各種堰流水力學(xué)計算說明書

1、D-4各種堰流水力學(xué)計算序作者陳靖齊（水電部天津勘測設(shè)計院）校核潘東海（水電部天津勘測設(shè)計院）一、分類和判據(jù)（一）薄壁堰，3/HV0.67;（2） 實用堰，0.67V3/HV2.5;（3） 寬頂堰，2.5V3/HV10。式中：3一堰的厚度；H一堰上作用水頭。、薄壁堰（1） 流量公式：Qmob2gH3/2（2） 流量系數(shù)，用巴贊（Bazin）公式：m0（0.4050.0027/H）10.55（產(chǎn)HP適用范圍 H=0.1 0.6m, q=0.2 -式H堰上水頭（m,不包括中;0.0027mn 0 40SH-2.0m, HW 2P2Vo/2g ; P一堰高（b 小n na 19 1Bm）o考慮側(cè)收縮

2、時，2H c b n sb?H P B式中： b 堰寬（m）B引水渠寬（m 。word文檔可編輯（三）因為作為量測流量的薄壁堰不宜在淹沒條件下工作，故本程序不包括薄壁堰的淹沒問題。三、寬頂堰（一）流量公式式中：H=H+V2/2g（m,B堰寬，其他:（二）淹學(xué)系數(shù)其值依賴于淹沒高度，水頭之比值hs/H。，其關(guān)系如下表:hs/H。1800.810.820.830.840.850.860.870.880.89。1.000.9950.990.980.970.960.950.930.900.870.940.950.960.970.98(T0.840.820.780.740.700.650.590.500

3、.40本程序已把他們存入數(shù)據(jù)庫中，可供插值用。（三）側(cè)收縮系數(shù)10.2kn1oHo/nbP/Hm0.330.010.460.75P/H式中：Ek一邊墩形狀系數(shù)。直角形八字形圓弧形流線形EkPTTO070704無坎寬頂堰m值已包括翼墻影響， 八字形翼墻，ctg 0 =0, 0.5, 1.0, 0.1 , 0.2,，1.0 之 m 值。3 P/H 0.36 0.01 1.2 1.5P/ H計算側(cè)收縮系數(shù)時，不計E2.0,圓角形翼墻r/b=O , 0.2,ko0.3 ,本數(shù)據(jù)庫備有直角翼墻;0.5 ,分別對 B/B=0,（五）根據(jù)設(shè)計流量和水頭計算堰寬時，本程序從流量公式中, 這比試算法、迭代法精度

4、都高。經(jīng)過適當變換，直接求 出BoE-o-.hs/Ho形狀<0.750.800.850.900.95矩形0.800.860.920.981.00尖角形0.450.860.570.630.69半圓形0.450.510.570.630.69尖圓形0.250.320.390.460.53流線型0E。一閘墩形狀系數(shù)，并受淹沒（hs/H。）影響已存入數(shù)據(jù)庫中，可供插值用。異直坎（四）流量系數(shù)圓坎：m因前沿形式而四、實用堰（一）堰形WES剖面y/Hd=0.5 (X/Hd)185 X>上游三圓弧大圓狐X2221 +yi =R-b中圓弧X2222 +v? =F?2 2 2-b小圓弧式中參數(shù)Xq 4

5、-Vq =Fq-bi< x < 02< x < -b 13< x < -b 2Ri=0.5HdR2=0.2HdR3=0.04Hdb1=0.175Hdb2=0.276Hdb3=0.2818Hd(二)量公式QmB、2gH03式中：m流量系數(shù)；m-fCHo/Hd）,為實驗曲線。本程序數(shù)據(jù)庫中存有H/Hd=0-1.6,（Ho/Hd）（三）淹沒系數(shù)（hs/H.）,為數(shù)表，本程序存有（hs/Ho）=0.05之b值數(shù)據(jù)。（四）側(cè)收縮系數(shù)&,計算公式同寬頂堰，并用同一段程序。五、程序功能校核流量Q設(shè)計水頭Hd;計算溢流寬度Bo用字符變量A$=制。計算Hd用逐次迭代法

6、，（H|V0.001o的m值，可供自動插值用。hs/H o=O.OO-1.OO,"Q，“H，" B"控六、變量說明表變量名TY堰型號：薄壁堰1,實用堰2,寬頂堰3Ml寬頂堰型號：直坎1,圓坎2,無坎3TZ薄壁堰類型號：矩形堰1,三角堰2X1邊墩形狀號：直角1,折角2,圓角3,流線型4SP閘墩形狀號：矩形1,尖角2,圓角3,尖圓角4,流線型5P坎高MJ無坎寬頂堰翼墻形式號：直角形1;八字形2;圓弧形3H水頭HS先為淹沒水深hs,后為hs/HQ流量QBo上游渠寬B0N閘孔數(shù)nM流量系數(shù)mSG淹沒系數(shù)bXK邊墩形狀系數(shù)EkXO閘墩形狀系數(shù)E。EP側(cè)收縮系數(shù)£B

