井廊道--《水力学》第七章
水力学,第七章,渗流
重力水是指重力作用下在土壤孔隙中运动的水。当土壤含水量很大时，人部分水以重
力水的形态存在。
本章仅研究重力水的运动规律：
7
土的性质对渗流影响很大。孔隙率越大，颗粒越均匀，则透水能力越大。
孔隙率n是指孔隙的体积 。与上体总体积W的比值
246
部水位恒定，渗流为恒定流，测压管中水面将恒定不变。达西观察到，安装在不同高度的两个测乐管水面高度不同．证明渗流有水头损失。
达四通过进一步实验发现，在不同尺寸的圆筒和不向类型土粒的渗流中，渗流流量Q与圆筒的横断面积A及水力坡度J成正比，并局上的透水性质有关，写成数学表达式
式中K——土的渗透系数，反映土的透水性的系数，具有流速的量纲
7.2.
7.2.1
为解决生产实践中渗流的基本问题，1852一1855年法国工程帅达西(H．D3My)通过实验研究．总结得出达西定律。后来的学者把它推广到整个渗流计算中去、成为最基本最重要的渗流公式。
达西实验装置如图7—3所示。装置的主要部分是一个上端开 口的圆筒，简中装有均质砂土，上部有进水管和溢水管以保持水位恒定。简侧壁装有两个间距为L的测压管。水从圆筒上部进入，经砂土渗流，由滤板D流出。渗流流量由容器C量取。团圆筒上
（1）通过渗流模型的流量与实际渗流流量相等；
（2）对于菜一确定的作用面，从渗流模型得出的动水压力与实际渗流的动水压力相等
（3）渗流模型得出的水头损失与实际渗流的水头损失相等。
根据渗流模型的概念，渗流和一般水流运动一样，也可分为恒定渗流和非恒定渗流均匀渗流和非均匀渗流，渐变渗流和急变渗流，有压渗流利无压渗流。
(2)蓄水和灌溉工程
水库、河流或渠道水位上升·使附近地下水位上升。一方面透水层会大量渗漏使水量减少，水位下降；另一方面会使附近农田或土壤沼泽化和盐碱化，影响堤岸或闸坝的稳定‘性，
水力学(闻德荪)习题答案第七章
选择题（单选题）7.1 比较在正常工作条件下，作用水头H ，直径d 相等时，小孔口的流量Q 和圆柱形外管嘴的流量n Q ：（b ）（a ）Q >n Q ；（b ）Q <n Q ；（c ）Q =n Q ；（d ）不定。
7.2 圆柱形外管嘴的正常工作条件是：（b ）（a ）l =（3~4）d ，0H >9m ；（b ）l =（3~4）d ，0H <9m ；（c ）l >（3~4）d ，0H >9m ；（d ）l <（3~4）d ，0H <9m 。
7.3 图示两根完全相同的长管道，只是安装高度不同，两管的流量关系是：（c ）（a ）1Q <2Q ；（b ）1Q >2Q ；（c ）1Q =2Q ；（d ）不定。
7.4 并联管道1、2，两管的直径相同，沿程阻力系数相同，长度2l =31l ，通过的流量为：（c ）2（a ）1Q =2Q ；（b ）1Q =1.52Q ；（c ）1Q =1.732Q ；（d ）1Q =32Q 。
7.5 并联管道1、2、3、A 、B 之间的水头损失是：（d ）1（a ）fAB h =1f h +2f h +3f h ；（b ）fAB h =1f h +2f h ；（c ）fAB h =2f h +3f h ；（d ）fAB h =1f h =2f h =3f h 。
7.6 长管并联管道各并联管段的：（c ）（a ）水头损失相等；（b ）水里坡度相等；（c ）总能量损失相等；（d ）通过的流量相等。
7.7 并联管道阀门为K 全开时各段流量为1Q 、2Q 、3Q ，现关小阀门K ，其他条件不变，流量的变化为：（c ）3（a ）1Q 、2Q 、3Q 都减小；（b ）1Q 减小，2Q 不变，3Q 减小；（c ）1Q 减小，2Q 增加，3Q 减小；（d ）1Q 不变，2Q 增加，3Q 减小。
7.8 有一薄壁圆形孔口，直径d 为10mm ，水头H 为2m 。
《水利工程概论》第七章 过坝建筑物(缩略)
过木建筑物
过木机
过木机是水利枢纽中机械输送木材过坝的一种过木设 施。过木机按木材的运送方式，分为过排机和单根原木 过坝机；按机械设备的运行方式可分为连续式过木机和 往复式过木机。
过木建筑物
过木机
连续式过木机多分布在非溢流坝段、副坝或岸边。坝 顶有公路通过时，采用立交形式。往复式过木机有垂 直、斜面卷扬提升架式等，一般多用于排节过坝。
通航建筑物
船闸具有运量大、安全可靠、运行费用低、 建筑物运行经验比较丰富等优点;缺点是耗 水量大,过船速度慢.
