水力学-过流建筑物的水力计算7.6-7.8PPT文件格式下载.ppt

水力学-过流建筑物的水力计算7.6-7.8PPT文件格式下载.ppt

《水力学-过流建筑物的水力计算7.6-7.8PPT文件格式下载.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《水力学-过流建筑物的水力计算7.6-7.8PPT文件格式下载.ppt（62页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

则中孔侧收缩系数边孔侧收缩系数边孔侧收缩系数因因b未知，故计算只能按未知，故计算只能按试算法试算法进行。

进行。

设设nb9m，则，则；

由此可求得；

由此可求得0.980则则将将各各已已知知值值代代入入堰堰流流计计算算基基本本公公式式的的右右端端，当当所所得得值值等于已知流量时，所假定的等于已知流量时，所假定的nb即为所求：

即为所求：

41m3/s故故所所需需的的堰堰孔孔净净宽宽b=9m，分分三三孔孔（n=3），每每孔孔净净宽宽b=3m。

12例例8-6某某泄泄洪洪排排沙沙闸闸共共四四孔孔，每每孔孔净净宽宽b为为14m；

闸闸墩墩头头部部为为半半圆圆形形，墩墩厚厚d为为5m，闸闸室室上上游游翼翼墙墙为为八八字字形形，收收缩缩角角为为300，翼翼墙墙计计算算厚厚度度为为4m；

上上游游河河道道断断面面近近似似矩矩形形，河河宽宽B为为79m；

闸闸室室下下游游边边一一陡陡坡坡渠渠道道坡坡度度i为为2，闸闸底底高高程程为为100m（图图8-28）。

试试计计算算闸闸门门全全开开，上上游游水水位位高程为高程为111.0m时的流量。

时的流量。

解解：

因因闸闸室室下下游游为为陡陡坡坡渠渠道道，下下游游为为急急流流。

故故闸闸门门全全开开时时通通过过闸闸室室的的水水流流应应为为多多孔孔无无坎坎宽宽顶顶堰堰自自由由出出流流。

计计算公式为算公式为式中，式中，b=nb=414=56m；

应应为为包包括括侧侧收收缩缩影影响响的的各各孔孔流流量量系系数数的的加加权权平平均均值值。

可可分分别别计计算算中中孔孔流流量量系系数数及及边边孔孔流流量量系系数数，然然后后用用加权平均法求加权平均法求，具体计算如下：

，具体计算如下：

中孔流量系数中孔流量系数边孔流量系数边孔流量系数平均流量系数平均流量系数由由于于堰堰前前过过水水断断面面不不大大，必必须须计计入入行行近近流流速速的的影影响响。

但流量未知，但流量未知，v0无法求出。

可采用无法求出。

可采用“逐步近似法逐步近似法”计算。

计算。

第一次近似计算：

假定假定v010，即，即H01H11m，则，则第二次近似计算：

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根据已求得的流量，可计算行近流速的的近似值则则第三次近似计算：

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按第三次求得的流量计算得因因为为Q4与与Q3相相当当接接近近。

故故可可认认为为所所求的求的Q3690m3/s，v0=4.23m/s。

实际工程中的水闸，实际工程中的水闸，闸底坎闸底坎一般为一般为宽顶堰或曲线型宽顶堰或曲线型实用堰实用堰，闸门型式闸门型式主要有主要有平板闸门及弧形闸门平板闸门及弧形闸门。

7-6闸孔出流的水力计算闸孔出流的水力计算闸孔出流闸孔出流水力计算任务水力计算任务：

（1）在一定闸前水头下在一定闸前水头下计算不同闸孔开度时的计算不同闸孔开度时的泄流量泄流量Q；

（2）根据已知的泄流根据已知的泄流量求所需的量求所需的闸孔宽度闸孔宽度b。

一、底坎为宽顶堰的闸孔出流一、底坎为宽顶堰的闸孔出流闸孔自由出流闸孔自由出流闸孔淹没出流闸孔淹没出流闸孔出流受水跃位闸孔出流受水跃位置影响可分为置影响可分为自由出自由出流流及及淹没出流淹没出流。

水跃发生在收缩断面水跃发生在收缩断面处或下游。

处或下游。

水跃发生在收缩断面水跃发生在收缩断面上游。

上游。

1、底坎为宽顶堰闸孔、底坎为宽顶堰闸孔自由出流自由出流的水力计算的水力计算式中：

式中：

宽顶堰型闸孔自由出流流量系数宽顶堰型闸孔自由出流流量系数b闸孔宽度闸孔宽度e闸孔开度闸孔开度H0闸孔全水头闸孔全水头计算基本公式计算基本公式：

（1）对于对于平板闸门平板闸门的闸孔的闸孔流流量量系系数数可可按按南南京京水水利利科科学学研研究究所所的的经经验验公公式计算：

式计算：

讨论流量系数讨论流量系数

（2）对于对于弧形闸门弧形闸门的闸孔的闸孔流量系数流量系数可由下面的经验公式计算可由下面的经验公式计算：

上式的适用范围是：

250900；

。

2、底坎为宽顶堰闸孔、底坎为宽顶堰闸孔淹没出流淹没出流的水力计算的水力计算计算基本公式计算基本公式：

s淹没系数淹没系数闸孔自由出流流量系数闸孔自由出流流量系数b闸孔宽度闸孔宽度e闸孔开度闸孔开度H0闸孔全水头闸孔全水头讨论淹没系数讨论淹没系数据南京水利科学研据南京水利科学研究所的研究淹没系数究所的研究淹没系数s与与潜流比潜流比有关，可由图有关，可由图8.35查得。

