过流建筑物水力计算及消能设计

过流建筑物水力计算及消能设计第一页，共二十四页，编辑于2023年，星期二主要内容堰流与闸孔出流堰流与闸孔出流的判别堰流的分类堰流的基本公式薄壁堰流的水力计算实用堰流的水力计算宽顶堰流的水力计算堰流水力计算实例闸孔出流的基本公式底坎为宽顶堰型的闸孔出流底坎为曲线型实用堰的闸孔出流结束闸孔出流水力计算实例第二页，共二十四页，编辑于2023年，星期二既能挡水，又能过水的水工建筑物，称为堰。堰流闸孔出流堰流不受闸门控制水面为一条光滑的曲线，而闸孔出流受闸门的控制水面在闸门处不连续。都是上游壅水，水流在重力作用下运动，将势能转化为动能的过程；都是急变流，能量损失主要是局部水头损失。返回第三页，共二十四页，编辑于2023年，星期二堰、闸水流的判别HeHe堰流闸孔出流返回第四页，共二十四页，编辑于2023年，星期二堰流的分类堰的外形及厚度不同，其能量损失及过水能力也会不同堰高P1堰高P2堰顶厚度δδ堰顶厚度δ堰顶厚度堰宽b堰顶水头HHH按δ/H分类δ/H<0.67

薄壁堰流0.67<δ/H<2.5

实用堰流2.5<δ/H<10

宽顶堰流曲线形折线形有坎无坎前进第五页，共二十四页，编辑于2023年，星期二按下游水位是否对过堰水流有顶托阻水的影响自由堰流淹没堰流按有无侧向收缩无侧收缩堰流b=B有侧收缩堰流b≠B返回第六页，共二十四页，编辑于2023年，星期二堰流的基本公式应用能量方程式可推得过堰流量堰宽堰顶全水头HV0流量系数侧收缩系数淹没系数水力计算类型计算过堰流量Q计算堰上水头H设计堰宽b返回第七页，共二十四页，编辑于2023年，星期二薄壁堰流的水力计算薄壁堰流具有稳定的水头和流量的关系，常作为水力模型或野外测量中一种有效的量水工具。当矩形薄壁堰无侧收缩，自由出流时，水流最为稳定，测量精度也较高；堰上水头不宜过小（应大于2.5m）；水舌下面的空间通气良好；H三角形薄壁堰适用于小流量的量测；直角三角形薄壁堰的计算公式可简化为返回第八页，共二十四页，编辑于2023年，星期二实用堰流的水力计算剖面形状设计克里格——奥菲采洛夫剖面WES剖面渥奇剖面Hd前进第九页，共二十四页，编辑于2023年，星期二淹没条件：实用堰系数确定WES堰md=0.502；克—奥堰md=0.49；Hhsht返回第十页，共二十四页，编辑于2023年，星期二宽顶堰流的水力计算流量系数淹没条件hs侧收缩系数返回第十一页，共二十四页，编辑于2023年，星期二例题1：如图所示直角进口堰，堰顶厚度δ=5m，堰宽与上游矩形渠道宽度相同，b=1.28m，求过堰流量。P1=0.5mH=0.85mht=1.12m解：（1）判别堰型所以该堰为宽顶堰（2）确定系数（3）第一次近似计算流量设H01=H=0.85m前进第十二页，共二十四页，编辑于2023年，星期二（4）第二次近似计算流量（5）第三次近似计算流量符合要求（6）验证出流形式仍为自由出流，故所求流量为1.68m3/s。前进第十三页，共二十四页，编辑于2023年，星期二例题2：如图所示直角进口堰，堰顶厚度δ=5m，堰宽与上游矩形渠道宽度相同，b=1.28m，求过堰流量。P1=0.5mH=0.85mht=1.3m解：（1）判别堰型所以该堰为宽顶堰（2）确定系数（3）第一次近似计算流量设H01=H=0.85m，查表8.2得σs1=0.70前进第十四页，共二十四页，编辑于2023年，星期二（4）第二次近似计算流量查表8.2得σs2=0.78（5）第三次近似计算流量查表8.2得σs3=0.82前进第十五页，共二十四页，编辑于2023年，星期二（6）第四次近似计算流量查表8.2得σs4=0.82符合要求，故所求流量为1.33m3/s。返回第十六页，共二十四页，编辑于2023年，星期二闸孔出流的基本公式过闸流量闸宽闸孔全水头流量系数淹没系数Heht取决于闸底坎的形式、闸门的类型和闸孔的相对开度e/H值。闸门开启高度返回第十七页，共二十四页，编辑于2023年，星期二底坎为宽顶堰型的闸孔出流自由出流——水跃在临界式或远离式位置处淹没出流——水跃在淹没式位置处i1=0KKhtcc流量系数平板闸门弧形闸门淹没系数查图8.34前进第十八页，共二十四页，编辑于2023年，星期二例题：矩形渠道中修建一水闸，采用平板闸门，闸底板与渠底齐平，闸孔宽等于3m，已知行近流速v0=0.8m/s，闸前水深H=5m，闸门开启高度e=1.0m，下游水深ht=3.5m，求过闸流量。解：（1）判别是堰闸出流故为闸孔出流（2）确定流量系数（3）设下游为自由出流，计算过闸流量htHhc前进第十九页，共二十四页，编辑于2023年，星期二（4）判别出流是否淹没由查表8.7得则收缩断面水深hc的共轭水深因ht=3.5m，故，闸孔为淹没出流由潜流比，查图8.34得所以通过闸孔的流量为返回第二十页，共二十四页，编辑于2023年，星期二底坎为曲线型实用堰的闸孔出流He流量系数平板闸门弧形闸门查表8.9前进第二十一页，共二十四页，编辑于2023年，星期二例1：某水库溢流坝，采用曲线型堰，堰顶厚度为5m，共5孔，每孔净宽为7m，坝顶设弧形闸门。试求坝顶水头H为5m，各孔均匀开启，开度为1m时，通过闸孔的流量（不计行近流速水头，下游为自由出流）。解：（1）判别堰型所以该堰为实用堰（2）判别堰闸出流所以为闸孔出流（3）确定系数由表8.9查得闸孔流量系数（4）计算过闸孔流量所以该工况下，通过闸孔的流量为231m3/s。水库调度图水库放水时间计算前进第二十二页，共二十四页，编辑于2023年，星期二水库调度图H（m）Q（m3/s）e=1me=2me=0.5me=1.5m前进第二十三页，共二十四页，