Exam FD

1. 1
Hogeschool Zeeland 2012/2013
Opleiding: CT/AET Class: AE2, CT2
Course Fluid Dynamics 5 June 2013
Code: CU03287/CU06997 Time: 13:00 – 14:30 hour
Docent: Mass Pages: 3
Use of book, formula sheet and calculator allowed.
Use of notes is not allowed. Exam paper has to be handed in
1 2a 2b 2c 2d 3a 3b 3c 4a 4b 4c 4d
10 10 10 10 5 5 10 10 10 10 5 5
Question 1
In the picture you see a lock gate with at the left side freshwater and at the right side
saltwater. Suppose the gate is free to turn, in which direction will the gate turn, to the
left or to the right? Make your argument based on a calculation.
In bovenstaand prentje is een sluisdeur getekend, met aan de linkerzijde zoetwater en
aan de rechterzijde zoutwater. Stel dat de sluisdeur vrij kan draaien, zal de deur naar
links of naar rechts open draaien. Antwoord onderbouwen met een berekening.
Question 2
An open channel has a width at the bottom of 3 m, a slope on both sides of 1:2. Water
depth is 1,3 m.The length of the channel is 4 km. Manning’s roughness coefficient n is
0,023 s/m1/3
. At the end of the channel (downstream) a short crested weir is situated.
(Width of the weir is 4,5 m, runoff coefficient m=1,8 m1/2
/s). The water depth
downstream of the weir is 0,8 m The discharge is 5,1 m3
/s. The discharge does not
change over the length of the channel.
a. Calculate the bed slope of the channel. What is the difference in bottom height
between beginning and end of the channel.
b. Calculate froudes number. Indicate if the flow in the channel is sub-critical or
super-critical. As width you can use the average width of the channel. Give a
computation.
c. Calculate the level of the crest related to the bottom level of the channel. Assume
the weir has a free flow.
d. Check if the weir has a free flow. Give a motivation.
3,9
m
3,8 mfresh salt
Lock gate, width = 4 , Sluisdeur, breedte = 4m

2. 2
Een waterloop heeft een bodembreedte van 3 m en taluds van 1:2. De waterdiepte is
1,3 m. De waterloop heeft een lengte van 4 km. De waterloop wordt goed
onderhouden, als ruwheidsfaktor volgens Manning kan aangehouden worden 0,023
s/m1/3
. Aan het eind van de waterloop (benedenstrooms) is een stuw (korte overlaat,
breedte stuw is 4,5 m, runoff coefficient =1,8 m1/2
/s) aanwezig, de waterdiepte achter
de stuw is 0,8 m Met de stuw wordt een debiet gemeten van 5,1 m3
/s. Het debiet blijft
over de gehele 4 km gelijk.
a. Wat zal het verschil in bodemhoogte zijn tussen begin en eind van de waterloop. .
b. Bereken het getal van Froude. Hebben we in de watergang te maken met stromend
of schietend water. Tip Je mag uitgaan van de gemiddelde breedte
c. Bereken de hoogte van de stuw, gemeten vanaf de bodem. Je mag aannemen dat de
stuw volkomen is.
d. Controleer of de stuw een volkomen overlaat is. Geef onderbouwing.
Question 3
In a channel the culvert above is situated,  = 0,6 and  = 0,025, fresh water
a. Calculate the value of total
b. Calculate the water level upstream of the culvert.
c. Make a sketch of the energy and pressure line. Include the values
De duiker is de verbinding tussen twee watergangen. Aanvullende gegevens zijn,  =
0,60 en  = 0,025, zoet water
a. Wat wordt de waarde van totaal ?
b. Wat wordt de waterstand bovenstrooms van de duiker?
c. Teken de energielijn en druklijn , inclusief getallen
Channel u=0,3 m/s
Upstream
WL ??? Downstream
WL +2,0 m NAP
L= 45 m
3 m wide, 2 m high, u = 1,4 m/s Channel u=0,5 m/s

3. 3
Question 4
In the picture above you see a sewer pipe designed for the discharge of rainfall directly
to surface water. The water level surface water is +2 m, the velocity is low. The water
level in the manhole is +2,95 m. The equivalent roughness k is 1 mm
a. Calculate the discharge in the sewer pipe. Assume the flow is turbulent.
b. Check if the flow is turbulent.
c. Suppose the intensity of the rainfall is 60 l/s.ha. Calculate the paved area which is
connected to the sewer. As discharge use the result from question a.
d. Explain why the design of this sewer is actually bad.
Bij een gescheiden rioolstelsel is er een afzonderlijk riool voor de afvoer van het
regenwater. In het bovenstaande schets is een dergelijke regenwaterriool getekend.
Het regenwater wordt direct op oppervlaktewater (=watergang) geloosd. De
waterstand in de watergang bedraagt +2 m, de stroomsnelheid is laag. In de
inspectieput wordt een waterstand gemeten van +2,95 m. De k-waarde van de buis is 1
mm.
a. Bereken het debiet door de buis. Ga uit van turbulent stromend water.
b. Controleer of de waterstroming turbulent is.
c. Als neerslagintensiteit wordt uitgegaan van 60 l/s.ha. Wat is op basis van het
debiet gevonden bij a het aangesloten verharde oppervlak.
d. Eigenlijk is het ontwerp van het riool slecht, verklaar waarom.
Good Luck and Keep Cool
Water level + 2 m
Surface level +3 m
Rainfall, discharge???
60 m
D=500 mm
Manhole
(inspectieput)