堰流及堰下游的水流衔接

1、工程流体力学（水力学）讲稿第八章堰流及堰下游的水流衔接第八章堰流及堰下游的水流衔接【教学基本要求】1、了解堰流、闸孔出流的流动特点和区别，掌握堰流和闸孔出流互相转化的条件。2、掌握堰流的分类和计算公式，掌握实用堰、宽顶堰的水力计算方法，会进行流量系 数、侧收缩系数、淹没条件和淹没系数的确定方法，重点掌握宽顶堰流的水力计算。3、了解桥、涵过流的水力特征和水力计算方法。4、掌握闸孔出流的计算公式和水力计算方法，能正确确定闸孔出流的流量系数和淹没 系数。5、了解泄水建筑物下游的水流特点和衔接消能方式，掌握底流消能的水力设计方法， 会进行消力池尺寸的计算。【学习重点】1、堰流的分类和计算公式，掌握实用

2、堰、宽顶堰的水力计算方法；2、流量系数、侧收缩系数、淹没条件和淹没系数的确定，重点掌握宽顶堰流的水力计 算。3、小桥、涵过流的水力特征和水力计算方法。【内容提要和学习指导】这一章的主要任务是学习堰、闸和桥涵的过流特性和水力计算以及水跃消能的水力设计。学习本章我们要了解堰流和闸孔出流的特点和互相转化的分界条件，以便正确选择对应的公式进行设计计算。本章有众多的经验公式和经验系数，我们要了解公式中各种系数的物理意义和影响因素，众多的经验公式不必强记，但要会利用公式或图表来确定计算中所需的流量系数、淹没系数、侧收缩系数的数值。158工程流体力学（水力学）讲稿第八章堰流及堰下游的水流衔接堰流的类型及计算

3、公式一、堰流的类型堰流：在明渠流中，为控制水位或控制流量而设置构筑物，使水流溢过构筑物的流动称为堰流。溢经该构筑物的水流发生收缩与跌落的水流现象称为堰流。堰流的水力特征概括如下：.堰的上游水流受阻，水面壅高，势能增大；.在重力作用下，流经堰的水流产生跌落，同时在离心惯性力作用下，水流断面产生收缩；.整个堰流过程是势能积聚并重新转化为动能的过程；.缓流向急流连接作急变流，流线发生显著弯曲；水流内部存在离心惯性力；.堰流中心以局部阻力为主，很小的沿程损失可忽略不计。堰顶厚度对堰流的跌落，收缩和水头损失等方面产生影响，根据试验资料，随堰顶厚度8与堰顶水头H比值不同，堰流及堰可分为三种类型，即：.壁堰

4、流及薄壁堰即0.67 ,越过堰顶的水舌形状不受堰坎厚度的影响，水舌下缘与堰顶只有线的接H触，水面呈单一的降落曲线，对应地称为薄壁堰。1-8 图.实用堰流及实用堰即0.67 2.5,由于堰坎加厚，水舌下缘与堰顶呈面的接触，水舌受到堰顶的约H束和顶托，但这种影响还不大，越过堰顶水流主要还是在重力作用下自由跌落，这类堰的159工程流体力学（水力学）讲稿第八章堰流及堰下游的水流衔接l;E剖面可呈折线型或曲线型。.宽顶堰流及宽顶堰即2.5 10,在此条件下， H堰坎厚度对水流的顶托作用已经非常 明显，时入堰顶的水流，受到堰顶垂 直方向的约束，过水断面渐小，流速加大，由于动能增加，势能必然减小；再加上水流

5、进入堰顶时产生局部能量损失；所以, 进口处形成水流跌落。此后，由于堰顶对水流的顶括作用，有一段水成与堰顶几乎平行,当下游水位较低时，出堰水流又产生第二 次水面跌落。实验表明，宽顶堰流的水头 损失仍然主要是局部水头损失，沿程水头 损失可以略去不计。（水流接近堰顶时，由于流线收缩， 流速加大，自由表面也将逐惭下降，习惯上把堰前水面列明显下降的 00断面叫做堰前断面；该断面堰顶以上的水深叫堰顶水头，以H表示；堰前断面的流速称为行近流速V。实测表明，堰前断面距上游壁面的距离此外，对每一种堰，又可以从不同角度分为：自由出流（下游水位不影响堰的泄流量） 和淹没出流（下游水位影响堰的泄流量）；有侧收缩堰（溢

