MỘT SỐ BÀI TẬP THỦY LỰC, THỦY VĂN (Dành cho sinh viên ngành Xây dựng dân dụng và Vật liệu xây dựng)

Xác định áp suất dư tại điểm A của một ống dẫn nước, nếu độ cao cột thuỷ ngân trong ống đo áp h2=50cm; tâm ống đặt thấp hơn mặt phân chia giữa nước và thuỷ ngân là h1=80cm.. Tính lưu lư

MỘT SỐ BÀI TẬP THỦY LỰC, THỦY VĂN

(Dành cho sinh viờn ngành Xõy dựng dõn dụng và Vật liệu xõy dựng)

bμi tập thuỷ lực

1 Xác định áp suất dư tại điểm A của một ống dẫn nước, nếu độ cao cột thuỷ

ngân trong ống đo áp h2=50cm; tâm ống đặt thấp hơn mặt phân chia giữa nước

và thuỷ ngân là h1=80cm

2 Xác định tổng áp lực lên van chắn phẳng hình chữ nhật, nếu cho biết: h1 = 3m; h2 = 1,2m; b = 4m và chiều cao van H = 3,5m

Tính lực nâng ban đầu, nếu bề dày của van là 0,08m; trọng lượng riêng của vật liệu làm van là 11.800N/m3; hệ số ma sát giữa tường và khe là f = 0,3

Hg Nươc

1

h

2 h

A

Hình bài 1

H

h1

h2 T

Hình bài 2

3 Xác định phản lực tại điểm A của một cửa cống hình chữ nhật a x b=6m

x8m; h1=5; G=5000N; α = 450

4 Xác định áp lực nước lên van phẳng chữ nhật? cho b = 4m; h1= 3m;

h2=1,2m; α = 600; h=0,8m Khi nâng van quay xung quanh 0 Trong hai trường hợp sau đây, trường hợp nào lực nâng T lớn hơn?

a) β = 900

b) β = 300

h1 Ra

G a

A

Hình bài 3

A

h1

T T

o h

Hình bài 4

5 Xác định vị trí trục quay O để cánh cống tự động mở Khi cho h1>=3m; α=300; h2=1,4m; bỏ qua trọng lượng cống

6 Xác định lực kéo T để cánh cống hình chữ nhật bxL=1x5 m ở vị trí như

hình vẽ? cho h=3,0 m; α = 450; Q = 3,5 KN

A

h1

h2 o

Hình bài 5

h

Q

T A

0 α

Hình bài 6

7 Xác định áp lực tác dụng lên các mặt cong sau:

a) Mặt trụ tròn h = 4,5 m; b=1m; d = 3m;

b) Mặt trụ tròn d = 6m; b = 2m; h1=12m; h2=8m

c) Van hình cánh cung b = 4m; h= 3m; β = 450

d) Van hình trụ d = 3m; h=2,5m; b = 10m

8 Tính áp lực tác dụng lên cống phẳng hình tròn có d = 2m; h = 1m

h h

h

d

d

d

h1

h2

Hình bài 7

d h

Hình bài 8

9 Lỗ tròn bán kính R=0,4m đặt tại đý bể chứa nước và được đậy bằng một

van nửa cầu có cùng bán kính và có trọng lượng G=500N Tính:

a) Lực T cần để mở nắp khi H=4m và pO=pa=100kPa

b) Với H bằng bao nhiêu thì van tự động mở với pO = 70kPa

10 Một bình hình trụ dài l = 15 cm , diện tích đáy ω = 4 cm2 , khối lượng M

= 20 g được úp xuống nước Giả thiết thành lọ rất mỏng và nhiệt độ không khí trong bình không đổi Yêu cầu:

1) Tính chiều cao h2

2) Tính chiều cao h1

11 Xác định áp suất tuyệt đối p0 và chiều cao mực nước h1 trong ống 1 , nếu

số đọc của áp kế thuỷ ngân ( δHg = 13,6 ) h2 = 0,10 m , h3 = 0,8 m

12 Xác định lực có xu thế tách nắp nửa hình cầu ra khỏi bể chứa nước Nắp

đóng các lỗ đường kính d = 2 m Bỏ qua trọng lượng bản thân của nắp Cho biết H = 2,4 m , h = 2,0 m , pod = 0,3 at