升船机耗水量小,运送船只速度快,范围大在 高水头情况下适应性较强，但机电设备量 大，制造与安装精度要求较高,运送能力低。
最大挖深176m，航线总长6442m，由上游引航道（2113米）、闸室主体段 （1621m）、下游引航道（2708m）、水头（113m）.
过鱼建筑物 鱼道
槽式鱼道为矩形断面的陡槽。为了保证槽内水深和限制 流速，在槽式鱼道中设置不同类型的人工加糙。
包括丹尼尔式、横隔板式和梯级式鱼道。
过鱼建筑物 鱼道
Denil(丹尼尔式)
•由一系列的倾斜的渠道构成 •渠道每隔一定距离设置木质的隔 板以降低水流速度 •每一段之间设置水流静止的池子， 供过坝的鱼休息，以保持体力
1938年美国在哥伦比亚河的Bonneville邦奈尔坝（坝高H=197英尺） 上建成世界上第一座拥有集鱼系统的大规模现代化鱼梯。
过鱼建筑物 鱼闸
鱼闸的工作原理和运行方式与船闸相似。由于鱼类在 鱼闸中凭借水位上升﹐不必溯游便可过坝﹐故又称水 力升鱼机。鱼闸須适应上游水位一定的变幅﹐下游进 口多有一短鱼道相接﹐必要时设置拦鱼﹑诱鱼﹑导鱼 设施。鱼闸常布置在厂房和溢流坝之间。
水力学第七章课后习题答案
8.12梯形断面土渠，底宽b =3m ，边坡系数m =2，水深h =1.2m ，底坡i =0.0002，渠道受到中等养护，试求通过流量。
解： ()()1.23 1.22 6.48A h b hm =+=⨯+⨯=（m 2）232 1.28.367b b χ=+=+=+⨯=（m ）0.7745AR χ==（m ），取0.0225n =（见教材153页表6-4）∴231 6.480.7745 3.4350.0225Q n⨯===（m 3/s ）答：通过流量 3.435Q =m 3/s 。
修建混凝土砌面（较粗糙）的矩形渠道，要求通过流量Q =9.7s m /3，底坡i =0.001，试按水力最优断面设计断面尺寸。
解： 对矩形断面，水力最优断面满足2b h =。
∴22A bh h ==，24b h h χ=+=，∴2242h hR h ==∵1Q An=0.001i =，0.017n =∴23222h h ⎛⎫⋅= ⎪⎝⎭，83110.0179.7 4.14nQ h ⨯=== 1.70h =（m ）， 3.40b =（m ） 答：断面尺寸为 1.70h =m ， 3.40b =m 。
.14修建梯形断面渠道，要求通过流量Q =1s m /3，边坡系数m =1.0，底坡i =0.0022，粗糙系数n =0.03，试按不冲允许流速[]max v =0.8s m /，设计断面尺寸。
解： ∵ max 0.8v v ≤=，∴0.8QA≤，max 1 1.250.8Q A v ≥==（m 2） 又∵[]max 1v v n =≤，即[]2max 3120.502n v R i ≤== 0.366R =∴有 21.25hb mh +≥20.366≤即有2 1.253.42hb h b ⎫+≥⎪⎬+≥⎪⎭解得：2 1.870.6840h h -+=0.51.37h ⎧=⎨⎩， 2.012.455b ⎧=⎨-⎩∴ 2.00b =（m ），0.5h =（m ）答：断面尺寸为 2.00b =m ，0.5h =m 。
[整理]《水力学》课程质量标准
![[整理]《水力学》课程质量标准](https://img.taocdn.com/s3/m/e087215d83c4bb4cf7ecd19d.png)
《水力学》课程质量标准（水利水电建筑工程专业）浙江水利水电专科学校水利工程系2006年4月《水力学》课程质量标准一、本课程在专业教学中的地位（一）、本课程的课程性质水利类各专业的一门主要技术基础课。
通过本课程的学习，使学生掌握液体运动的一般规律和有关的基本概念与基本理论，学会必要的分析计算方法和一定的实验技术，为专业课的学习、解决工程中水力学问题、获取新知识和进行科学研究打下必要的基础。
通过水力学的学习，既加深了对上述课程间有机联系的理解，又为后续的专业课程学习，打下了坚实的理论基础。
