第八章孔口(管嘴)出流、堰顶溢流和闸孔出流_水力学

1、当 H=2 m，δ=0.6 m，如图所示的的建筑物为实用堰。 ( )

2、当水头及其它条件相同时，薄壁堰的流量大于实用堰的流量。 ( ) 3、只要下游 水位超过宽顶堰堰顶，一定是淹没出流。 ( )

4、两个WES型实用堰，堰高大于三倍水头，它们的设计水头不等，即Hd1Hd2，但泄水时H1Hd1，H2Hd2，则它们的流量系数 m1=m2。 ( )

5、无侧收缩与收缩的实用堰，当水头、堰型及其它条件相同时，后者通过的流量比前者大。 ( ) 6、锐缘平面闸门的垂向收综系数

 随相对开度

eH的增大而 ( )

(1) 增大 (2) 减小 (3) 不变 (4) 不定

7、当实用堰水头 H 大于设计水头 Hd 时，其流量系数 m 与设计流量系数 md 的关系是 ( ) (1) m=md (2) m> md (3) m< md (4) 不能确定

8、平底渠道中弧形闸门的闸孔出流，其闸下收缩断面水深 hc0 小于下游水跃的跃前水深 h1，则下游水跃的型式为 ( )

(1) 远离式水跃 (2) 临界式水跃 (3) 淹没式水跃 (4)无法判断

9、有两个 WES 型实用堰(高堰)，它们的设计水头分别为 H1=Hd1，H2=Hd2，则它们的流量系数 m1 与 m2 之间的关系为 ( ) (1) m1 > m2 (2) m1 < m2 (3) m1=m2 (4)无法确定

10、WES 型实用堰 (高堰)，当水头等于设计水头 Hd 时，其流量系数 m 等于 ( ) (1) 0.385 (2) 0.49 (3) 0.502 (4) 0.65

11、闸孔自由出流的流量公式为 ( ) (1) qvmnb2gH032 (2) qvmnb2gH032

(3) qvnbe2g(H0e) (4) qvmnbe2g(H0e) 12、宽顶堰的总水头 H0=2 m，下游水位超过堰高度 ha=1.0 m，此种堰流为_______________出流。 13、图示 4 种管嘴出流中，出口流速最大的是________，流量系数最大的是_______。

14、影响宽顶堰流量系数 m 值的主要因素为_________________________和________________________。

15、当堰的溢流宽度与上游渠道宽度相等时，称为_______________的堰流，当堰的溢流宽度小于上游渠道宽度时，称为________________的堰流。

16、对于宽顶堰式闸孔出流，当下游水深 t< hc02时，发生________________水跃；当 t > hc02 时，发生____ ___________水跃；当 t=hc02 时，发生_________________水跃。 17、闸孔出流和堰流的水流特征的不同点是

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 18、在下图中绘出宽顶堰淹没出流时的水面曲线示意图。

19、薄壁堰的水流阻力小于实用堰的水流阻力，为何其流量系数却小于后者？

20、某溢流坝，共 4 孔，每孔宽度 b=8 m，各部分高程如图所示。上游设计水位为 210.0 m，下游水位为 168.0 m。当闸门开启高度 e=5 m时，求通过溢流坝的流量。 ( 968.18m3/s )

21、某宽顶堰式水闸闸门全部开启时，上游水位为 0.6 m，闸底坂高程为 0.4 m，河底高程为 0，下游水位为 0.5 m，流量系数 m=0.35。不计侧收缩影响。求水闸的单宽流量 q。 ( 0.141m3/sm )

22、某水库的溢洪道断面为 WES 实用剖面。溢洪道共五孔，每孔净宽 b=10 m。堰顶高程为 343 m。上游水位 为 358.7 m，下游水位为 303.1 m。流量系数 m=0.45，侧收缩系数 0.95。忽略行近流速 v0。求通过溢洪道 的流量 qv。 ( 5886.9m3/s )

23、在宽度 B=1 m 的矩形明渠中，前后各装设一矩形薄壁堰(堰高 a1=1 m)和三角形薄壁堰(堰高 a2=0.5 m)，如图所示。水流为恒定流时，测得矩形薄壁堰前水头 H1=0.13 m，下游水深 t=0.4 m。试求：(1)通过明渠的流量 qv；(2) 三角堰前水头 H2。 ( 0.0861m3/s; 0.328m )