H R

Hình bài 9

h

h

1

2

Hình bài 10

h

p0

M N

Hg

Nuoc

3

Hình bài 11

H h A

B

p0

Hình bài 12

13 Chọn cao độ đặt bơm của

bơm ly tâm cho biết lưu lượng

Q=30l/s; đường kính ống hút

d = 150mm; chân không kế

chỉ 0,68at; tổng tổn thất trong

ống hút là hw = 1,0m

Hình bài 13

14 Chất lỏng chuyển động trong ống trụ tròn đường kính d, có phân bố lưu

⎠

⎞

⎜⎜

⎝

⎛

ư

0

2

0 1

r

r u

u Xác định Q, v và hệ số sửa chữa động năng α

15 Tia nước có vận tốc v = 30m/s và lưu lượng Q = 36l/s phun theo phương

ngang khi gặp bản phảng đặt vuông góc với phương của nó tia nước bị phân thành 2 phần: phần dọc theo bản phẳng có Q1 = 12l/s, còn phần kia lệch một góc α Xác định lực tác dụng của dòng lên bản phẳng? Bỏ qua trọng lượng khối dòng và lực ma sát giữa dòng chảy với bản phẳng

16 Đầu vòi phun chữa cháy có đường kính thay đổi từ D=80mm đến

d=30mm Khi mở vòi có lưu lượng Q=35l/s Xác định:

- Cột áp vòi phun

- Lực giữ vòi phun

Q, v

Q1, v

R Q2, v

Hình bài 15

Hình bài 16

17 Một bình lớn, kín, chứa chất lỏng,

trên mặt có không khí với áp suất dư

p0=0,1at Cách dưới mặt thoáng một

độ sâu 1,2m có lỗ nhỏ cho chất lỏng

chảy ra Tính vận tốc chảy qua lỗ tại

mặt cắt co hẹp của dòng chảy trong

các trường hợp:

1 Chất lỏng là nước

2 Chất lỏng là dầu có tỷ trọng là 0,7

3 Chất lỏng gồm một lớp nước dầy

0,3m và một lớp dầu dầy 0,9m

(bỏ qua tổn thất năng lượng)

Không khí

Hình bài 17

18 Tính lưu lượng và vẽ đường

năng của dòng chảy từ bình kín A

sang bình hở B theo ống dẫn Biết

po = 2,2at (AS dư); HA=2m; HB =

5m; l

1 = 60m; l2 = 50m; d1=75mm;

d2=50mm; λ1=0,032; λ2 = 0,03 1 2

p

H H

o A

B

Hình bài 18

19 Tính lưu lượng và vẽ đường năng

trong hệ thống đường ống gồm ba

đoạn nối với nhau Cho H=2m; d1=

75mm; d2 = 150mm; d3 = 100mm;

bỏ qua tổn thất dọc đường

2 1

H pa

3

Hình bài 19

20 Nước ở nhiệt độ t = 900C (ν = 0,00326St) chảy theo ống có tiết diện hình chữ nhật 2 x 10 mm2 của bộ tản nhiệt để làm lạnh động cơ đốt trong Xác

định vận tốc trung bình nhỏ nhất để dòng chaỷ luôn chảy rôi

21 Để làm thí nghiệm đo độ dốc thuỷ lực J ta cho chất lỏng có độ nhớt μ =

0,4P và trọng lượng riêng γ = 8.335,5N/m3 chuyển động trong ống tròn có

đường kính d = 75mm Vận tốc đo tại trục ống là U0 = 2m/s Xác định độ dốc thuỷ lực J

