堰流無(wú)側(cè)收縮.ppt

第八章堰流及閘孔出流 都江堰 魚(yú)嘴 分水堤 飛沙堰 溢洪道 寶瓶口 引水口 魚(yú)嘴與金剛堤 內(nèi)江和外江 四六分水 飛沙堰 排洪排沙 擋水 低作堰 深淘灘 在環(huán)境工程領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用 沉淀池的出口一膠采用溢流堰 堰前應(yīng)加設(shè)擋板 擋板淹沒(méi)深度不小于0 25m 距出水口為0 25 0 5m 溢流堰大多數(shù)采用鋸齒形堰 易于加工及安裝 更易保證出水均勻 這種出水堰常用鋼板制成 齒深50mm 齒距200mm 直角 用螺栓固定在出口的池壁上 沉淀池入流區(qū)和出流區(qū)的設(shè)計(jì) 鋸齒形出水堰 浮渣槽 平流式沉淀池 輻流式沉淀池 出水堰 出水槽 輻流式沉淀池 周邊進(jìn)水 中心出水輻流式沉淀池 主要內(nèi)容 8 1堰流的定義及其分類(lèi)8 2堰流基本公式8 3薄壁堰流的水力計(jì)算8 4寬頂堰流的水力計(jì)算8 5閘孔出流的水力計(jì)算 本章重點(diǎn)掌握 堰流的定義堰的分類(lèi)堰流的基本計(jì)算公式堰流與閘孔出流的關(guān)系 堰流 閘孔出流 堰流不受閘門(mén)控制水面為一條光滑的曲線 而閘孔出流受閘門(mén)的控制水面在閘門(mén)處不連續(xù) 都是上游壅水 水流在重力作用下運(yùn)動(dòng) 將勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的過(guò)程 都是急變流 能量損失主要是局部水頭損失 堰流 頂部閘門(mén)完全開(kāi)啟 閘門(mén)下緣脫離水面 水流從建筑物頂部自由下泄 閘孔出流 頂部閘門(mén)部分開(kāi)啟 水流受閘門(mén)控制而從建筑物頂部與閘門(mén)下緣間的孔口流出 第一節(jié)堰流的定義及其分類(lèi) 無(wú)壓緩流越過(guò)障壁產(chǎn)生的局部水力現(xiàn)象稱(chēng)為堰流 障壁稱(chēng)為堰 既能擋水 又能過(guò)水的水工建筑物 閘孔出流與堰流在一定條件下可互相轉(zhuǎn)化 底坎為寬頂堰 底坎為曲線形閘孔出流e H 0 65e H 0 75堰流e H 0 65e H 0 75 堰 閘孔出流的判別 堰流的分類(lèi) 堰的外形及厚度不同 其能量損失及過(guò)水能力也會(huì)不同 堰寬b 按 H分類(lèi) H 0 67薄壁堰流 0 67 H 2 5實(shí)用堰流 2 5 H 10寬頂堰流 曲線形 折線形 有坎 無(wú)坎 按下游水位是否對(duì)過(guò)堰水流有頂托阻水的影響 自由堰流 淹沒(méi)堰流 按有無(wú)側(cè)向收縮 無(wú)側(cè)收縮堰流b B 有側(cè)收縮堰流b B 第二節(jié)堰流的基本公式 用能量方程式來(lái)推求堰流計(jì)算的基本公式令 流速系數(shù) 堰流基本公式適用于各種形式的堰流 只是流量系數(shù)不同而已 b 堰寬e 斷面1 1上水舌厚度令e kH0 堰流基本公式 水力計(jì)算類(lèi)型 計(jì)算過(guò)堰流量Q 計(jì)算堰上水頭H 設(shè)計(jì)堰寬b 第三節(jié)薄壁堰流的水力計(jì)算 薄壁堰流具有穩(wěn)定的水頭和流量的關(guān)系 常作為水力模型或野外測(cè)量中一種有效的量水工具 當(dāng)矩形薄壁堰無(wú)側(cè)收縮 自由出流時(shí) 水流最為穩(wěn)定 測(cè)量精度也較高 堰上水頭不宜過(guò)小 應(yīng)大于2 5m 水舌下面的空間通氣良好 三角形薄壁堰適用于小流量的量測(cè)直角三角形薄壁堰的計(jì)算公式可簡(jiǎn)化為 為保證下游為自由出流 矩形薄壁堰應(yīng)滿(mǎn)足H 2 5cm 否則堰下形成貼壁流 出流不穩(wěn)定水舌下與大氣通 否則水舌下有真空 出流不穩(wěn)定 流量公式為 包含行近流速影響在內(nèi)的流量系數(shù) 流量系數(shù)采用巴贊公式 1898 適用范圍 H 1 24m b 2m P 1 13m 無(wú)側(cè)向收縮影響的流量系數(shù) 有側(cè)向收縮影響的流量系數(shù)薄壁堰在形成淹沒(méi)溢流時(shí) 下游水面波動(dòng)較大 溢流很不穩(wěn)定 所以 一般情況下量水用的薄壁堰不宜在淹沒(méi)條件下工作 二 三角形薄壁堰 在H 0 05m 流量小于100l s時(shí) 宜采用三角形薄壁堰作為量水堰 根據(jù)湯姆遜 P W Thomson 的實(shí)驗(yàn) 在H 0 05 0 25m時(shí) m0 0 395 因此 90 的三角形薄壁堰的流量公式為金 H W King 根據(jù)實(shí)驗(yàn)提出 在H 0 06 0 55m條件下 流量公式為兩式中單位 H用m Q用m3 s 第四節(jié)寬頂堰流的水力計(jì)算 流量系數(shù) 淹沒(méi)條件 側(cè)收縮系數(shù) 例題1 如圖所示直角進(jìn)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(guò)堰流量 解 1 判別堰型 所以該堰為寬頂堰 2 確定系數(shù) 3 第一次近似計(jì)算流量 設(shè)H01 H 0 85m 4 第二次近似計(jì)算流量 5 第三次近似計(jì)算流量 符合要求 6 驗(yàn)證出流形式 仍為自由出流 故所求流量為1 68m3 s 取決于閘底坎的形式 閘門(mén)的類(lèi)型和閘孔的相對(duì)開(kāi)度e H值 第五節(jié)閘孔出流的水力計(jì)算 一 閘孔出流的基本公式 二 底坎為寬頂堰型的閘孔出流