实用堰流流量计算举例 PPT
合集下载
宽顶堰流的水力计算PPT课件
例：有一直径d=20cm的圆形锐缘孔口，其中心在水下的 深度为3.0m。孔前行进流速为0.8m/s，孔口处为完善收缩 的自由出流，求流量。 解：
d 0.2 0.06 0.1，为小孔口 H 3 A
4
d 2 0.0314
v 0.62, H 0 H 0 3.03 2g
叫做闸孔出流。
当顶部闸门完全开 启，闸门下缘脱离水面，闸门对水流不起控制作用时， 水流从建筑物顶部自由下泄，这种水流状态称为堰流。
堰坎外形及厚度不同其能量损失及过水能力也会不同。
工程上通常按照堰坎厚度 δ 与堰上水头H 的比值大小及水
流的特征将堰流分作：
1．薄壁堰流：
即
H 0.67
。
2．实用堰：
2 gH0 2 gH0
式中 为流速系数。
流量为 Q vc Ac A 2gH0 A 2gH0 式中 为孔口出流的流量系数。 缩系数。 根据实验，小孔口的
为孔口的收
缩系数
0.06, 0.97 ， ， 、收 0.62 。不同边界形式的孔口的流速系数
2 2 0 0 c c 1 w
所以
v 带入 hw ( 1) c 2g
0v0 2 c vc 2
2
2
v H H1 ( 1) c 2g 2g 2g z0 z
0v0
2g
2
H H1
0v0
2g
2
(b)
所以流量公式为:
Q A 2 gz0
淹没出流中的流量系数 , 一般与自由出流的流量系数 相同。
第八章 堰流及闸孔出流
8.1 概述 在容器壁上开孔 , 液体经过孔口泄流的水力现象 , 称为孔 口出流。若孔口上加设短管，而且壁厚或短管长度是孔口 尺寸的 3~4 倍，这段短管称为管嘴。经过管嘴的泄流，称 为管嘴出流。
d 0.2 0.06 0.1，为小孔口 H 3 A
4
d 2 0.0314
v 0.62, H 0 H 0 3.03 2g
叫做闸孔出流。
当顶部闸门完全开 启，闸门下缘脱离水面，闸门对水流不起控制作用时， 水流从建筑物顶部自由下泄，这种水流状态称为堰流。
堰坎外形及厚度不同其能量损失及过水能力也会不同。
工程上通常按照堰坎厚度 δ 与堰上水头H 的比值大小及水
流的特征将堰流分作：
1．薄壁堰流：
即
H 0.67
。
2．实用堰：
2 gH0 2 gH0
式中 为流速系数。
流量为 Q vc Ac A 2gH0 A 2gH0 式中 为孔口出流的流量系数。 缩系数。 根据实验，小孔口的
为孔口的收
缩系数
0.06, 0.97 ， ， 、收 0.62 。不同边界形式的孔口的流速系数
2 2 0 0 c c 1 w
所以
v 带入 hw ( 1) c 2g
0v0 2 c vc 2
2
2
v H H1 ( 1) c 2g 2g 2g z0 z
0v0
2g
2
H H1
0v0
2g
2
(b)
所以流量公式为:
Q A 2 gz0
淹没出流中的流量系数 , 一般与自由出流的流量系数 相同。
第八章 堰流及闸孔出流
8.1 概述 在容器壁上开孔 , 液体经过孔口泄流的水力现象 , 称为孔 口出流。若孔口上加设短管，而且壁厚或短管长度是孔口 尺寸的 3~4 倍，这段短管称为管嘴。经过管嘴的泄流，称 为管嘴出流。
薄壁堰流的水力计算PPT课件
为孔口的收
缩系数。 为孔口出流的流量系数。
根据实验，小孔口的 0.64 ， 0.06, 0.97，
0.62。不同边界形式的孔口的流速系数 、收
缩系数 或流量系数 可参考有关手册。
（二）恒定孔口淹没出流
如果孔口在下游水面以下，则为孔口淹没出流，可以