22 Bơm ly tâm bơm nước từ

giếng lên, ống hút của bơm

dài 24m, đường kính

d=150mm; hệ số tổn thất ở

lưới chắn rác ζ=0,6; hệ số tổn

thất ở chỗ cong ζ = 0,294; hệ

số ma sát λ = 0,03 Xác định

Q của bơm với điều kiện áp

suất chân không không vượt

quá 6mH20 Cho Hb=4m

Hình bài 22

23 Xác định cột áp cần chuyển chất lỏng có ν = 0,013St lên theo đường ống

có d = 100mm; l = 150m với Q = 45m3/h; ống có một van ξv = 2,3; một khoá

ξk = 5,5; một đoạn uốn ξu = 0,3; một phân nhánh ξn = 2 Độ chênh của cửa ra

so với điểm đầu là 17m

24 Một đường hầm dài l = 3 km tiết diện tròn dẫn nước có áp lưu lượng Q =

50 m3/s từ hồ chứa vào nhà máy thuỷ điện Đường hầm này được thi công trong đá thô có đường kính tương đương D = 5m , các mấu nhám nhấp nhô ở thành có chiều cao trung bình Δ = 50mm Hệ số nhớt của nước υ = 0,0101cm2/s

1) Xác định trạng thái chuyển động

2) Tính tổn thất cột nước

25 Nước ( νn = 0,0101 cm2/s), dầu (γd = 8440 N/m3 , νd = 0,2 cm2/s ) , chảy qua 2 ống riêng biệt có cùng đường kính d = 150 mm , cùng độ nhám Δ = 0,12 mm với cùng lưu lượng trọng lượng G = 73750 N/h Xác định :

1) Vận tốc trung bình

2) Trạng thái chảy của từng trường hợp và tổn thất trên một mét chiều dài của đường ống

26 Hai lỗ tròn thành mỏng có cùng đường kính d = 4cm ở thành bình chứa

nước Cho a1 = 20 cm (từ tâm lỗ dưới tới đáy), a2 = 50 cm (khoảng cách giữa

2 tâm lỗ)

Xác định chiều sâu nước H ở trong bình để cho lưu lượng Q = 24 l/s

27 Bể rất lớn chứa nước với chiều sâu H = 6m Hai vòi có cùng đường kính

d=4 cm, dài l = 15 cm và hệ số lưu lượng μ=0,82 Một vòi lắp cách đáy bể một khoảng e = 50 cm, một vòi đặt tại đáy Xác định :

1) Lưu lượng của vòi nằm ngang

2) Chân không trong vòi nằm ngang

3) Lưu lượng của vòi thẳng đứng

a a H

2

1

Q

Q1 2

Hình bài 26

H

e

d l

Hình bài 27

28 Nước chảy từ bể A sang

bể B theo đường ống đường

kính d = 40 mm và l = 10 m

Từ bể B nước lại chảy vào

không khí qua vòi hình trụ

đường kính d1 = 40 mm ( hệ

số lưu lượng μ = 0,82 ) Cho

các hệ số tổn thất cục bộ do

uốn cong ξc = 0,3 , do khoá

ξK = 4 và hệ số ma sát dọc

đường λ = 0,03 Hãy xác

định cột áp H ở bể A để mực

nước ở bể B có được độ cao

h=1,0 m Tính Q

d,l

K

d

h H

1

Hình bài 28

29 Nước chảy từ bể chứa qua vòi dài l = 0.3m; d = 50mm; Q = 10l/s Xác

định cột áp tác động lên vòi H, vận tốc Vc và áp suất pc tại mặt cắt co hẹp Biết μ = 0,82; ε = 0,63; ξ = 0,06

30 Đường ống gồm 3

ống nối song song dẫn

lưu lượng Q = 90 l/s

Biết d1=150 mm, K1 =

158 l/s , l1 = 450 m , d2

= 150 mm , K2 = 158 l/s,

l2 = 300 m , d3 = 200

mm, K3 = 341 l/s, l3 =

1000 m

Tính Q1 , Q2 , Q3 và

tổn thất cột nước giữa 2

nút A và B

H

1

2

3

Hình bài 31

31 Xác định kích thước, độ dốc đáy kênh hình thang có m = 2 để cho kênh có

lợi nhất về thuỷ lực Mái kênh phủ bằng đá (n = 0,035; [Vox] = 3,5m/s); dẫn lưu lượng Q = 14m3/s

