(八)堰流实验.doc

（八）堰流实验 一、实验目的要求 1．观察不同的有坎、无坎宽顶堰或实用堰的水流现象，以及下游水位变化对宽顶堰过流能力的影响。 2．掌握测量堰流量系数和淹没系数的实验技能，并测定无侧收缩宽顶堰的及值。 二、实验设备 如下图所示。 本设备自循环供水、加耒储存在蓄水箱15中。实验时，由水泵14向实验水槽1供水，水流经三角堰量水槽5，流回到蓄水箱15中。水槽首部有稳水、消波装置，末端有多孔尾门及尾门升降机构。槽中可换装各种堰、闸模型。堰闸上下游与三角堰量水槽水位分别用测针3与6量测。为量测三角堰堰顶高程配有专用校验器。 本设备通过变换不同堰体，可演示水力学课程中所介绍和各种堰流现象，及其下游水面衔接型式。包括有侧收缩无坎及其它各种常见宽顶堰流、底流、挑流、面流和戽流等现象。此外，还可演示平板闸下出流、薄壁堰流。同学们在完成规定的实验项目外，可任选其中一种或几种作实验观察，以拓宽感性知识面。 三、实验原理 1．堰流流量公式： 自由出流 （11.1） 淹没出流 （11.2） 2．堰流流量系数经验公式： （1）园角进口宽顶堰 （当时，） （11.3） （2）直角进口宽顶堰 （当时，） （11.4） （3）WES型标准剖面实用堰 时，属高坝范围，值如下： 时，； 时，值参见附录11.2。 3．淹没系数的经验值，参见附录11.1。 本实验需测记渠宽，上游渠底高程、堰顶高程、宽顶堰厚度、流量、上游水位及下游水位。还应检验是否符合宽顶堰条件。进而按下列各式计算确定上游堰高、行近流速、上水头和总水头： 其中实验流量由三角堰量水槽5测量，三角堰的流量公式为： 式中：、分别为三角堰堰顶水位（实测）和堰顶高程（实验时为常数）。A、B为率定常数，由设备制成后率定，标明于设备铭牌上。 四、实验方法与步骤（以宽顶堰为例） 1．把设备各常数测记于实验表格中。 2．根据实验要求流量，调节阀门13和下游尾门开度，使之形成堰下自由出流，同时满足的条件。待水流稳定后，观察宽顶堰自由出流的流动情况，定性会出其水面线图。 3．用测针测量堰的上、下游水位。在实验过程中，不允许旋动测针针头（包括明渠所有实验均是如此）。 4．待三角堰和测针筒中的水位完全稳定后（需待5分钟左右），测记测针筒中水位。 5．改变进水阀门开度，测量4-6个不同流量下的实验参数。 6．调节尾门，抬高下游水位，使宽顶堰成淹没出流（满足）。测记流量及上、下游水位。改变流量重复2次。 7．测算淹没系数。方法有二： 方法一，根据步骤6测记的与值，由公式（2）确定，式中需根据值由自由出流下实验绘制的曲线确定，也可由上式（11.3）或（11.4）式计得（误差不大于2%）。 方法二，在完成步骤4后，已测得自由出流下的值。后调节尾门使之成淹没出流，此时由于流量没有改变，因淹没出流的影响，上游水位必高出原水位，为便于比较，可减小过水流量，待堰上游水位回复到原自由出流水位，测定此时的流时，据式（11.2）可得。 参照以上方法，改变，重复测2次。 对WES型实用堰，除淹没系数不测外，其余同上。 五、实验成果及要求 1．对堰流流量系数的实测值与经验值进行分析比较。 2．对宽顶堰淹没出流的实测淹没系数，与经验值进行分析比较。 3．完成下列实验报表： （1）记录有关常数 实验装置台号 渠槽 ；宽顶堰厚度 ； 上游堰底高程 ；堰顶高程 ； 上游堰高 ； 三角堰流量公式为 其中，三角堰顶高程 ；A= ；B= 。 （2）流量系数测计表（表11.1与表11.2） 六、实验分析与讨论 1．量测堰上水头值时，堰上游水位测针读数为何要在堰壁上游（3~4）附近处测读？ 2．为什么宽顶堰要在的范围内进行实验？ 3．有哪些因素影响实测流量系数的精度？如果行近流速水头略去不计，对实验结果会产生多大影响？ 表11.1 宽顶堰流量系数测计表 三角堰 上游水位 实测 流量 Q 堰上游水位 堰顶 水头 H 行近 流速 流速 水头 堰顶 总水头 流量系数 堰下游 水位 下游水 位超顶高 淹没系数 实 测 值 经 验 值 实 测 值 经 验 值 直角进口