实用堰水力计算公式.doc

1、 游水位较低，水流在流出堰顶时将产生第二次跌落。2、 4、 时，用明渠流理论解决不能用堰流理论。不可忽略。同一堰，当堰上水头H较大时，视为实用堰；当堰上水头较小时，视为宽顶堰。8-2 堰流的基本方程以宽顶堰为例来推求堰流的基本方程取渐变流断面1-1C-C（近似假设渐变流）以堰顶为基准面，列两断面能量方程： 作用水头与H有关，引入一修正系数k。则机。修正系数k取决于堰口的形状和过流断面的变化。代入上式，整理得： 式中：堰宽 流速系数 流量系数，适用：堰流无侧向收缩注：堰流存在侧向收缩或堰下游水位对堰流的出水能力产生影响时，可对此公式进行修正。8-3 薄壁堰一、 一、分类： 矩形薄壁堰较大流量按堰口形状： 三角形薄壁堰较小流量梯形薄壁堰较大流量1、 1、 矩形薄壁堰 矩形薄壁堰的自由出流；在无侧向收缩的影响时，其流量公式为： 上式为关于流速的隐式方程，了；两边均含有流速，一般计算法进行计算，较复杂，于是，为计算简便，将上式改写成： 已考虑流速影响的薄壁堰的流量系数的确定：矩形薄壁8的流量系数由1898年法国工程师Basin提出经验公式为： 式中：堰上水头（m） 上游堰高 （m）适用条件： 2、 2、 三角形薄壁堰：当流量较小时，堰上水头较小时，采用三角形薄壁堰公式：取微元，则流量表达式为： （*）设为处水头，则由几何关系： 代入*式，得积分得： 当，时，实验得。于是：当，时，经验公式为：式中以顶点为起点的堰上水头（m）流量（）公式适用条件：薄壁堰水面四周均为大气，必要时设通气管与大气相通。 无侧向收缩的影响。 堰流为自由出流。薄壁堰是测量渠道流量的装置：注意：水面与大气相通， 避免形成淹没式水流。8-4 实用堰一、 一、实用堰：1、 1、 用途 挡水、泄流 （水利工程中）2、 2、 分类： 曲线形实用堰折线形实用堰3、 3、 计算公式： 与实用堰的具体曲线类型有关，也与堰上水头有关 一般曲线型的实用堰可取 折线型实用堰可取一、 三、实用堰所受影响1、 1、 淹没影响淹没式出流：当堰下游水位超过堰顶标高时，即淹没式出流公式：设为淹没系数，与淹没程度有关，淹没式实用堰的流量公式为： 具体见P169 表8-12、 2、 侧面收缩的影响： 堰宽堰上游渠道 过堰水流发生侧向收缩，泄流能力减小用侧面收缩系数表示，堰流流量为：侧面收缩系数一般取值：8-5 宽顶堰一、 一、自由出流：1、 1、 分类： 直角形 按进口纵剖面的形式 圆弧形 ，阻力，泄流能力不同，流量系数不同。 斜角形2、 2、 流量公式：流量系数，取决于堰口的类型和相对堰高。 的经验公式和经验数据如下：矩形直角进口宽顶堰：当时，当时，矩形圆弧进口宽顶堰：当时，当时，二、 二、淹没式出流： 下游水位高于堰顶且使堰顶水流由急流变缓流1、特点：过堰水流水位下游水位 水流由急流缓流（）充分条件 堰过水能力下降2、淹没式堰流的充分条件是：3、计算公式 淹没系数，取值范围见P171 表8-2三、 三、侧向收缩的影响：1、 1、 侧向收缩：当堰宽小于上游渠道宽时，水流流入堰口后，A流道断面面积变化，水流在惯性的作用下，流线发生弯曲，产生附加的局部阻力，造成过流能力降低。其影响用收缩系数表示。2、 2、 计算公式：自由出流：收缩系数，与堰宽和渠道的比值边墩的进口形状及进口断面变化有关。 的经验公式为： 墩形系数，矩形边缘，圆形边缘例8-1 见P1718-6 小桥孔径的水力计算一、1、 1、 流经小桥孔径的水流特点：（水力现象） 与宽顶堰相同 具有侧向影响，造成局部阻力 桥孔前水位整齐，桥孔内流速增加，造成第一次水面跌落 桥孔后流速减小，产生局部阻力，造成第二次水面跌落。2、 2、 形成原因：水流在缓流河道中，由于桥墩或桥的边墩侧向收缩，使水流过水断面减小造成的。3、分类：自由出流 淹没出流二、自由出流：1、 1、 自由出流当桥的下游水位不影响小桥的过水能力时，水面有明显的两次跌落，这时的小桥出流为自由出流。2、 2、 特点（判断准则）：一般桥的下游水深，（桥下渠道的临界水深）桥下水深 对于矩形桥进口断面：把代入上式，得3、 3、 公式推求：列1-1、2-2能量方程：式中令 垂直收缩系数具体数据由小桥进口形状而定平滑进口：非平滑进口：流速 （小桥）考虑侧向收缩 侧向收缩系数小桥孔径流速系数与侧面收缩系数数据见P174 表8-3三、淹没出流1、淹没出流当小桥下游水深时，下游水位将影响桥的过水能力，此流动成为淹没出流。2、特点： 下游小桥水面上只发生一次跌水。3、计算公式：例8-2 见0174堰流 明渠缓流溢过建筑在渠道中的障碍物的流动。障碍物称为堰，在工程中，障碍物为坝、桥涵、溢流设备等，它们使上游水位壅高，对堰流起侧向收缩和底坎约束的作用。明渠急流流过障碍物，产生不同于堰流的水力现象。当流经侧收缩段时，发生冲击波。堰流主要研究水流流经堰的流量 与其他特征量的关系。表示堰流特征量，除流量外，尚有：堰宽,即水流漫过堰顶宽度；堰顶水深,即堰上游水位在堰顶上的最大超高；堰壁厚度和它的剖面形状；下游水深及下游水位高出底坎的高度；为堰高；为堰下游坎高；0为趋近流速。如图堰流所示。堰的分类根据堰壁的相对厚度/的大小分为：薄壁堰(/0.67)、实用断面堰(0.67/2.5)和宽顶堰(2.5/10)