Глубина воды: h=7,0 м
• Высота вертикальной части стены AB: hAB =5,0 м
• Угол наклона стены BC к горизонту: 30∘

          Удельный вес воды: γ=10 кН/м³

Задача № 2 Определить величину и направление силы гидростатического давления воды на 1 метр ширины вальцового затвора диаметром D (рис. 2). Исходные данные см. табл. 2.

 

Дано:

• Диаметр вальцового затвора: D=3,0 м
• Удельный вес воды: γ=10 кН/м³
  
   

Задача № 3 Определить давление воды p1 в узком сечении трубопровода (рис. 3, сечение 1–1), если давление в широкой его части (сечение 2–2) равно р2, расход воды, протекающей по трубопроводу Q = 5 л/с, диаметры труб узкого и широкого сечения соответственно d1 и d2. Режим движения воды в трубопроводе — турбулентный. Исходные данные см. табл. 3.

 

Дано:

• Давление в широкой части трубопровода: p2 =30 кПа
• Диаметр узкого сечения: d1 =40 мм = 0.04 м
• Диаметр широкого сечения: d2 =150 мм = 0.15 м
• Расход воды: Q=5 л/с = 0.005 м³/с
• Турбулентный режим движения
  
  Задача № 4 Определить диаметр d самотечного трубопровода длиной l, подающего воду из реки в береговой колодец, и разность уровней воды H в колодце и реке (рис. 4), если расход воды, забираемой насосом из берегового колодца на нужды водоснабжения Q; расчетная скорость движения воды по самотечному трубопроводу υ = 0,7 ÷ 1,5 м/с; эквивалентная шероховатость трубы kэ= 1 мм; температура воды t °C. Исходные данные см. табл. 4.
   

  Дано:

• Расход воды: Q=100 л/с = 0.1 м³/с
• Температура воды: t=20∘C
• Длина трубопровода: l=150 м
• Эквивалентная шероховатость трубы: ke =1 мм = 0.001 м
• Допустимый диапазон скоростей: v=0.7−1.5 м/с
• Коэффициенты местных сопротивлений:
  • Вход в трубу с сеткой: ζвх =3.0

             Выход из трубы в колодец: ζвых =1.0

Задача № 5 Определить расход воды Q, проходящей через водоспускную трубу в бетонной плотине, если напор над центром трубы Н, диаметр трубы d, длина ее l (рис. 5). Исходные данные см. табл. 5.

 

Дано:

• Напор над центром трубы: H=11 м
• Диаметр трубы: d=1.50 м
• Длина трубы: l=4.0 м
• Ускорение свободного падения: g=9.81 м/с²
  
  Задача № 6 Дорожная насыпь, имеющая высоту Ннас, ширину земляного полотна В = 12 м и крутизну заложения откосов m = 1,5, пересекает водоток с переменным расходом, для пропуска которого в теле насыпи укладывается с уклоном iт круглая железобетонная труба, имеющая обтекаемый оголовок. Исходные данные см. табл. 6. Требуется: 1. Подобрать диаметр трубы для пропуска максимального расчетного расхода Qmax в напорном режиме при допустимой скорости движения воды в трубе υдоп = 4 м/с и минимально допустимом расстоянии от бровки насыпи до подпорного уровня amin = 0,5 м. 2. Определить фактическую скорость движения воды в трубе υдоп при пропуске максимального расхода и глубину Н воды перед трубой, соответствующую этому расходу. 3. Рассчитать предельные расходы и соответствующие им глубины перед трубой, при которых труба будет работать в безнапорном и полунапорном режимах.
   

  Дано:

• Максимальный расход воды: Qmax =14.5 м³/с
• Высота насыпи: Hнас =5.0 м
• Крутизна откосов насыпи: m=1.5
• Уклон трубы: it =0.004
• Допустимая скорость в трубе: vдоп =4 м/с
• Минимально допустимое расстояние от бровки насыпи до подпорного уровня: amin =0.5 м
  
  Задача № 7 Магистральный оросительный канал трапецеидального сечения, имеющий ширину по дну b, крутизну откосов m = 1,5, коэффициент шероховатости стенок n = 0,025, проложенный с уклоном i и пропускающий расход Q, пересекает железнодорожную линию. На пересечении железной дороги с каналом установлен малый однопролетный мост, имеющий прямоугольное отверстие. Возвышение низа пролетного строения моста над дном русла Нм. Исходные данные см. табл. 7. Требуется: 1. Определить ширину отверстия моста bм для пропуска расхода Q, если максимально допустимая скорость движения воды в подмостовом русле υдоп, а минимально допустимое превышение низа пролетного строения над уровнем подпертого горизонта перед мостом amin = 0,5 м. 2. Найти глубину воды H перед мостом при пропуске через выбранное отверстие моста заданного расхода. 3. Вычислить скорости движения воды перед мостом υ, за мостом υ0 и в расчетном сечении подмостового русла υр. 9 4. Определить ширину потока по урезу воды перед мостом В и за мостом В0. Примечание: При решении задачи принять коэффициент расхода μ = 0,35; критерий затопления N = 0,8; расчетный коэффициент k = 0,52.
   

  Дано:

• Ширина канала по дну: b=4 м
• Крутизна откосов: m=1.5
• Коэффициент шероховатости: n=0.025
• Уклон дна канала: i=0.002
• Максимальный расход воды: Qmax =5.3 м³/с
• Высота насыпи: Hнас =2.8 м
• Допустимая скорость воды в подмостовом русле: vдоп =4.0 м/с
• Минимально допустимое превышение низа пролёта моста над уровнем воды: amin =0.5 м
• Коэффициент расхода: μ=0.35
• Критерий затопления: N=0.8
• Расчётный коэффициент: k=0.52