第七章堰流闸孔出流及泄水建筑物下游的衔接与消能.pptVIP

第七章 堰流、闸孔出流及泄水建筑物下游的衔接与消能 7-1 堰的类型及流量公式 7-2 堰的流量系数、侧收缩系数及淹没系数 7-3 宽顶堰水力计算 *7-4 闸孔出流（供选讲选学.略） 7-5 泄水建筑物下游的衔接与消能 7-1 堰的类型及流量公式 有关概念定义 堰——明渠水流中的局部障壁。可有两种情况 如图7-1a、b、c、d渠底有槛，纵向压缩了过水断面。 如图7-1e、f（桥涵）、渠底无槛，横向压缩了过水断面 堰流——无压缓流过堰时的水力现象。hw=hj 缓流与急流过堰的水力特征 缓流过堰——水位沿程急剧下降（水跌），堰造成上游水位雍高图7-1a 急流过堰——水位急剧跃高（水跃）,堰对上游水位无影响图7-2a , 7-2b 7-1 堰的类型及流量公式 7-1 堰的类型及流量公式 7-1 堰的类型及流量公式 堰的类型（按堰壁厚度对泄流能力影响划分） 薄壁堰 ，如图7-1a，堰壁厚度对水舌无影响，水流以自由下落抛物线下泄，常用作量水工具 实用堰 ，如图7-1b、c，壁厚对舌开始有影响，水流仍以自由抛物射体下泄，泄流能力大，常用作泄水建筑物，如溢流坝 7-1 堰的类型及流量公式 宽顶堰 ，壁厚对水舌有影响。其水力特征： 过堰水流在进出口处水位有两次跌落，如图7-3d、f 进口附近出现的收缩断面水深hc＜hK (急流)或hc＝ψhK ， ψ＜1。 常取堰顶水深hc≈hK 当下游水深ht＜P2 （槛高）， hc＜hK ，过水能力Q取决于堰顶水头H（见图7-3） 时，属明渠水流特性， 7-1 堰的类型及流量公式 7-1 堰的类型及流量公式 堰的泄流类型 自由出流——ht＜P2 ，Q 取决于堰顶水头 H(如图7-3a) 淹没出流(如图7-3b) 淹没条件 ht＞P2 堰下游发生淹没水跃 水力特性——泄流能力下降 堰流流量公式建立方法 如图7-1a所示，取断面1-1，2-2 能量方程 7-1 堰的类型及流量公式 堰流流量公式建立方法 其中 得 或 m、m0——流量系数，泄流能力折减系数，由实验确定或按经验公式计算 7-1 堰的类型及流量公式 有侧收缩及淹没出流量公式 公式（7-5）——小桥涵水力计算基本理论 堰的流量系数、侧收缩系数及淹没系数 三系数（m、ε、σ）定义——反映局部障碍对堰流量的折减系数 7-2 堰的流量系数、侧收缩系数及淹没系数 确定方法——实验测定或经验公式，见（7-7），（7-11），（7-13）表7-2 经验值 薄壁堰：m＝0.405～0.42（量水仪） 实用堰：m＝0.35～0.42（水利工程溢流坝） 宽顶堰：m＝0.32（量水仪） 堰流水力计算问题 1、求 Q；2、求 b；3、求 H 7-2 堰的流量系数、侧收缩系数及淹没系数 宽顶堰流量系数 增大流量系数方法——使进口平顺。 研究增大流量系数的意义——提高泄流能力,降低工程造价 流量系数最大值分析 7-2 堰的流量系数、侧收缩系数及淹没系数 解①、②式得 当为理想液体及过堰无水头损失时 7-2 堰的流量系数、侧收缩系数及淹没系数 宽顶堰侧收缩系数 定义式 经验公式 宽顶堰淹没系数 确定方法——实测测定 淹没标准hy/H0≥0.8，淹没出流。 hy/H0 0.8，自由出流。 实验成果 （表7-2） 7-3 宽顶堰水力计算 （小桥涵水力计算基本理论） 宽顶堰流量计算公式 已知 H 求 Q 或已知 Q 求 H ，需试算 计算步骤 判明出流状态类型，确定σ 按经验公式计算m、ε 按已知条件求解问题 7-3 宽顶堰水力计算 （小桥涵水力计算基本理论） 计算程序 已知H、P1、P2、B、b、ht，渠道断面形状，求Q，计算程序如图7-6 已知Q 、H、P1、P2、B、ht，渠道断面形状，求泄流宽度b，计算程序如图7-7 因b未知， 则ε未知， 亦需试算，程序如下框图 7-3 宽顶堰水力计算 （小桥涵水力计算基本理论） 计算程序 已知Q 、P1、P2、B、b、ht，渠道断面形状，求H 。试算，如图7-8 例7-1 已知 H=0.85m，P1=P2=0.5m，b=1.28m，ht=1.12m，无侧收缩，求Q 解：第一次计算 取 7-3 宽顶堰水力计算 （小桥涵水力计算基本理论） 又ε=1 ∴ 第二次计算 取 有 7-3 宽顶堰水力计算 （小桥涵水力计算基本理论） 第三次计算 取H01=0.89m，v02=0.95m/s