過流建筑物水力計算及消能設計PPT課件

1、既能擋水，又能過水的水工建筑物，稱為堰。堰 流閘孔出流堰流不受閘門控制水面為一條光滑的曲線，而閘孔出流受閘門的控制水面在閘門處不連續(xù)。v都是上游壅水，水流在重力作用下運動，將勢能轉化為動能的過程；v都是急變流，能量損失主要是局部水頭損失。返回第1頁/共23頁堰、閘水流的判別HeHe堰 流閘孔出流0.75eH0.75eH0.65eH0.65eH返回第2頁/共23頁堰流的分類堰的外形及厚度不同，其能量損失及過水能力也會不同堰高P1堰高P2堰頂厚度堰頂厚度堰頂厚度堰寬b堰頂水頭HHH按/H分類/H0.67 薄壁堰流0.67/H2.5 實用堰流2.5/H10 寬頂堰流曲線形折線形有坎無坎前進第3頁/共

2、23頁按下游水位是否對過堰水流有頂托阻水的影響自由堰流淹沒堰流按有無側向收縮無側收縮堰流 b=B有側收縮堰流bB返回第4頁/共23頁堰流的基本公式應用能量方程式可推得32102sQm bg H過堰流量堰寬堰頂全水頭2002VHHgHV0流量系數(shù)側收縮系數(shù)淹沒系數(shù)111s水力計算類型計算過堰流量Q計算堰上水頭H設計堰寬b返回第5頁/共23頁薄壁堰流的水力計算 薄壁堰流具有穩(wěn)定的水頭和流量的關系，常作為水力模型或野外測量中一種有效的量水工具。v當矩形薄壁堰無側收縮，自由出流時，水流最為穩(wěn)定，測量精度也較高；v堰上水頭不宜過小（應大于2.5m2.5m）；v水舌下面的空間通氣良好；Hv三角形薄壁堰適用

3、于小流量的量測；v直角三角形薄壁堰的計算公式可簡化為520QC H返回第6頁/共23頁實用堰流的水力計算剖面形狀設計克里格奧菲采洛夫剖面WES剖面渥奇剖面Hd前進第7頁/共23頁淹沒條件：0200.152shHPH實用堰系數(shù)確定WES堰 md=0.502； 克奧堰 md=0.49；011 2(1)aPHKnKnb Hhsht32102sQmbg H 返回第8頁/共23頁寬頂堰流的水力計算流量系數(shù)111130.320.010.460.7503,3,0.32PHmPHPPmHH時111130.360.011.21.503,3,0.36PHmPHPPmHH時淹沒條件00.8shHhs側收縮系數(shù)041

4、131(1)0.2bbBBPH32102sQmbgH 返回第9頁/共23頁 例題1：如圖所示直角進口堰，堰頂厚度=5m，堰寬與上游矩形渠道寬度相同，b=1.28m，求過堰流量。P1=0.5mH=0.85mht=1.12m解：（1）判別堰型55.880.85H所以該堰為寬頂堰（2）確定系數(shù)10.50.5930.85PH1130.320.010.34660.460.75PHmPH11Bb 200.730.81sstshhhPHHH（3）第一次近似計算流量設H01=H=0.85m332231020.3466 1.2819.60.851.54/QmbgHms前進第10頁/共23頁（4）第二次近似計算流

5、量3322320220.3466 1.2819.60.891.65/QmbgHms222011022201.540.850.892219.6 (1.28 1.35)VQHHHmggA3322330320.3466 1.2819.60.901.68/QmbgHms222022032201.650.850.902219.6 (1.28 1.35)VQHHHmggA（5）第三次近似計算流量3231.68 1.651.79%1.68QQQ符合要求（6）驗證出流形式203030.6890.8sthhPHH仍為自由出流，故所求流量為1.68m3/s。前進第11頁/共23頁 例題2：如圖所示直角進口堰，堰頂

