2堰流公式Word格式.docx

1、、堰流水力计算的基本公式1-1列能量方程对堰前断面0-0和堰顶断面 基准面：通过堰顶的水平面 分析：0-0断面为渐变流，1-1断面为急变流（流线弯曲）2H+=H0*式中：z+号为1-1断面测压管水头的平均值;Vo为0-0断面的平均流速;V1为1-1断面的平均流速；Z为局部阻力系数令z+ Y仝H0，则式可变为ctMHo Ho =012g由式得1 j2g（HoEHo）令A =kH0b，其中k为系数，则kHobj2g（H0 -狛0）=1 k再令：流速系数 W = / -；流量系数 m =；=则式可变为, 3Q =mbj2g Ho23由式可知：QocH02 影响流量系数的主要因素m=m（申,k, E）

2、=申,k, EP1、堰顶口边缘形状等反映局部水头损失的影响。包括：堰顶水头、上游堰高 k 反映堰顶水流垂直收缩程度（1-1断面水舌厚度 kH）E 代表堰顶断面平均测压管水头与堰顶全水头之比边墩闸墩I侧向收缩影响 有的堰顶过流宽小于上游渠宽；堰顶设闸墩及边墩，引起水流侧向收缩,降低过流能力，用侧收缩系数 S反映其影响。堰流公式: 3Q = ecysmbj2g Ho2第二节薄壁堰流薄壁堰具有稳定的水头和流量关系，常作为水力学模型实验、野外量测中的一种有效量水 工具。有的临时档水建筑物，如叠梁闸门也可近似作为薄壁堰。曲线型实用堰的外形一般按薄壁堰水舌下缘曲线设计。因此，研究薄壁堰具有重要的实际 意义

3、。、矩形薄壁堰流矩形薄壁堰上下游等宽，堰流无侧收缩。当自由出流时，水流最为稳定，测量精度较高。 为保证下游为自由出流，矩形薄壁堰应满足：1H 2.5 cm，否则堰下形成贴壁流，出流不稳定2水舌下与大气通，否则水舌下有真空，出流不稳定由堰流计算公式Otv2 -令5+茹）2式中,Q =m0bj2gH 2 （ & =耳=1）g为包括行进流速在内的流量系数，可按雷白克 （T.Rehbock）公式计算。m。=0.403+0.053H +0.0007R HH 0.025m; 0.3P二、直角三角形薄壁堰流当所需测流量较小 （例如Q 0.1m3/s）时，若用矩形薄壁堰，则水头过小，误差大。可改用三角形薄壁堰

4、。堰口夹角可取不同值，但常用直角。P2Q=C0H5/2C。=1.354 + 0004+（ 0.14 + -0）（-H-0.09）2H JP BB:0.5m B 1.2mBH,B,R:m ； 0.07m H 0.26m ； H 旦；0.1m P 0.75mQ:m3/s;1.4第三节 实用堰流的水力计算公式作为档水和泄水建筑物， 低堰常用石料砌成折线型,实用堰是水利工程中常见的堰型之一。 高的溢流坝一般作成曲线型。实用堰的水力计算公式Q = smbj2gH02实际工程中，实用堰由闸墩和边墩分隔成数个等宽堰孔 实用堰的水力计算公式采用Q = scTsmbjTgHo2b =nb; n为孔数；b为一孔净

5、宽& 1侧收缩系数CTs Hd时，为真空剖面堰；当H Hd时, 堰剖面堰稍偏肥大，为非真空剖面堰。WES剖面主要适用高溢流堰设计中并未考虑行近流速的影响， 但有研究报告认为， WES剖面可直接移用作低堰剖面。二、WES剖面型实用堰的流量系数m对于不同堰型，流量系数不同。水力设计时，可参考有关文献。对于重要工程需要通过模 型试验确定。=m （Pi/Hd、Ho/Hd，堰上游面坡度）m/mdPi/Hd 1.33 ,可略去行进流速低堰：当Pi/Hd 1.33 ,行进流速水头已不能忽略0.5050.5000.4800.4750.495 d 0.490 m0.4851.0 1.2 1.4 1.60.0 0

6、.2 0.4 0.6 0.8dx/H0.70 0.75 0.80 0.85 0.90 0.95 1.00 1.05m /md上游堰高选择P1 /H 1.33 , md 均随 Pi/Hd减小设计流量下，流量系数与上游堰高试验曲线如图所示。当而减小，P1/Hd 0.3为宜，以免md减少过小。下游堰高选择当P2/H0 0.7为宜。P 2/H 0110.0m,筑坝处河床高程 100.0m,，边墩头部为圆弧形，闸墩头部采=12m。例：某土坝中段设置溢洪道，底坎采用曲线型实用堰，试确定堰顶高程和堰底剖面形状。 已知：Q = 1400 m3/s,上游水位高程165.0m，下游水位高程 并且堰上游面垂直，下游