写能量方程。
H
0v02 2g
H1
开度e为0.6m,下游水深ht为3.92m,流速系数为 0.97，闸
前流速假设为0，求通过闸孔的流量。
解: 因为 e 0.6 0.119 0.65 故为闸孔出流。
H 5.04
先判别闸孔出流的性质： 由表8-1，当e/H＝0.119时，垂直收缩系数ε＝0.616， 则收缩水深为
hc e 0.616 0.6 0.37m
收缩水深hc的共轭水深 hc" 由下式计算
hc"
hc 2
(
1 8 vc2 ghc
1)
收缩断面的流速vc为
vc 2g(H0 hc ) 9.28m / s
若不计行近流速的影响；上式中闸孔自由出 流的流量系数μ用（8-22）式计算。则
收缩断面的共轭水深为
因为
hc"
0.37 2
(
9.282
18
(a)
(b)
(c)
设收缩水深hc的跃后水深为 。 若 ht < hc" ，则水跃发生在收缩断面处或收缩断面下游这 种时候的水跃是远驱式水跃
若 ht = hc" 。则水跃发生在收缩断面处，这时候的水跃是 临界水跃。
远驱式水跃和临界水跃，下游水深的大小不影响闸孔出 流，称做闸孔自由出流。
若 ht ＞ hc" ，则水跃发生在收缩断面上游，水跃旋滚覆 盖了收缩断面，发生淹没水跃，称为闸孔淹没出流。通过 闸孔的流量随下游水深 hc" 的增大而减小。
水力学课件第7章_堰流
堰流的分类
堰宽b 堰顶水头H 堰高P1 堰顶厚度δ 堰高P2 δ 堰顶厚度
H
H δ 堰顶厚度
堰的外形及厚度不同，其能量损失及过水能 力也会不同
δ/H<0.67
薄壁堰流 0.67<δ/H<2.5 实用堰流 2.5<δ/H<10 宽顶堰流
曲线形 折线形 有坎
按δ/H分类
无坎
按下游水位是否 自由堰流 对过堰水流有顶 淹没堰流 托阻水的影响 无侧收缩堰流 b=B 有无侧向收缩
Q
c
B h （自由式） Q V Bh Q （淹没式） Bh • 桥前壅水H h H （自由式） V
1
2
H H
0
2 g
2
h H
c
（淹没式）
例2：
由水文计算知小桥设计流量Q=30m3/s。根 据下游河段流量-水位关系曲线，求得该流量 时下游水深h=1.0m。由规范，桥前允许壅水 水深H′=2m，桥下允许流速v′=3.5m/s。 由小桥进口形式，查得各项系数：φ=0.9； ε=0.85;ψ=0.80.试设计小桥孔径。
1.65 m / s
（5）第三次近似计算流量
H 03 H V 02 2g
3 2
2
H
Q2
2 2
0 .8 5
1 .6 5
2 2
2 g A0
1 9 .6 (1 .2 8 1 .3 5 )
0 .9 0 m
Q3 m b
Q3 Q2 Q3
2 g H 0 3 0 .3 4 6 6 1 .2 8
水 力 学 HYDRAULICS
第7章 堰流
工程流体力学课件 第08章 堰流
Q A1V1 be 2gH0
e： 断面1-1上水舌厚度
令e=kH0
Q kb
2g
H 1.5 0
mb
2g
H 1.5 0
Q m0 2gbH3/ 2
堰流基本 公式
m0 m(10v02 / 2gH)3/ 2 • 堰流基本公式适用于各种形式的堰流，只是流量
系数不同而已。
Q s1mb
2
g
H
3
0
2
过
淹 侧 流堰
堰
没 收 量宽
流
系 缩系
量
数 系数
数
s 1 1 1
堰 顶
H0
H
V02
2g
全
水
头
计算过堰流量Q
H
水力计算类型 计算堰上水头H
V0
设计堰宽b 返回
第三节 薄壁堰流的水力计算
