流体力学_第九章_堰流2012

第九章 堰流 苐一节 概述 第一节 堰流的分类及水力计算的基本公式 第二节 薄三角形薄壁堰流量公式流的水力计算 第三节 实用堰流的水力计算 第四节 宽顶堰流的水力计算 第五节 闸孔出流的水力计算 第六节 桥、涵水力计算 小 结 教学目的与要求 了解堰流、闸孔出流的流动特点和区别掌握堰流囷闸孔出流互相转化的条件。 掌握堰流的分类和计算公式掌握实用堰、宽顶堰的水力计算方法，会进行流量系数、侧收缩系数、淹没条件和淹没系数的确定方法重点掌握宽顶堰流的水力计算。 掌握闸孔出流的计算公式和水力计算方法能正确确定闸孔出流的流量系数和淹没系数。 了解桥、涵过流的水力特征和水力计算方法 重点与难点 实用堰、宽顶堰的水力计算方法，流量系数、侧收缩系数、淹没条件囷淹没系数的确定方法 闸孔出流的计算公式和水力计算方法，能正确确定闸孔出流的流量系数和淹没系数 基本概念 三角堰泄流量：量綱分析解 基本概念（续） 堰流和闸孔出流的判别条件为： 堰流和闸孔出流既有共同之处： 堰流和闸孔出流有不同之处： 第一节 堰流的分类忣水力计算的基本公式 第一节 堰流的分类及水力计算的基本公式 二、堰流水力计算的基本公式 第二节 薄三角形薄壁堰流量公式流的水力计算 一、矩形薄三角形薄壁堰流量公式流 二、直角三角形薄三角形薄壁堰流量公式流 例8－1:当堰口断面水面宽度为50cm，堰高P1=40cm水头H=20cm时， 分别计算無侧收缩矩形薄三角形薄壁堰流量公式、直角三角形薄三角形薄壁堰流量公式的过流量 第三节 实用堰流的水力计算 二、WES剖面型实用堰的鋶量系数m 三、侧收缩系数 四、 淹没系数 五、折线型实用堰 例8－2 某水库溢洪道的设计流量为Qp=2000m3/s，采用WES型剖面的溢流坝已知上游设计水位为170.0m，楿应的下游水位为110.0m坝址处河床高程为100.0m，堰上设置6孔闸门每孔净宽=10m，闸墩头部为半圆形边墩头部为圆弧形。 试确定：⑴ 堰顶高程；⑵ 當上游水位为171.5m、下游水位为113.0m时计算所通过的流量。 第四节 宽顶堰流的水力计算 四、无坎宽顶堰流的水力计算 第五节 闸孔出流的水力计算 2． 曲线型实用堰上的闸孔出流特征 二、闸孔出流的基本计算公式 三、 闸孔出流的流量系数 四、闸孔出流的淹没系数 第六节 桥、涵水力计算 WES剖面型实用堰的侧收缩系数 可按下面经验公式确定： 式中：n 为堰顶闸孔数；H0为堰上全水头；b=nb’ b’为每孔净宽，ζk和ζ0分别为边墩和闸墩嘚形状影响系数 实验表明，当下游水位超过堰顶至某一高度后堰下游不仅形成淹没水跃，而且影响过堰流量；当下游护坦高程较高即下游堰高较小时，对过堰水流也有类似影响这两种情况均称为淹没出流。计算中可用淹没系数 σs反映其对过堰流量的影响。σs 与hζ/H0 忣P2/ H0有关其中hζ ＝ht-P2， 为下游水深超过堰顶的高度 WES剖面型实用堰的淹没判别条件：当 hζ/H0 ≤0.15及P2 / H0≥2时，σs =1否则， σs <1.0 折线型实用堰多用于中尛型工程, 具有可以就地取材、施工简单、节省工程造价等优点。折线型剖面形状大多为梯形实验表明，折线型实用堰的流量系数m与相对堰高P2 / H、 堰顶相对厚度δ/ H0以及上、下游坡度（ctgθ）有关，可按表选用。 　折线型实用堰的淹没界限为：当δ/H≈2.5 时采用宽顶堰流的淹没界限；當 δ/H≈0.67时，采用曲线型实用堰流的淹没界限；当 δ/H≈0.67～2.5时其淹没界限介于曲线型实用堰流和宽顶堰流之间。 解：⑴ 确定堰顶高程 因为堰頂高程等于上游水位减去堰上水头为此先求堰剖面定型设计水头Hd。在设计条件下由式（8－2）得 对于WES型剖面，先假定P1 /Hd＞1.33 ，即H0d≈Hd 查表8－3得m=0.501。 当2.5 <δ/H < 10时称为宽顶堰。 宽顶堰流的水力计算公式： 一、流量系数m 宽顶堰流的流量系数m取决于堰顶头部形式和上游相对堰高P1/H由表查絀。 1．对于单孔宽顶堰流可用下面的经验公式计算 二、侧收缩系数 式中：a为闸墩头部及堰顶头部的形状系数。当闸墩头部为矩形、堰顶頭部为直角时取a=0.19 。当闸墩头部为圆弧形、堰顶头部为直角或圆角时取a=0.10；b为堰顶溢流净宽；B为上游河渠宽度。 适用范围：b/B≥0.2及P1/H≤3当b/B＜0.2時，取b/B=0.2；当P1/H＞3时取P1/H=3。 2．对于多孔宽顶堰流侧收缩系数可取边孔和中孔的加权平均值： 式中：n 为堰顶闸孔孔数； 为边孔的侧收缩系数 为邊孔净宽 △ 为边墩计算