Sách Bài t�p Cơ lưu ch�t (lưu hành n�i b�) – B� môn Cơ lưu ch�t CHƯƠNG V KÊNH H� TÓM T�T LÝ THUY�T 5 1 Khái ni�m Dòng ch�y trong kênh h� là dòng ch�y 1 chi�u có m�t thoáng (áp su�t trên ñó có th� b�ng[.]
CHƯƠNG V KÊNH H TÓM T T LÝ THUY T 5.1 Khái ni m Dòng ch y kênh h : dịng ch y chi u có m t thống (áp su t có th b ng ho c khác áp su t khơng khí tr i) V 2g E E P P Q h i Các thơng s : − h – đ sâu − i – đ d c đáy (i=sinθ) 5.2 Cơng th c tính tốn − Cơng th c Chezy V = C Ri (5.1) Q = AC Ri (5.2) Ho c: Trong C – s Chezy; R – bán kính th y l c − Cơng th c Manning: C= 1/ R n (5.3) Trong n – h s nhám BÀI T P CÓ L I GI I Bài 5.1: M t kênh hình thang đáy r ng 3m, mái d c m = 1,5, ñ d c kênh i = 0,0016, h s nhám n = 0,013 Xác ñ nh lưu lư ng ch y n u ñ sâu ch y ñ u 2,6m Gi i: Di n tích t c a kênh: Sách Bài t p Cơ lưu ch t (lưu hành n i b ) – B môn Cơ lưu ch t A = b + m h h = + 1,5 2,6 2,6 = 18m Chu vi t: P = b + 2h + m = + 2,6 + 1,5 = 12m Bán kính th y l c: R = A P = 18 12 = 1,5m T phương trình (5.2) (5.3) Q= 1 AR / i = 18 1,5 n 0,013 2/3 0,0016 = 73 m s Bài 5.2: M t kênh hình thang ñáy r ng 3m, mái d c m = 1,5, ñ d c i = 0,0016, h s nhám n = 0,013 Xác ñ nh ñ sâu ch y ñ u n u lưu lư ng kênh 7,1m3/s Gi i: Ta có: AR / = nQ i = 0,013 7,1 0,0016 = 2,3075 V i: A = b + m h h = + 1,5 h h P = b + 2h + m = + h + 1,5 = + 3,606h R= + 1,5 h h + 3,606h B ng cách th d n: h(m) A(m2) R(m) AR2/3 1,000 4,500 0,6812 3,484 0,800 3,360 0,5701 2,312 0,799 3,354 0,5704 2,3077 Suy h0 = 0,779m Bài 5.3: Xác ñ nh ñ sâu ch y ñ u ng c ng có đư ng kính 3m lưu lư ng Q = 5m3/s, h s nhám n = 0,020 ñ d c i = 0,0009 Sách Bài t p Cơ lưu ch t (lưu hành n i b ) – B môn Cơ lưu ch t Gi i: Module lưu lư ng : K= V i: Q i = 0,0009 = 167 m s D2 32 Ang = = = 7,068m 4 Png = D = = 9,425m Rng = 7,068 = 0,75m 9,425 Ta có K ng 7,068 0,75 = Ang Rng2 / = n 0,020 2/3 = 291,78m / s Tìm t s : K 167 h f1 = = = 0,572 291 , 78 D K ng d a vào ñ th ta suy h = 0,54 ⇒ h = 0,54 = 1,62m D V y ñ sâu ch y ñ u c ng h0 = 1,62m Bài 5.4: Xác ñ nh kích thư c (b, h) c a kênh hình thang cho bi t Q = 75m3/s, V = 1,25m/s, m = 2, n = 0,0225 i = 0,00038 Gi i: Di n tích hình thang: A= Q 75 = = 60m V 1,25 T công th c Chezy: Sách Bài t p Cơ lưu ch t (lưu hành n i b ) – B môn Cơ lưu ch t nV Rh = i 3/ 0,0225 1,25 = 0,00038 3/ = 1,74m A 60 = = 34,5 R 1,74 P= Ta có h phương trình: A = b + 2h h = 60 (i) P = b + 2h + 2 = 34,45 (ii) T h phương trình ta kh b cịn l i phương trình theo h 2,472 h − 34,5 h + 60 = Gi i ta ñư c h1 = 2,03m; h2 = 11,95m T (i) b= 60 − 2h h Thay h1 h2 vào ta có: b1 = 25,54m b2 < Do kích thư c c a kênh hình thang là: b = 25,54m ; h = 2,03m BÀI T P CĨ ðÁP S Bài 5.5 Xác đ nh ñ sâu ng p nư c c a m t ng d n b ng bê tông, m t c t trịn có đư ng kính d = 1,2m; ñ d c ñáy kênh i = 0,0008, lưu lư ng Q = m3/s, n = 0,014 ðS: 0,96m Bài 5.6 M t kênh có d ng hình tam giác cân có c nh nghiêng v i phương th ng đ ng m t góc 60o N u lưu lư ng kênh 80l/s v i ñ sâu so v i đ nh 0,25m kênh ph i có đ d c bao nhiêu? Cho C = 45 ðS: 0,039 Sách Bài t p Cơ lưu ch t (lưu hành n i b ) – B môn Cơ lưu ch t Bài 5.7 M t kênh có m t c t t hình parabol có phương trình y = 2x2 (y tr c th ng ñ ng), ñ d