32 So sánh khả năng tháo nước của các kênh có cùng diện tích 1 m2 nhưng có hình dạng khác nhau:

a) Tam giác đều

b) Kênh chữ nhật có b = 2h

c) Hình thang nửa lục giác đều

d) Nửa hình tròn bán kính r

Biết: n = 0,017; i = 0,005

33 Người ta thay một máng tạm thời làm bằng gỗ (n = 0,013) mặt cắt ngang

hình chữ nhật có b = 0,5m; i = 0,012; h = 0,4m bằng một kênh bê tông có n=0,017 dạng hình nửa tròn có cùng diện tích mặt cắt ướt Tính độ dốc i2 của kênh bê tông để dẫn được lưu lượng như máng gỗ

bμi tập thuỷ văn

34 Cho một mặt cắt ngang

sông như hình vẽ và có số

liệu đo lưu tốc ở mỗi thuỷ

trực như bảng sau:

a) Tính lưu tốc bình quân

tại các thuỷ trực

20m 20m

20m

20m

(3)

b) Tính lưu lượng các bộ phận và lưu lượng toàn bộ

Thuỷ trực 1 2 3 4

umặt (m/s)

u0.2h (m/s)

u0.6h (m/s)

u0.8h (m/s)

uđáy (m/s)

- 1,3 1,25 0,95

-

1,8 1,6 1,45 1,1 0,7

- 1,5

- 1,0

-

-

- 0,95

-

-

35 Biết số liệu đo lưu lượng Q (m3/s) của sông Nậm Mức tại trạm Nậm Mức như bảng dưới đây:

1 2002 2570.00

2 2003 776.00

3 2004 503.00

4 2005 536.00

5 2006 767.00

6 2007 350.00

7 2008 972.00

Yêu cầu:

Xác định toạ độ đường tần suất lý luận theo:

+ Loga-Pearson III

+Kritsky - Menkel

36 Biết số liệu đo lượng lượng mưa X (mm) của trạm Thạch Thất như bảng dưới đây:

Yêu cầu:

Xác định toạ độ đường tần suất lý luận theo:

+ Loga-Pearson III

+Kritsky - Menkel

37 Cầu bắc qua thượng lưu sông Kỳ Cùng (α = 0.86; Ho = 19mm; f = 0.8)

có diện tích lưu vực F = 220Km2; chiều dài sông chính L = 17Km; lưu tốc đo đạc lớn nhất Vmax = 2.4m/s

Tính lưu lượng thiết kế với tần suất 1%; 2% và 4%? Biết:

H1%=371.06mm; H2% = 326.13mm; H4% = 301.16mm; Hệ số triết giảm δ = 0.8

38 Cầu nhỏ vượt qua suối Nậm Mươn tỉnh Điện Biên (vùng mưa III) có diện tích F = 58.7Km2; chiều dài sông chính L = 12.5Km; tổng chiều dài sông nhánh ∑l = 13.5Km; độ dốc lòng chủ Jl = 33o/oo; độ dốc sườn lưu vực Jsd =

300o/oo

Tính lưu lượng thiết kế với tần suất 1%; 2% và 4%? Biết: H1% = 381.mm; H2% = 335mm;H4% = 283.2mm; Hệ số triết giảm δ = 0.95; ϕ = 0.75;

ml = 7; msd= 0.15;

39 Xác định lưu lượng thiết kế Q4% theo công thức cường độ giới hạn biết: F

= 2,59 km2; Llòng= 1,23 km; lưu vực 2 sườn dốc, chiều rộng B = 1,05 km; Σlnhánh = 0,79 km; đất cấp IV; ϕ= 0,766; Js=277,420/00; ms= 0,15; ml= 7; Jl = 40,780/00; fhồ = 0; δ = 1,0; lượng mưa P4% = 203,3mm