24、有一溢流堰，堰顶厚度 δ=2 m，堰上水头 H=2 m，下游水位在堰顶以下，如图所示。如上、下游水位及堰高、堰宽均不变、堰宽均不变，当 δ 分别增大至 4 m 及 8 m 时，堰的过水能力有无变化？为什么？ 25、在堰上水头 H 相同的条件下，为何实用堰的流量系数大于宽顶堰的流量系数？

26、图示的三个溢流坝，作用水头不同，而其其它条件完全相同，试比较其流系数 m 的大小，并说明理由。

27、简述堰流淹没和水跃淹没的概念，并说明堰流淹没系数 和水跃淹没系数的物理意义。

28、某矩形断面渠道中，设一弧形闸门，如图所示。已知闸前水深 H=14 m，闸门开度 e=1 m，闸孔净宽与渠道宽度 b 相等，且 b=3 m，闸孔垂向收缩系数0.72。流量系数0.732。通过设计流量时，渠中正常水深h0=3 m。不计闸前行近流速。要求：(1)计算闸孔的流量 qv；(2)判别闸下游水流衔接形式；(3)定性绘出闸上、下的水面曲线，并标明曲线类型。 ( 36.38m3/s; ) 29、某 WES 剖面溢流坝位于宽顶矩形渠道中，如图所示。坝高 a =15 m，坝顶水头 H=2.5 m，流量系数 m=0.502。不计侧收缩影响。坝下游收缩水深 hc0=0.5 m，下游渠道底坡 i=0.02，糙率 n=0.014，下游水深 t 为均匀流水深。要求：(1)计算溢流坝的单宽流量 q ；(2)分析坝下游是否发生水跃，说明其水流是缓流还是急流；(3)定性绘出坝下游水面曲线，标明曲线类型。 ( 8.79 m3/sm; hc0thc) 30、图示为矩形断面棱柱体渠道中设一平面闸门，已知闸门开度 e=0.3 m，闸孔流量系数 m=0.98，垂向收缩系数0.615，渠道宽度 b=4 m，糙率 n=0.02，底坡 i1=0，i2=0.02，i3=0.001。长度 l1 很短，l2、l3充分长。临界水深 hc=0.6 m。不计闸前行近流速。要求：(1)判别渠道底坡类型，定性绘出渠中的水面曲线，注明曲线类型；(2)计算闸前水深 H。 ( H3.45m)

31、图示为一无侧收缩的薄壁堰，其水头为 H 其水舌下缘曲线最高点高出薄壁堰顶 0.112 H 。若有一实用堰其堰顶曲线与薄壁堰水下缘完全吻合。若不计行近流速的影响，试证明实用堰流量系数 m1 与薄壁堰流量系数m2 之间的关系为 m1=1.195 m2。

32、如下图，在矩形明槽中安装一与槽宽相同的矩形薄壁堰，为防止水舌下面形成局部真空，你认为应采取怎样的措施。

33、有一薄壁圆形孔口，其直径d10mm，水头H2m。现测得射流收缩断面的直径dc8mm，在32.8s时间内，经孔口流出的水量为0.01m3，试求该孔口的收缩系数、流量系数、流速系数及孔口局部阻力系数0。 (ε=0.64,μ=0.62,φ=0.97,ζ=0.0655 )

34、薄壁孔口出流如图所示，直径d2cm，水箱水位恒定H2m。试求：（1）孔口流量Q；（2）此孔口外接圆柱形管嘴的流量Qc；（3）管嘴收缩断面的真空度。 ((1)Q=1.22l/s,(2)Q=1.61l/s, (3)hv=1.5m)

35、水箱用隔板分A、B两室如图所示，隔板上开一孔口，其直径d14cm；在B室底部装有圆柱形外管嘴，其直径d23cm，已知H3m,h30.5m，水流恒定出流，试求：（1）h1,h2；（2）流出水箱的流量Q。 ((1)h1=1.07m, h2=1.43m; (2)Q=4 l/s)

36、如管路的锐缘进口也发生水流收缩现象。如0.62~0.64，水池至收缩断面的局部阻力系数0.06，试证明锐缘进口的局部阻力系数约为0.5。

237、有一平底空船（见图示），其水平面积8m，船舷高h0.5m，船自重G9.8kN。现船底有一直径为10cm的破孔，水自圆孔漏入船中，试问经过多少时间后船将沉没。 (T=393.6s=6.56min )