（二）、本课程前后衔接的课程或先修课程内容等水力学是我校水利水电建筑工程专业、给水排水工程、道路桥梁工程等多个专业开设一门技术基础课。
该课程的先修主要相关课程有《理论力学》、《材料力学》、《物理学》、《高等数学》等。
学生学习水力学以前必须学完高等数学、普通物理、理论力学、材料力学和算法语言等课程。
这样，对于有关内容，如微分、积分、矢量、偏导数、泰勒公式、微分方程、液体的物理特性、动能定律、动量定律、达朗贝尔原理、势函数、应力应变和计算机编程具有一定的基础，在水力学中主要是运用这些知识，不必详细讲解。
后续课程:水文、水工建筑物、水利工程施工、水电站、水资源系统管理、水力计算、水利计算、水利工程专题、水利水电规划专题等专业和选修课程.（三）、本课程在专业所需的知识体系中的地位从水力学课程的后衔接课程可以看出，（1）水力学的内容是专业课程和专题课程学习的基础，本课程在专业所需的知识体系中具有基础地位和技术的地位；（2）本课程在研究生培养阶段独立成一个水力学和河流动力学学科。
（四）、影响本课程教学的主要因素（1）先修课程的掌握程度是课程教学的主要因素；（2）通过水力学实验可以帮助学生理解相关的概念、理论和计算方法（3）通过认识实习对过水建筑物的了解也是学习本课程的基础。
二、本课程的教学目标和基本要求课程教学目标。
水力学的任务是通过各种教学环节，使学生掌握水力学的基本理论、水力计算方法和水力实验的基本操作技能，为学习专业课程，从事专业工作和进行科学研究打下一定的基础。
7水力学
s l
可知，
a a i tan s l i sin tan
在上述情况下，两断面间的距离用水平距离代替，并且过 水断面可以看作铅垂平面，水深h也可沿铅垂线方向量取。
7
明渠底坡的三种情况
槽底高程沿流程下降，称为顺坡（正坡），规定i>0 槽底高程沿流程保持水平的，称为平底坡，i=0 槽底高程沿流程上升的，称为逆坡（或负坡），规定i<0
10
明渠恒定均匀流的特性
1）过水断面的形状和大小、流速、流量和水深，沿流程不 变； 2）总水头线、测管水头线（在明渠水流中，就是水面线， 其坡度以Jw表示）和渠底线都相互平行(图a)，即 J=Jp=Jw=i
11
明渠均匀流流股受力分析可知，对明渠恒定均匀流（图 b），△s流段的动力平衡方程为： P1-P2+Gsinθ-T=0 (1) P1和P2为1-1和2-2过水断面的动水压力，G 为△s流段水 体重量，T为边壁（包括岸壁和槽底）阻力。 对棱柱形明渠均匀流，P1=P2，所以 Gsinθ=T 可见，水体重力沿流向的分力Gsinθ与水流所受边壁阻力 平衡，是明渠均匀流的力学特性。 如果是非棱柱形明渠，或者棱柱形明渠而底坡为负坡 （i=sinθ<0）或平底坡（ i=sinθ=0 ），则(1)式的动力平 衡关系不可能存在。 因此，明渠恒定均匀流只可能发生在正坡的棱柱形明渠中。
29
试算法
已知其它5个数值，计算水深h，或求b，需采用试算法求 得。 试算法：假设h，计算Q，若与已知相等，则为所求。为 了简便，假设3到5个h值，求相应的流量Q，作出Q=f(h) 曲线，然后查曲线得h。 计算b时方法同上。 将基本公式写为等价方程h=h(h)或b=b(b)进行迭代计算， 也可求出h和b。
水力学第七章
2
2 gh'' gh'
h'2h'' h'h''2 2q2 0 g
h
h 2
1
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
8q 2 gh3
1
h h'' 2
1 8Fr22 1
h
h 2
1
8q 2 gh3
1
h h 2
1 8Fr12 1
矩形断面渠道共轭水深与临界水深的关系
h2h hh2 2q2 0 g
h2h hh2 2hc3r 0
水跃的动量方程
′"
c
c
取1-1，2-2断面间水体为控制体 1）底坡水平； 2）忽略渠床对水体的摩擦力作用； 3）两个断面上的动量校正系数α01=α02=1； 4）1-1和2-2断面是渐变流断面。
水平方向的动量方程为
yc1 A1
yc2 A2
Q
g
v2
v1
′"
c
c