6、流宽度小于上游行近渠道的宽度） 和无侧收缩堰。二、堰流的基本公式勿豆它是指以矩形薄壁堰，实用堰和宽 顶堰均适用的普遍流量公式。如图所示，以矩形薄壁堰自由出流 为例推导。通过堰顶取基准面0 - 0 ,在堰上 流（3-4） H处取渐变流断面1 ,过 基准面与舌中线的交点取断面2 ,据试160工程流体力学（水力学）讲稿第八章堰流及堰下游的水流衔接验，断面2为渐变流断面。对断面1、2列能量方程:22曲上Z2比V- hw式中:2g2g乙 H ,Z20；史白 0 （二者皆通大气）Vi V2 （行近流速）；0,2,V2 V,hwV22g0V02 2gH0 （E为堰的局部水头损失）(8.2)将上述关系代入能量

7、方程得:H02g2g(8.3). 一1 :(8.4)整理得：2gH0,.2gH0式中：称为流速系数，（1,1）。设断面2的水舌厚度为 KH , K为与水舌垂向收缩情况有关的系数，而溢流宽度为b ,则A2 KHb ,通过堰的流量为:(8.5)32b,2gH。人k令m（ m为流量系数）则Q mbqZgH/2（8.6）以上推导没有考虑下游水位的淹没影响及侧收缩影响，由于这两种影响均使过堰流量减少。所以，要把这两种影响也反映到公式中来， 那就要再乘以淹没系数 和侧收系数 （ 和 均小于1 ；当不淹没和无侧收缩时为1） ,于是上式变为：161工程流体力学（水力学）讲稿第八章堰流及堰下游的水流衔接3Q m

8、b 2gH，（8.7）这就是堰流的普遍公式，虽是以薄壁堰推导而得，但仍有失其普遍性，因为三种堰的物理本质并无差异，其间的差别仅体现在流量系数m,淹没系数和侧收缩系数的确定方法及数值上。宽顶堰、宽顶堰的流量公式在自由出流下，水流在进口附近有收缩现象，如下图中收缩断面c c,当堰壁厚度4H时，水位在收缩面以后略有回升，并在堰顶上形成近似水平的流段，这与薄壁堰和实用堰的水舌形状很不同。3 3对宽顶堰的流量公式除 Q mb、，：2gH02和Qmb、：2gH。1外，还有另外常用的形如上图所示，断面2取在堰顶水面近似水平的流段内,写断面1、2式，现推导如下：以堰顶为基准面,的能量方程：化简，得222oV0

9、1V V HYPERLINK l bookmark122 o Current Document H h 一2g 2g 2g2V HYPERLINK l bookmark38 o Current Document Ho h ()-2g(8.8)(8.9)162工程流体力学(水力学)讲稿第八章堰流及堰下游的水流衔接-1 解得=q2g(H。h) 42g(H。h)(8.10)V式中：为流速系数。过水面积A bh,则Q bh 2g(H0 h)(8.11)上式中，若令h kH,再合并有关系数，同样可得堰流的基本公式。此外，在式(8.11)中，当V00时，即H0 H,则因H h Z, (8.11)写为：Q

10、bh 2gz(8.12)式中：Z为上游水位与堰顶水位之差。(8.11)、(8.12)同为宽顶堰自由出流的公式。二、宽顶堰的堰顶水深(h )关于宽顶堰自由出流时的堰顶水深，以巴赫米切夫理论为例，分析如下：巴认为：万物在重力场作用下，总要跌落到能量最小的地方，堰流也一样， 在堰顶亦具有最小能量，即当堰顶为水平时，单位机械能就是断面单位比能ES,即堰上水深为hkO据巴氏理论，堰上水深 h hk与总水头的关系仍参考上图加以推导，但此时V Vk o列断面1、2的能量方程:因此hcHo2 oV0 2ghc2 CVC 2gVc22gVc22 子,Ho2g,1 .hc - hc212163oV。22g11)

