堰流、闸孔出流及泄水建筑物下游的消能与衔接.ppt

堰流、闸孔出流及 1.收缩断面水力要素计算 已知q,如何求H0? 一.底坎为宽顶堰的闸孔出流 闸孔出流受水跃位置的影响可分为自由出流和淹没出流二种。如图 设收缩水深hc的跃后水深为 （a） （b） （c） 若 ≥ ，则水跃发生在收缩断面处或收缩断面下游。下游水深的大小不影响闸孔出流，称做闸孔自由出流。 若 ＜ ，则水跃发生在收缩断面上游，水跃旋滚覆盖了收缩断面，称为闸孔淹没出流。通过闸孔的流量随下游水深的增大而减小。 1.流量系数 a.对于平板闸门的闸孔 b.对于弧形闸门的闸孔 上式的适用范围是：250＜α≤900 2.淹没系数 当下游水深大于收缩断面水深的共轭水深，即 时，闸孔为淹没出流。 淹没系数 与潜流比 有关，见图 例题2 （1）已知 b=10m, H=8m,e=2m。自由出流。求Q 自由出流 解： 因为 为闸孔出流 （2） 若 ht =5.6m ，求Q 如何判断是否淹没出流？ 先用自由出流时的流量计算各量 H0 H e hco ht 0 1 2 收缩水深 跃前Fr1 收缩断面的流速 共轭水深 临界水深 收缩断面为急流 产生淹没水跃 如何确定淹没系数？ 由 查图得 二.底坎为曲线型实用堰的闸孔出流 在实际工程中， 由于下游水位过高而 使曲线型用堰顶闸孔 形成淹没出流的情况 是十分少见的，所以 对曲线型实用堰顶的 闸孔，我们所以只讨 论自由出流的情况。 1.对于平板闸门 式中，θ值如图所示 2．对于弧形闸门 例题3： 某水库溢流坝共五孔，每孔净宽b′为7m；坝顶设弧形闸门。试求坝顶水头H为5m，各孔均匀开启，开度e为1m时，通过闸孔的流量（不计行近流速水头） 解： 通过闸孔的流量为 第六节 泄水建筑物下游的消能与衔接 天然河道中水流一般属缓流，但当河道中修建了闸、坝等泄水建筑物后，抬高水位，上下游形成落差ΔH，下泄水流往往具有很高的流速， 单位总量水体所具有的能量也比下游河道中水流的正常比能大得多，对下游河床具有明显的破坏能力。若不采取行之有效的工程措施消除多余的能量，势必冲刷紧接泄水建筑物的河床，危及建筑物的安全。 1.常见的衔接与消能措施 就是在建筑物下游采取一定的工程措施，控制水跃发生的位置，通过水跃产生的表面 （1）底流式消能 旋滚和强烈的紊动 以达到消能的目的。 （2）挑流式消能 利用下泄水流所挟带的巨大动能，因势利导将水流挑射至远离建筑物的下游，使下落水舌对河床的冲刷不会危及建筑物的安全。 （3）面流式消能 当下游水深较大而且比较稳定时，可采取一定的工程措施，将下泄的高速水流导向下游水流的上层，主流与河床之间由巨大的底部旋滚隔开，可避免高速主流对河床的冲刷。余能主要通过水 舌扩散，流速分布调整及底部旋滚与主流的相互作用而消除。 水利工程中有时需结合具体工程的需要，将三种消能方式结合应用。下图采用消能戽就是一种底流和面流结合应用的实例。 （4）戽流式消能 已知 q,H0 ,流量系数,求 hc H0 hc 0 0 1 1 列0－0至1－1 断面能量方程 基准面为下游原河床，0-0 断面能量 1－1断面能量＋局部损失 解一个关于 hc0 的高次方程 已知q,如何求hc? 查表 淹没判别 侧收缩系数的确定用经验公式 流量系数m，按以前介绍的方法 T0 H0 hs/H0≥ 0.15和 P2/H0≤ 2； 淹没系数 淹没系数 淹没系数 * * 泄水建筑物下游的消能与衔接 第八章 第一节 概述 水利工程中为了泄水或引水，常修建水闸或溢流坝等建筑物，以控制河流或渠道的水位及流量。见图 闸堰严格来讲既是泄水建筑物也是挡水建筑物； 闸和堰都是用来控制水库或河渠水位和流量，用以渲泄洪水，引水灌溉，给水，发电的泄水建筑物 研究闸堰过流主要解决的问题是： 过流时的水流流态 过流能力的计算 1.定义 闸孔出流 水流受到闸门的控制。闸前水位壅高，水流从闸门底缘与闸底板间的孔口（闸孔）出流，其过水断面受到闸门开启尺寸大小的限制，其自由水面在闸门后处断开，闸门上下游水位是不连续的。 堰顶溢流 当顶部闸门完全开启，闸门下缘脱离水面，上游水位壅高，至一定高度时，水流沿堰顶 溢流下泄，闸门对水流不起控制作用时，而为一种连续自由降落水面。这种过流称为堰顶溢流。 2.堰流和闸孔出流的共同特点 （1）二者都是壅高水位以后，靠重力作用形成的水流运动； （2）堰和闸都是属于控制建筑物，用于控制水位和流量； （3）二者均属于急变流，过水断面上的压强分布均不符合静水压强的分布规律； （4）二者的能量损失