38、为了使水均匀地进入水平沉淀池，在沉淀池进口处设置穿孔墙如图所示，穿孔墙上开有边长为10cm的方形孔14个，所通过的总流量为122（l/s），试求穿孔墙前后的水位差（墙厚及孔间相互影响不计）。 (H=0.826m )

39、沉淀池长L10m，宽B4m，孔口形心处水深H2.8m，孔口直径d300mm（见图示），试问放空（水面降至孔口顶）所需时间。提示：可按小孔口出流计算。 (T=8.83min=530.3s )

40、油槽车（见图示）的油槽长度为l，直径为D。油槽底部设有卸油孔，孔口面积为，流量系数为。试求该车

4lD充满油后卸空所需的卸空时间。 (T)

32g32

41、如图左面为恒定水位的大水池，问右面水池水位上升2m需多长时间？已知H3m,D5m,d250mm,0.83。 (T=213.35s=3.56min )

342、在混凝土坝中设置一泄水管如图所示，管长l4m，管轴处的水头H6m，现需通过流量Q10m/s，若流量系数0.82，试确定所需管径d，并求管中水流收缩断面处的真空度。 (d=1.2m,hv=4.5m )

43、试用孔口出流的基本公式，推导堰流的基本公式。

44、已知顶角为直角的三角形薄壁堰顶的水头为H0.1m~0.30m，试绘制水头流量关系曲线。

45、已知矩形薄壁堰的水头H0.10~0.75m,b1.10m，堰高P0.95m，使用雷伯克公式绘制水头流量关系曲线。

33/246、已知WES堰的流量系数CdQ/(BH)4.1，式中Q以ft/s计，B和H以ft计；试用量纲和谐原则，将Cd换算为国际单位制时的数值，并求出流量系数m的值。

47、已知矩形薄壁堰建在B05.0m的矩形水槽中，堰高P0.95m，堰宽b1.45m，堰顶水头H0.45m，下

3

游水深ht0.45m，求过堰的流量。 ( Q=0.76m/s )

48、有一种建在岩石河床上的桩板坝，由埋入河床的钢筋混凝土桩柱和固定于两桩柱之间的松木面板构成，桩柱之

3间跨度不超过3m，每米坝宽通过流量不超过30m/s。已知上下游坝区河段两岸是直立的块石浆砌挡土墙，河床上

3游宽B040m，坝宽b30m，通过流量Q150m/s，坝高P3m，（1）当下游水深ht2m，试求坝上水

头H；（2）若洪水期上下游水位差z1.65m，下游水深ht4.0m，求通过流量为若干？ ( (1)H=1.941m, m0=0.418 ;(2)m0=0.4256,Q=243.9m/s )

3

49、WES堰型高坝，坝高P107.0m，最大水头Hmax11.0m，设计水头取Hd0.85Hmax，下游坝面直线段坡度mt0.75。决定采用垂直的上游坝面。试绘制堰顶曲线及坝的全部剖面，并求出曲线长度Lc及直线段长度Lt。

m3/s，堰孔总净宽B为多少？若每孔定为b10m，50、采用上题中的有关数据，若通过的最大流量Qmax3100应设多少孔？已知闸门为弧形，闸墩和边墩头部都是圆形，墩厚d2.0m，上游引渠宽B0410m。

(B=37.5m , 5孔)

51、卧虎山水闸溢洪道，采用低WES堰。上下游堰高相同，PP13.0m，堰顶高程21.0m，设计水头Hd15m，在正常库水位时，采用宽b14m的弧形闸门控制泄洪，墩厚d2.0m，边墩和中墩的的头部都是圆形的，要求保

m3/s时，坝洪水流量Q8770库内非常洪水位不超过37.5m。设溢洪道上游引水渠与溢洪道同样宽。溢洪道低WES

堰下游接矩形陡槽。问此闸应设几孔？ (B=63m , 5孔 )

52、已知堰高P50m，上游堰面垂直，设计水头Hd8.0m，堰面下游直线段坡m10.65，若最大工作水头为10m，孔闸有12孔，每孔净宽b15m，闸墩和边墩的头部为尖圆形，堰上游的引水渠总宽B0220m，闸墩厚

d2.5m，采用WES堰型，求通过流量应为多少？ (Q=12606m3/s )