7、直线段坡度， m = 0.7, a = 55用3型，顶部与堰上游面齐平，闸孔数 n = 5,每孔净宽b确定堰顶高程 =上游水位- 堰顶水头 Hd由堰流基本公式）2/3. 3Q = smbJ2g H02 = Hdo（ ,.jn bmd V2g采用WES曲线假定 P1 / Hd 1.33，md = 0.502行进流速可忽略， Hd = Hd0b s = 1为自由出流 = 1-0.2 : Ka +（n-1）Kp H。KP = 0 （查表）Ka = 0.2 = 12 n = 50.2 + （5-1） X O Hd/5X 12 = 1-0.0066 HdH d0=（ mbmd J 2 g1400Hd （

8、1 -0.00066Hd）咒5咒124.502咒届l2/3=H d =4.9m验证堰顶高程 上游堰高=165.0 4.9 = 160.1m=160.1-100 = 60.1 mP 1/Hd =60.1/ 4.9 = 12.23 1.33 , md =0.502行进流速可忽略下游水位=110.0 160.1下游为自由出流ds = 1剖面设计B =0.50Hd = 0.5 咒 4.9= 2.450mR2 =0.20Hd =0.24.9= 0.980mR3 =0.04Hd =0.04X4.9=0.195m卜=0.175Hd1/3= 0.276Hd= 0.282Hd= -0.175咒 4.9 = -0

9、.833m= 0.276X4.9 = 1.352m= 0.282X4.9 = 1.382mO点下游的曲线方程 y/Hd=0.5（x/Hd）C点坐标1.950.5（x/4.9）1.95业-185Xc0.85 =0.24Xc0.85=1 =dx 7.72|xc = 8.15m 二ma 0.7 血=6.28m反弧半径r =（0.250.5）（Hd+Zmax）Zmax =165110 = 55mr =（0.250.5）（4.9 + 55）=14.9A29.9mr =18mo点坐标确定lx o=Xc +ma（P2 - y ）+r cos （900.5a）7o=42.1mE点坐标确定E =Xo=55.2m

10、e = P2 = 60.1mD点坐标确定|xd =Xo -rsin a =55.2 -182n 55 = 40.4mD =yo + rcosa =42.1 +18 xcos55 = 52.4m第四节宽顶堰流的水力计算图有坎的宽顶堰流当2.5 0.2和Pi/H 3 b/B 3，取 Pi/H = 3式中，b 溢流堰孔净宽B溢流堰上游引渠的宽度a0取0.19 （堰顶入口边a0 考虑墩头及堰顶入口形状的系数，当矩形闸墩或边墩单孔宽顶堰：用上述公式计算即可多孔宽顶堰：应采取边孔和中孔的加权平均值（n - 1）g+g”n式中，名=b =B =z =中孔闸墩收缩系数 +2d計=边墩收缩系数b = bB =

11、b +A边墩计算厚度三、宽顶堰的淹没条件及淹没系数分析：堰顶水头及进口形式一定时，下游水位逐渐升高，宽顶堰形成淹没的过程宽顶堰为自由出流时，堰前为缓流，进口产生第一次水面跌落（由于进口产生局部损失）收缩断面：在进口约为 2H处he （O.75-O.95）H0时，水跃移动到收缩断面，收缩断面的水深增大到h hk，整个断面为缓流状态，成为淹没出流。因此，淹没条件为： hs O.8H0宽顶堰的淹没系数s h四、无坎宽顶堰流无坎宽顶堰是由于堰孔宽度小于上游引渠宽度，水流受平面束窄侧向收缩，引起水面跌落 计算公式仍然采用基本公式Q = &cjsm2gH 02但一般不单独考虑侧向收缩的影响，把它包含在流量系数中考虑，即m = msQWsmbH。式中，m是无坎宽顶堰的流量系数。可根据进口翼墙形式及平面收缩程度查。多孔无坎宽顶 堰的流量系数取边孔和中孔加权平均值。1.直角翼墙一-A/ 、買 w、2.八字形翼墙 0.37m0.390.310.360.10.20.910.380.370.350.340.330.320.4 0.5 0.6 0.7 0.8-0.1b/B1 11 I IT T-f C _ - I-3.圆弧形翼墙I m O-35多孔无坎宽顶堰的淹没系数$74O O O O0 9 8 7 O Hish