第八章-堰流及闸孔出流典型例题5课件

MF2Hs091题目某引水渠道进水闸，共

3孔。每孔净宽=

3

m，闸底板高程为45.0

m，高出渠底

0.9

m，边墩和闸墩头部均为半圆形。边墩计算厚度Δ=

1.8

m，闸墩厚度

d

=1

m，闸底板顶部为直角进口，底板长δ=

6

m，渠道断面为矩形。当闸上游水位为46.8

m，下游水位分别为45.5

m

，46.6

m时，闸门全部开启，求通过水闸的流量Q？解题步骤解：故闸孔全开时属于宽顶堰流，其计算公式为因为,46.6b'b'b'dd△△B45.546.6v045.046.844.1P1H解题步骤1.当下游水位为45.5

m时

下面，根据堰流计算公式，按照下游水位45.5

m

，46.6

m两种情况，分别进行计算。（1）判断堰流流态，确定淹没系数暂时忽略行近流速水头的影响，取

则当计入行近流速水头后，故可知此时，水闸为自由堰流。对于多孔闸宽顶堰的侧收缩系数按下式计算（2）计算侧收缩系数解题步骤其中，中墩侧收缩系数由于闸墩与边墩的头部为半圆形，堰顶进口边缘为b'b'b'dd△△B解题步骤直角，所以墩头及堰顶入口形状系数

取0.1。边墩侧收缩系数，，故又解题步骤于是式中n为孔数，n=3（3）计算流量系数

m对于堰顶入口为直角的宽顶堰其流量系数计算式为解题步骤代入已知条件得(4)计算通过进水闸的流量

由于闸前过流断面不大，行近流速水头不能忽略。而行近流速与流量有关，故采取逐步近似法计算过闸流量。第一次近似计算：解题步骤假设行近流速，则第二次近似计算：于是解题步骤解题步骤第三次近似计算：采用同样方法可求得由于第二次与第三次的流量计算结果已十分接近，因此认为进水闸在下游水位

45.5m时，所通过流量为：当下游水位上升为46.6

m时，需重新判断堰流流态，确定淹没系数；而侧收缩系数和流量系数与下游水位变化无关，故仍采用上述的计算结果。解题步骤2.

当下游水位为

46.6

m时（1）判断堰流流态，确定淹没系数46.6v045.046.844.1P1H暂时忽略行近流速水头的影响，取因为,故无法直接判断是否成立。下面，仍采用逐步近似法进行计算。则第一次近似计算：假定，即解题步骤解题步骤初步判断属于淹没出流，查表得

，则第二次近似计算按照前述方法可求得V02=0.632

m/s解题步骤则，属于淹没出流。查宽顶堰淹没系数表得第三次近似计算：同理可求得v03=0.632

m/s解题步骤则，属于淹没出流。查宽顶堰淹没系数表得从以上计算结果可见，第二次与第三次的流量值已十分接近，因此认为当进水闸在下游水位上升至46.4m时，所通过的流量为。讨论宽顶堰流量系数最大值为

0.385，小于曲线实用堰流量系数，试根据过堰水流的特征，分析宽顶堰过流能力小于曲线实用堰过流能力的主要原因。由于剖面形状不同，宽顶堰与实用堰的水流特征有本质的区别。宽顶堰堰顶水流是流线近似平行的缓变流，水流受到堰面的顶托作用较大，堰顶过水断面上的动水压强近似按静水压强规律分布，堰顶水流的压强和势能较大，动能和流速较小，故流量也较小。讨论曲线实用堰剖面通常根据薄壁堰水舌下缘形状修改而成，堰顶水流是流线向上弯曲的急变流。堰面对水流的顶托作用相对较小，堰顶过水断面的动水压强小于按静水压强规律计算值，堰顶水流的压强和势能较小，动能和流速较大，故流量也较大。1