(八)堰流实验

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1、（八）堰流实验一、实验目的要求1．观察不同的有坎、无坎宽顶堰或实用堰的水流现象，以及下游水位变化对宽顶堰过流能力的影响。2．掌握测量堰流量系数和淹没系数的实验技能，并测定无侧收缩宽顶堰的及值。二、实验设备图11—1堰流实验装置图1.有机玻璃实验水槽；2.稳水孔板；3.测针；4.实验堰；5.三角堰量水槽；6.三角堰水位测针筒；7.多孔尾门；8.尾门升降轮；9.支架；10.旁通管微调阀门；11.旁通管；12.供水管；13.供水流量调节阀；14.水泵；15.蓄水箱；如下图所示。本设备自循环供水、加耒储存在蓄水箱15中。实验时，由水泵14向实验水槽1供水，水

2、流经三角堰量水槽5，流回到蓄水箱15中。水槽首部有稳水、消波装置，末端有多孔尾门及尾门升降机构。槽中可换装各种堰、闸模型。堰闸上下游与三角堰量水槽水位分别用测针3与6量测。为量测三角堰堰顶高程配有专用校验器。本设备通过变换不同堰体，可演示水力学课程中所介绍和各种堰流现象，及其下游水面衔接型式。包括有侧收缩无坎及其它各种常见宽顶堰流、底流、挑流、面流和戽流等现象。此外，还可演示平板闸下出流、薄壁堰流。同学们在完成规定的实验项目外，可任选其中一种或几种作实验观察，以拓宽感性知识面。三、实验原理1．堰流流量公式：自由出流（11.1）淹没出流（11.2）2．

3、堰流流量系数经验公式：（1）园角进口宽顶堰（当时，）（11.3）（2）直角进口宽顶堰（当时，）（11.4）（3）WES型标准剖面实用堰时，属高坝范围，值如下：时，；时，值参见附录11.2。3．淹没系数的经验值，参见附录11.1。本实验需测记渠宽，上游渠底高程、堰顶高程、宽顶堰厚度、流量、上游水位及下游水位。还应检验是否符合宽顶堰条件。进而按下列各式计算确定上游堰高、行近流速、上水头和总水头：其中实验流量由三角堰量水槽5测量，三角堰的流量公式为：式中：、分别为三角堰堰顶水位（实测）和堰顶高程（实验时为常数）。A、B为率定常数，由设备制成后率定，标明于设

4、备铭牌上。四、实验方法与步骤（以宽顶堰为例）1．把设备各常数测记于实验表格中。2．根据实验要求流量，调节阀门13和下游尾门开度，使之形成堰下自由出流，同时满足的条件。待水流稳定后，观察宽顶堰自由出流的流动情况，定性会出其水面线图。3．用测针测量堰的上、下游水位。在实验过程中，不允许旋动测针针头（包括明渠所有实验均是如此）。4．待三角堰和测针筒中的水位完全稳定后（需待5分钟左右），测记测针筒中水位。5．改变进水阀门开度，测量4-6个不同流量下的实验参数。6．调节尾门，抬高下游水位，使宽顶堰成淹没出流（满足）。测记流量及上、下游水位。改变流量重复2次。7

5、．测算淹没系数。方法有二：方法一，根据步骤6测记的与值，由公式（2）确定，式中需根据值由自由出流下实验绘制的曲线确定，也可由上式（11.3）或（11.4）式计得（误差不大于2%）。方法二，在完成步骤4后，已测得自由出流下的值。后调节尾门使之成淹没出流，此时由于流量没有改变，因淹没出流的影响，上游水位必高出原水位，为便于比较，可减小过水流量，待堰上游水位回复到原自由出流水位，测定此时的流时，据式（11.2）可得。参照以上方法，改变，重复测2次。对WES型实用堰，除淹没系数不测外，其余同上。五、实验成果及要求1．对堰流流量系数的实测值与经验值进行分析比较

6、。2．对宽顶堰淹没出流的实测淹没系数，与经验值进行分析比较。3．完成下列实验报表：（1）记录有关常数实验装置台号渠槽；宽顶堰厚度；上游堰底高程；堰顶高程；上游堰高；三角堰流量公式为其中，三角堰顶高程；A=；B=。（2）流量系数测计表（表11.1与表11.2）六、实验分析与讨论1．量测堰上水头值时，堰上游水位测针读数为何要在堰壁上游（3~4）附近处测读？2．为什么宽顶堰要在的范围内进行实验？3．有哪些因素影响实测流量系数的精度？如果行近流速水头略去不计，对实验结果会产生多大影响？表11.1宽顶堰流量系数测计表三角堰上游水位实测流量Q堰上游水位堰顶水头H

7、行近流速流速水头堰顶总水头流量系数堰下游水位下游水位超顶高淹没系数实测值经验值实测值经验值直角进口园角进口表11.2WES型堰流量系数测计表三角堰上游水位实测流量Q堰上游水位堰顶水头H行近流速流速水头堰顶总水头流量系数堰下游水位下游水位超顶高淹没系数实测值经验值实测值经验值附录11.1宽枯堰的淹没系数值0.800.810.820.830.840.850.860.870.880.891.000.9950.990.980.970.960.950.930.900.870.900.910.920.930.940.950.960.970.980.840.820

8、.780.740.700.650.590.500.40附录11.2关系曲线