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

MT S BI TP THY LC, THY VN
(Dnh cho sinh viờn ngnh Xõy dng dõn dng v Vt liu xõy dng)
bi tập thuỷ lực
1. Xác định áp suất d tại điểm A của một ống dẫn nớc, nếu độ cao cột thuỷ
ngân trong ống đo áp h2=50cm; tâm ống đặt thấp hơn mặt phân chia giữa nớc
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 lợng riêng của
vật liệu làm van là 11.800N/m3; hệ số ma sát giữa tờng và khe là f = 0,3.
T

h2
h1

h1

H

h2

Hg
A

Nơc

Hình bài 2
Hình bài 1
3. Xác định phản lực tại điểm A của một cửa cống hình chữ nhật a x b=6m
x8m; h1=5; G=5000N; = 450.
4. Xác định áp lực nớc lên van phẳng chữ nhật? cho b = 4m; h1= 3m;

h2=1,2m; = 600; h=0,8m. Khi nâng van quay xung quanh 0. Trong hai
trờng hợp sau đây, trờng hợp nào lực nâng T lớn hơn?
a) = 900.
b) = 300
o
h1

h

Ra
A

h1

a

T

T


G

h2

A

Hình bài 4
Hình bài 3
5. Xác định vị trí trục quay O để cánh cống tự động mở. Khi cho h1>=3m;

=300; h2=1,4m; bỏ qua trọng lợng cống.

1


6. Xác định lực kéo T để cánh cống hình chữ nhật bxL=1x5 m ở vị trí nh
hình vẽ? cho h=3,0 m; = 450; Q = 3,5 KN.
T
A

o

h1

h

Q

h2


0

A

Hình bài 6

Hình bài 5

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; = 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

h1
d

d

h2
d

d
h

h

Hình bài 7

Hình bài 8

9. Lỗ tròn bán kính R=0,4m đặt tại đý bể chứa nớc và đợc đậy bằng một
van nửa cầu có cùng bán kính và có trọng lợng 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 = 4 cm2 , khối lợng M
= 20 g đợc úp xuống nớc . 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 nớc h1 trong ống 1 , nếu
số đọc của áp kế thuỷ ngân ( Hg = 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 nớc . Nắp
đóng các lỗ đờng kính d = 2 m . Bỏ qua trọng lợng bản thân của nắp . Cho
biết H = 2,4 m , h = 2,0 m , pod = 0,3 at .

2


h1

h2

H
R

Hình bài 9

Hình bài 10
p0

p0

h3

B

H

Nuoc

h
M

A

h1

h2
N

Hg

Hình bài 11
13. Chọn cao độ đặt bơm của
bơm ly tâm cho biết lu lợng
Q=30l/s; đờng kính ống hút
d = 150mm; chân không kế
chỉ 0,68at; tổng tổn thất trong
ống hút là hw = 1,0m.

Hình bài 12

Hb

Hình bài 13

14. Chất lỏng chuyển động trong ống trụ tròn đờng kính d, có phân bố lu


tốc u = u 0 1


r2
. Xác định Q, v và hệ số sửa chữa động năng .
r02

3


15. Tia nớc có vận tốc v = 30m/s và lu lợng Q = 36l/s phun theo phơng
ngang. khi gặp bản phảng đặt vuông góc với phơng của nó tia nớc bị phân
thành 2 phần: phần dọc theo bản phẳng có Q1 = 12l/s, còn phần kia lệch một
góc . Xác định lực tác dụng của dòng lên bản phẳng? Bỏ qua trọng lợng
khối dòng và lực ma sát giữa dòng chảy với bản phẳng.
16. Đầu vòi phun chữa cháy có đờng kính thay đổi từ D=80mm đến
d=30mm. Khi mở vòi có lu lợng Q=35l/s. Xác định:
- Cột áp vòi phun.
- Lực giữ vòi phun.
Q2, v
D

d

Q, v

R

Q1, v

Hình bài 16

Hình bài 15
17. Một bình lớn, kín, chứa chất lỏng,
trên mặt có không khí với áp suất d
p0=0,1at. Cách dới 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 trờng hợp:
1. Chất lỏng là nớc.
2. Chất lỏng là dầu có tỷ trọng là 0,7.
3. Chất lỏng gồm một lớp nớc dầy
0,3m và một lớp dầu dầy 0,9m.
(bỏ qua tổn thất năng lợng)
18. Tính lu lợng và vẽ đờng
năng của dòng chảy từ bình kín A
sang bình hở B theo ống dẫn. Biết
po = 2,2at (AS d); HA=2m; HB =
5m; l1 = 60m; l2 = 50m; d1=75mm;
d2=50mm; 1=0,032; 2 = 0,03.
B