11、hc2工程流体力学（水力学）讲稿第八章堰流及堰下游的水流衔接若不计阻力,1,则h hc - Ho ；若考虑阻力,3, ，一 2,1, h则略小于一Ho。3以上理论分析所得的结论与试验结果相一致。三、流量系数（m）,侧收缩系数 ，淹没系数1.流量系数（m）据以上巴氏理论，当 h，2 . r,hc -Ho （即不计阻力时中=1）。3与堰流基本方程当 1时，m口开形式，水头H ,B3Ho佃(Ho 230.385 B,2gHo3Q mBv2gH/比较，得：m 0.385 。0.385,这是宽顶堰流量系数的理论最大值，实际上堰高p有关，可以由经验公式或表查取。(8.17)m与宽顶堰的进别列辛斯基经验公式

12、:直角进口圆弧进口,PH3, m3, m3, m3, m0.320.320.360.36(8.18)0.01 0.4630.01 1.2H0.75 HaHa1.5H(8.19)上式适用于r0.2H 0的情况。直角进口圆弧进口164工程流体力学（水力学）讲稿第八章堰流及堰下游的水流衔接2.侧收缩系数渠道里设置置有闸墩或边墩的宽顶堰，即堰宽小于渠道宽度的宽顶堰流将发生倾向收缩，引起水流分离，使宽顶堰主流的实际宽度bc小于4g宽b ,水流阻力也因此增大，所以其泄流能力变小。bc用一来反映侧收缩影响。bb与堰宽与渠宽的比值 一，边墩的进口B形状及进口断面变化（O）有关，经验公式为:HI一溢流宽度(8.

13、20)式中：A为墩形系数，矩形边缘 b 0.19;圆形边缘a 0.10。3:淹没系数先说明宽顶堰的淹没条件。在自由出流条件下，由于进口处的流线收缩，而使hc0 hc而成急流，如图1所示hc0 hc,之后，若宽顶堰厚度足够 c c长，堰顶水面近似于水平，堰顶水深h hc。随着下游水位上升，当 hs略大于hc时，如下图a所示，堰顶出现波水跃，收缩断面仍为急流，下游水位不会影响堰的泄流量，仍为自由出流。下游水位继续升高，以致收缩断面被淹没，如（b）所示，当堰顶水流为缓流时就成为淹没出流。当水流进入下游明渠时， 断面扩大，有一部分动能消耗于出口损失，另一部分将 转化为位能。因此，下游水面高出堰顶水面h

14、 ,称为恢复水深。据分析，淹没出流时hs比hc大,而hc 0.67H 0,那么hs究竟要多在才是淹没出流呢?165工程流体力学(水力学)讲稿第八章堰流及堰下游的水流衔接据实验，宽顶堰的淹没条件为:hs i 0.8Ho(8.21)8的大小取决于淹没程度，8与hs ,.一hs成反比，8可查表得。Ho 8- 3实用堰与薄壁堰、实用堰其流量公式和宽顶堰相同，即：3(8.22)Q mb. 2gH 2但式中m与宽顶堰不同，曲线型的实用堰m值在0.45 0.52 2之前，折线型实用堰则在0.35 0.42之间， 和的数值参图有有关书刊。、薄壁堰1：矩形薄壁堰薄壁堰堰壁厚度不影响水舌形状，水头相对不大，且上游

