堰流和闸孔出流ppt课件

1 第八章 堰流、闸孔出流和桥、 涵过流的水力计算 概述 堰：在明渠缓流中设置障壁，它既能壅高渠中的水 位，又能自然溢流， 这障壁就称为堰。 堰流（Weir Flow）：缓流越过阻水的堰墙溢出流动 的局部水流现象流动称为堰流。 研究堰流的主要目的： 探讨流经堰的流量Q及与堰流有关的特征量之间的关系。 2 堰流的基本特征量: 1、堰顶水头 H； 2、堰宽 b； 3、上游堰高P1、下游堰高P2； 4、堰顶厚度 ； 5、上、下水位差 Z； 6、堰前行近流速v0。 H P1 v0 Z h P2 水舌 L=(35)H 3 第一节 堰流的分类及水力计算基本公式 1、根据堰壁厚度 与水头 H 的关系： 堰 薄壁堰（Thin-wall Weir） （ /Hhc” 充分条件 H v0 Zc h“ P2 h 0.67H Z 1）堰下游水位高出堰顶标高，即zc0 或 充分条件： 27 例：某矩形断面渠道，为引水灌溉修筑宽顶堰（如图）。已知 渠道宽B=3m，堰宽b=2m，坎高p=p=1m，堰上水头H=2m，堰顶 为直角进口，单孔，边墩为矩形，下游水深h=2m。试求过堰流 量。 解（1）判别出流形式 hs=ht-p=1m0 p H p ht 满足淹没溢流必要条件，但不满足充分条件，为自由式溢流。 b1.33H 、H=Hd（式中 Hd为WES堰的设计水头）时 ， m=md =0.502 。 当HHd时， mmd ；当 时H0.8H。 4、堰流流量公式中的流量系数m和m0有什么区别？ m没有计及行近流速m0考虑了行近流速的影响 32 第五节 闸孔出流的水力计算 闸门形式：平板闸门、弧形闸门。 一、闸孔出流的水力特征 水平底板上的闸孔出流特征 1、收缩断面； 2、垂直收缩系数； 3、闸孔自由出流； 4、闸孔淹没出流。 曲线型实用堰上的闸孔出流特征 33 以闸底板平面为基准面，列1-1、C-C断面的能量方程： 为了便于应用，上市可简化为： 二、闸孔出流的基本计算公式 闸孔出流基本公式： 34 a、平板闸门： 闸孔出流的侧收缩一般忽略不计。 三、闸孔出流的流量系数 流量系数的影响因素：a、闸底坎形式；b、闸门形式； c、闸孔相对开度等。 1、宽顶堰上闸孔出流的流量系数： b、弧形闸门： 适用范围： 35 2、曲线型实用堰上闸孔出流的流量系数： a、平板闸门： b、弧形闸门： 适用范围： 值也可查表 8-14。 四、闸孔出流的淹没系数 s 1、曲线型实用堰上闸孔淹没出流的情况很少见。 2、宽顶堰上闸孔出流淹没系数 s 的确定： s与潜流比 有关，见图8-27。 例8-5、例8-6。 36 第六节 小桥孔径计算 小桥孔计算的主要问题：已知桥孔通过的设计流量Q，桥孔下面的断 面形式尺寸，设计桥孔孔径B和桥孔长度l，验算桥前的壅水水位。 小桥孔径的水力计算 1、小桥孔径桥下出流的判别 1）确定下游河槽天然水深ht 天然水深即为对应于设计流量 Q 的均匀流的 正常水深 h0 。 矩形桥孔断面： 宽梯形桥孔断面： 2）确定桥孔下临界水深 hk 桥孔下的临界流速 vk 不大于允许（冲刷） 流速v，取v k= v ，则平均临界水深 ： 37 b hk Bk 1:m 3）桥孔下出流情况的判别 狭深的梯形桥孔断面： hc ht H 自由出流 hc htH 淹没出流 第五节第五节 小桥孔径计算小桥孔径计算 a、 时，自由出流，hq=hc； b、 时，淹没出流， hq=ht。 38 2、确定桥孔孔径Bc和桥孔长度L 1）桥孔下水流为自由出流 a、桥孔孔径Bc 若被设计为多孔时，则： 式中： Qp设计流量； d中墩迎水流方向的宽度。 n中墩数目； 侧收缩系数； vc临界流速； 第五节第五节 小桥孔径计算小桥孔径计算 相应于桥下临界水深hc的水面宽度Bc： 39 b、桥孔径长度L 矩形桥孔断面: L=Bc 式中： h上部结构的底部高出水面的距离。 b Bc 1:m hc L h 自由出流 梯形桥孔断面： 第五节第五节 小桥孔径计算小桥孔径计算 40 矩形桥孔断面 L=Bp b Bp 1:m ht L h 淹没出流 梯形桥孔断面 2）桥孔下水流为淹没出流 流速采用允许流速vs ，跨度公式为： 第五节第五节 小桥孔径计算小桥孔径计算 41 3、计算桥前的壅水水深H 列桥前水深与桥下水流的能量方程： 式中：v0 桥前行进流速，当v0 薄壁堰宽顶堰。 n 薄壁堰和实用堰淹没出流判别条件： 必要条件下游水位高于堰顶标高； 充分条件下游发生淹没式水跃衔接。 n 宽顶堰淹没出流判别条件： 必要条件下游水位高于堰顶标高； 充分条件堰顶水流由急流变为缓流：hs0.8H。 End 二、堰流的基本公式 或 48 侧收缩系数、 实用堰、 宽顶堰、 淹没系数、 流量系数、 控制断面、 堰流 闸孔出流 薄壁堰 1、WES 剖面的实用堰，如果P/Hd1.33，当堰前水头 H=Hd 时， 流量系数是 。 2、在同样水头作用下,实用堰的过水能力 宽顶堰的过水能力。 3、按 之比可将堰分为 、 、 等三种类型。 4、应用薄壁堰测量流量时，测量水头H 的位置要在堰板上游_； 为减小水面波动，提高测量精度，在堰槽中应设置_。 5、闸孔出流的基本公式为： 。 一、名词概念 二、填空题 49 1、WES 型实用堰的堰顶曲线 。 与液体原点自由抛射曲线相符 B、薄壁堰自由出流水舌下缘曲线稍加修 改 C、由一段圆曲线组成 2、通过三角形量水堰的流量与下列某值成正比 。 A、H-1/2 B、H1/2 C、H3/2 D、H5/2 3、闸孔出流的流量与下列某值成正比 。 A、H1/2 B、H-1/2 C、H3/2 D、H5/2 三、选择 题 四、判断题 1、堰闸出流，只要产生非淹没水跃，则一定是自由