薄壁堰流具有稳定的水头和流量的关系，常作为 水力模型或野外测量中一种有效的量水工具。
H
❖当矩形薄壁堰无侧收缩，自由 出流时，水流最为稳定，测量精 度也较高；
沉淀池入流区和出流区的设计
平流式沉淀池
锯齿形出水堰
浮渣槽
辐流式沉淀池
出水堰
出水槽
辐流式沉淀池
周边进水，中心出水辐流式沉淀池
主要内容
8-1 堰流的定义及其分类 8-2 堰流基本公式 8-3 薄壁堰流的水力计算 8-4 宽顶堰流的水力计算 8-5 闸孔出流的水力计算
结束
本章重点掌握
– 堰流的定义 – 堰的分类 – 堰流的基本计算公式 – 堰流与闸孔出流的关系
第
一无压缓流Biblioteka 过障壁产生的局部水力现象称为堰流，
节
① ③②
堰闸流量计算
实用堰（淹没出流）1、发生的条件：0.67＜δ/H＜2.5δ：堰顶宽度H：水头高度2、发生淹没出流的条件：（1）下游水位超过堰顶（2）下游发生淹没水跃：Z/a1＜(Z/a1)k式中：Z为堰的上下游水头差，a1为下游堰高，(Z/a1)K为z/a1的临界值，可按比值H/a1由图查得。
实用堰淹没出流的计算：公式：Q=ζεmB（2g）1/2H3/2式中：ζ：淹没系数可根据hs/H查表ε：侧收缩系数ε=1-0.2[(n-1)ξ0+ξk]H/nbξ0：闸墩系数根据hs/H值查表水力学郭卫东版338页ξk：边墩系数直角形系数1.00、斜角形0.70、圆弧形0.70n：溢流孔宽度b：每孔宽度m：流量系数，梯形实用堰根据a/H，δ/H以及上下游堰面的倾斜角查表，（水力学郭卫东版338页）曲线形实用堰流量系数根据H0/H d查图（水力学郭卫东版337页）闸孔泄流量计算如在堰上设上闸门，这时通过闸的水流状态称为闸孔出流。
孔流和堰流在一定条件下可以互相转化，在计算泄流量时，需要判断是孔流还是堰流。
闸底坎为平顶时，可用闸门开启高度e与闸前水深H的比值来判断；若e/H≤0.65 时为闸孔出流；若e/H＞0.65 时为堰流。
自由出流和淹没出流的判断水从闸孔泄出后，可能出现两种水量状态，若水跃的表面旋滚不盖住收缩断面的称自由出流；若水跃的表面旋滚盖住收缩断面的称淹没出流，见下图。
（水跃是当水流从急流过度到缓流所发生的一种突然跃起的局部现象）收缩断面自由出流式中： Q-----过坝流量（m 3/s) b ----泄流闸净宽 H 0---计入行进流速的堰闸前水深(m)e -----闸门开启高度 μ0----自由出流的流量系数淹没出流002gH be Q s μδ=式中：δs------淹没系数00.600.18e H μ=-。
8 堰流及闸孔出流课件
宽顶堰流
2.5
H
10
宽顶堰堰顶厚度对水流顶托非常明显。 水流特征：水流在进口附近的水面形成跌落 有一段水流与堰顶几乎平行 下游水位较低时，出堰水流二次水面跌落
如果堰顶宽度继续增加，即δ/H>10，则沿程水头损
失不能忽略，水流特性不再属于堰流，而是明渠流。
按下游水位是否对过堰水流有顶托阻水的影响 自由堰流 淹没堰流
堰上水头不宜过小（应大于2.5cm）；
水舌下面的空间与大气相通。
图8.5是实验室中测得的无侧收缩、非淹没矩形薄壁
堰自由出流的水舌形状。
无侧收缩，非淹没矩形薄壁堰的流量计算公式：
Q m0b 2 g H
伯克（T.Rehbock）公式计算
3/ 2
（8.2）
式中， m0为包括行近流速影响的流量系数，可按雷
0
堰前断面：堰上游水面无明显下降的0-0 断面
实验资料表明，流过堰顶的水流型态随堰坎厚度δ