查得。

s水流流线在闸前整个深度内向闸孔集中，故水流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。

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二、底坎为曲线型实用堰的闸孔出流在在实实际际工工程程中中，由由于于下下游游水水位位过过高高而而使使曲曲线线型型实实用用堰堰顶顶闸闸孔孔形形成成淹淹没没出出流流十十分分少少见见，所所以以对对曲曲线线型型实实用堰顶的闸孔，我们只讨论自由出流的情况。

用堰顶的闸孔，我们只讨论自由出流的情况。

e/H0.050.100.150.200.250.300.350.400.500.600.700.7210.7000.6830.6670.6520.6380.6250.6100.5840.5590.535流量系数流量系数1对于平板闸门对于平板闸门式中，式中，值如图所示。

值如图所示。

2对于弧形闸门对于弧形闸门式中：

s淹没系数（自由出流淹没系数（自由出流s1）闸孔自由出流流量系数闸孔自由出流流量系数b闸孔宽度闸孔宽度e闸孔开度闸孔开度H0闸孔全水头闸孔全水头计算基本公式计算基本公式：

总总结：

结：

解解:

因为因为故为闸孔出流。

故为闸孔出流。

先判别闸孔出流的性质：

由由表表8-7，当当e/H0.2时时，垂垂直直收收缩缩系系数数20.619，则收缩水深为则收缩水深为例例8-8矩矩形形渠渠道道中中修修建建一一水水闸闸，闸闸底底板板与与渠渠底底齐齐平平，闸闸孔孔宽宽b等等于于渠渠道道宽宽度度，b为为3m，闸闸门门为为平平板板门门。

今今已已知知，闸闸前前水水深深H为为5m，闸闸孔孔开开度度e为为1m。

求求下下游游水水深深ht为为3.5米时通过闸孔的流量。

米时通过闸孔的流量。

收缩水深收缩水深hc的共轭水深的共轭水深由下式计算由下式计算收缩断面的流速收缩断面的流速vc为为若不计行近流速的影响；

上式中闸孔自由出若不计行近流速的影响；

上式中闸孔自由出流的流量系数流的流量系数用（用（8-23）式计算。

则）式计算。

则收缩断面的共轭水深为收缩断面的共轭水深为因为因为故闸孔为故闸孔为淹没出流淹没出流，流量应根据（，流量应根据（8-25）式计算。

）式计算。

潜流比潜流比；

从图从图8.35查得淹没系数查得淹没系数s0.72。

所以。

所以闸孔出流量闸孔出流量为为解解：

，由由表表8.10查查得得闸闸孔孔流流量量系系数数0.667。

则通过闸孔的流量为。

则通过闸孔的流量为:

例例8-9某某水水库库溢溢流流坝坝共共五五孔孔，每每孔孔净净宽宽b为为7m；

坝坝顶顶设设弧弧形形闸闸门门。

试试求求坝坝顶顶水水头头H为为5m，各各孔孔均均匀匀开开启启，开度开度e为为1m时，通过闸孔的流量（不计行近流速水头）。

时，通过闸孔的流量（不计行近流速水头）。

7-7泄水建筑物下游的水流衔接与消能泄水建筑物下游的水流衔接与消能1、问题：

、问题：

高速下泄水流对河床的冲刷高速下泄水流对河床的冲刷2、任务：

、任务：

消除下泄水流多余的能量消除下泄水流多余的能量3、解决办法：

、解决办法：

能量转化能量转化底流式消能底流式消能挑流式消能挑流式消能面流式消能面流式消能常用消能措施：

常用消能措施：

1、底流式消能、底流式消能（underflowenergydissipation）利用利用水跃表面旋滚和水跃表面旋滚和强烈紊动强烈紊动消能消能在建筑物下游采取一定在建筑物下游采取一定工程措施，控制水跃发生位工程措施，控制水跃发生位置，使得置，使得c-c断面的急流与断面的急流与下游正常缓流衔接起来。

高下游正常缓流衔接起来。

高流速主要在底部。

流速主要在底部。

2、挑流式消能、挑流式消能（ski-jumpenergydissipation）利用利用挑流水舌与旋滚挑流水舌与旋滚消能消能利用下泄水流所挟带的利用下泄水流所挟带的巨大动能，因势利导将水流巨大动能，因势利导将水流挑射至远离建筑物的下游，挑射至远离建筑物的下游，使下落水舌对河床的冲刷不使下落水舌对河床的冲刷不会危及建筑物的安全。

会危及建筑物的安全。

3、面流式消能、面流式消能（surfaceflowenergydissipation）当下游当下游水深较大且水深较大且比较稳定比较稳定时，可采取一时，可采取一定工程措施，将下泄的定工程措施，将下泄的高速水流导向下游水流高速水流导向下游水流的上层，主流与河床之的上层，主流与河床之间由巨大的底部旋滚隔间由巨大的底部旋滚隔开，可避免高速主流对开，可避免高速主流对河床的冲刷。

余能主要河床的冲刷。

余能主要通过通过水舌扩散，流速分水舌扩散，流速分布调整及底部旋滚与主布调整及底部旋滚与主流的相互作用流的相互作用而消除。

而消除。

利用表面旋滚消能利用表面