Không khí

0

1,2m

0

Hình bài 17

po

HB

HA

1

2

Hình bài 18

4


19. Tính lu lợng và vẽ đờng năng
trong hệ thống đờng ống gồm ba
đoạn nối với nhau. Cho H=2m; d1=
75mm; d2 = 150mm; d3 = 100mm;
bỏ qua tổn thất dọc đờng.

pa
H

1

2

3

Hình bài 19
0

20. Nớc ở nhiệt độ t = 90 C ( = 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 =
0,4P và trọng lợng riêng = 8.335,5N/m3 chuyển động trong ống tròn có
đờng 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 nớc từ
giếng lên, ống hút của bơm
dài
24m,
đờng
kính
d=150mm; hệ số tổn thất ở
Hb
lới chắn rác =0,6; hệ số tổn
thất ở chỗ cong = 0,294; hệ
số ma sát = 0,03. Xác định
Q của bơm với điều kiện áp
suất chân không không vợt

Hình bài 22
quá 6mH20. Cho Hb=4m
23. Xác định cột áp cần chuyển chất lỏng có = 0,013St lên theo đờng ống
có d = 100mm; l = 150m với Q = 45m3/h; ống có một van v = 2,3; một khoá
k = 5,5; một đoạn uốn u = 0,3; một phân nhánh n = 2. Độ chênh của cửa ra
so với điểm đầu là 17m.
24. Một đờng hầm dài l = 3 km tiết diện tròn dẫn nớc có áp lu lợng Q =
50 m3/s từ hồ chứa vào nhà máy thuỷ điện . Đờng hầm này đợc thi công
trong đá thô có đờng kính tơng đơng D = 5m , các mấu nhám nhấp nhô ở
thành có chiều cao trung bình = 50mm. Hệ số nhớt của nớc =
0,0101cm2/s.
1) Xác định trạng thái chuyển động .
2) Tính tổn thất cột nớc.
25. Nớc ( n = 0,0101 cm2/s), dầu (d = 8440 N/m3 , d = 0,2 cm2/s ) , chảy
qua 2 ống riêng biệt có cùng đờng kính d = 150 mm , cùng độ nhám =
0,12 mm với cùng lu lợng trọng lợng G = 73750 N/h . Xác định :

5


1) Vận tốc trung bình .
2) Trạng thái chảy của từng trờng hợp và tổn thất trên một mét chiều dài
của đờng ống.
26. Hai lỗ tròn thành mỏng có cùng đờng kính d = 4cm ở thành bình chứa
nớc. Cho a1 = 20 cm (t tâm lỗ dới tới đáy), a2 = 50 cm (khoảng cách giữa
2 tâm lỗ).
Xác định chiều sâu nớc H ở trong bình để cho lu lợng Q = 24 l/s.
27. Bể rất lớn chứa nớc với chiều sâu H = 6m . Hai vòi có cùng đờng kính
d=4 cm, dài l = 15 cm và hệ số lu lợng =0,82 . Một vòi lắp cách đáy bể
một khoảng e = 50 cm, một vòi đặt tại đáy . Xác định :

1) Lu lợng của vòi nằm ngang .
2) Chân không trong vòi nằm ngang.
3) Lu lợng của vòi thẳng đứng.

H

H

Q2

d
l

a2
Q1

a1

e

d l
Hình bài 26

28. Nớc chảy từ bể A sang
bể B theo đờng ống đờng
kính d = 40 mm và l = 10 m .
Từ bể B nớc lại chảy vào
không khí qua vòi hình trụ
đờng kính d1 = 40 mm ( hệ
số lu lợng = 0,82 ). Cho

các hệ số tổn thất cục bộ do
uốn cong c = 0,3 , do khoá
K = 4 và hệ số ma sát dọc
đờng = 0,03 . Hãy xác
định cột áp H ở bể A để mực
nớc ở bể B có đợc độ cao
h=1,0 m. Tính Q.

Hình bài 27

H
d,l
K

h
d1
Hình bài 28

6


29. Nớc 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 = 0,82; = 0,63; = 0,06.
30. Đờng ống gồm 3
ống nối song song dẫn
lu lợng 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 nớc giữa 2
nút A và B.

H
1
2
3

Hình bài 31

31. Xác định kích thớc, 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
lu lợng Q = 14m3/s.
32. So sánh khả năng tháo nớc của các kênh có cùng diện tích 1 m2 nhng 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. Ngời 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 ớt. Tính độ dốc i2 của
kênh bê tông để dẫn đợc lu lợng nh máng gỗ.

