第8章 堰流及闸孔出流

自由堰Βιβλιοθήκη Baidu 淹没堰流
无侧收缩堰流 b=B 按有无侧向收缩 有侧收缩堰流b≠B
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堰流的基本公式
应用能量方程式可推得
H
V0
Q s1mb 2g H0 2
3
过 堰 流 量
淹 没 系 数
侧 收 缩 系 数
流 堰 量 宽 系 数
堰 顶 全 水 头
H0 H
V02
2g
s 1 1 1
三角形薄壁堰适用于小流量的 量测； 直角三角形薄壁堰的计算公式 可简化为 5
Q C0 H
2
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实用堰流的水力计算
剖面形状设计
克里格——奥菲采洛夫剖面 WES剖面
渥奇剖面
Hd
前进
实用堰系数确定
Q s1mb 2gH0 2
3
WES堰 md=0.502； 克—奥堰 md=0.49；
H0 1 1 2[ K a (n 1) K P ] nb
0.3466
（3）第一次近似计算流量 设H01=H=0.85m
Q1 mb 2gH0 2 0.3466 1.28 19.6 0.85 2 1.54m3 / s
3 3
前进
（4）第二次近似计算流量
2 V01 Q12 1.542 H 02 H H 0.85 0.89m 2 2 2g 2 gA0 19.6 (1.28 1.35)
前进
主要内容
堰流与闸孔出流 堰流与闸孔出流的判别 堰流的分类 堰流的基本公式 薄壁堰流的水力计算 实用堰流的水力计算 宽顶堰流的水力计算 堰流水力计算实例 闸孔出流的基本公式 底坎为宽顶堰型的闸孔出流 底坎为曲线型实用堰的闸孔出流 闸孔出流水力计算实例
结束
既能挡水，又能过水的水工建筑物，称为堰。
H

5 5.88 0.85
所以该堰为宽顶堰
B b 1 1
m 0.32 0.01 3 P 1 H
（2）确定系数
P 0.5 1 0.59 3 H 0.85
hs hs ht P2 0.73 0.8 s 1 H0 H H
P 0.46 0.75 1 H
3 2 3 2
前进
（4）第二次近似计算流量
2 V01 Q12 1.082 H 02 H H 0.85 0.87m 2 2 2g 2 gA0 19.6 (1.28 1.35) hs 0.92 查表8.2得σs2=0.78 H 02
（2）确定系数
P 0.5 1 0.59 3 H 0.85
hs hs ht P2 0.94 0.8 H0 H H
P 0.46 0.75 1 H
0.3466
（3）第一次近似计算流量 hs 0.94 查表8.2得σs1=0.70 设H01=H=0.85m， H 01 Q1 s1mb 2gH01 0.7 0.3466 1.28 19.6 0.85 1.08m3 / s
堰
流
闸孔出流
堰流不受闸门控制 水面为一条光滑的 曲线，而闸孔出流 受闸门的控制水面 在闸门处不连续。
都是上游壅水，水 流在重力作用下运动， 将势能转化为动能的 过程； 都是急变流，能量 损失主要是局部水头 损失。
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堰、闸水流的判别
H
e H e
e 0.75 H e 0.75 H
堰
流
e 0.65 H e 0.65 H
Q2 mb 2gH02 0.3466 1.28 19.6 0.89 2 1.65m3 / s
3 2 3
（5）第三次近似计算流量
2 2 V02 Q2 1.652 H 03 H H 0.85 0.90m 2 2 2g 2 gA0 19.6 (1.28 1.35)
2 Q3 mb 2gH03 0.3466 1.28 19.6 0.90 2 1.68m3 / s 3 3
Q3 Q2 1.68 1.65 1.79% Q3 1.68
符合要求
hs h P t 2 0.689 0.8 H 03 H 03
前进
（6）验证出流形式
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闸孔出流
堰流的分类
堰宽b 堰顶水头H 堰高P1 堰高P2 堰顶厚度δ δ 堰顶厚度 H H δ 堰顶厚度
堰的外形及厚度不同，其能量损失及过水能力也会不同 δ/H<0.67 薄壁堰流
曲线形
按δ/H分类
0.67<δ/H<2.5 实用堰流
2.5<δ/H<10 宽顶堰流
折线形 有坎
无坎
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按下游水位是否对过堰 水流有顶托阻水的影响
计算过堰流量Q 水力计算类型 计算堰上水头H
设计堰宽b
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薄壁堰流的水力计算
薄壁堰流具有稳定的水头和流量的关系，常作为 水力模型或野外测量中一种有效的量水工具。
H
当矩形薄壁堰无侧收缩，自由 出流时，水流最为稳定，测量精 度也较高； 堰上水头不宜过小（应大于 2.5m）； 水舌下面的空间通气良好；
淹没条件 侧收缩系数
1 1
3
hs 0.8H 0
0
0.2 P 1 H
4
b b (1 ) B B
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例题1：如图所示直角进口堰，堰顶厚度δ=5m，堰宽与 上游矩形渠道宽度相同，b=1.28m，求过堰流量。 解：（1）判别堰型

H=0.85m P1=0.5m ht=1.12m


仍为自由出流，故所求流量为1.68m3/s。
例题2：如图所示直角进口堰，堰顶厚度δ=5m，堰宽与 上游矩形渠道宽度相同，b=1.28m，求过堰流量。 解：（1）判别堰型

H=0.85m P1=0.5m ht=1.3m

H

5 5.88 0.85
所以该堰为宽顶堰
B b 1 1
m 0.32 0.01 3 P 1 H
淹没条件：
hs 0.15 H0 P2 2 H0
hs ht
H
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宽顶堰流的水力计算
Q s1mb 2gH0
3 2
流量系数
m 0.32 0.01
3
P 1 H
0.46 0.75 0
P 1 H
hs
P P 1 3, 1 3时, m 0.32 H H P 3 1 H m 0.36 0.01 P 1.2 1.5 1 H P P 0 1 3, 1 3时, m 0.36 H H