v1 Q / A1
v2 Q / A2
yc1 A1
Q2 gA1
yc2 A2
Q2 gA2
平底坡棱柱形渠道的水 跃基本方程
根据平底坡棱柱形渠道的水跃方程
yc1 A1
Q2 gA1
yc2 A2
Q2 gA2
由于y和A均是水深h的函数，定义水跃函数
yc
A
Q2 gA
J
h
J h' J h''
共扼水深h`和h``是使水跃函数值相等的两个水 深。
水跃函数曲线
• 共扼水深就是同一条铅垂线与水跃函数曲线相 交的两点所对应的水深。跃前水深愈小对应的跃 后水深愈大。
水力学第七章(3)
dh / ds
在上游
i J
( ) 0
f
0
E s 0
产生水跌
Es 0
在下游
h h0
dh / ds
i J
0 ( )
f
0
0
与N-N线渐近相切
2
2
2
>
陡坡(i>icr)上c区的水面曲线
缓坡
平底坡
陡坡 >
h cr h 0 h
() (0)
1
水面线产生水跃
1
1
陡坡(i>icr)上a区的水面曲线
缓坡
平底坡
陡坡 >
h h cr h 0
反底
h h0
h h cr
J
f
Q /=K
2
2
iK 0 / K
2
2
i
i J
f
0
E s 0
临界坡 =
dh / ds
i J E s
f
( ) ( )
i J
0 ( )
f
0
Es 0
0
与N-N线渐近相切
2
2
2
>
临界底坡(i=icr)上的水面曲线
N-N线与K-K线重合，即没有b区，只有a区和c区， 也即只有a3型和c3型水面曲线。 a3型曲线的变化规律介于a1和a2之间，c3型曲线 的变化规律介于c1和c2之间，即a3和c3曲线只能 是两条水平线。
K N
1
a b h 01 i1＞ icr c
M N N M
水力学第七章(1)
nQ 2 1 m 1 23 12 Q AR i h0 0.625 n i 0.1875 m
0.375
2
0.25
1.303(m)
(2)用附图I求解
b h0 0.606
h0 b 1.65
m 1.5
b 2.67 nK 0.2 b 0.79 m, h0 1.31m
均匀流的解法
1.直接解法 （1）当其他量已知，求流量或底坡或粗糙系数 时，可直接由均匀流渠道中的流量表达式求解。
1 Q AC Ri A R 2 / 3 i 1 / 2 n
（2）宽矩形断面渠道求正常水深h0。
R h0
A bh0
Q
1 1 2/3 AR 2 / 3i1/ 2 bh0 h0 i1/ 2 n n
i1 2 b mh0 h0 n b 2h 1 m 2 0
23
b h0
Q
i
12
n 2 1 m2
m
5/ 3
h08 3
23
h0
nQ 2 1 m 58 i 3 16 m
38
2
14
2.试算法或图解法 （1）当已知Q、i、n、m、b（或h0）求h0（或b） 时，由于此时需要求解关于h0和b的非线性方程， 不能直接求解，只能采用试算法，或者应用附图 Ⅰ的图解曲线求解。
当渠床的粗糙系数n、底坡i及过水断面积A一定 时，湿周χ愈小流量Q愈大。
梯形断面的水力最佳断面
水力最佳断面的条件：过水断面面积A为常数和湿 周χ最小。
A (b mh)h
水力学第七讲
符合1-2断面间能量方程 符合 断面间能量方程
• 离心水泵吸水管（例7-2） • 倒虹吸管（例7-3）
1
H
2
pa pa H+ +0 = 0+ + 0 + hw1− 2 1 ρg ρg
H = hw1−2 l 4Q 2 1 = (λ + ξ 进 + 2ξ 弯 + ξ se )( 2 ) d πd 2g
1—1 到 2—2 断面的能量方程 — —
2 p a a1v12 pa a2 v2 H+ + = 0+ + + hW ρg 2 g ρg 2 g
l v2 能量总损失： = ξC 能量总损失： hW = h f + ∑ h j =(λ + ∑ ξ ) d 2g 2g v
a1v12 作用水头： 作用水头： H 0 = H + 2g
B-B，2-2间能量方程 ， 间能量方程
2 p B a B vB ZB + + = Z 2 + hwB − 2 ρg 2 g
ξ1
l1
l2
