2020-01-14
304
«Гидравлические и гидрологические расчеты на объекте строительства»
Раздел 1 «ГИДРАВЛИКА»
Задача 1.1
С целью своевременного обнаружения и устранения возможных неплотностей в местах соединений перед сдачей в эксплуатацию трубопровод диаметром d и длиной l подвергается испытанию опрессовкой под действием избыточного давления р =2 МПа, достигаемого нагнетанием в трубопровод дополнительного объема жидкости.
Требуется определить, какой объем жидкости дополнительно нужно подать в трубопровод для достижения необходимого давления при испытании. Деформацией трубопровода пренебречь. Коэффициент объемного сжатия принять равным βw=0,0005 1/МПа.
| Исходные данные | Номер варианта | |||||||||
| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |
| l, м | 100 | 150 | 200 | 250 | 300 | 350 | 300 | 250 | 200 | 150 |
| d, мм | 100 | 150 | 200 | 250 | 300 | 350 | 400 | 450 | 500 | 100 |
Задача 1.2
В боковой вертикальной стенке резервуара есть прямоугольное отверстие с размерами а и b, перекрываемое плоским щитом, шарнирно закрепленным верхней стороной на горизонтальной оси, вокруг которой он может вращаться против часовой стрелки (рис. 1.2).
|
|
|
Требуется определить вес груза G на конце рычага длиной ℓ, жестко прикрепленного к щиту, который позволил бы щиту открываться при достижении водой в резервуаре уровня Н.
Рис. 1.2
| Исходные данные | Номер варианта | |||||||||
| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |
| a, м | 0,4 | 0,6 | 0,5 | 0,8 | 0,7 | 0,9 | 1,0 | 0,6 | 0,5 | 0,4 |
| b, м | 0,5 | 0,6 | 0,7 | 0,8 | 0,7 | 0,9 | 1,0 | 0,7 | 0,6 | 0,6 |
| H, м | 2,0 | 2,5 | 3,0 | 3,5 | 4,0 | 4,0 | 4,5 | 3,0 | 2,5 | 3,0 |
| l, м | 1,0 | 1,0 | 1,1 | 1,3 | 1,2 | 1,5 | 1,5 | 1,1 | 1,0 | 1,1 |
Задача 1.3
В плоской вертикальной стенке резервуара, наполненного водой, есть прямоугольное отверстие высотой а и шириной b, перекрываемое полуцилиндрической крышкой AВС (рис. 1.3). Верхняя кромка этого отверстия находится на глубине H под уровнем воды в резервуаре. Определить величину и линию действия силы избыточного гидростатического давления, действующей на цилиндрическую поверхность крышки AВС.
Рис. 1.3
| Исходные данные | Номер варианта | |||||||||
| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |
| H, м | 4 | 3 | 5 | 6 | 3 | 4 | 5 | 6 | 4 | 5 |
| R, м | 0,5 | 1,0 | 0,75 | 0,6 | 0,75 | 0,6 | 0,70 | 1,0 | 0,75 | 0,5 |
| b, м | 1,0 | 2,0 | 1,5 | 2,0 | 2,5 | 2,0 | 2,4 | 2,5 | 2,0 | 1,5 |
Задача 1.4
Из открытого резервуара, в котором поддерживается постоянный уровень, по стальному трубопроводу (эквивалентная шероховатость kэ =0,1 мм), состоящему из труб различного диаметра d и различной длины l, вытекает в атмосферу вода, расход которой Q, температура t° С (рис. 1.4.1).
Требуется:
1. Определить скорости движения воды и потери напора (по длине и местные) на каждом участке трубопровода.
2. Установить величину напора H в резервуаре.
3. Построить напорную и пьезометрическую линии на всех участках трубопровода
|
|
|
Рис. 1.4.1
| Исходные данные | Номер варианта | |||||||||
| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |
| Q, л/с | 0,5 | 1,0 | 1,5 | 2,0 | 2,5 | 3,0 | 3,0 | 4,0 | 4,5 | 5,0 |
| d1, мм | 20 | 32 | 75 | 32 | 25 | 75 | 100 | 50 | 100 | 50 |
| d2, мм | 15 | 50 | 50 | 50 | 50 | 100 | 75 | 100 | 50 | 75 |
| d3, мм | 20 | 32 | 25 | 25 | 75 | 50 | 50 | 50 | 100 | 100 |
| l1, м | 1,0 | 2,0 | 1,5 | 2,0 | 3,0 | 2,5 | 5,0 | 4,0 | 5,0 | 2,0 |
| l2, м | 2,0 | 2,0 | 3,0 | 4,0 | 4,0 | 5,0 | 2,5 | 4,0 | 5,0 | 4,0 |
| l3, м | 1,0 | 2,0 | 2,5 | 3,0 | 5,0 | 2,5 | 5,0 | 4,0 | 6,0 | 6,0 |
| t, °С | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 40 | 30 | 20 | 10 |
Задача 1.5
Горизонтальный трубопровод из стальных труб, схема которого показана на рис. 1.5, имеет участок с параллельным соединением труб, состоящим из двух линий длиной l1 и l2 и диаметрами d1 и d2. В точках В, С и D заданы расходы воды QB, QC и QD.
