Câu hỏi lý thuyết và bài tập về dòng chảy ổn định không đều trong kênh

1. Dòng chảy như thế nào gọi là ổn định không đều.
2. Năng lượng đơn vị tại một mặt cắt khác năng lượng toàn dòng chảy như thế nào.
3. Định nghĩa độ sâu phân giới.
4. Ý nghĩa của độ sâu phân giới đối với trạng thái chảy.
5. Cách xác định độ sâu phân giới, trường hợp tổng quát có mấy cách và tính theo phương tính gì.
6. Trình bày một cách giải tổng, xác định độ sâu phân giới.
7. Công thức tính độ sâu phân giới hình chử nhật.
8. Công thức tính độ sâu phân giới hình thang.
9. Cách tính độ sâu phân giới hình tròn.
10. Có mấy dạng đường mực nước, mấy dạng đường mực nước cơ bản.
11. Các khu đường mực nước dâng hạ là gì. Xác định như thế nào.
12. Có mấy trường hợp độ dốc đáy kênh chia ra để xác định các dạng đường mực nước và kể ra.
13. Công thức xác định hệ số Fr (Froude).
14. Ý nghĩa của hệ số Fr đối với trạng thái chảy.
15. Quan hệ giữa độ dốc đáy kênh và mực nước trong kênh theo tỉ lệ gì.
16. Độ dốc phân giới là gì.
17. Có mấy dạng phương trình vi phân.
18. Viết phương trình vi phân dạng 1, dạng 2 hay dạng 3.
19. Vẽ định tính đường mực nước (các bài 7 a, b, c, d, e).
20. Cách nào để kiểm soát được kết quả, lập bảng tính vẽ đường mực nước.
21. Cho số liệu ho₁, ho₂ (có thể ho₃) và hk, yêu cầu vẽ định tính đường mực nước.
22. Cũng bài đó cho biết cách lập bảng tính và cách kiểm soát số liệu như thế nào.
23. Cho tiếp tục tính toán ra một gía trị ΔL.

BÀI 1: Cho lòng dẫn mặt cắt hình thang có b = 8m; m = 1; Q = 12 m³/s .

a./ Vẽ quan hệ e(h) . Từ quan đó , tìm trị số cực tiểu e_min và độ sâu phân giới h_K .

b./ Tính lại độ sâu phân giới bằng công thức tổng quát .

c./ Tính lại độ sâu phân giới bằng công thức gần đúng của mặt cắt hình thang.

BÀI 2: Cho lòng dẫn mặt cắt hình thang có b = 12m; m = 0,5; Q = 22 m³/s .

a./ Vẽ quan hệ e(h) . Từ quan đó , tìm trị số cực tiểu e_min và độ sâu phân giới h_K .

b./ Tính lại độ sâu phân giới bằng công thức tổng quát .

c./ Tính lại độ sâu phân giới bằng công thức gần đúng của mặt cắt hình thang.

BÀI 3: Cho một kênh hình thang có b = 3m; m = 1,5; Q = 15 m³/s; i = 0,002; n=0,025. Tính độ dốc phân giới iK và từ đó cho biết kênh này có độ sâu chảy đều lớn hơn hay bé hơn độ sâu phân giới.

BÀI 4: Cho kênh lăng trụ mặt cắt hình thang có b=10m; m=1,5; n =0,0225; i=0,0003; Q = 90 m³/s . Tại một mặt cắt kênh , người ta đo được độ sâu h = 3m . Xác định loại đường mặt nước và vẽ định tính đường mặt nước.

BÀI 5: . Cho kênh lăng trụ mặt cắt hình thang có b = 8m; m = 1; Q = 12 m³/s; n = 0,025; i = 0,0001 . Trên kênh có một cống điều tiết . Vẽ định tính đường mặt nước ở trước cống khi độ sâu nước trước cống là h = 3m.

BÀI 6: Dòng chảy đi từ một cửa cống chảy vào đoạn kênh bê tông mặt cắt chử nhật đáy rộng b = 20m. Lưu lượng Q = 60 m3/s . Dòng chảy sau khi ra khỏi cửa cống , tại mặt cắt c-c có độ sâu bằng hc = 0,7m. Vẽ định tính đường mực nước trong ba trường hợp sau :

a./ Độ dốc của kênh i = 0,0036; độ nhám n = 0,017.

b./ Độ dốc của kênh i = 0,01; độ nhám n = 0,014.

c./ Độ dốc của kênh i = 0,0; độ nhám n = 0,017.