B 2 B
l1
ξ
l3
2
ξe
2 pB aB vB = −Z B − + Z 2 + hwB − 2 ρg 2g
1
1
2
l3 v2 = (λ + ξ se ) d 2g
(=-0.75645)
在 15 ~ 25 C ，汽化压强 pa − pC ≤ ρg[ H v ] = 7 ~ 8mH 2O
[H 0 ] ≤
[H v ] 7 水柱） = ≅ 9m （水柱） 0.75 0.75
正常工作条件： 正常工作条件：①作用水头 H 0 ≤ 9m ，②管嘴长度 l = (3 − 4)d
水力学7
若 hc" ≥ ht ，则水跃发生在收缩断面 处或收缩断面下游。下游水深的大小不影 响闸孔出流，称做闸孔自由出流。 若 hc" ＜ ht ，则水跃发生在收缩断面 上游，水跃旋滚覆盖了收缩断面，称为闸 孔淹没出流。通过闸孔的流量随下游水深 的增大而减小。
1.流量系数
a.对于平板闸门的闸孔
e 0.60 0.176 H
先用自由出流时的流量计算各量查得06220622124co收缩断面的流速共轭水深coco5651017第六节泄水建筑物下游的消能与衔接天然河道中水流一般属缓流但当河道中修建了闸坝等泄水建筑物后抬高水位上下游形成落差h下泄水流往往具有很高的流速单位总量水体所具有的能量也比下游河道中水流的正常比能大得多对下游河床具有明显的破坏能力
游水位壅高，至一定高度时，水流沿堰顶溢流下泄
，闸门对水流不起控制作用时，而为一种连续自由 降落水面。这种过流称为堰顶溢流。
一、定义
堰流～通过横向边界有约束的堰顶， 自由下泄的水流。
闸孔出流～ 由闸门孔口泄出的水流
堰流
闸孔出流
2.堰流和闸孔出流的共同特点
（1）二者都是壅高水位以后，靠重力 作用形成的水流运动；
第七章
堰流、闸孔出流及 泄水建筑物下游的消能介绍
第一节
概述
工程中为 了泄水或引 水，常修建 水闸或溢流 坝等建筑物， 以控制河流 或渠道的水 位及流量。 见图
闸堰严格来讲既是泄水建筑物也是挡水 建筑物；
闸和堰都是用来控制水库或河渠水位和 流量，用以渲泄洪水，引水灌溉，给水，发 电的泄水建筑物
筑材料和
使用要求
作成不同 的堰。
实用堰流
弧型闸门闸孔出流
工程上通常按照堰坎厚度δ与堰上水头
7 管道水力学原理
3. 紊流的沿程阻力系数 Re > 2000时 紊流：速度和雷诺数变化范围大， 较小雷诺数和较大雷诺数时的沿程阻力系数不同， 需分区计算。 根据管壁粗糙度是否对水流影响，将紊流分为紊 流光滑区、紊流过渡区、紊流粗糙区（阻力平方 区）。
紊流光滑区 Re > 2000后，管道水流流态为 紊流，但靠近管 壁极薄的一层水仍为层流，该层称黏性底层，其 厚度随雷诺数的增大而减少。 2000 < Re > 4000 时，层流向紊流过渡，沿程阻 力系数仅与雷诺数有关，与相对光滑度无关。 Re > 4000 时， 流态进入紊流，但雷诺数相对较 小，黏性底层较厚，足够淹没管壁粗糙度。 此时的水流实际上是在水光滑的馆内流动。沿程 阻力系数仅与雷诺数有关，与管壁粗糙度无关。
1 管道流量 若沿程各个孔口的流量为q，总进口流量为Q0， 则沿管道任一孔口前管段流量为：
当i = 1时， Q1 = nq，即第一个孔前管段的流 量；当i = n时, Qn = q，即最末一个孔前管段 的流量。
2 水头损失
确定了沿程流量分布及管径，管段长度已定，沿程水 头损失可逐段计算，累计后就是总沿程水头损失：
(3)存在明显不合理，反复调整计算。 PVC塑料管道的适宜流速为0.5-2.0m/s，管径初步计 算：
PVC管道直径、流量与流速的关系
根据管道流量
选择适宜的管径
3 水头损失
管道长度依据管道布置确定。确定了管段流量、管道 直径后，应用管道水头损失计算公式可以计算喷灌单 元的水头损失。不同类型的喷灌单元，沿程水头损失 的计算有所不同。对于串联管道，从进口到末端的沿 程水头损失是各段沿程损失的和。
管道断面渐变小或扩大：
管道转弯
转弯角度为90°并光滑地转 弯，局部阻力系数与管道转 弯半径与管道直径的比值有 关
水力学第7章 明渠