15、行近渠道一般建造的比较规则，3eV/为间便甘，在公式 Q mb72gHo中，用水头H代替H 。，而把 的影响并入流重系2g数考虑，于是有： 3Q m0b 1 2g H 2(8.23)式中m0是包括行近流速影响在内的流量系数，也称为流量系数，m0大致在0.40 -0.50之间，可用经验公式计算：mo (0.405 0.0027) 1 0.55()3(8.24)HH h上式的应用范围是：堰宽 b 0.22.0m;堰高 h 0.24 0.75m ;堰上水头 H 0.05 1.24m 0166工程流体力学(水力学)讲稿第八章堰流及堰下游的水流衔接2:三角形薄壁堰堰口横断面形状为三角形，一般采用90图8

16、-9三角形堰，也可采用式：Q mb. 2gH(8.25)由实验可得m0 0.158。因为 90 ,所以堰顶水成宽 b 2H ,代入上式可得：一2 5Q 1.4H .(8.26)式中Q单位以m3 / s计，H以m计。实际上在堰口的水深并不等于H,由实验得出的三角形薄壁堰流的经验公式：Q 0.0154H 2.47(L/s)(8.27)该式适用于 H 0.05 0.25m,式中H以cm计。3：梯形薄壁堰堰口横断面成梯形， 一般为14,即tg 0.25 ,该堰可以看作三角形和矩形的组合：一三J-T-Q m1bv；2gH1.5(8.28)H据实验m10.42 ,得:匚 ZT工一Q 0.42b V19.6

17、H 1.5 1.86bH 1.5 (m3 / s) (7.29)图 8-10式中：B、H单位均以m计，适用于b 3H。实验证明，当梯形二腰成14角时，倾斜部分所增加的流量正好抵消侧向收缩所减小的流量，有倾收缩的14的梯形堰作自由出流时，其流量和没侧收缩的自由出流矩形堰相同。167工程流体力学(水力学)讲稿第八章堰流及堰下游的水流衔接堰流、闸孔出流的特点和区别(1)堰流和闸孔出流的特点：堰流和闸孔出流都属于急变流，都是壅高水位以后，靠 重力作用形成的水流运动，其能量损失以局部水头损失为主。堰和闸都是属于控制建筑物， 用于控制水位和流量。(2)堰流和闸孔出流的区别：堰流的上部不受闸门控制，水流自由

18、表面是连续光滑的；而闸孔出流正好相反， 由于受到闸门的控制， 自由表面被闸门截断。 堰流和闸孔出流的这种 差异导致它们的水流特征、过水能力和规律都不相同。(3)堰流与闸孔出流是密切相关的，当闸门开度e大于一定值，闸门底缘对水流没有约束时，闸孔出流转化为堰流。其判别标准是：闸底坎为平顶宽顶堰时：e/ H 0.65为堰流；闸底坎为曲线型宽顶堰：e/H0.75为堰流。闸门主要分为平板闸门和弧形闸门，闸底板形式也可分为宽顶堰和曲线型实用堰。(1)闸孔出流的特征宽顶堰上的闸孔出流存在收缩断面，收缩断面水深为hch c = s 2 e(7 6)式中：e是闸门开度， 2是闸孔出流量收缩系数，取决于闸门形式、

19、相对开度、闸底坎型 式，对于平板闸门和弧型闸门分别查教材中的表7 14和表7 15。曲线型实用堰上的闸孔出流，只有在堰下游坡角处才存在收缩断面，hc的计算见本教材第7.5.2节。(2)闸孔出流计算公式Q用be J2gH0(7 7)e式中：是闸孔流量系数，取决于闸门形式、相对开度一和闸底坎型式。b是闸孔宽度；eH是闸门开度；b S是闸孔出流的淹没系数，与根据闸门型式及边界条件确定，bs与潜流比h一b有关，由图7 33查得。H hc注意：对比堰流和闸孔出流的计算公式，我们可以看到堰流的流量Q H / 2 ,而闸孔出流的流量 Q H ；2。这是堰流与闸孔出流的重大区别，由闸门下缘是否对水流施加约束造

