水力学与桥涵水文课程设计报告书

《水力学与桥涵水文》

课程设计任务书

（土木工程专业）

年级：2010级

学院：土木建筑学院

专业：隧道与城市轨道交通工程

班级：2班

：

学号：

重庆交通大学

1、为测定某阀门的局部阻力系数ξ，在阀门上下游装设三个测压管，已知水管直径d＝50mm，

12

l＝1m，23l＝2m，实测数据1?＝150cm，2?＝

125m，

3

?＝40cm，υ=3m/s，试计算阀门的ξ值。

解：由已知条件可得：

1223

23

12

501100022000

10002000

==20<1000==40<1000

5050

d mm l m mm l m mm

l

l

d d

=====

∴

即该水管满短管的条件，应计算沿程水头损失、局部水头损失及流速水头损失12

l

对于段：

22

12

121-2

2

12

1-21-2

22

12

121-2

222

1212

12

12

12

222

1212

++=+++

22

==

2

++=+++

22

++=+++

222

2229.80.05

=(-)=(-)=(1.5-1.25)=0.027

13

w

w f

f

p p

v v

z z h

g g

l v

h h

d g

p p

v v

z z h

g g

p p l

v v v

z z

g g d g

p p

gd gd

l v l v

γγ

λ

γγ

λ

γγ

λ

γγ

??

????

?

其中

即

12

l

对于段：

22

3

2

232-3

++=+++

22w

p

p v v

z z h

g g

γγ

22

232-32-32-322

32

232-32-3

2222

3232

2322323232232222=+=+22++=++++22++=++++222222=(--)=(--)

2229.823=(1.25-0.4-0.027)=030.0529.8

w f j f j l v v h h h d g g p p v v z z h h g g

p l p v v v v z z g g d g g

p l l p g v g

v v d g v d g λξ

γγλξ

γγξλλγγ?

????????其中即

.762

所以阀门的ζ的值为0.0762.

2、水面线定性分析

解：分析方法：

①根据给定的已知条件，判别去到底破的类型。

②根据坡度类型绘出N N -线和K K -线（注意其相对位置），并将流动空间分成 不同的区域。

③如果已知某一控制水深，即可在相应的流区定出其水面曲线的类型。 ④分析水面曲线两端的界限情况，便可确定水面曲线形状。 分析结果如下列图所示：

图2-1

图2-1中，1k i i >段、2k i i =段和3k i i <段均为顺坡渠道。水流从1k i i >段过渡到2k

i i =段时，由急流向临界流过渡，会在2k i i =段c 区以c 型曲线过渡到正常水深；水流从2k i i =段过渡到3k i i <段时，由临界流向缓流过渡，会在2k i i =段a 区以a 型曲线过渡到正常水深。

图2-2

图2-2中，1k i i >段和3k i i <段均为顺坡渠道。水流从1k i i >段过渡到2k i i <段时，由急流向缓流过渡，会在1k i i >段产生水跃。

图2-3

图2-3中，10i <段为逆坡渠道，2k i i <段为顺坡渠道。会在10i <段'b 区通过'b 型降水曲线过渡到缓流。

图2-3

图2-4中，k i i <段为顺坡渠道。水流从1k i i >段过渡到2k i i <段时，由缓流流向断口，会在1k i i <段产生水跌。

图2-5

图2-5中，10i >段为顺坡渠道，20i <段为逆坡渠道。水流从10i >段过渡到20i <段时，由急流向逆坡过渡，会在20i <段产生水跃；从20i <段流向断口时，会产生水跌。

图2-6

图2-6中，1i 段、2i 段和3i 段均为顺坡渠道且1k i i >、2k i i <及3k i i >。水流从1k i i >段过渡到2k i i <段时，由急流向缓流过渡，会在1k i i >段产生水跃；水流从2k i i <段过渡到

3k i i >段时，由缓流向急流过渡，会在2k i i <段产生水跌，在b 区以b 型曲线过渡到正常

水深。

3、流量泥沙计算详见相关excel 表格

解：⑴.断面测算：

水深为水位与河底高程之差，即=-h h h 河水深水位 平均水深为两个相邻水深的平均值，即1

2

i i h h h ++=

水深水深水深

垂线距离为两个相邻起点距之差，即-=-h h h 垂起i 1起i

垂线间面积以测速垂线为分界，岸边部分面积按三角形计算，中间部分面积按梯形

计算，即岸边1===2S S h L h h ?水深垂垂水深岸边, 中间+1

==(+)=2

S S h h L h h ?水深垂垂中间水深i 水深i 1

其中 h 水深—测深垂线所在位置的水深；

L ?—为测深垂线之间的距离。

部分面积是相邻测速垂线之间的垂线间面积之和，即=S S ∑垂部

⑵.流速测算：

部分面积平均流速为相邻垂线平均流速之间的平均值，对于岸边的部分面积平均流速由相邻垂线平均流速适当折减；即 +1

+=

2

i i v v v 垂垂部

对于岸边=v v α部垂，其中死水边=0.6α，斜坡岸边=0.7α，不平整坡岸边=0.8α，光滑陡岸=0.9α.本题按斜坡岸边处理，即=0.7v v 部垂

⑶.流量测算：

部分流量为部分面积与部分面积平均流速之积，即=Q v S ?部部部 断面流量为部分流量之和，即=Q Q ∑断部 断面面积为部分面积面积之和，即=S S ∑垂断

平均流速为断面流量与断面面积之商，即=Q v S 断

断

水面宽为右水边起点距与左水边起点距之差，即-L L L =右左

平均水深为断面面积与水面宽之商，即=S h L

断

具体计算结果见附表1

根据实测结果可绘出测区的水文断面图，如图3-1所示：

图3-1 水文断面图