水利和流体

水利工程：大坝是如何测量泄洪时的水流流速的呢？？？
伯努利方程
理想正压流体在有势彻体力作用下 作定常运动时，运动方程（即欧拉 方程）沿流线积分而得到的表达运 动流体机械能守恒的方程。因著名 的瑞士科学家D.伯努利于1738年提 出而得名。对于重力场中的不可压 缩均质流体 ，方程为 p+ρgz+(1/2)*ρv^2=C
根据流体力学原理：
• 小浪底水利枢纽主坝为壤土斜心墙土石坝，上游围堰为 坝体的一部分，坝基采用混凝土防渗墙，工程初步设计为 斜墙坝型，后优化为斜心墙坝型，两者的主要区别在于前 者以水平防渗为主，垂直防渗为辅；后者以垂直防渗为主 ，水平防渗为辅。目前大坝的设计有以下几个特点： 1、适度地考虑了库区淤积的防渗作用,使坝基防渗效 果更为可靠； 2、上爬的内铺盖改善了上游坝坡的抗滑稳定性,既实 现了库区淤积的连接,又不会对坝坡产生太大的影响； 3、减少了上游围堰的土方填筑量及基础处理工程量, 使截流后比较紧张的工期得以缓解； 4、与斜墙坝相比,混凝土防渗墙受力有所恶化,且造墙 难度增加。
• 式中p、ρ、v分别为流体的压强、密度和速 度；z 为铅垂高度；g为重力加速度.上式各 项分别表示单位体积流体的压力能 p、重 力势能ρg z和动能(1/2)*ρv ^2，在沿流线 运动过程中，总和保持不变，即总能量守 恒。但各流线之间总能量（即上式中的常 量值）可能不同。对于气体，可忽略重力 ，方程简化为p+ (1/2)*ρv ^2＝常量(p0)， 各项分别称为静压 、动压和总压。显然 ， 流动中速度增大，压强就减小；速度减小 ， 压强就增大；速度降为零，压强就达到 最大(理论上应等于总压)。
应用1：
应用1：测量流速
应用2：
• 黄河汲水灌溉
• 水库引水
• 应用此流体力学原理输水，可以跨越高地，
减少水利设备的铺设和损坏.
小浪底水利枢纽工程是中外专家公认的世界上最 具挑战性的水利工程之一，其工程规模宏大、地 质条件复杂、水沙条件特殊、运用要求严格，在 设计过程中运用了很多流体力学的重要理论和计 算方法，是流体力学教学中不可多得的案例。
流体力学的水利应用简史
流体力学在中国 大禹治水 4000多年前的大禹治水，说明我国古代已有大规模 的治河工程。 (公元前256~210年) 秦代，在公元前256-前210年间便修建了都江堰、 郑国渠、灵渠三大水利工程，说明当时对明槽水流 和堰流流动规律的认识已经达到相当水平。 龙首渠（公元前156-前87） 西汉武帝时期，为引洛水灌溉农田，在黄土高原 上修建了龙首渠，创造性地采用了井渠法，即用竖 井沟通长十余里的穿山隧洞，有效地防止了黄土的 塌方。
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• 流体力学在水利工程 的其他应用： • 测水流量
• 测量大坝底部设备可 靠性 ~~~~~~
21115X B组
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