6、厚度=5m，堰寬與上游矩形渠道寬度相同，b=1.28m，求過堰流量。P1=0.5mH=0.85mht=1.3m解：（1）判別堰型55.880.85H所以該堰為寬頂堰（2）確定系數(shù)10.50.5930.85PH1130.320.010.34660.460.75PHmPH11Bb 200.940.8ssthhhPHHH（3）第一次近似計算流量33223110120.7 0.3466 1.2819.60.851.08/sQmbgHms設H01=H=0.85m， 查表8.2得s1=0.70010.94shH前進第12頁/共23頁（4）第二次近似計算流量33223220220.78 0.3466 1.2

7、819.60.871.24/sQmbgHms查表8.2得s2=0.78020.92shH222011022201.080.850.872219.6 (1.28 1.35)VQHHHmggA（5）第三次近似計算流量33223330320.82 0.3466 1.2819.60.881.33/sQmbgHms查表8.2得s3=0.82030.91shH222022032201.240.850.882219.6 (1.28 1.35)VQHHHmggA前進第13頁/共23頁（6）第四次近似計算流量33223440320.82 0.3466 1.2819.60.881.33/sQmbgHms查表8.2

8、得s4=0.82040.91shH222033042201.330.850.882219.6 (1.28 1.35)VQHHHmggA4341.33 1.3301.33QQQ符合要求，故所求流量為1.33m3/s。返回第14頁/共23頁閘孔出流的基本公式02sQb eg H過閘流量閘寬閘孔全水頭2002VHHg流量系數(shù)淹沒系數(shù)Heht取決于閘底坎的形式、閘門的類型和閘孔的相對開度e/H值。閘門開啟高度返回第15頁/共23頁底坎為寬頂堰型的閘孔出流自由出流水躍在臨界式或遠離式位置處淹沒出流水躍在淹沒式位置處i1=0KKhtcc流量系數(shù)0.600.176eH平板閘門弧形閘門(0.970.81)(0

9、.560.81)180180eH淹沒系數(shù)02sQbegH 查圖8.34前進第16頁/共23頁例題：矩形渠道中修建一水閘，采用平板閘門，閘底板與渠底齊平，閘孔寬等于3m，已知行近流速v0=0.8m/s，閘前水深H=5m，閘門開啟高度e=1.0m，下游水深ht=3.5m，求過閘流量。解：（1）判別是堰閘出流10.20.655eH故為閘孔出流（2）確定流量系數(shù)0.600.1760.56eH（3）設下游為自由出流，計算過閘流量3020.56 1 319.6 5.0316.68/QebgHms htHhc22000.855.03219.6VHHmg前進第17頁/共23頁（4）判別出流是否淹沒0.2eH由

10、查表8.7得20.620則收縮斷面水深20.62 10.62chem hc的共軛水深23238( 11)20.628 5.56( 11)2.929.8 0.62ccchqhghm因ht=3.5m，故 ，閘孔為淹沒出流cthh由潛流比 ，查圖8.34得3.52.90.28652.9tcchhHh0.72s所以通過閘孔的流量為0320.72 0.56 1 319.6 5.0312.01/sQebgHms 返回第18頁/共23頁底坎為曲線型實用堰的閘孔出流He02QbegH流量系數(shù)0.650.186(0.250.375)coseeHH平板閘門弧形閘門 查表8.9前進第19頁/共23頁例1：某水庫溢流壩，采用曲線型堰，堰頂厚度為5m，共5孔，每孔凈寬為7m，壩頂設弧形閘門。試求壩頂水頭H為5m，各孔均勻開啟，開度為1m時，通過閘孔的流量（不計行近流速水頭，下游為自由出流）。解：（1）判別堰型515H所以該堰為實用堰（2）判別堰閘出流10.20.755eH所以為閘孔出流（3）確定系數(shù)由表8.9查得閘孔流量系數(shù)0.667（4）計算過閘孔流量320.667 5 7 1 19.6 5231/QbegHms 所以該工況下，通過閘孔的流量為231m3/s。水庫調度圖水庫放水時間計算前進第20頁/共23頁水庫調度圖H（m）Q（m3/s）e=1me=2me=0.5me