7、堰寬七、操作實例例1某寬頂堰、直坎，已知n=1,B=2.5m,H=2m不計淹沒，八字形邊墻出口，計算流量。（武水，小水利，P141142,例4-1）,答案Q=10.1m3/s）操作如下：按鍵示DEFC薄壁堰，實用堰，寬頂堰=1,2,3,TY=?3回車直坎，圓坎，無坎=1,2,3Ml=?1回車A$=Q,H,B?Q回車Bo=?回車N=?1回車B=?2.5回車P=?0.5回車H=?2回車Hs=?回車直角，折角，圓角，流線型=1,2,3,4X仁？2回車3(Q=10.081m/s)例2,寬頂堰，圓坎，Q=15m3/s,P=0.5m,上游水位44m,底板高程42m,圓弧形邊墻，計算閘孔尺寸（同前，P141

8、142,例42）,（答案b=3.44m,選3.5m）。操作如下：按鍵顯示DEFC3回車2回車B回車回車115回車0.5E4442回車回車33.5回車薄壁堰，實用堰，寬頂堰=1,2,3TY=9直坎，圓坎，無坎=1,2,3Ml=9A$=,HB?Bo=9N=?Q=?P=?H=?Hs=9*直角1,折角2,圓角3,流線型4=1,2,3,4X1=?(LprintB=3.451m)B=?(Q=15.2Q例3梯形排水渠，閘室為平頂堰溢流，上游水位26.4m,閘底高程20.87m,下游水26.29m,Q=72n3/s,梯形底寬40m邊坡1.1,邊墻八字形，半圓形墩頭。求閘孔數(shù)及閘孔尺寸。(同前P144146,例

9、4-3),(n=3,B=10.5m)操作如下：DEFc3回車3回車B回車40+26.4-20.87回車3回車7226.4-20.87回車26.29-20.87回車3回車21回車1/3回車回車薄堰，實用堰，寬頂堰=1,2,3,TY=9直坎，圓坎，無坎=1,2,3Ml=?A$=Q,HB?Bo=9N=?P=?H=?Hs=9矩形，尖、在1圓角，尖圓形，流線型=1,2,3,4,5sp=9直角形，八字形，圓弧形=1,2,3,MJ=?ctgo_?B/B_?(B=10.185m)B=?(Q例4,寬頂堰式進水閘，尖圓形閘墩,45°邊墻，Bo=3Om底板高程100.0m,坎高程101.5m,圓坎，Q=1

10、20rr/s,上游水位105.5m,下游105.2m,求Q和n。（華水，水力學(xué)，下冊第二版P3133,例9.3),大；答案B=12.39m,n=2)操作DEFC3回車2回車B回車29 回車2回車120回車101.5-100 回車105.5-101.5 回車105.2-101.5 回車2回車4回車如下顯Zjx薄壁堰，實用堰，寬頂堰薄，2,3,TY=?直坎，圓坎，無坎=1,2,3Ml=?A$=QH,B?B)=?N=?Q=?P=?H=?Hs=?直角，折角，圓角，流線型=1,2,3,4X1=?矩形，尖角,圓角，尖圓流線型=1,2,3,4,5sp=?(B=12.335m)B=?31QQQQm/ci)例5

11、,某進水閘直角形前沿閘坎，坎底高程100m,坎高程103m,兩孔，上游水位107m,半圓形閘墩，半圓形邊墩，無淹沒，Bo=2Om,Q=2OOMs,求閘孔寬度（清華，水力學(xué)下冊,P171-172,例13-4）（答案16.8m）操作如下:按鍵顯示DEFC3回車1回車B回車201薄壁堰，實用堰，寬頂堰=1,2,TY=9直2回車200回車103-100回車107-103回車回車3回車3回車坎，圓坎，無坎=1,2,3Ml=9A$=C,HB?Bo=9N=?Q=?P=?回車H=?Hs=9直角，折角，圓角，流線型=1,2,3,4X仁9矩形，尖、角，圓角，尖圓形，流線型=1,2,3,4,5sp=?(B=16.8

12、23m)B=?(Q=200.On./例6,某溢流壩，WES堰剖面，半圓形閘墩，圓弧形邊墩，設(shè)計流量Q=5500壽s,上、下游水位分別為55.0與39.2m,河床高程22.0m,挑坎高程29m,Bo=160m單寬流量q=80mf/so求（1）溢流寬度，溢流孔數(shù)；（2）壩高（華水，水力學(xué)，下冊，第二版P23-25,例9.2）（答案B=68.8m,n=7,Hd=11.47m,壩頂高程43.53m）操作如下:DEF薄壁C堰，2實用回車堰，H寬頂回車堰160=1,回車2,3,7TY=回車95500A/80$=Q回車,H5500B?回車Bo=55-292N=?回車（試39.2選-227,回車Q/9)3B=