c i = 0,0001; h s nhám n = 0,02, t i m t lưu lư ng Q = 8,25 m3/s Tìm đ sâu dịng đ u kênh ðS: 6,4m B Bài 5.8 Kênh có m t c t hình v : Cho B = 1,5m; h1 = 0,5m; h2 = 0,2m; n = 0,02; i = 0,001 h1 Tính lưu lư ng ch y ñ u kênh h2 ðS: 0,71m3/s Bài 5.9 Cho m t kênh bêtơng hình parabol có đ c m hình h c đ nhám sau Trong A di n tích m t c t t, P chu vi t Kênh t i m t lưu lư ng Q = 0,05m3/s, tính chi u sâu dịng đ u kênh ðS: 0,21m h (m) 0.2 0.3 0.4 0.5 A (m2) 0.239 0.438 0.675 0.943 P (m) 1.789 2.191 2.698 3.064 n 0.014 I 0.0001 Bài 5.10 Nư c ñư c d n m t kênh n a hình trịn v i đ d c 1/2500 H s Chézy C = 56 N u bán kính c a kênh 0,55m lưu lư ng c a kênh ñ sâu nư c b ng bán kính N u kênh đư c thi t k v i m t c t hình ch nh t có b r ng 1,1m, đ sâu dịng ch y 0,55m, ñ d c h s Chézy khơng đ i lưu lư ng kênh bao nhiêu? ðS : Q1 = 0,279 m3/s, Q2 = 0,355 m3/s Bài 5.11 M t ng c ng trịn đư ng kính D d n nư c có dịng ch y đ u v i h s Chézy khơng đ i: a Ch ng t r ng: dịng ch y có v n t c c c đ i chi u sâu c a dòng ch y 0,81D b Chi u sâu câu (a) có cho lưu lư ng c c đ i khơng? N u khơng xác đ nh chi u sâu đ có lưu lư ng c c ñ i c M t ng c ng trịn có đư ng kính 0,8m có nư c ch y v i v n t c c c đ i, lưu lư ng 0,6m3/s Tìm ñ d c c n thi t c a c ng n u cho h s Chézy C = 90 ðS: i = 8,8 10 Sách Bài t p Cơ lưu ch t (lưu hành n i b ) – B môn Cơ lưu ch t Bài 5.12 So sánh kh ch y c a kênh có di n tích m t c t nhau, A = 1m2 có hình d ng khác Bi t r ng kênh lát bê tông (n = 0,017) ñ d c i = 0,005 ðS: Ptg = 3,04m; P1/2v = 2,83m; P1/2cn = 2,63m; P1/2tr = 2,5m; P chu vi t a A b/2 A a b N a hình vng Tam giác đ u d A c N a hình l c giác c A N a hình trịn Bài 5.13 M t kênh m t c t hình ch nh t, có h s nhám n = 0,014, ñ d c i = 0,001 có lưu lư ng Q = 1000m3/s Hãy tính di n tích m t c t ngang c a kênh c n thi t t s gi a b r ng b ñ sâu h c a kênh b/h = 1; 1,5; 2; 2,5; 3,5 V m i quan h di n tích m t c t ngang theo t s b/h cho nh n xét Bài 5.14 Kênh ch nh t có h s nhám n, b r ng b, ñ d c ñáy i G i Vkl v n t c khơng l ng lịng kênh Cho Vkl = 0,35 m/s; n = 0,025; b = 5m; i = 0,0001 Kênh có th d n đư c dịng ch y v i ñ sâu t i thi u b ng bao nhiêu? ðS: 1,22m Bài 5.15 M t dòng ch y đ u có đ sâu h = 3m kênh lát ñá (n = 0,025), m t c t hình ch nh t r ng b = 4m, đ d c i = 0,002 Tính lư ng tồn dòng ch y qua m t c t kênh (l y m t chu n ñi qua ñáy kênh) m t ñơn v th i gian ðS: 762,86KW Bài 5.16 Tìm s liên h gi a h s ma sát λ cơng th c tính t n th t d c đư ng (cơng th c Darcy) h s nhám n c a công th c Manning Sách Bài t p Cơ lưu ch t (lưu hành n i b ) – B môn Cơ lưu ch t ... đ u ng c ng có ñư ng kính 3m lưu lư ng Q = 5m3/s, h s nhám n = 0,020 ñ d c i = 0,0009 Sách Bài t p Cơ lưu ch t (lưu hành n i b ) – B môn Cơ lưu ch t Gi i: Module lưu lư ng : K= V i: Q i = 0,0009... p Cơ lưu ch t (lưu hành n i b ) – B môn Cơ lưu ch t Bài 5.7 M t kênh có m t c t t hình parabol có phương trình y = 2x2 (y tr c th ng ñ ng), ñ d c i = 0,0001; h s nhám n = 0,02, t i m t lưu lư... ch y v i v n t c c c đ i, lưu lư ng 0,6m3/s Tìm đ d c c n thi t c a c ng n u cho h s Chézy C = 90 ðS: i = 8,8 10 Sách Bài t p Cơ lưu ch t (lưu hành n i b ) – B môn Cơ lưu ch t Bài 5.12 So sánh