53、水库的正常高水位为72.0m，非常洪水位为75.6m，溢洪道为无闸控制的宽顶堰进口，下接陡槽和消能池。宽顶

堰宽60m，堰坎高P2m，坎顶高程70.6m，坎顶进口修圆。若堰与上游的引水渠同宽，问上述两种水位时，通过

33

的流量为多少？ (Q1=160.6m/s , Q2=1110.7 m/s )

m3/s。54、水库的平底闸溢洪道，底板高程为122.0m，要求在水库非常水位为130.4m时下泄洪峰流量Q1150设溢洪道总宽与上游引水渠一样，每孔净宽b不超过6.0m，墩厚不超过1.5m，边墩和闸墩头部为圆形，闸室后接一陡槽，问此闸应设几孔？ (n=5)

55、有一水库的平底溢洪道，有四孔，每孔宽b13.0m，墩厚d3.0m，边墩头为半径r6.0m的1/4圆弧，弧与下游引渠垂直挡土墙联接。中墩头为尖圆形，通过最大流量时，闸门全开，已知溢洪道底坎高程为272.0m，溢洪

m3/s时，库内洪水位将为多少？ (库内洪水位=287.8m ) 道闸室末端接陡槽。问通过特大洪水流量Q6000

56、矩形宽顶堰底坎进口边缘为直角，堰壁厚6.5m，堰高P1.5m，堰宽b4.0m，上下游渠道渠底同高，

3上游引渠宽B08.0m，下游水深ht2.4m。试求通过流量Q4.0m/s时堰顶水头H。 (H=0.956m )

57、平底闸闸底高程为8.5m，闸前水位为32.5m，闸门开度e1.0m时，闸下游渠水位为30.0m，下游渠底与闸上

3

游渠底同高。闸宽b5m，流速系数0.95。求通过平板闸门的流量。 (Q=24.6 m/s )

3

58、同上题，如闸门开度e1.6m，下游水位为31.5m，其它条件不变，过闸流量应为多少？ (Q=29.9 m/s )

59、弧形闸门四孔，每孔宽b13.0m，弧半径R20.0m，闸门转动轴高C14.9m。闸前水头H14m，闸门

3

开度e6.0m，弧形闸门的底坎为平底，底坎末端紧接跌坎，求通过的流量。 (Q=2925 m/s )

60、弧形闸门位于有坎宽顶堰上，闸前水头H4.60m，闸门开度e1.2m时，为自由出流，闸门净宽b18.3m，

3

闸门弧面半径R7.60m，闸门转动轴位于堰顶以上，C6.10m，求通过的流量。 (Q=137.2 m/s )

61、岳庄坝泄洪闸，共9孔，孔宽b5.0m，闸墩厚d0.7m，墩头圆形，上游引水渠宽约B055.0m，与边墩以r40.0m的圆弧相接，闸底板与上游渠底同高，高程为45.50m，通过最大洪水流量时，闸前水位为50.59m，闸

3

下游水位为48.79m，下游渠底高程为44.40m。试求最大洪水流量为多少？ (Q=1016.5 m/s )

362、梯形渠道流量Q2.0m/s，边坡m1.5，正常水深hi1.2m，底宽bc1.6m，因要穿过公路底下，拟建一矩形涵洞，洞底宽b0.8m，洞长7m，洞高为1.40m，涵洞进口平顺，采用八字翼墙，求涵洞进口前渠道水深H为多少？ (H=1.39 m )

63、泄洪闸采用低WES堰，堰前河床高程26.5m，堰顶高程29.0m，堰下游河床高程27.0m，宣泄最大洪水流量

Q4000m3/s时，上游水位33.59m，下游水位32.55m，设计水头Hd0.9Hmax，堰顶装有弧形闸门，每孔宽

b12.0m，闸墩头为圆形，墩厚d1.60m，闸前行进流速v01.0m/s，边墩k0.7。试确定闸孔总宽及孔

数。 (B=202.5 m, 取18孔 )

0.97，64、有一双孔平底闸，孔宽b3.0m，闸前水深H2.20m，下游水深ht1.80m，求闸前开启e0.60m时的流量。 (Q=7.41 m/s )

3

65、有一3孔节制闸，闸前水深H2.5m，使用3孔一起开启。闸墩厚d0.60m，孔宽b3.4m，上游渠宽和

3闸室同宽，上下游渠底高程和闸底同样，当通过流量Q19.6m/s时，闸下游水深ht1.75m，流速系数0.95，

求闸门开启高度e。 (e=0.6 m )

