堰流無側(cè)收縮.ppt

第八章堰流及閘孔出流 都江堰 魚嘴 分水堤 飛沙堰 溢洪道 寶瓶口 引水口 魚嘴與金剛堤 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 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8 2堰流基本公式8 3薄壁堰流的水力計算8 4寬頂堰流的水力計算8 5閘孔出流的水力計算 本章重點(diǎn)掌握 堰流的定義堰的分類堰流的基本計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) 都是上游壅水 水流在重力作用下運(yùn)動 將勢能轉(zhuǎn)化為動能的過程 都是急變流 能量損失主要是局部水頭損失 堰流 頂部閘門完全開啟 閘門下緣脫離水面 水流從建筑物頂部自由下泄 閘孔出流 頂部閘門部分開啟 水流受閘門控制而從建筑物頂部與閘門下緣間的孔口流出 第一節(jié)堰流的定義及其分類 無壓緩流越過障壁產(chǎn)生的局部水力現(xiàn)象稱為堰流 障壁稱為堰 既能擋水 又能過水的水工建筑物 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 堰的外形及厚度不同 其能量損失及過水能力也會不同 堰寬b 按 H分類 H 0 67薄壁堰流 0 67 H 2 5實用堰流 2 5 H 10寬頂堰流 曲線形 折線形 有坎 無坎 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(cè)向收縮 無側(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 用能量方程式來推求堰流計算的基本公式令 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 水力計算類型 計算過堰流量Q 計算堰上水頭H 設(shè)計堰寬b 第三節(jié)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(guān)系 常作為水力模型或野外測量中一種有效的量水工具 當(dāng)矩形薄壁堰無側(cè)收縮 自由出流時 水流最為穩(wěn)定 測量精度也較高 堰上水頭不宜過小 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直角三角形薄壁堰的計算公式可簡化為 為保證下游為自由出流 矩形薄壁堰應(yīng)滿足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)薄壁堰在形成淹沒溢流時 下游水面波動較大 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條件下工作 二 三角形薄壁堰 在H 0 05m 流量小于100l s時 宜采用三角形薄壁堰作為量水堰 根據(jù)湯姆遜 P W Thomson 的實驗 在H 0 05 0 25m時 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)實驗提出 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)寬頂堰流的水力計算 流量系數(shù) 淹沒條件 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 第一次近似計算流量 設(shè)H01 H 0 85m 4 第二次近似計算流量 5 第三次近似計算流量 符合要求 6 驗證出流形式 仍為自由出流 故所求流量為1 68m3 s 取決于閘底坎的形式 閘門的類型和閘孔的相對開度e H值 第五節(jié)閘孔出流的水力計算 一 閘孔出流的基本公式 二 底坎為寬頂堰型的閘孔出流