水力学与桥涵水文第五章.ppt

叶镇国 彭文波 编著 水力学与桥涵水文 叶镇国 彭文波 编箸 水力学与桥涵水文 * 第五章 有压管流与孔口、管嘴出流 §5-1 有压管路水力计算 *§5-2 孔口出流（选讲选学内容，略） *§5-3 管嘴出流（选讲选学内容，略） * 5-1 有压管路水力计算 定义——满管流动（断面上无自由表面）的水流。其管道又称管路。 特征 管中流量变化，只引起过水断面的 p，v 变化。 水头线呈阶梯状沿程下降的折线。 可有恒定流与非恒定流，均匀流与非均流之分。 * 5-1 有压管路水力计算 类型 按管路组成分类 简单管路——管径沿程不变的管路 复杂管路——两根以上管道 组成的管路 串联管路——管段首尾串接的管路 并联管路——多根管段首尾并接的管路 管网——多种管路组合而成的管系（其组成又可有技状或环状两类） * 5-1 有压管路水力计算 类型 按水力计算方法分类 短管——沿程水头损失与局部水头损失都必须计算的管路。 长管——局部水头损失可忽略不计的管路。 * 5-1 有压管路水力计算 短管水力计算（简单管路） 水力计算图式 （图5-1） * 5-1 有压管路水力计算 自由出流计算公式 计算图式——图5-1a 公式推导方法——列1-1、2-2断面能量方程 (5-1) (5-2a) * 5-1 有压管路水力计算 当管道材料一致时（如全为钢管） 得 （5-2b) （5-3） （5-4a） （5-4b） （5-4c） μc—自由出流流量系数 * 5-1 有压管路水力计算 淹没出流计算公式 计算图式——图5-1b 公式推导方法——列1-1和2-2断面能量方程 （5-5a） （5-5b） （5-5c） μs—淹没出流流量系数 * 5-1 有压管路水力计算 短管水力计算（简单管路） 流量系数比较 自由出流 淹没出流 * 5-1 有压管路水力计算 短管水力计算（简单管路） 作用水头 H0 计算比较 自由出流 H0 起算零点——水管出口中心 淹没出流 H0 起算零点——下游水面 * 5-1 有压管路水力计算 计算问题及解法 1、已知 解法：∵行近流速 v0 的断面 解算步骤如图5-2示意： （图5-2） * 5-1 有压管路水力计算 2、已知 解法 法一：选定管材或衬砌方案，查△或n，计算λ（一般多为阻力平方区）代公式(5-4c)或(5-5c) 法二：试算λ求Q，再由λ选用管材，步骤见图5-3 （图5-3） * 5-1 有压管路水力计算 3、已知 解：见图5-4 （图5-4） * 5-1 有压管路水力计算 例5-1 如图5-5所示ab段为路基倒虹吸有压涵和，长l=50m，上下游水位差z=3m，沿程阻力系数λ=0.03，局部阻力系数：进口ζ1=0.5，折弯ζ2=0.65，出口ζ3＝1.0（淹没出流）， 流量Q=3 m3/s，求管径d。 （图5-5） * 5-1 有压管路水力计算 解例5-1： 计算图式见图5-5 忽略上下游流速水头，列断面1-1、2-2能量方程有： 得： 解之得：d=0.98m，采用标准管径d=1m（偏安全）。 * 叶镇国 彭文波 编著 水力学与桥涵水文 叶镇国 彭文波 编箸 水力学与桥涵水文 *