7

bi tập thuỷ văn

(3)

20m 20m
(4)
0.9m

20m
(2)

1.9m

20m
(1)

4m

20m
2.1m

34. Cho một mặt cắt ngang
sông nh hình vẽ và có số
liệu đo lu tốc ở mỗi thuỷ
trực nh bảng sau:
Yêu cầu:
a) Tính lu tốc bình quân
tại các thuỷ trực.

b) Tính lu lợng các bộ phận và lu lợng toàn bộ.
Thuỷ trực 1
2
3
4
1,8 umặt (m/s) u0.2h (m/s) 1,3 1,6 1,5 0,95
u0.6h (m/s) 1,25 1,45 u0.8h (m/s) 0,95 1,1 1,0 0,7 uđáy (m/s) 35. Biết số liệu đo lu lợng Q (m3/s) của sông Nậm Mức tại trạm Nậm Mức
nh bảng dới đây:
STT
1
2
3
4
5
6
7

Năm
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008

Qi
2570.00
776.00

503.00
536.00
767.00
350.00
972.00

Yêu cầu:
Xác định toạ độ đờng tần suất lý luận theo:
+ Pearson III.
+ Loga-Pearson III.
+Kritsky - Menkel.
36. Biết số liệu đo lợng lợng ma X (mm) của trạm Thạch Thất nh bảng
dới đây:
Yêu cầu:
Xác định toạ độ đờng tần suất lý luận theo:
+ Pearson III.
+ Loga-Pearson III.

8


+Kritsky - Menkel.
STT
1
2
3
4
5
6
7

8

N¨m
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009

Xi

87
187
58
112
135
82
345
144.1

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.

9


41. Xỏc nh lu lng thit k Q4% theo cụng thc cng gii hn bit: F
= 0,3 km2; Llũng= 0,34 km; lu vc 2 sn dc, chiu rng B = 0,44 km;
lnhỏnh = 0,31 km; t cp IV; = 0,85; Js=79,420/00; ms= 0,15; ml= 7; Jl =
700/00; fh = 0; = 1,0; lng ma 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 nớc trớc cống là1,85m; dạng cửa vào tròn êm thuận (ke =
0,2).
Xác định lu lợng cống trong các trờng hợp:
- Hạ lu không bị ngập.
- Chiều sâu hạ lu vợt trên đỉnh cống hộp 0,20(m) tại hạ lu.
- Cột nớc trớc cống ở trờng hợp 2 là bao nhiêu khi lu lợng chảy
có giá trị nh trờng hợp 1.

43. Cống tròn BTCT đờng kính 1m, dài 30m, độ dốc cống 0.5%; cống cần
thoát một lu lợng là 3m3/s, độ sâu dòng chảy hạ lu là TW=0.5m. Tính thuỷ
lực cống và xác định chế dộ kiểm soát. Cho Ke = 0,5
44. Đờng vợt qua một dòng chảy nhỏ có Qmax4% = 6.5 m3/s, TW = 1m,
L=35m, S = 0.5%.
Yêu cầu:
- Lựa chọn các phơng án thiết kế cống.
- Tính thuỷ lực cống và xác định chế dộ kiểm soát ứng với mỗi
phơng án thiết kế cống đã chọn.

Đề cơng ôn tập môn thuỷ lực thủy văn
1. Phơng trình vi phân cân bằng Ơle. Nêu điều kiện cân bằng.
2. Phơng trình cơ bản thuỷ tĩnh. ý nghĩa của phơng trình. Phân biệt các loại
áp suất.
3. Tính áp lực chất lỏng lên thành phẳng, thành cong?
4. Phơng trình vi phân chuyển động của chất lỏng lý tởng chảy ổn định.
5. Chứng minh phơng trình Bécnuly đối với dòng nguyên tố của chất lỏng lý
tởng chảy ổn định. ý nghĩa của phơng trình.
6. Phơng trình Bécnuly cho toàn dòng chất lỏng thực.
7. Phơng trình động lợng cho đoạn dòng chảy ổn định.
8. Các loại tổn thất năng lợng 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. Phơng trình cơ bản của dòng chảy đều?

10


11. Trình bày về dòng chảy tầng, chảy rối trong ống trụ tròn.
12. Công thức Sê-dy

13. Tổn thất năng lợng 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 đờng ống dài (mắc song song và nối
tiếp)?
17. Dòng chảy đều không áp trong kênh hở? Phơng 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).

11