表7.1梯形断面的边坡系数
土壤种类
细砂
边坡系数m
3.0 ～ 3.5 2.0 ～ 2.5 1.5 ～ 2.0
细砂、中砂和粗砂 • 疏松的和中等密实的 • 密实的
沙壤土
• 粘壤土、黄土或粘土 • 卵石和砌石 • 半岩性的抗水的土壤 • 风化的岩石 • 未风化的岩石
1.5～2.0 1.25～1.5 1.25～1.5 0.5～1.0 0.25～0.5 0～0.25
设定值 计 算 值
3 h0 / m2 A0 / m 2 X 0 / m R0 / m C0 /(m0.5 / s) K /(m 3 / s) 0.022 Q /( m / s) i
3
1.0 1.3 1.2
11.5 15.54 14.16
13.6 14.65 14.23
0.845 1.06 0.988
河南 林州
•
本章主要内容： 7.1 7.2 7.3 概述 明渠均匀流的特性及其产生条件 明渠均匀流的水力计算(一般和特殊)。
7.1
7.1.1.定义
概述
明渠：人工渠道（The artificial channels）天
然河道（natural streams）以及不满流管道 （non-full pipes）统称为明渠
底坡i—渠底高程沿水流方向单位距离的降落值
z01 z02 dz0 i sin s ds
底坡的分类
正坡（positive slope） i>0， dz 渠底高程沿程降低
0
ds
0
dz0 =0 平坡（horizontal bed）i= 0， 渠底高程沿程不变 ds
dz0 0 负坡（adverse slope） i<0， 渠底高程沿程升高 ds
水力学(2)第七讲
上章回顾
1 流态分析 1 流态分析
明渠恒定非均匀渐变流
谢才公式, Fr, 比能E，波速C;
急流, 缓流, 临界流
2 水面线分析 2 水面线分析
基本公式
dh i − J f = ds 1 − Fr 2
所以 y'c (A+ ΔA) − yc A =[ΔhA+ 1 (B Δh)Δh]/ Δh = A+ 1 B Δh
Δh
2
2
α 0Q 2 ∂A ∂J (h) =− + A=0 ∂h gA2 ∂h
α 0Q 2
g A3 = B
B
Δh
hc
静面 积矩
A
三 水跃共轭水深方程式 平底棱柱型矩形断面明槽
α 0Q 2
hc
y
J ~h
∂J (h) ∂ α 0Q 2 α 0Q 2 ∂A ∂ = ( + yc A) = − + ( yc A) ∂h ∂h gA gA2 ∂h ∂h
关于水面新静 面积矩定义 关于水面新静 面积矩另一种形式
y 'c ( A + ΔA)
1 ( yc + Δh) A + Δh ΔA 2
hc
J
Jmin
h ( h2 ) 跃后水深 '' ' 跃高 a = h −h
''
a
跃长(时间平均值))
lj
一 水跃现象
2 发生水跃的条件: 急流到缓流过渡
The hydraulic jump can perhaps best be explained by referring to the M3 curve. Downstream of the sluice gate the flow decelerates because the slope is not great enough to maintain supercritical flow The hydraulic jump can occur from an upstream condition of uniform supercritical flow to a non-uniform S1 curve downstream when there is an obstruction on a steep slope. It can occur from a non-uniform upstream condition to a non-uniform downstream condition, as illustrated by the H3H2, A3-A2, M3-M2 combinations.