66、矩形平底渠道中有一闸门，闸前水头H3.05m，闸门开启高度e1.22m，假定0.95，问闸下游水深

ht2.28m，及1.98m时，过闸单宽流量为若干第八章 孔口（管嘴）出流、堰顶溢流和闸孔出流

1、 (√) 2、 (×) 3、 (×) 4、 (√) 5、 (×)6、 (√) 7、 (2) 8、 (1) 9、 (3) 10、 (3) 11、(3) 12、自由。 13、 (4)；(3)。14、堰的进口型式；堰高与水头之比 aH。15、无侧收缩；有侧收缩。 16、远离(驱)式；

淹没式；临界式。17、闸孔出流受闸门影响，水面在闸门处不连续；堰流不受闸门影响，水面连续。 18、

19、当上游水位相同时，由图可知薄壁堰的计算水头 H1 大于实用堰的计算水头 H2 ，故前者的流量系数小于后者。

3320、 qv968.18m/s ；21、q0.141m ； 22、 qv5886.9m3smss422、H20.328m； 24、当δ=2 m 时，1，0.672.5，为实用堰。 当 4m 时，2 ，

H2H2H80.672.5，仍为实用堰，过水能力不变。当 8 m时，4 2.510 ，变为宽顶堰，过水能力减

HH2H小。 25、宽顶堰流线近似平行直线，堰顶断面压强近似静水压强分布。实用堰堰顶流线为上凸曲线，因受离心力作用，堰顶断面压强小于静水压强，过水能力也大，故流量系数比前者大。 26、设题目所给溢流坝均为高堰。 图(a)：HHd mmd。

； 23、1、qv0.0861m3

HHd，溢流水舌下缘与堰面脱离，堰面产生负压，过水能力增大， mmd。

图(c)：HHd，溢流水舌下坠，压紧堰面，使堰面压强增大，过水能力减小mmd。

图(b)：

形成淹没水跃。堰流淹没系数27、堰流淹没是指下游水位抬高，使堰的过流能力减小。 水跃淹没是指下游水深 t 大于临界水跃的跃后水深 hc02 而

qvyqvz'； 水跃淹没系数 thc02 28、1、qv36.38m3s 2、 因hchc0，

hch0，从急流到缓流，发生水跃。又hc02h0为远离式水跃，即为自由出流，原计算流量正确。

3、 因 h0hc、iic为缓坡，水面线如图：

329、1、q8.79m 3、因

h0hc、iic，为陡坡。水面曲线如图：

sm

； 2、因hc0thc，从急流到急流，不发生水跃，为自由出流

30、1、 i2ic，为陡坡；i3ic，为缓坡。hc0e0.185hc，闸孔出流为急流。因 l1很短，只在渠段 1 发生 H3 曲线。水面曲线如图： 2、H3.45m

31、在同一上游水位下，二者流量应相等，即 m322b2gHm1b2g(H0.112H)32 可得 m111.195m(10.112)322

32、在水舌下面靠近下游堰壁安装一与外界相通的通过气孔，使水舌下面的压力与外界大气压相同。μ=0.62,φ=0.97,ζ=0.0655

8-2 (1)Q=1.22l/s,(2)Q=1.61l/s, (3)hv=1.5m 8-3 (1)h1=1.07m, h2=1.43m; (2)Q=4 l/s 8-5 T=393.6s=6.56min 8-6 H=0.826m

8-7 T=8.83min=530.3s

4lD3T28-8 32g

8-9 T=213.35s=3.56min 8-10 d=1.2m,hv=4.5m

8-14〔C1T-1

1d〕=〔L2〕,英制的Cd=4.1 ft2/s 国际单位制的Cd=2.26m21/s 8-15 Q=0.76m3

/s

8-16(1)H=1.941m, m=0.418 ;(2)m3

00=0.4256,Q=243.9m/s 8-18 B=37.5m , 5孔 8-19 B=63m , 5孔

8-20 Q=12606m3

/s

8-21 Q33

1=160.6m/s , Q2=1110.7 m/s 8-22 n=5

8-23 库内洪水位=287.8m 8-24 H=0.956m

8-25 Q=24.6 m3

/s

8-26 Q=29.9 m3

/s

8-27 Q=2925 m3

/s

8-28 Q=137.2 m3

/s

8-29 Q=1016.5 m3

/s 8-30 H=1.39 m

8-31 B=202.5 m, 取18孔

8-32 Q=7.41 m3

/s 8-33 e=0.6 m

8-34 (1)Q=3.98 m3/s ,(2)Q=4.98 m3

/s

？ ((1)Q=3.98 m3/s ,(2)Q=4.98 m3

/s )

8-1 ε=0.64,