单选题
一梯形渠道,n =0.013,底宽 B =2m,边坡为 i =1:0.5,水深 h =1.5m,坡降 J =1/2000,则该渠道可通过的流量为 Q=()m 3 /s。
A
(A) 3.0
B
(B) 4.0
C
(C) 5.0
D
(D) 6.0
答案解析
正确答案:D
解析:
本题主要考察梯形渠道流量的计算。
首先,我们需要根据给定的边坡系数i=1:0.5和底宽B=2m,以及水深h=1.5m,来计算梯形渠道的过水断面面积A。边坡系数i表示水平距离与垂直距离的比值,即i=
h
b
,其中b是边坡在水平方向上的投影长度。由此,我们可以得到边坡在水平方向上的投影长度为b=i×h=0.5×1.5=0.75m。由于梯形渠道有两侧边坡,所以两侧边坡在水平方向上的总投影长度为2b=2×0.75=1.5m。因此,梯形渠道的过水断面面积A为底面积加上两侧三角形的面积,即A=B×h+
2
1
×(B+2b)×h=2×1.5+
2
1
×(2+2×0.75)×1.5=6m
2
。
接下来,我们使用曼宁公式来计算渠道的流量Q。曼宁公式为Q=
n
A×
R×i
b
,其中A是过水断面面积,R是水力半径,i
b
是底坡降,n是糙率。水力半径R可以通过过水断面面积A和湿周P来计算,即R=
P
A
。湿周P是过水断面与水体接触的周长,对于梯形渠道,湿周P=B+2
b
2
+h
2
。将A和P代入R的公式,得到R=
2+2
0.75
2
+1.5
2
6
≈1.38m。
最后,将A、R、i
b
=
1+m
2
J
(其中m是边坡的斜率,m=
i
1
=
0.5
1
=2)和n=0.013代入曼宁公式,得到Q=
0.013
6×
1.38×
1+2
2
1/2000
≈6m
3
/s。
根据计算结果,选项D(6.0)是正确的。
首先,我们需要根据给定的边坡系数i=1:0.5和底宽B=2m,以及水深h=1.5m,来计算梯形渠道的过水断面面积A。边坡系数i表示水平距离与垂直距离的比值,即i=
h
b
,其中b是边坡在水平方向上的投影长度。由此,我们可以得到边坡在水平方向上的投影长度为b=i×h=0.5×1.5=0.75m。由于梯形渠道有两侧边坡,所以两侧边坡在水平方向上的总投影长度为2b=2×0.75=1.5m。因此,梯形渠道的过水断面面积A为底面积加上两侧三角形的面积,即A=B×h+
2
1
×(B+2b)×h=2×1.5+
2
1
×(2+2×0.75)×1.5=6m
2
。
接下来,我们使用曼宁公式来计算渠道的流量Q。曼宁公式为Q=
n
A×
R×i
b
,其中A是过水断面面积,R是水力半径,i
b
是底坡降,n是糙率。水力半径R可以通过过水断面面积A和湿周P来计算,即R=
P
A
。湿周P是过水断面与水体接触的周长,对于梯形渠道,湿周P=B+2
b
2
+h
2
。将A和P代入R的公式,得到R=
2+2
0.75
2
+1.5
2
6
≈1.38m。
最后,将A、R、i
b
=
1+m
2
J
(其中m是边坡的斜率,m=
i
1
=
0.5
1
=2)和n=0.013代入曼宁公式,得到Q=
0.013
6×
1.38×
1+2
2
1/2000
≈6m
3
/s。
根据计算结果,选项D(6.0)是正确的。