第七章水电站进水口及引水建筑物
第七章⽔电站进⽔⼝及引⽔建筑物第七章⽔电站进⽔⼝及引⽔建筑物重点：⽔电站有压进⽔⼝的类型及适⽤条件、位置选择原则、⾼程及轮廓尺⼨的拟定，及进⽔⼝设备的布置；引⽔渠道和有压隧洞的作⽤、线路选择、断⾯设计和⽔⼒计算⽅法；压⼒前池的作⽤、组成及尺⼨确定。
第⼀节进⽔⼝的功⽤和要求⼀、功⽤和和基本要求1．功⽤：进⽔⼝是⽔电站⽔流的进⼝，是按照发电要求将⽔引⼊⽔电站的引⽔道。
2．基本要求(1) 要有⾜够的进⽔能⼒在任何⼯作⽔位下，进⽔⼝都能引进必须的流量。
因此在枢纽布置中必须合理按排进⽔⼝的位置和⾼程；进⽔⼝要⽔流平顺并有⾜够的断⾯尺⼨，⼀般按⽔电站的最⼤引⽤流量Q max设计。
(2) ⽔质要符合要求不允许有害泥沙和各种污物进⼊引⽔道和⽔轮机。
进⽔⼝要设置拦污、防冰、拦沙、沉沙及冲沙设备。
(3) ⽔头损失要⼩进⽔⼝位置要合理，进⼝轮廓平顺、流速较⼩，尽可能减⼩⽔头损失。
(4)可控制流量进⽔⼝须设置闸门，以便在事故时紧急关闭，截断⽔流，避免事故扩⼤，也为引⽔系统的检修创造条件。
对于⽆压引⽔式电站，引⽤流量的⼤⼩也由进⼝闸门控制。
(5) 满⾜⽔⼯建筑物的⼀般要求进⽔⼝要有⾜够的强度、刚度和稳定性，结构简单，施⼯⽅便，造型美观，便于运⾏、维护和检修。
⼆、类型按⽔流条件分，⽔电站进⽔⼝分为有压进⽔⼝和⽆压进⽔⼝两⼤类。
(1) ⽆压：类似于⽔闸，⽔流为明流，引表层⽔为主，适⽤于⽆压引⽔式电站。
(2) 有压：进⽔⼝在最低⽔位以下，⽔流为有压流，以引深层⽔为主。
适⽤于坝式、有压引⽔式、混合式⽔电站。
第⼆节有压进⽔⼝⼀、有压进⽔⼝的类型及适⽤条件后接有压引⽔道，引⽔库深层⽔为主1．隧洞式进⽔⼝隧洞式进⽔⼝特征：在隧洞进⼝附近的岩体中开挖竖井，井壁⼀般要进⾏衬砌，闸门安置在竖井中，竖井的顶部布置启闭机及操纵室，渐变段之后接隧洞洞⾝。
适⽤：⼯程地质条件较好，岩体⽐较完整，⼭坡坡度适宜，易于开挖平洞和竖井的情况。
2．墙式进⽔⼝墙式进⽔⼝特征：进⼝段、闸门段和闸门竖井均布置在⼭体之外，形成⼀个紧靠在⼭岩上的单独墙式建筑物，承受⽔压及⼭岩压⼒。
流体力学课件渗流、井、集水廊道
第七节 渗流、井和集水廊道
一 渗流及渗流模型 渗流——流体在孔隙介质中的流动
水 土壤、岩石 地下水运动
渗流研究内容： 研究重力作用下在孔隙介质中运动的水，在孔隙空间内， 渗流的流速、压强分布及渗流流量、渗流的水面线等。 渗流研究方法： 采用渗流模型 采用渗流模型进行研究的意义： 工程中关注的是，渗流的宏观平均效果，而不是孔隙介 质内的流动细节。
Q S (ln R ln r ) 2 kt
解：根据
S1
先求影响半径R
S1 ln r2 S2 ln r1 S1 S2
Q (ln R ln r1 ) 2 kt
Q S2 (ln R ln r2 ) 2 kt
S1 ln R ln r1 S 2 ln R ln r2
