水力学-过流建筑物的水力计算7.6-7.8.备课讲稿.ppt

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1、水力学-过流建筑物的水力计算7.6-7.8.上节回顾堰流及闸孔出流堰流的类型及计算公式堰流分类薄壁堰流水力计算堰流计算公式薄壁堰流实用堰流宽顶堰流薄壁堰流分类计算公式矩形薄壁堰流三角形薄壁堰流梯形薄壁堰流矩形薄壁堰流三角形薄壁堰流上节回顾堰流及闸孔出流实用堰流水力计算分类宽顶堰流水力计算计算公式曲线型实用堰流折线型实用堰流分类计算公式有坎宽顶堰流无坎宽顶堰流剖面形状淹没出流及水力设计淹没条件上节回顾例8-5今拟在某拦河坝上游设置一灌溉进水闸如图所示。已知，进闸流量Q为41m3/s，引水角θ为450，闸下游渠道中水深h1为2.5m，闸前水头H为2m，闸孔数n为3，边墩进口处为圆弧

2、形，闸墩头部为半圆形，闸墩厚d为1m，边墩的计算厚度Δ为0.8m，闸底坎进口为圆弧形，坎长δ为6m，上游坎高P1为7m，下游坎高P2为0.7m，拦河坝前河中流速v0为1.6m/s。求所需的堰孔净宽b。解：因为，，故闸孔全开时为宽顶堰流，其计算公式为现分别计算式中各项：1．闸前全水头H0由于行近流速v0的方向与进水闸轴线交角为θ＝450，故全水头H0可以下列公式计算2．流量系数m当P1＝7m，时，对堰顶入口为圆弧形的宽顶堰，流量系数m=0.36。3．淹没系数由因为，故为淹没出流。根据，从表8-2查得4．侧收缩系数对闸、边墩头部为圆弧形，堰顶入口边缘为圆弧的宽顶堰，（8-15）式中

3、a0=0.1。则中孔侧收缩系数边孔侧收缩系数因b′未知，故计算只能按试算法进行。设nb′＝9m，则；由此可求得＝0.980则将各已知值代入堰流计算基本公式的右端，当所得值等于已知流量时，所假定的nb’即为所求：＝41m3/s故所需的堰孔净宽b=9m，分三孔（n=3），每孔净宽b’=3m。11例8-6某泄洪排沙闸共四孔，每孔净宽b’为14m；闸墩头部为半圆形，墩厚d为5m，闸室上游翼墙为八字形，收缩角θ为300，翼墙计算厚度Δ为4m；上游河道断面近似矩形，河宽B为79m；闸室下游边一陡坡渠道坡度i为2％，闸底高程为100m（图8-28）。试计算闸门全开，上游水位高程为111.0m

4、时的流量。解：因闸室下游为陡坡渠道，下游为急流。故闸门全开时通过闸室的水流应为多孔无坎宽顶堰自由出流。计算公式为式中，b=nb′=4×14=56m；应为包括侧收缩影响的各孔流量系数的加权平均值。可分别计算中孔流量系数及边孔流量系数，然后用加权平均法求，具体计算如下：中孔流量系数边孔流量系数平均流量系数由于堰前过水断面不大，必须计入行近流速的影响。但流量未知，v0无法求出。可采用“逐步近似法”计算。第一次近似计算：假定v01＝0，即H01＝H＝11m，则第二次近似计算：根据已求得的流量，可计算行近流速的的近似值则第三次近似计算：第四次近似计算：按第三次求得的流量计算得因为Q4与Q

5、3相当接近。故可认为所求的Q＝3690m3/s，v0=4.23m/s。实际工程中的水闸，闸底坎一般为宽顶堰或曲线型实用堰，闸门型式主要有平板闸门及弧形闸门。7-6闸孔出流的水力计算闸孔出流水力计算任务：（1）在一定闸前水头下计算不同闸孔开度时的泄流量Q；（2）根据已知的泄流量求所需的闸孔宽度b。一、底坎为宽顶堰的闸孔出流闸孔自由出流闸孔淹没出流闸孔出流受水跃位置影响可分为自由出流及淹没出流。水跃发生在收缩断面处或下游。水跃发生在收缩断面上游。1、底坎为宽顶堰闸孔自由出流的水力计算式中：μ宽顶堰型闸孔自由出流流量系数b闸孔宽度e闸孔开度H0闸孔全水头计算基本公式：（1）对于平板闸

6、门的闸孔流量系数μ可按南京水利科学研究所的经验公式计算：讨论流量系数（2）对于弧形闸门的闸孔流量系数μ可由下面的经验公式计算：上式的适用范围是：250＜α≤900；。2、底坎为宽顶堰闸孔淹没出流的水力计算计算基本公式：式中：σs淹没系数μ闸孔自由出流流量系数b闸孔宽度e闸孔开度H0闸孔全水头讨论淹没系数据南京水利科学研究所的研究淹没系数σs与潜流比有关，可由图8.35查得。σs水流流线在闸前整个深度内向闸孔集中，故水流的收缩比平底闸孔充分和完善得多。出闸后水舌在重力作用下紧贴溢流面下泄，不存在明显的收缩断面。(a)(b)二、底坎为曲线型实用堰的闸孔出流在实际工程中，由于下游水位

7、过高而使曲线型实用堰顶闸孔形成淹没出流十分少见，所以对曲线型实用堰顶的闸孔，我们只讨论自由出流的情况。e/H0.050.100.150.200.250.300.350.400.500.600.70μ0.7210.7000.6830.6670.6520.6380.6250.6100.5840.5590.535流量系数1．对于平板闸门式中，θ值如图所示。2．对于弧形闸门式中：σs淹没系数（自由出流σs＝1）μ闸孔自由出流流量系数b闸孔宽度e闸孔开度H0闸孔全水头计算基本公式：总结：解:因为故为闸