20、成的。利用堰流过流能力随水头迅速增加的特点，可以迅速将洪水泄排向下游；但堰顶的高程较高，不能排沙或放空水库进行检修，而闸孔出流可以完成这个任务。在大中型水利工程中，通常都设有堰和中孔或底孔，分别用来完成控制水位、流量和排沙的不同任务。 由于深孔闸门的设计要求和造价较高，对于小型水库有时不设深孔排水和排沙，这样容易使水库造成淤积而兴利效益减小。168工程流体力学（水力学）讲稿第八章堰流及堰下游的水流衔接小桥孔径水力计算、小桥孔径水力计算原则和水力图式因为流经桥孔水流的水力图式类似于宽顶堰，因此宽顶堰理论被应用于小桥的水力计算中，同宽顶堰一样，按照小桥下游水流对桥孔出流的不同影响，小桥的出流也有自

21、由出流和淹没出流之分。据实验，桥下水深ht 1.3hk时，自由出流;据实验，桥下水深ht 1.3hk时，淹没出流;据实验，桥下水深., . 、hk为桥孔内的临界水深。设桥孔宽度为b ,考虑侧收缩的影响，桥孔主流宽b,则:hkQ2(b)2g(8.30)将Qmb商H0.5代入（8.30）得hk3 2m2H0(8.31)m值取为0.34 。hk0.614H01.3hk0.8H0这与宽顶堰的淹没条件是等价的。按宽顶堰理论分析，自由出流条件的小桥水流情况是,水流在进入桥孔（相当于宽顶堰顶）后形成一个收缩水深 hc （如下图a）,而hc hk,值视小桥进口形式和水流收缩情况而定。但在目前小桥设计中常采取下

22、述的水力图式进行计算:（如下图b、c）。Hhkht卜）(C)图 8-11Vt当7I11 =vKg I XI ht169工程流体力学（水力学）讲稿第八章堰流及堰下游的水流衔接、自由出流时小桥水力计算1.求hk：对于自由出流，桥孔水深h hk,取Vk V（允许流速），即:bhk(8.32)22hk V(8.33)hk3(8.34)hk(8.35)据给出的V,即可算出hk的初始值。-J-t-. 一 . .QhV2.若ht 1.3hk ,则假设成立，按上图 b所示，桥孔孔径:(7.36)gQV 2据小桥结构标准尺寸， 选用一个与计算的b较接近，但应稍大于b的标准孔径（净孔尺 寸）L,作为计算结果。3:

23、据选用孔径L,复算 hk(7.37)式中 值可据桥台形状，查表。因为L b,由上式算出的hk小于前面算得的hk ,这样有可能出理原先由（8.37）试算 时属于自流出流（即 ht 1.3hk）的情况，因L b ,即随hk的减小，而改变成ht 1.3hk 的淹没出流，如果这样，那么就按淹没出流条件，重新计算。4：若经过复算，仍为自由出流，则 L可不改变5:复核桥前壅水深度 H170hKQ2 2g0Vo22g(7.38)工程流体力学（水力学）讲稿第八章堰流及堰下游的水流衔接若忽略行近流速，则hK1 VjQ2 2g(7.39)假如由L算得的H值小于桥前允许的壅水深度 H ,那么L即为最后解答，否则要重

24、新计算，采用一个较大的L，在计算过程中仍要复核hk，检查是否有自由出流改变为淹没出流的可能性。三、淹没出流时小桥水力计算计算桥孔孔径：（水力图示如图C所示）QhtV(8.40)选用L, L b,所以桥下流速:VtQ hL(8.41)对于淹没出流的水力计算，不必复核hk。复核桥前壅水深度 H。Hht_1 Vt2oVo22 2g2g若允许忽略V-,则：H ht_1 Vt202g2 2g(8.42)171工程流体力学（水力学）讲稿第八章堰流及堰下游的水流衔接 8-5堰下游水流衔接与消能一、堰下水流衔接和消能方式堰下水流衔接状态和所取消能方式有关，消能方式及消能措施的取用决定于水流条件，河床地质与地形