达西定律表明： 在均质孔隙介质中渗流流速与水力坡度的一次方成比例 并与土的性质有关。
题6-52 根据达西定律测土壤的渗透系数，土壤装在直径d=30cm的 圆筒中，在90cm水头的作用下，8h的渗透量为100L （升），两个测压管的距离为40cm，求土壤的渗透系数。
A
d
4
2
根据达西公式： Q
KAJ Q K AJ
t ：含水层厚度 H—天然状态下的测压管水头 h—自流井中的水位 R—自流井的影响半径 r0 —自流井的半径 S — 水面降落深度 S=H-h
H
h
完全自流井
过流断面
题 6-56
已知承压含水层厚度 t =7.5m ， 用完全井进行抽水试 验，在半径r1=6m, r2=24m,测得相应的水头降落s1=0.76m, s2=0.44m, 井的出水量 Q=0.01m3/s，计算承压含水层的 Q 渗流系数K. S (ln R ln r )
水力学常用知识讲解(笔记)
《水力学》学习指南第一章绪 论(一)液体的主要物理性质1．惯性与重力特性：掌握水的密度ρ和容重γ；2．粘滞性：液体的粘滞性是液体在流动中产生能量损失的根本原因。
描述液体内部的粘滞力规律的是牛顿内摩擦定律 :注意牛顿内摩擦定律适用范围：1)牛顿流体， 2)层流运动3．可压缩性：在研究水击时需要考虑。
4．表面张力特性：进行模型试验时需要考虑。
下面我们介绍水力学的两个基本假设： (二)连续介质和理想液体假设1．连续介质：液体是由液体质点组成的连续体,可以用连续函数描述液体运动的物理量。
2．理想液体：忽略粘滞性的液体。
（三）作用在液体上的两类作用力第二章 水静力学水静力学包括静水压强和静水总压力两部分内容。
通过静水压强和静水总压力的计算，我们可以求作用在建筑物上的静水荷载。
（一）静水压强：主要掌握静水压强特性,等压面,水头的概念，以及静水压强的计算和不同表示方法。
1．静水压强的两个特性：（1）静水压强的方向垂直且指向受压面（2）静水压强的大小仅与该点坐标有关，与受压面方向无关，2.等压面与连通器原理：在只受重力作用,连通的同种液体内, 等压面是水平面。
(它是静水压强计算和测量的依据）3．重力作用下静水压强基本公式（水静力学基本公式）p=p 0+γh 或 其中 ： z —位置水头，p/γ—压强水头（z+p/γ）—测压管水头请注意，“水头”表示单位重量液体含有的能量。
4．压强的三种表示方法：绝对压强p ′，相对压强p ， 真空度p v , ↑ 它们之间的关系为：p= p ′-p a p v =│p │（当p ＜0时p v 存在）↑相对压强:p=γh,可以是正值，也可以是负值。
要求掌握绝对压强、相对压强和真空度三者的概念和它们之间的转换关系。
1pa(工程大气压)=98000N/m 2=98KN/m2下面我们讨论静水总压力的计算。
计算静水总压力包括求力的大小、方向和作用点，受压面可以分为平面和曲面两类。