第十章
有压管道和明槽非恒定流
10-1
直接水击是指有压管道末端阀门处的最大水击压强
( )
(1) 不受来自上游水库反射波的影响; (2) 受来自上游水库反射波的影响 (3) 受阀门反射波的影响
(4) 不受管道长度的影响 10-2 发
生
间
接
水
击
的
条
件
是
( )
(1) C L T a /< (2) C L T a /> (3) C L T a /2< (4) C L T a /2> 式中 T a 为阀门关闭时间，L 为管道长度，C 为水击波速。

10-3 在水击研究中，必须认为 ( ) (1)液体是可压缩的，管道是刚体 (2)液体是不可压缩的，管道是弹性体 (3)液体和管道都是弹性体 (4)液体是不可压缩的，管道是刚体
10-4 当阀门突然关闭时，水击波传播的第二阶段(即L/C<t<2L/C)中，压强的变化为._________，波的传播方向为__________________，液体处于_____________状态。

10-5 减小水击压强的措施有：_______________________；_____________________________。

10-6 某水电站的压力钢管 ，管长 L =328 m ，直径 D =800 mm ，管壁厚度 δ=6 mm 。

水轮 机的 静水头 H 0=100 m 。

管道末端阀门全开时，通过钢管的流量 q v =2 m 3
/s 。

求阀门 完全 关闭时间 T s =0.6 s 时 的水击压强。

(钢管弹性系数 E=19.6×1010 N/m 2，水的弹性系数 E=19.6×108 N/m 2
) ( 3738.8Kpa )
10-7 当管道条件(材料、直径、管长等)、水头、流速相同时，为什么间接水击压强小于直接水击压强？ 10-8 圣维南方程对明渠非恒定渐变流和急变流均适用。

( )
10-9 明
渠
非
恒
定
流
必
是
非
均
匀
流。

( ) 10-10 水
坝
瞬
时
溃
决
时
，
坝
的
上
游
将
发
生
( )
( 1 ) 顺涨波 ( 2 ) 顺落波 ( 3 ) 逆涨波 ( 4 ) 逆落波 10-11
明
渠
非
恒
定
渐
变
流
的连续方程为 __________________________________________________________,
式
中
各
项
的
意
义
是
_______________________________________________________________________________________。

10-12 当水位相同时，明渠非恒定流涨水过程中的流量_________(填写大于、等于或小于)落水过程中的流量。

10-13 明渠非恒定流通常以波的形式出现。

按波的传播方向可分为____________波和____________波；按水位变化可分为__________波和_____________波。

10-14 对于图示的简单管道系统，试绘制阀门突然开启过程中，水击波传播4个阶段的示意图。

10-15 某水电站压力钢管，管长m L 800=，管径cm D 100=，管壁厚度mm e 20=，水头m H 1000=，水头损失忽略不计。

管道末端装有一节流阀门，用以控制水轮机的运转。

阀门全开时，管中流速
s m v /2max =。

若假定阀门的启闭s T s 1=，试计算（1）初始开度10=τ，终止开度5.0=e τ；（2）初始
开度10=τ，终止开度0=e τ，这两种情况下阀门断面的水头。

( 189.2m; 339.12m)
10-16 一水电站压力钢管的直径m D 5.2=，管壁厚度mm e 25=，若钢管从水库引水到水电站管道长度
m L 2000=，管道末端阀门关闭时间s T s 3=，问将产生直接水击或间接水击？若关闭时间为6s ，则将产
生什么水击？如在距水电站m L 5001=处设置调压室，阀门关闭时间仍为3s ，这时将产生什么水击？如果阀门关闭前管道通过流量为10m 3/s ，相应水头H 0=90m ，关闭后将产生最大水击压强的增量是多少？计算时不考虑水头损失。

(直接水击 ,间接水击, 间接水击。

第二相末的水击压强为最大，其值为42.4m)
10-17 某电站引水钢管的长度m L 950=，水头m H 3000=，阀门全开时管道流速s m v /40=，钢管直径m D 3=，
厚度mm e 25=，已知最大水击压强值产生在第一相末。

如果求最大水击压强水头不超过1.25H 0，则阀门关闭时间应为相长r T 的多少倍？设阀门关闭为线性规律。

(T s 至少应为相长的T r 的3.64倍)
10-18 一水平放置的电站引水管道，管径m D 9.0=，管长m L 1296=，上游端与水库相连接，其水头
m H 900=，流量s m Q /7.03=，沿程损失系数02.0=λ，波速s m c 1000=，阀门关闭规律
()v
s T -=1τ，阀门关闭时间s T s 6=。

要求计算在关闭指数2,1=y 种情况下，总时间s T e 16=内，管
道水击压强沿程的变化情况。

计算时可将管道分为5=N 段。

10-19 试以恒定流与非恒定流流量公式作对比，并引入附加水面坡度概念，说明洪水期水位~流量关系曲线呈现绳套形的原因。

10-20 试证棱柱体渠道非恒定流中的水力坡度J 可以下式表示：
()
t
Q
gA t A gA Q J i F J J p r p ∂∂-∂∂+
-+=1222
式中，p J 为水面坡度；r F 为佛汝德数。

10-21 证明Bi s A
s
A h
z
+∂∂=
∂∂，其中A 为面积，B 为水面宽，i 为底坡。

10-22 在洪水期一般首先出现水面坡度最大值max p J ，然后出现流速最大值max v ，再出现流量最大值max Q ，最后出现水位最大值max z ，请从理论上加以说明。

10-23 某梯形断面渠道，下游与一溢流坝相接，已知：渠道长度L=4km ，底宽b=8m ，边坡系数m=1.5，粗糙系数n=0.025，底坡I=0.0009。

初始时假定为均匀流，此时流量s m Q 315=，渠中各断面相应水深h 0=1.26m 。

末端断面的流量d Q 按下式变化
236056.10d d h Q =
式中d h 为末端断面水深。

由于渠道的上游流域下了一场大雨，在上游端断面测得洪水水位过程如下表所示： t(s)
60 120 180 240 300 360 420 480 540 600 660 720 780 840 900 z(m) 1.26 1.42
1.64
1.83
2.00
2.15
2.22
2.21
2.12
2.05
1.90
1.77
1.66
1.55
1.47
1.30
试用特征线法、差分法计算各时刻各断面的水深、流量。

10-24 有一梯形断面渠道，下游与一水塘相接，渠道数据与上题一样。

末端断面的水位d h 按下式变化
d d d Q Q h 0008
.0056.06.0-+= 式中d Q 为末端断面流量。

由于渠道的上游流域下了一场大雨，在上游端断面测得洪水过程如下表所示。

t(s)
60 120 180 240 300 360 420 480 540 600 660 720 780 840 900 Q(m 3/s) 15 17
19
21
23
25
25
24
23
22
21
20
19
18
17
16
试用特征线法、差分法计算各时刻各断面的水深、流量。