水躍長度和消能量計算

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1、水躍長度和消能量計算水躍長度是水工建筑物下游消能段長度的主要依據(jù)之一，但由于水躍運動非常復雜，至今仍無成熟的計算水躍長度的理論公式。在工程實際中仍采用經驗公式進行計算，常用的經驗公式有：歐拉─佛托斯基公式???????????????????????????????（7-20）吳持恭公式???????????????????????????????????（7-21）上述兩式中的和為完全水躍的躍前和躍后水深，為躍前斷面的弗汝德數(shù)。對于梯形斷面平底明渠中的水躍長度，可查閱有關書籍。應該說明：由于水躍中水流紊

2、動劇烈，水躍長度也是脈動的，同時對躍后斷面位置的認識也不一致，因而各種經驗公式很多，對同一種水躍，各種公式算出的水躍長度值也相差較大。水躍總的消能量，應包括水躍段和躍后流段的消能量。為簡便起見，工程中一般只計算水躍段消除的能量，并以躍前斷面與躍后斷面的能量差作為水躍的消能量，即式中?──水躍段的消能量；──躍前與躍后斷面的總水頭。水躍消能量與躍前斷面水流的總能量的比值，稱為水躍消能率，以表示：???????????????????????????????（7-22）經分析證明，水躍消能率僅是躍前斷面弗汝德

3、數(shù)的函數(shù)。愈大，消能率愈高。所以，不同，水躍的形式、流態(tài)和消能率也不同，如圖所示。當時，為波狀水躍。因躍前斷面的動能小，水躍段表面不能形成旋滾，只有部分動能轉變?yōu)椴▌幽芰?，消能率很小。當時，為弱水躍。水面產生許多小旋滾，但紊動微弱，消能率躍后水面較平穩(wěn)。當時，為擺動水躍。水躍不穩(wěn)定，水躍段中的底部高速水流間歇向上竄升，躍后水面波動較大，消能率。當時，為穩(wěn)定水躍。水躍的消能率較高，，躍后水面平穩(wěn)。若建筑下游采用水躍消能時，最好使位于此范圍。當時，為強水躍。水躍消能率，但躍后段會產生較強的水面波動，并且向下游

4、傳播的距離較遠，通常需要采取措施穩(wěn)定水流。例：有一矩形斷面棱柱體平底明渠中的水躍，已知流量，渠寬，躍前水深，求躍后水深及水躍長度。解??單寬流量，將及代入水躍方程式（7-14），得水躍長度為【例7-7】一平底梯形斷面渠道，底寬，邊坡系數(shù)，通過的流量試求躍前水深時的躍后水深。解?采用圖解法求躍后水深對于梯形斷面??????????水躍函數(shù)???為了繪制水躍函數(shù)曲線，設不同的值并應用以上關系式計算出不同值相應的值，計算結果見表7-3。表7-3計算結果0.40.50.71.52.02.53.54.55.52.5

5、63.254.6911.2511.6021.2533.2547.2563.250.1960.2440.3380.7000.9171.1271.5351.9292.3120.5010.791.587.8814.6723.9551.0491.15146.23168.41132.5591.9238.3226.9520.2912.979.126.82168.91133.4493.5046.2041.6244.2464.01100.27153.05用表7-3中的數(shù)據(jù)繪出水躍函數(shù)曲線查得，當時，。