《堰流和闸孔出流》PPT课件

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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（WeirFlow）：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。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。HP1v0ZhP2水舌L=(3~5)H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-wallWeir）（/H<0.

2、67）无沿程水头损失hf。实用堰（OgeeWeir）（0.67</H<2.5）一次跌落，可忽略hf。宽顶堰（Broad-crestWeir）（2.5</H<10）二次跌落，可忽略hf。矩形堰三角形堰梯形堰折线型实用堰曲线型实用堰复合型实用堰堰侧收缩堰（b

3、近流速的流量系数。堰流公式若考虑到侧收缩影响及淹没影响，则堰流公式为：一、矩形薄壁堰二、三角形堰三、梯形薄壁堰第二节薄壁堰流的水力计算薄壁堰主要用途：用作量水设备。薄壁堰口的横断面形状不同，相应的流量系数也不同。一、矩形薄壁堰无侧收缩、自由式、水舌下通风的矩形正堰：初步设计时，取，则：出现侧收缩基本公式采用巴赞公式计算：公式适用范围：b2.0m，P1.13m，H1.24m，式中H、P均以m计。矩形薄壁堰的淹没判别条件2）在堰下游发生淹没式水跃衔接，即ht>hc”——充分条件Hv0Zch"P2h0.67HZ1）堰下游水位高出堰顶标高，即zc

4、壁堰淹没溢流时，不仅堰的过水能力降低，而且下游水面波动较大，溢流不稳定。所以用于测量流量用的薄壁堰，不宜在淹没条件下工作。二、三角形堰堰通常用于实验室作小流量测量，当堰为直角三角堰时：HB适用条件：第二节薄壁堰三、梯形薄壁堰Hb当时的自由出流时的梯形薄壁堰公式为：第二节薄壁堰注：以上三类薄壁堰的流量计算公式均是指自由出流。说明：当时，侧收缩梯形堰倾斜部分所增加的流量，正好抵消矩形堰侧收缩影响所减小的流量。即有侧收缩的的梯形堰作自由出流时的流量等于没有侧收缩的自由出流矩形堰的流量。实用堰的主要用途：用作蓄水建筑物——坝，或净水建筑物的溢流设备。实用堰(0.67<

5、/H<2.5）折线型实用堰曲线型实用堰复合型实用堰第三节实用堰流的水力计算非真空实用堰（Non-VacuumWeir）：若堰面的剖面曲线基本上与堰的水舌下缘外形相符，水流作用于堰面上的压强仍近似为大气压强，这种堰称为非真空实用堰。真空实用堰（VacuumWeir）：若堰面的剖面曲线低于堰的水舌下缘，溢流水舌脱离堰面，脱离处的空气被水流带走而形成真空区，这种堰称为真空实用堰。一、曲线型实用堰的剖面形状1、真空实用堰、非真空实用堰2、曲线形实用堰的设计要求：堰面不发生负压，流量系数大，堰剖面较小，工程量小，稳定安全。堰型：目前工程界广泛采用的是WES剖面堰。（过去采

6、用：克—奥剖面）堰顶曲线方程：n——与上游堰坡有关的指数，见表8-2；K——系数；三段复合圆弧型曲线式中：Hd——堰剖面的定型设计水头；第三节实用堰堰顶O点上游可采用三种曲线连接：堰剖面的定型设计水头Hd的确定：高堰：P1≥1.33Hd，Hd=（0.75—0.95）Hmax低堰：P1<1.33Hd，Hd=（0.65—0.85）HmaxHmax-----校核流量下的堰上水头。二、流量公式n——闸孔的数目；b——单个闸孔净宽；——边墩和闸墩形状系数。式中：式中：B——B=nb，为全部闸孔净宽；第三节实用堰——侧向收缩系数，有1.00.70.7边墩值0.450.

7、8dd0.45d90d0.25RR=1.21d中墩值第三节实用堰流量系数没m(见表8-3)实用堰淹没判别与矩形薄壁堰的判别条件相同（即下游水位高过堰顶且发生淹没水跃），其流量公式为：三、实用堰的淹没判别——淹没系数，见图8-14。式中：第三节实用堰实用堰淹没判别公式为：Hs/h0≤0.15，或P2/H0≥2Hs/h0≤0.15，或P2/H0≥2第四节宽顶堰一、自由式无侧收缩宽顶堰主要特点：进口不远处形成一收缩水深，此收缩水深小于堰顶断面的临界水深，以后形成流线近似平行于堰顶的渐变流，水面在堰尾第二次下降。112v0h2PHH0vkkhkhshs淹没出流自由出

8、流取1-1