第 八 章 堰流及闸孔出流.ppt

1、水力学,第八章 堰流及闸孔出流,主讲:张小兵,计勇,张洁,刘慧英,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,闸孔出流水力计算实例,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。,堰、闸水流的判别,堰 流,闸孔出流,

2、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,/H0.67 薄壁堰流,0.67/H2.5 实用堰流,2.5/H10 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bB,堰流的基本公式,应用能量方程式可推得,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,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

3、.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,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,实用堰系数确定,WES堰 md=0.502； 克奥堰 md=0.49；,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,

4、仍为自由出流，故所求流量为1.68m3/s。,例题2：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， 查表8.2得s1=0.70,（4）第二次近似计算流量,查表8.2得s2=0.78,（5）第三次近似计算流量,查表8.2得s3=0.82,（6）第四次近似计算流量,查表8.2得s4=0.82,符合要求，故所求流量为1.33m3/s。,闸孔出流的基本公式,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。,底坎为宽顶堰型的闸孔出流,自由出流

5、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,流量系数,平板闸门,弧形闸门,淹没系数,查图8.34,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,（4）判别出流是否淹没,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,底坎为曲线型实用堰的闸孔出流,流量系数,平板闸门,弧形闸门 查表8.9,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,水库调度图,水库放