水力学2(33).ppt

1、第9章堰流，第33次，在明渠中设置障碍物，水流在障碍物上游产生壅水，经由障碍物形成缓冲向上溢出的局部水力现象称为堰流。 这个障碍物叫堰。 堰既可以从底面或侧面约束水流，也可以从底、侧双方向云同步约束水流。 堰上的水流由堰控制，水流通过堰下缘和堰顶之间的堰孔泄漏时，称为堰孔流出流。 堰流和男同性恋孔流出流都是水流在局部区从势能转换为动能的突变过程，水头损失以局部水头损失为主，沿途水头损失可以忽略。 这些个的不同是堰的流动不受快门优先控制，水面平滑地连续着陆，另一方面男同性恋孔的流出受男同性恋控制，男同性恋孔的上下水面不连续。 堰流和男同性恋孔流出流是水利工程和供水排水工程中常见的水流现象。 本章

2、应用水力学的基本原理，探讨了一定条件下堰流水力特性及相关水力修正方法。 高于堰顶的高度hs； 在堰塞湖上，进行下游坎高hp及近流速v0等，第一节堰流的分类及堰流的基本式，一、堰流的分类，如图所示，堰流的特征量为堰宽b，即流过堰顶的水流的宽度即堰顶水位h，即堰上水位为堰顶的最大超高度，一般为堰上游(34 ) 对于在h测量的堰的壁厚和其截面形状下游水深及下流水，根据堰顶被向上溢出的情况，根据堰壁厚和堰前水位h的相对大小，可以将堰流分类为以下3种。 (3)有时称为宽顶堰，此时堰顶对水流的顶部作用明显，进入堰顶的水流受到堰的垂直约束，水流动能增大，势能减少，除堰入口的局部水头损失外，水面在堰的入口附近

3、一次落下，但影响依然存在过堰水流主要被重力自由下落，实用堰根据其截面形状，具有曲线型实用堰和折线型实用堰两种薄壁堰(0.67H )的特征是堰顶的舌下边缘和堰顶为线接触，舌的形状不受堰的壁厚的影响，但是， 此共同性决定三种形式的堰流结构应具有相同的基本公式，其差异应体现在某个系数值的差异上.之后水流的流路水头损失不能忽视，水流不再是堰流。 并且，根据大致成为堰顶的堰的下游水位是否影响过堰产水量，将堰的流出方式分为自由流出(下游水位低，不影响过堰产水量)和淹没流出(下游水位高，影响过堰产水量)。 根据堰宽b与堰上流水宽度b是否相等，堰流可以分为无侧收缩堰流(b=B )和侧收缩堰流(b B ) .

4、很明显，和都小于1。 式中，堰前总水头m是反映堰流边界条件影响的系数，称为堰流产水量系数。 考虑到淹没流出和侧收缩的影响，上式可以改写为上式，上式是考虑到没有侧向收缩的自由堰流和淹没流出和侧收缩的影响的堰流的基本式。为了能够用实测的堰顶水头h直接修正测量产水量，把近流速水头的影响纳入产水量系数，在上式中，关于1889年法国工程师巴桑提出的产水量系数的经验方程，式中堰顶水头h、堰上游坎高hp都用m进行修正1912年德意志工程师布克提出的产水量系数的经验方程，式中堰顶水头h、堰上游坎高hp都是用m进行订正的.实验表明，上式为0.10mhp1.0m、0.024mH0.6m，而且条件下误差在0.5以内

5、的侧收缩的影响也纳入了产水量系数修正后的拜占庭经验方程在算式中的h、hp、b、b都是m。 堰被水淹没流出的条件是，堰的下游水位高于堰的顶部即hs0，堰的下游形成淹没式的水飞溅，测定的产水量小(Q 0.1m3/s )时，堰顶水头过小，所以误差变大，一般切换为三角形薄壁堰。 三角堰以较小的产水量可以得到较大的堰顶水头，可以提高测量精度。 因此，用于测量产水量的矩形薄壁堰应该避免这种情况。 三角堰的三角形堰流面积可以看作是高度不同的微小矩形，截面积重叠，三角堰的产水量是这些个多个微小矩形堰产水量的重叠，式中的h是m，q用m3/s进行修正。 实用堰是能够在水利工程一边挡住水一边排水的水工建筑物，供水和

6、污水处理场的溢流设备也是实用堰的例子.实用堰根据截面形状分为曲线型实用堰和折线型实用堰. 由于不同的堰顶水头，其舌形状不同，因此当堰顶的实际水头超过堰顶的设定修正水头时，水舌下缘面部分脱离堰面，脱离部位的空气被水流带走而成为真空，将该堰称为真空堰。 真空堰可以增大堰的过水能力，但真空区的存在会引起水流的不稳定和建筑物的振动，真空度过大，使堰面产生空化作用损伤。 因此，真空堰一般使用较少。 折线型实用堰多用于低向上溢出大坝，以石材建构，其截面形状多为梯形。 实用堰的基本公式为公式和公式，其产水量系数m与堰的截面形状、尺寸和堰顶水头的大小有关，经过实验可以具体确定，如小桥桥孔的过流，在无压短涵洞的

7、过流和水利工程、灌溉工程中各种闸门全开时，具有宽顶堰的水力性质。 坎高为零的宽顶堰称为无坎宽顶堰。宽顶堰流的基本式依然为式和，另一方面，宽顶堰的产水量系数、宽顶堰的产水量系数m依赖于堰顶的入口形式和堰的相对高度p/H，可以利用以下的经验方程进行修正：堰顶入口为垂直角(图a )时，(a )，堰顶入口为圆形时m为上式hp/H=3时的m值对于m=0.32，对于式(b)m=0.36 .(b )，取宽顶堰的侧收缩系数，宽顶堰的向上溢出宽度大的该侧收缩系数的经验方程，式中的b和b分别是堰的向上溢出宽度和堰上游沟道宽度，a0是考虑了脚形的影响的系数。 矩形男同性恋(或男同性恋) a0=0.19、圆弧形男同性恋(或男同性恋) a0=0.10 .上式的适用条件为b/B0.2、hp/H3.b/b0.2、hp/h3时，对于多孔质宽顶堰(现有的边脚和门脚，图)，其侧收缩系数由上式和边孔根据下式可以通过取加权分数值得到的中孔的侧收缩系数，用上式进行修正，b为单孔网宽度，B=b d，(d为男同性恋厚度)的边孔的侧收缩系数，用上式进行修正，b为单孔净宽，B=b 2d，当宽顶堰被淹没流动时，