Требуется:
1. Установить диаметры труб на участках АВ и СD по предельным расходам.
2. Определить распределение расходов по 1-й и 2-й линиям параллельного соединения трубопроводов.
3. Определить необходимый напор в точке А для обеспечения заданных расходов Q B, Q C и Q D при заданном свободном напоре (превышении пьезометрической линии над поверхностью земли) в конце трубопровода H св, если известны длины участков АВ и СD.
4. Построить пьезометрическую линию по длине трубопровода.
Рис. 1.5
| Исходные данные | Номер варианта | |||||||||
| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |
| l1, м | 300 | 500 | 200 | 600 | 400 | 200 | 300 | 800 | 600 | 150 |
| l2, м | 400 | 800 | 500 | 900 | 1000 | 600 | 400 | 1200 | 700 | 300 |
| lАВ , м | 600 | 1000 | 500 | 1200 | 400 | 500 | 300 | 1000 | 1200 | 300 |
| lCD, м | 600 | 1500 | 500 | 900 | 400 | 200 | 300 | 1200 | 600 | 600 |
| d1, мм | 100 | 150 | 150 | 125 | 150 | 100 | 150 | 100 | 125 | 150 |
| d2, мм | 100 | 125 | 100 | 75 | 100 | 100 | 150 | 50 | 125 | 100 |
| QB, л/с | 7 | 5 | 20 | 4 | 3 | 30 | 5 | 14 | 5 | 8 |
| QC, л/с | 20 | 46 | 36 | 20 | 43 | 24 | 40 | 14 | 40 | 50 |
| QD, л/с | 5 | 9 | 6 | 10 | 17 | 6 | 15 | 4 | 8 | 5 |
| Hсв , м | 10 | 22 | 18 | 14 | 26 | 30 | 18 | 26 | 14 | 22 |
Задача 1.6
Трапецеидальный канал с крутизной откосов т и коэффициентом шероховатости стенок п =0,025, имеющий ширину по дну b, проложен с уклоном дна i (рис. 1.6).
Требуется определить:
1. Глубину воды в канале при пропуске расхода Q.
2. Ширину канала по верху (по урезу воды) B.
3. Среднюю скорость движения воды V.
4. Состояние потока (спокойное или бурное).
5. Критический уклон дна канала iк.
6. Для найденного значения площади поперечного сечения найти гидравлически наивыгоднейшее сечение канала (отношение b/h, соответствующее гидравлически наивыгоднейшему сечению).
7. Определить пропускную способность найденного гидравлически наивыгоднейшего сечения.
Рис. 1.6
| Исходные данные | Номер варианта | |||||||||
| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |
| m | 1 | 1,25 | 1,5 | 2,0 | 1,25 | 1 | 1,5 | 2 | 1 | 1,25 |
| b, м | 2 | 2,5 | 5 | 4 | 3 | 5 | 3,5 | 2 | 6 | 5,5 |
| i, | 0,0001 | 0,0005 | 0,0004 | 0,001 | 0,0015 | 0,002 | 0,0025 | 0,003 | 0,0002 | 0,005 |
| Q,, м3/с | 12 | 14 | 16 | 15 | 10 | 30 | 18 | 10 | 17 | 20 |
Задача 1.7
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 укладывают с уклоном i т круглую железобетонную трубу, имеющую обтекаемый оголовок.
Требуется:
1. Подобрать диаметр трубы для пропуска максимального расчетного расхода Q max в напорном режиме при допустимой скорости движения воды в трубе Vдоп= 4 м/с и минимально допустимом расстоянии от бровки насыпи до подпорного уровня а= 0,5 м.
2. Определить фактическую скорость движения воды в трубе Vф при пропуске максимального расхода и глубину Н 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.
| Исходные данные
| Номер варианта | |||||||||
| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |
| Qmax, м3/с | 4,5 | б | 8 | 3,9 | 14,5 | 3 | 12,8 | 1,7 | 9,6 | 5 |
| Hнас,м | 3,0 | 2,6 | 3,2 | 3,6 | 5,0 | 2,6 | 4,1 | 2,4 | 5,4 | 4,0 |
| i т | 0,008 | 0,003 | 0,020 | 0,006 | 0,004 | 0,010 | 0,003 | 0,015 | 0,012 | 0,005 |