25、因素和工程应用条件。堰下水流衔接和消能方式有：.底流型衔接和消能堰下水流（急流）贴河低射出，通过有控制地发生水跃消能后水流平缓地进入下游水体。（图A）图 8-12.面流型衔接和消能溢洪道未端的“跌坎”，将下泄水流的主流射向下游水体的表层，避免直接冲刷河床（图B）,河床与高速的表层水流间的漩滚区消减水流部分能量。.推流型衔接和消能下泄水流经过溢洪道末端的推流鼻坎，被推射入空中，而生落入距离建筑物较远处下游水体（如图C）,水流经扩散，掺气，紊动掺混等作用被消除部分机械能。面滚(d)底滚图 8-13172工程流体力学（水力学）讲稿第八章堰流及堰下游的水流衔接.庠流型衔接和消能溢洪道末端形成一个具有较

26、大反弧半径和较大推角的面庠勺的消能庠（如图D）,经庠泄出的高速水流被下游较高水体的顶托，在庠内形成表面漩滚，贴庠底射出的主流，被推起涌浪，在庠后主流下产生一个反向的底部漩，有时在涌浪后出现一个小的漩滚。二、堰下底流衔接分析.底流衔接的三种情况：由于收缩断面水流一般呈急流，河道下游水流一般为缓流，二者通过水跃连接。以收缩水深 作为跃前水深h,则跃后水深hhc，据下游河段的水深 儿与几的相对大小，水跃发生的位置将有所不同，因而出现三种底流衔接情况。临界水跃衔衔接：即ht hc跃前断面恰好在收缩为面，（如图A）远离水跃衔接：即ht hc ,共轲水深的关系可知， 较小的跃后水深对应较大的跃前水深， 因

27、此水流从 收缩断面起经过一段急流后，使水深由 hc增加至h（即相应于下游水深 ht的跃前水深）再 发生水跃。（图B）淹没水跃：即ht hc ,这个下游水深要求一个比 hc更小的跃前水深hi与之相对应，而收缩断面 水深二是建筑物下游的最小水深，所以不可能再找到一个比 儿更小的水深，若下游水深满 足上述关系时，水跃只能淹没收缩断面，形成淹没水跃。（图C）173工程流体力学（水力学）讲稿第八章堰流及堰下游的水流衔接必须已知收从以上分析可知，要判别建筑物下游水跃发生的位置，即判别水跃的形式, 缩断面水深hc,下面介绍hc的计算。三、收缩断面水深hc的计算图 8-15以溢流坝为例。如上图所示。设流量为Q

28、 ,行近流速为Vo,坝上水头为H以收缩断面的最低点为基准面,对坝前断面1和收缩断面c列能量方程，则有:化简,Ho式中:用Vc2ghc22cV c V c2g2g(8.43)hc (8.44)H o 一总水头代入上式得:Hohc(7.45)6为溢流坝得流速系数。（Ac为收缩断面面积）代入上式，得 Ac(8.46)Q2Ho hc 士及174工程流体力学(水力学)讲稿第八章堰流及堰下游的水流衔接对于矩形断面河渠，Q= 9b, A。hcb, b为河渠底宽，则有：2 q Ho hc 2 2(8.47)2g 2h：以上各式中，q,h,Vo,Ho是已知的，的影响因素较多，它与进口形式、坝面粗糙程度、坝高、坝

29、上水头等有关，其值一般由经验确定。式 (8.46)和(8.47)为hc的三次方程，一般用试算法求解，对于矩形断面河渠，hc也可用图解法求解。1:试算法已知H0,Q及河渠断面形状，在选定中值后，可假定一个 hc值，求得Ac,由(8.46)右 端可算出一个数值来， 若恰好等于已知的 Ho值，则所设的hc为所求；若不等，再假定hc值 继续试算，直到相等为止。注意：(8.46)为三次方程,可以有三个根，而符合实际情况的是小于hk (8.46)(临界水深)的那一个值，所以试算时可只在小于hk的数值中取假定值。2:图解法对于矩形断面明渠的hc可用查附录V!求解。因为hk 3jq(8.48)3所以Ho hc

