جزوه تئوری و اصول هیدرولیک مهندسی عمران

جزوات آمادگی آزمون کارشناسی ارشد سراسری رشته عمران ویژه کنکور سال 95 - به همراه تست ها و پاسخ

فصل اول: تعاریفی دربارة هیدرولیک (مفاهیم پایه) 

1- علمی است که در آن تعادل و حرکت مایعات بطور عمومی و کلی مورد بحث قرار میگیرد. 

2- علمی است که دربارة قوانین و تعادل حرکت مایعات بحث میکند. 

3- هیدرولیک یک لغت یونانی است به معنی آب که در آن از علم مهندسی آب در زمینههـای حرکـت و تعـادل مایعـات کنتـرل و

تنظیم رودخانه و سیلابهای شهری هیدرولیک ماشینهای آبی و تأسیسات شهری انتقال و توضیح آب جمعآوری فاضلاب و حرکـت

آب در داخل تصفیه خانه ها بحث میکند. 

4- علمی است که مربوط به آبرسانی باشد و در آن فن استفاده از نیروی آب و حرکت آن هیدرولیک نامیده میشود و متخصصین

این علم را متخصص آبرسانی یا هایدرولژرین میگویند. 

تعریف کلی هیدرولیک

:علمی است که دربارة حرکت مایعات بطور عمومی و کلی دربارة قوانین و تعادل حرکت مایعات بحث و بررسی دارد. 

در هیدرولیک 2 بحث اصلی وجود دارد: 

الف: هیدرواستاتیک

که در اینجا تعادل مایعات در حال سکون،فشار مایعات روی دیوارها و جدارها تعادل اجسام شناور و غوطهور صحبت میکند. 

ب: هیدروداینامیک

قوانین حرکت مایعات مخصوصاً حرکت مایعات در داخل لولهها و کانالها در این قسمت موردتوجه قرار میگیرد. 

تعریف مایع:به مادهای گفته میشود که به علت وجود فاصله زیاد بین مولکولهایش مقاومـت آن درحـال سـکون در مقابـل نیـروی

برشی صفر بوده و به ازاء تأثیر نیروی برشی خیلی کم،تغییرشکل آن فوقالعاده زیاد میباشد.تغییر حجم مایع در برابـر تغییـر فشـار

کم است و تقریباً ناچیز است.به این علت آنرا فشارناپذیر مینامند.برخلاف گازها که نسبت بـه مایعـات قابلیـت فشـارپذیری زیـادی

دارند.مجموعۀ مایعات و گازها یک سیال مینامیم. 

نکته مهم(کنکوری)

مایعات در مقابل فشار مقاومت دارند یا به عبارتی فشارناپذیرند ولی گازها در مقابل فشار حتی کم مقاومـت ندارنـد یـا بـه عبـارتی

فشارپذیرند. 

مجموعه تست 

1- آب در یک کانال مثلثی با بهترین مقطع هیدرولیکی در جریان میباشد. در صورتی که دبی عبوری از ایـن کانـال

4 2 برابر شود عمق بحرانی چه تغییری میکند؟ 

1) دو برابر می شود. 2 2 (2 برابر میشود. 

2 (3 برابر میشود. 4) چهار برابر میشود. 

2- یک کانال مستطیلی با شیب تند مطابق با شکل زیر دو مخزن را به یکدیگر وصل میکند در صورتی که تراز آب در

مخزن بالادست ثابت بوده و تراز آب در مخزن پایین دست دو برابر شود دبی عبـوری از کانـال در واحـد عـرض چـه

تغییری میکند؟ 

 (122برابر میشود. 

2 (2 برابر میشود. 

3) ثابت باقی میماند. 

4) نصف می شود. 

3- یک کانال مستطیلی بتنی دارای ضریب مانینگ 0/015 و شیب 0/0025 بوده و دبی 2 متر مکعب بر ثانیـه را بـه

یک نیروگاه منتقل میکند. در صورتی که برای انتقال دبی فوق از یک کانال خاکی با ضریب مانینـگ 0/03 اسـتفاده

گردد عمق بحرانی چه تغییری میکند؟ 

1) ثابت باقی میماند. 2 (2 برابر میشود. 

3) نصف میشود. 4) 

1

4

برابر میشود. 

4- برای کدامیک از جریانهای زیر میتوان شیب کف کانال و شیب اصطکاکی را مساوی در نظر گرفت؟ 

الف- جریان یکنواخت و دائمی؛ ب- جریان دائمی متغیر تدریجی؛ ج- جریان دائمی متغیر سریع 

1) الف و ج 2) الف 3) الف و ب 4) الف، ب و ج 

5- رابطه حاکم بین سرعت و عمقها

پاسخ سوالات 

 (1) – 1

از آنجا که مقطع مثلثی، بهینه است، z = 1 میباشد. همچنین در کانال مثلثی عمق بحرانی برابر است با: 

z

c c

Q Q

y ( ) y ( )

gz g=

= ¾¾® =2 2 1 1

5 5 122 2

بنابراین با 4 2 برابر شدن Q، خواهیم داشت: 

c

c c

c

Q

Q Q Q ( )

Q

y Q

[( ) ] [ ] y y

y Q

= = Þ =

= = = Þ = 2

2 1

1

5

2 2 2 5

2 1 1

1

1 1

2 2 5 5 5

1

4 2 2 2

2 2 2

 (3) – 2

c میدانیم در شیب تند، جریان یکنواخت از نوع فوق بحرانی میباشد

. از آنجا که جریا هـای فـوق بحرانـی از بالادسـت 0 ن ( y < y)

1 کنترل میشوند، با توجه به ثابت بودن h

(ارتفاع سیال در مخزن بالادست)، دبی عبوری از کانال نیز ثابت باقی میماند. 

 (1) – 3

c میدانیم در کانال مستطیلی عمق بحرانی

( y) از رابطۀ زیر به دست میآید: 

c

q Q

y ( ) , q

g b

= =

2 1

3

c بنابراین

y نیز ثابت بـاقی y c تنها تابعی از Q (دبی جریان) و b (عرض کانال) میباشد. از آنجا که این مقادیر تغییر نکرده اند،

میماند. 

 (2) – 4

میدانیم در جریان یکنواخت، شیب کف کانال و شیب خط انرژی (شیب اصطکاکی) با هم برابر میباشند. بنـابراین تنهـا در جریـان

نوع (الف) این حالت رخ میدهد. 

نوع فایل:Pdf

سایز :1.47 MB

 تعداد صفحه:131