寬頂堰流的水力計算

1、寬頂堰流的水力計算http:/www.gdsdxy.edmc n/zha ngj/151/show.aspx?id=255&cid=32如圖所示，水流進入有底坎的堰頂后，水流在垂直方向受到堰坎 邊界的約束，堰頂上的過水斷面縮小，流速增大，勢能轉化為動能。 同時堰坎前后產生的局部水頭損失，也導致堰頂上勢能減小。所以寬 頂堰過堰水流的特征是進口處水面會發(fā)生明顯跌落。從水力學觀點 看，過水斷面的縮小，可以是堰坎引起，也可以是兩側橫向約束引起。 當明渠水流流經橋墩、渡槽、隧洞或涵洞）的進口等建筑物時，由 于進口段的過水斷面在平面上收縮，使過水斷面減小，流速加大，部 分勢能轉化為動能，也會形成水

2、面跌落，這種流動現象稱為無坎寬頂堰流，仍按寬頂堰流的方法進行分析、計算（一）流量系數寬頂堰的流量系數取決于堰的進口形狀和堰的相對高度上，不同的進口堰頭形狀，可按下列方法確定。1、進口堰頭為直角?丄- 0 32 + 0.010,46 + 0,75 H(8-22)2、進口堰頭為圓角3丄牌 0 36 + 0 0112 + 15 H(8-23)3、斜坡式進口 流量系數可根據匚及上游堰面傾角卩由表選取£在公式（8-22 ）、（ 8-23 ）中為上游堰高。當匚時，由堰高引 起的水流垂向收縮已達到相當充分程度，故計算時將不考慮堰高變化£的影響，按三=3代入公式計算值。由公式可以看出，寬頂

3、堰的流量系數的變化范圍在0.320.385之£間，當匚=0時，=0.385，此時寬頂堰的流量系數值最大。比較一下實用堰和寬頂堰的流量系數，我們可以看到前者比后者大， 也就是說實用堰有較大的過水能力。對此，可以這樣來理解：實用堰 頂水流是流線向上彎曲的急變流，其斷面上的動水壓強小于按靜水壓 強規(guī)律計算的值，即堰頂水流的壓強和勢能較小，動能和流速較大， 故過水能力較大；寬頂堰則因堰頂水流是流線近似平行的漸變流，其斷面動水壓強近似按靜水壓強規(guī)律分布，堰頂水流壓強和勢能較大，動能和流速較小，故過水能力較小。（二）側收縮系數寬頂堰的側收縮系數仍可按公式（8-21 ）計算。（三）淹沒系數當堰下游

4、水位升高到影響寬頂堰的溢流能力時，就成為淹沒出流。試驗表明：當二0.8時，形成淹沒出流。淹沒系數：可根據二由表 查出。無坎寬頂堰流在計算流量時，仍可使用寬頂堰流的公式。但在計算中一般不單獨考慮側向收縮的影響，而是把它包含在流量系數中一并考慮，即卩(8-24)式中F為包含側收縮影響在內的流量系數。可根據進口翼墻形式及平 面收縮程度查得。表中為引水渠的寬度，'為閘孔寬度，為圓角 半徑。無坎寬頂堰流的淹沒系數可近似由表查得：?例：？某進水閘，閘底坎為具有圓角進口的寬頂堰，堰頂高程為22.Om,渠底高程為21.0m。共10孔，每孔凈寬8m,閘墩頭部為半圓形，邊墩頭部為流線形。當閘門全開，上游水

5、位為25.50m ,下游水位為23.20m，不考慮閘前行近流速的影響，求過閘流量。解：(1) 判斷下游是否淹沒=22.0-21.0=1.0m匸=25.50-21.0=4.5mA, = 23.2-22.0為自由出流二 二二 _ 二 11 =0.34<0.8(2) 求流量系數4了Hl"丄4.5 =0.3783皂-036 + 0011.2 + 1 5 H =0.36+0.01(3) 求側收縮系數匚查表8-6得邊墩形狀系數=0.4，閘墩形狀系數- 一 =0.451-O.2(n-1K0,Unb4.5x=1-0.2 (10-1 )0.45 + 0.4 11: =0.949，:二心"

6、;=0.949 0.378 10 8' 1 - ：= 1212.76m3/s例8-11?某進水閘，具有直角形的前沿閘坎，坎前河底高程為100.0m,河水位高程為107.0m，坎頂高程為103.0m。閘分兩孔，閘墩 頭部為半圓形，邊墩頭部為圓角形。下游水位很低，對溢流無影響。引水渠及閘后渠道均為矩形斷面。寬度均為20m，求下泄流量為200m3/s時所需閘孔寬度解:十丄總水頭月0=月+迪迂 Q1 2003=4+19.620x(3 + 4) (1)匚=107.0-103.0 = 4m,=103.0-100.0 = 3m=4.104m按公式（8-22）求流量系數3-20.32+0.01 ""匚=0.32+0.01 因-值與閘孔寬度J有關，此時J未知，初步假定-=0.95Q200則 j = .f=.| 八 二“ 二=16.71m查表得閘墩形狀系數 =0.45，邊墩形狀系數七=0.7八必“處磴Ma）心5+0.74.104x16.71 =0.944此