《堰流和閘孔出流》PPT課件

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1、第八章堰流、閘孔出流和橋、涵過流的水力計算概述堰：在明渠緩流中設(shè)置障壁，它既能壅高渠中的水位，又能自然溢流，這障壁就稱為堰。堰流（WeirFlow）：緩流越過阻水的堰墻溢出流動的局部水流現(xiàn)象流動稱為堰流。研究堰流的主要目的：探討流經(jīng)堰的流量Q及與堰流有關(guān)的特征量之間的關(guān)系。堰流的基本特征量:1、堰頂水頭H；2、堰寬b；3、上游堰高P1、下游堰高P2；4、堰頂厚度?；5、上、下水位差Z；6、堰前行近流速v0。HP1?v0ZhP2水舌L=(3~5)H第一節(jié)堰流的分類及水力計算基本公式1、根據(jù)堰壁厚度?與水頭H的關(guān)系：堰薄壁堰（Thin-wallWeir）（?/H<0.

2、67）無沿程水頭損失hf。實用堰（OgeeWeir）（0.67

3、近流速的流量系數(shù)。堰流公式若考慮到側(cè)收縮影響及淹沒影響，則堰流公式為：一、矩形薄壁堰二、三角形堰三、梯形薄壁堰第二節(jié)薄壁堰流的水力計算薄壁堰主要用途：用作量水設(shè)備。薄壁堰口的橫斷面形狀不同，相應的流量系數(shù)也不同。一、矩形薄壁堰無側(cè)收縮、自由式、水舌下通風的矩形正堰：初步設(shè)計時，取，則：出現(xiàn)側(cè)收縮基本公式采用巴贊公式計算：公式適用范圍：b2.0m，P1.13m，H1.24m，式中H、P均以m計。矩形薄壁堰的淹沒判別條件2）在堰下游發(fā)生淹沒式水躍銜接，即ht>hc”——充分條件Hv0Zch"P2h0.67HZ1）堰下游水位高出堰頂標高，即zc

4、壁堰淹沒溢流時，不僅堰的過水能力降低，而且下游水面波動較大，溢流不穩(wěn)定。所以用于測量流量用的薄壁堰，不宜在淹沒條件下工作。二、三角形堰堰通常用于實驗室作小流量測量，當堰為直角三角堰時：HB適用條件：第二節(jié)薄壁堰三、梯形薄壁堰??Hb當時的自由出流時的梯形薄壁堰公式為：第二節(jié)薄壁堰注：以上三類薄壁堰的流量計算公式均是指自由出流。說明：當時，側(cè)收縮梯形堰傾斜部分所增加的流量，正好抵消矩形堰側(cè)收縮影響所減小的流量。即有側(cè)收縮的的梯形堰作自由出流時的流量等于沒有側(cè)收縮的自由出流矩形堰的流量。實用堰的主要用途：用作蓄水建筑物——壩，或凈水建筑物的溢流設(shè)備。實用堰(0.67<

5、?/H<2.5）折線型實用堰曲線型實用堰復合型實用堰第三節(jié)實用堰流的水力計算非真空實用堰（Non-VacuumWeir）：若堰面的剖面曲線基本上與堰的水舌下緣外形相符，水流作用于堰面上的壓強仍近似為大氣壓強，這種堰稱為非真空實用堰。真空實用堰（VacuumWeir）：若堰面的剖面曲線低于堰的水舌下緣，溢流水舌脫離堰面，脫離處的空氣被水流帶走而形成真空區(qū)，這種堰稱為真空實用堰。一、曲線型實用堰的剖面形狀1、真空實用堰、非真空實用堰2、曲線形實用堰的設(shè)計要求：堰面不發(fā)生負壓，流量系數(shù)大，堰剖面較小，工程量小，穩(wěn)定安全。堰型：目前工程界廣泛采用的是WES剖面堰。（過去采

6、用：克—奧剖面）?堰頂曲線方程：n——與上游堰坡有關(guān)的指數(shù)，見表8-2；K——系數(shù)；三段復合圓弧型曲線式中：Hd——堰剖面的定型設(shè)計水頭；第三節(jié)實用堰?堰頂O點上游可采用三種曲線連接：?堰剖面的定型設(shè)計水頭Hd的確定：高堰：P1≥1.33Hd，Hd=（0.75—0.95）Hmax低堰：P1<1.33Hd，Hd=（0.65—0.85）HmaxHmax-----校核流量下的堰上水頭。二、流量公式n——閘孔的數(shù)目；b——單個閘孔凈寬；——邊墩和閘墩形狀系數(shù)。式中：式中：B——B=nb，為全部閘孔凈寬；第三節(jié)實用堰?——側(cè)向收縮系數(shù)，有1.00.70.7邊墩值0.450.

7、8dd0.45d90?d0.25RR=1.21d中墩值第三節(jié)實用堰?流量系數(shù)沒m(見表8-3)實用堰淹沒判別與矩形薄壁堰的判別條件相同（即下游水位高過堰頂且發(fā)生淹沒水躍），其流量公式為：三、實用堰的淹沒判別——淹沒系數(shù)，見圖8-14。式中：第三節(jié)實用堰實用堰淹沒判別公式為：Hs/h0≤0.15，或P2/H0≥2Hs/h0≤0.15，或P2/H0≥2第四節(jié)寬頂堰一、自由式無側(cè)收縮寬頂堰主要特點：進口不遠處形成一收縮水深，此收縮水深小于堰頂斷面的臨界水深，以后形成流線近似平行于堰頂?shù)臐u變流，水面在堰尾第二次下降。112?v0h2PHH0vkkhkhshs淹沒出流自由出

8、流取1-1