Đoạn kênh sau cống này có chiều dài l , và cuối nó là một bậc nước. Biện luận một cách định tính tùy theo chiều dài l.

BÀI 7: Một số đoạn kênh lăng trụ đủ dài, nối tiếp với nhau như hình vẽ. Kênh có kích thước hình dạng như nhau nhưng độ dốc khác nhau. Yêu cầu vẽ định tính đường mặt nước trong các trường hợp sau:

a)i₂ > i_ki₁ < i_k

b)0 < i₁ < i₂i₂ < i_k

c)i₁i₂ < i₁ < i_k

d)i₁ < i_ki₃ > i₂i₂ > i_k

e)i₁i_k < i₂ < i₁i₃ > i₁

g)i₁ > i_ki₂ < i_ki₃ < i_k

h)i₁ > i_ki₂ = 0

i)i₁ > i_ki₂ = i_ki₃ < i_k

k)i₁ > i_ki₂ = 00 < i₃ < i_k

BÀI 8: Để có thể tích phân phương trình vi phân của dòng không đều trên kênh lăng trụ , người ta đã thay một cách gần đúng quan hệ K =(Ń =K( h ) bằng quan hệ K =Ahx/2 , x gọi là số mũ thủy lực. Hãy tính trị số x sao cho hai đường quan hệ ấy đúng bằng nhau tại hai trị số độ sâu h' và h' cho trước , và gần bằng nhau ở các trị số h lân cận h' và h'. Tính cho các trường hợp sau :

a./Kênh mặt cắt hình thang : b = 13m; m= 1,5; Q= 42 m3/s; n = 0,0225; h' = 2m; h^'=3m.

Vẽ hai đường quan hệ nói trên với độ sâu h trong phạm vi 0 < h < 4m.

b./Kênh mặt cắt hình thang có b = 10m; m = 2; n = 0,02; h' = 2,5m; h' = 3m.

c./Kênh nói trên với h' = 3m; h' = 3,5m.

d./Kênh nói trên với h' = 3,5m; h' = 4m.

c./Kênh nói trên với h' = 2,5m; h' = 4m.

BÀI 9: Một kênh có lưu lượng Q =40 m3/s , mặt cắt hình thang b =10m; m = 1,5; n = 0,025; I = 0,0003. Đến một cống điều tiết chắn ngang kênh , người ta giữ cho độ sâu trước cống là h = 4m

Vẽ đường mặt nước trên kênh. Tính độ sâu ở cách cống 3000m về phía thượng lưu.

BÀI 10: Một kênh bằng đất nối với một dốc bằng đá xây.Đoạn kêmh đất có mặt cắt hình thang b = 8m; i1= 0,0001; n = 0,025. Đoạn dốc bằng đá xây có mặt cắt cũng như trên , và i2= 0,01; n= 0,017. Lưu lượng Q = 12 m3/s.

Vẽ đường mặt nước trên hai đọan đó , tính độ sâu tại mặt cắt trên kênh cách điểm chuyển tiếp sang dốc một khoảng cách 1000m về phía thượng lưu , và độ sâu tại mặt cắt ở chân dốc , cách điểm chuyển tiếp 30m về phía hạ lưu.

BÀI 11: Một kênh tiêu có lưu lượng Q =55 m3/s , mặt cắt hình thang b =25m; m =2; n=0,025 và dốc i = 0,0004. Cuối kênh này có một đoạn dài 2000m , mặt cắt cũng như trên nhưng i = 0 , dẫn đến trạm bơm . Độ sâu ở trạm bơm giữ bằng 2m.

Vẽ đường mặt nước trên kênh. Tính độ sâu tại chỗ thay đổi độ dốc.

BÀI 12: Kênh đất , lưu lượng Q = 2 m3/s , mặt cắt hình thang b = 1,2m; m = 1; n= 0,0225; i= 0,005. Kênh này đi vào một cống dưới đường , độ sâu ở trước cống H = 1,2m.

Vẽ đường mặt nước trên đoạn kênh ở thượng lưu cống.

BÀI 13: Một kênh đất dẫn lưu lượng Q =10 m3/s có mặt cắt hình thang b=6m; m=1; n=0,025 i = 0,0004. Cuối kênh là đoạn chuyển tiếp dài 20m thu hẹp dần từ b = 6m đến b = 2m , mái dốc không đổi m = 1; n = 0,017; I = 0,0004. Tiếp đến là dốc nước b = 2m , m = 1 , n = 0,017 , i = 0,09 , dài 50m. Vẽ đường mặt nước trên các đoạn kênh đất , đoạn chuyển tiếp và dốc nước.