30、2kT(8.49)2h2四、降低护坝高程形成消力池的水力计算若判知泄水建筑物下游发生远离水跃或临界水跃，则应采取工程措施，以保证建筑物下游能发生淹没系数a来表示。在进行泄水建筑物下游的消能设计时，一般要求： hc(1.O5 1.1(8.5O)使远离水跃或临界水跃转变为淹没水跃的关维在于增大下游水深ht值。对于一定的河床，Q 一定时，下游的水深也就定了。但是我们没有必要改变整个河道来加大水深，只要在靠近建筑物下游较短的距离内使水深增大到足以发生淹没水跃即可。为此，可采取下列175工程流体力学（水力学）讲稿第八章堰流及堰下游的水流衔接措施：.把紧邻泄水建筑物后的一段下游护坝高程降低，开成一个水池，

31、池中水深也就相应 增大，并在池中发生淹没水跃。这种降低护坝高程所形成的水池称为消力池。.在泄水建筑物下游附近的河床中筑一道低堰，使堰前水位壅高，增大泄水建筑物后的水深以发生淹没水跃。这种下游建筑物的低堰称为水力墙。.若单独采用消力池或消力墙在技术经济上均不适用时，可两者兼用，这种消能设施 称为消力池。上述各种消能设施统称为消能I。这里讨论降低护坝高程以形成消力池的水力计算，也就是通过水力计算确定需要降低的深度S和消力池的长度L。消力池挖深S图 8-16.一、一.八、.一.一_. .、一为在消力池内形成淹没水跃，需要消力池未漏水深h hc ,或h hc1.05 1.0）。各水力参数见上图。消力池

32、未端水深：hhtS Zh；（8.51）以消力池底为基准面O一 .一、一一O ,取计算面1 1,22,与能重方程:22Z ht S * S ht * 2g2g2V22g(8.52)ViQqQQ- -,v2 BhhBht ht代入（8.52）得:176工程流体力学(水力学)讲稿第八章堰流及堰下游的水流衔接q2 / 11(F若已知S ,可得H 0H h S ,从而求出hc,而hc将(7.53)代入(7.51)得：学18卜12hc ht S 2g 2h22q_22g( hc)2222g(Y S (7.56)式右侧各项为已知值，令2ht -qr A,左侧为S或S的函数, 2g ht求得。一 、 . .

33、. _ 、试算中可参考下列计算 S初始值：S 1.25(hc ht)一 r、 I.此式中hc不考虑S值求得。消力池长度LL可以看作由堰下射流长度Li和水跃长度Lj组成，由于形成淹没水跃。故小于1.0的 的系数修正。一般取 0.75,池长：L LiLj式中：Li和L j都可以按经验公式计算：L 1.74. H0(P S 0.24H。)Lj6.9(hc hc)(8.53)(8.54)(8.55)(7.56)用试算法Lj可乘以177工程流体力学（水力学）讲稿第八章堰流及堰下游的水流衔接【思考题】8-1堰流和闸孔出流有哪些特点？如何判别？它们的流量系数与哪些因素有关？8-2堰分为哪三种类型？如何区分？

34、在工程中各有什么应用？8-3设计和使用无侧收缩矩形薄壁堰需要注意哪些问题？为什么？8-4什么是WE故用堰的设计水头 H和设计流量系数m?当其它条件相同时，实际作用水头小于或大于设计水头时，对实用堰过流能力产生什么影响？8-5实用堰和宽顶堰的水流运动有什么区别？对过流能力有何影响？8-6相同形式的宽顶堰，当水头一定时，上游堰高Pi的大小对流量系数 m有什么影响？原因是什么？7-7堰流与闸孔出流的过流能力与水头的关系有什么不同？它们在工程中各有什么应用？8-8为什么无坎宽顶堰水力计算，不计算侧收缩系数？8-9泄水建筑物下游的水流具有什么特点？为什么需要进行消能？8-10泄水建筑物下游有哪几种消能形式？它们消能的原理是什么？8-11如何计算闸孔出流和堰流下游的收缩断面水深？8-12底流消能有哪几种形式？8-13如何确定降低护坦式消力