大叶大学环境工程系二年级水力学93(2)期末考试题.docx

大葉大學環境工程系二年級【水力學】93(2)期末考試題
‚

一、如左圖，有一寬廣渠道（Manning n=0.015，底床坡度S0=0.001）單位寬度流量q=1.2m3/s/m，下游處有一攔砂壩(dam)，壩後水深d1=1m，更上游有一陡坡轉緩坡處發生水躍（du=0.3m® d3）：
d2
(a) 求共軛水深d3？ 【本題10分】
DL2
水躍
M1
du
DL1
ƒ
q
L
d3
d1
dam
(b) 以d0為起始，試以標準步推法（Standard Step Method）來估算M1水面剖線到上游d3處之距離L？ 【本題20分】
（hint: 能量平衡Hu=Hd+ (Se)avg DL， (Se)avg =(Seu+Sed)/2，H=V2/2g + d + z， Dz = zu－ zd =S0 DL， Se = n2q2/d10/3，V=q/d ）
** 請完成下表（在答案卷上製作表格並填入『？』之答案）！
Sec
d (m)
z (m)
V (m/s)
V2/2g (m)
Se
(Se)avg
DL (m)
L=SDL (m)


d1=1m
z1=0
？
？
？
-
-
0
‚

d2=0.9m
z2= z1+S0*DL1=？
？
？
？
？
DL1=？
0+DL1=？
ƒ

d3=？
z3=z2+S0*DL2=？
？
？
？
？
DL2=？
L=DL1+DL2=？

二、在一平底矩形明渠，於為閘門（升起e=0.5m）及‚為銳緣堰（堰高P=1m），上、下游水深各為Hu=3m及Hd=0.8m， 試求單位寬度流量q及堰上水深H？其中相關係數：閘門- 孔口收縮係數 e=0.62，hc0= e e，流速係數Cv=0.95，流量浸沒係數ss=0.8；‚銳緣堰- 流量係數Cd=0.46。 【本題30分】
（hint：先假設下游處為自由出流，選用適當公式計算H後再檢驗是否浸沒？） （hint：判斷‚之下游處是否浸沒或自由出流？）
閘孔自由出流條件：
(ht/hc0)[(ht/hc0)+1] £ 4Cv2[(Hu/hc0)-1]
閘門後水深ht = H+P
流量 q=Cd1 e(2gHu)1/2 ；Cd1=0.6-0.18(e/Hu)
* 如果閘孔下游浸沒： qs =ss q
銳緣堰自由出流條件：Hd<P
流量 qf=Cd (2g) 1/2H3/2



‚
hc0
Hd
H
P
e
Hu

hs
z
H
h
P
三、有一銳緣堰（堰高P=1m）上游堰上水頭高H，下游水位高h=1.2m，已知在下游處量測浸沒流量qs=0.25 m3/s/m，流量係數Cd=0.45，試推求堰上水頭高H？ 【本題20分】 * qs = ss qf ， ss=1.05*(1+0.2hs /P)(z/H)1/3， z=(P+H)-h ，hs= h-P （hint：利用trial & error 求H）
qs

四、試舉出三種 堰（weir）的型式，並畫出簡圖？【本題20分】

** 加油! 祝暑假愉快… **