堰流无侧收缩.ppt

第八章堰流及闸孔出流 都江堰 鱼嘴 分水堤 飞沙堰 溢洪道 宝瓶口 引水口 鱼嘴与金刚堤 内江和外江 四六分水 飞沙堰 排洪排沙 挡水 低作堰 深淘滩 在环境工程领域内的应用 沉淀池的出口一胶采用溢流堰 堰前应加设挡板 挡板淹没深度不小于0 25m 距出水口为0 25 0 5m 溢流堰大多数采用锯齿形堰 易于加工及安装 更易保证出水均匀 这种出水堰常用钢板制成 齿深50mm 齿距200mm 直角 用螺栓固定在出口的池壁上 沉淀池入流区和出流区的设计 锯齿形出水堰 浮渣槽 平流式沉淀池 辐流式沉淀池 出水堰 出水槽 辐流式沉淀池 周边进水 中心出水辐流式沉淀池 主要内容 8 1堰流的定义及其分类8 2堰流基本公式8 3薄壁堰流的水力计算8 4宽顶堰流的水力计算8 5闸孔出流的水力计算 本章重点掌握 堰流的定义堰的分类堰流的基本计算公式堰流与闸孔出流的关系 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 堰流 顶部闸门完全开启 闸门下缘脱离水面 水流从建筑物顶部自由下泄 闸孔出流 顶部闸门部分开启 水流受闸门控制而从建筑物顶部与闸门下缘间的孔口流出 第一节堰流的定义及其分类 无压缓流越过障壁产生的局部水力现象称为堰流 障壁称为堰 既能挡水 又能过水的水工建筑物 闸孔出流与堰流在一定条件下可互相转化 底坎为宽顶堰 底坎为曲线形闸孔出流e H 0 65e H 0 75堰流e H 0 65e H 0 75 堰 闸孔出流的判别 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 堰宽b 按 H分类 H 0 67薄壁堰流 0 67 H 2 5实用堰流 2 5 H 10宽顶堰流 曲线形 折线形 有坎 无坎 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 第二节堰流的基本公式 用能量方程式来推求堰流计算的基本公式令 流速系数 堰流基本公式适用于各种形式的堰流 只是流量系数不同而已 b 堰宽e 断面1 1上水舌厚度令e kH0 堰流基本公式 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 第三节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 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 为保证下游为自由出流 矩形薄壁堰应满足H 2 5cm 否则堰下形成贴壁流 出流不稳定水舌下与大气通 否则水舌下有真空 出流不稳定 流量公式为 包含行近流速影响在内的流量系数 流量系数采用巴赞公式 1898 适用范围 H 1 24m b 2m P 1 13m 无侧向收缩影响的流量系数 有侧向收缩影响的流量系数薄壁堰在形成淹没溢流时 下游水面波动较大 溢流很不稳定 所以 一般情况下量水用的薄壁堰不宜在淹没条件下工作 二 三角形薄壁堰 在H 0 05m 流量小于100l s时 宜采用三角形薄壁堰作为量水堰 根据汤姆逊 P W Thomson 的实验 在H 0 05 0 25m时 m0 0 395 因此 90 的三角形薄壁堰的流量公式为金 H W King 根据实验提出 在H 0 06 0 55m条件下 流量公式为两式中单位 H用m Q用m3 s 第四节宽顶堰流的水力计算 流量系数 淹没条件 侧收缩系数 例题1 如图所示直角进口堰 堰顶厚度 5m 堰宽与上游矩形渠道宽度相同 b 1 28m 求过堰流量 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 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 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 第五节闸孔出流的水力计算 一 闸孔出流的基本公式 二 底坎为宽顶堰型的闸孔出流