13、?回車Q=?3H1=回車9H2=回?車直回角，車折角，圓角，流線型=1,2,3,4X仁9矩形，尖、角，圓尖圓形，流線型=1,2,3,4,5sp=9(He=11.786mP=21.213m)H1=?H2=9(Q=5504.076例7,某溢流壩，WES標準剖面，Qd=28000rm/s,上游水位125m下游50m,河床30m,弧形閘門，單寬15m,16孔，求壩頂高程(Hd=15mP=80n),校核流量，上游水位127.2m,下游56m,(Q=34676rAs),(3)校核流量，上游水位121.6m,下游51m(Q=18906As(清華，水力學(xué)，下冊，P163-166,例13-3)。半圓形閘墩，圓角

14、形邊墩。操作如下：按顯鍵示DEF薄c堰，2實用回車堰，H寬頂回車堰l"l=1,車2,3,16TY=回車9*15*1A6$=Q回車,H2800B?0Bo=回車9125-N=?30B=?回車Q=?50-3H1=09*回車H2=39*回車直3角，回車折角，127.圓2-30角，回車流線56-型3(=1,GOT2,a4”回X1=車?121.矩6-30形，回車尖、51-3角，0圓回車角，尖圓形，流線型=1,2,3,4,5sp=9(He=14.955mP=80.044m)H1=?H2=9(Q34629.638m/s)H1=9(校核第二個流量)H2=9(Q1870例8,薄壁堰，矩形，B=0.5m,

15、堰高P=0.5m,H=0.2。求流量(選自華水，水力學(xué),3下冊P11,例9-1),答案(Q=0.0847m/s)操作如下：DEFC1回車1回車0.2回車0.5回車0.5回車薄壁堰，實用堰，寬頂堰=1,2,3TY=?矩形堰，三角堰=1,2Tz=?H=?B=?Bo=?p=?LprintH,P,BM=0.4370cn（注：清華用公式與華水不同，本程序用清華書）例1的計算結(jié)果文件為D-4.0UT:*)(*米(*米一、基本資料與計算假定寬頂堰閘孔數(shù)n:堰寬B:坎高P：堰上水頭H:堰上設(shè)計水頭Hd:淹沒水深hs:二、計算簡圖見附圖一。三、公式與算法(寬頂堰)(1)流量公式Q=a*£*m*B*SQ

16、R(2*g)*HoA(3/2)式中SQR-開方號Ho=H+Vo*Vo/2/g(米)；B堰寬(米)m-流量系數(shù)a-淹沒系數(shù)e一側(cè)收縮系數(shù)(2)淹沒系數(shù)a,其值依賴于淹沒高度與水頭之比值hs/HO,關(guān)系如下表:|hs/Ho|0.80|0.81|0.82|0.83|0.84|0.85|0.86|0.87|aI1.00I0.995I0.99|0.98|0.97|0.96|0.95|0.93|hs/Ho|0.88|0.89|0.90|0.91|0.92|0.92|0.94|0.95|a|0.90|0.87|0.84|0.82|0.78|0.74|0.70|0.65|hs/Ho|0.96|0.97|0.9

17、8|a|0.59|0.50|0.40|(3)側(cè)收縮系數(shù)e=1-0.2*(Zk+(n-1)*Zo)*Ho/(n*b)式中Zk-邊墩形狀系數(shù)，其值如下:|直角形|八字形|園弧形|流線形|Zk|1.0|0.7|0.7|0.4|ZZZZZZZZZZZ0-閘墩形狀系數(shù)，受淹沒(hs/Ho)影響，其值如下：Ihs/Ho|IIIII|Zo|<=0.75|0.80|0.85|0.90|0.95|I形狀'矩形|0.80|0.86|0.92|0.98|1.00|尖角形|0.45|0.51|0.57|0.63|0.69|半園形|0.45|0.51|0.57|0.63|0.69|尖園形|0.25|0.32|0.39|0.46|0.53|流線形|0|(4)流量系數(shù)m因前沿形式而異：直坎m=0.33+0.01*(3-P/H)/(0.46+0.75*P/H)園坎m=0.36+0.01*(3-P/H)/(1.2+1.5*P/H)無坎寬頂堰m值已包括翼墻影響，計算側(cè)收縮系數(shù)時，不計Zko本程序中已備有直角形翼墻；八字形翼墻，ctg9=0,0.5,1.0,2.0,園角形翼墻17b=0,0.2,0.3,0.5