40 Xác định lưu lượng thiết kế Q4% theo công thức cường độ giới hạn biết: F

= 0,95 km2; Llòng= 1,44 km; lưu vực 2 sườn dốc, chiều rộng B = 0,54 km; Σlnhánh = 0,4 km; đất cấp IV; ϕ= 0,811; Js=50,430/00; ms= 0,15; ml= 7; Jl = 28,830/00; fhồ = 0; δ = 1,0; lượng mưa P4% = 203,3mm

41 Xỏc định lưu lượng thiết kế Q4% theo cụng thức cường độ giới hạn biết: F

= 0,3 km2; Llũng= 0,34 km; lưu vực 2 sườn dốc, chiều rộng B = 0,44 km; Σlnhỏnh = 0,31 km; đất cấp IV; ϕ= 0,85; Js=79,420/00; ms= 0,15; ml= 7; Jl =

700/00; fhồ = 0; δ = 1,0; lượng mưa P4% = 203,3mm

42 Cống hộp vuông 1,0mì1,0m dài 30m đặt ở độ dốc 0,5%; có độ nhám n=0,014 và cột nước trước cống là1,85m; dạng cửa vào tròn êm thuận (ke = 0,2)

Xác định lưu lượng cống trong các trường hợp:

- Hạ lưu không bị ngập

- Chiều sâu hạ lưu vượt trên đỉnh cống hộp 0,20(m) tại hạ lưu

- Cột nước trước cống ở trường hợp 2 là bao nhiêu khi lưu lượng chảy

có giá trị như trường hợp 1

43 Cống tròn BTCT đường kính 1m, dài 30m, độ dốc cống 0.5%; cống cần thoát một lưu lượng là 3m3/s, độ sâu dòng chảy hạ lưu là TW=0.5m Tính thuỷ lực cống và xác định chế dộ kiểm soát Cho Ke = 0,5

44 Đường vượt qua một dòng chảy nhỏ có Qmax4% = 6.5 m3/s, TW = 1m, L=35m, S = 0.5%

Yêu cầu: - Lựa chọn các phương án thiết kế cống

- Tính thuỷ lực cống và xác định chế dộ kiểm soát ứng với mỗi phương án thiết kế cống đã chọn

Đề cương ôn tập môn thuỷ lực thủy văn

1 Phương trình vi phân cân bằng Ơle Nêu điều kiện cân bằng

2 Phương trình cơ bản thuỷ tĩnh ý nghĩa của phương trình Phân biệt các loại

áp suất

3 Tính áp lực chất lỏng lên thành phẳng, thành cong?

4 Phương trình vi phân chuyển động của chất lỏng lý tưởng chảy ổn định

5 Chứng minh phương trình Bécnuly đối với dòng nguyên tố của chất lỏng lý tưởng chảy ổn định ý nghĩa của phương trình

6 Phương trình Bécnuly cho toàn dòng chất lỏng thực

7 Phương trình động lượng cho đoạn dòng chảy ổn định

8 Các loại tổn thất năng lượng trong dòng chảy? Ví dụ

9 Trình bày thí nghiệm Râynôn (Nêu thí nghiệm, số Râynôn, phân biệt dòng chảy rối và chảy tầng)

10 Phương trình cơ bản của dòng chảy đều?

11 Trình bày về dòng chảy tầng, chảy rối trong ống trụ tròn

12 Công thức Sê-dy

13 Tổn thất năng lượng cục bộ khi dòng đột mở

14 Tính toán thuỷ lực dòng chảy qua lỗ nhỏ, thành mỏng, cột áp không đổi?

15 Tính toán thuỷ lực dòng chảy qua vòi hình trụ gắn ngoài, cột áp không

đổi?

16 Tính toán thuỷ lực dòng chảy qua đường ống dài (mắc song song và nối tiếp)?

17 Dòng chảy đều không áp trong kênh hở? Phương trình cơ bản tính dòng chảy đều không áp trong kênh hở?

18 Các bài toán dòng chảy đều không áp trong kênh hở

19 Thế nào là mặt cắt tốt nhất về thuỷ lực (Nêu rõ định nghĩa, yêu cầu, điều kiện và chứng minh cụ thể đối với kênh hình thang)