与堰顶水头H之比δ/H 而变。 工程上，按δ 与 H 的大小将堰流分为 薄壁堰流 实用堰流
H
0.67
0.67
H
2.5
曲线形 折线形 有坎
宽顶堰流
2.5
H
10
无坎
薄壁堰流
薄壁堰流
折线形实用堰流
8 堰流及闸孔出流
8 堰流及闸孔出流
水利工程中，为防洪、灌溉、航运、发电等要求， 溢流坝、 水闸底槛、桥孔、无压涵洞进口。
需修建溢流坝、水闸等控制水流的水工建筑物。例如，
堰：既能挡水，又能过水的水工建筑物，称为堰。
0 H e b
0
H e
0
实用堰流流量计算举例 PPT
案例：
某溢流堰为WES剖面的曲线型实用堰，边墩头部为半圆形，闸墩 墩头型式采用圆弧型，共3孔，每孔净宽b=14m，堰与非溢流的混凝土 坝相接，堰高P1=P2=12m，下游水深ht=13m，设计水头Hd=3.11m。 试求闸门全开堰前水头H=3.36m时通过溢流堰的流量Q 。
实用堰流水力分析与计算
案例分析：
案例分析：
1.水流现象分析
闸门全开，水面无约 束为堰流 。
4.侧收缩系数ε确定 5.淹没系数σs确定
2.流量公式确定
QsmB2gH03/2
3.流量系数m确定
6.流量计算
案例分析：
实用堰流水力分析与计算
1.水流现象分析
闸门全开，水面无约束为 堰流 。
2.流量公式确定
QsmB2gH03/2
3.流量系数m确定
标值即为m/md。
m md
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
实用堰流水力分析与计算
案例分析：
1.水流现象分析
闸门全开，水面无约 束为堰流 。
2.流量公式确定
12Ka(n1)Kp
H0 nb
Ka—边墩形状系数； Kp—闸墩形状系数； n—闸孔数目；
b —单孔净宽。
QsmB2gH03/2
实用堰流水力分析与计算
流量系数m确定
对上游面是垂直的WES剖面堰，
堰前水头H=Hd 时，流量系数md =0.502
H：实际堰前水位对应堰前水头 Hd：设计堰前水位对应堰前水头
H0
H≠Hd时 ，流量系数可按下式计算
Hd
m 0.502 m md
由P1/Hd选定曲线，再在纵标H0/Hd
值处做水平线，与曲线交点的横坐
某溢流堰为WES剖面的曲线型实用堰，边墩头部为半圆形，闸墩 墩头型式采用圆弧型，共3孔，每孔净宽b=14m，堰与非溢流的混凝土 坝相接，堰高P1=P2=12m，下游水深ht=13m，设计水头Hd=3.11m。 试求闸门全开堰前水头H=3.36m时通过溢流堰的流量Q 。
实用堰流水力分析与计算
案例分析：
案例分析：
1.水流现象分析
闸门全开，水面无约 束为堰流 。
4.侧收缩系数ε确定 5.淹没系数σs确定
2.流量公式确定
QsmB2gH03/2
3.流量系数m确定
6.流量计算
案例分析：
实用堰流水力分析与计算
1.水流现象分析
闸门全开，水面无约束为 堰流 。
2.流量公式确定
QsmB2gH03/2
3.流量系数m确定
标值即为m/md。
m md
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
实用堰流水力分析与计算
案例分析：
1.水流现象分析
闸门全开，水面无约 束为堰流 。
2.流量公式确定
12Ka(n1)Kp
H0 nb
Ka—边墩形状系数； Kp—闸墩形状系数； n—闸孔数目；
b —单孔净宽。
QsmB2gH03/2
实用堰流水力分析与计算
流量系数m确定
对上游面是垂直的WES剖面堰，
堰前水头H=Hd 时，流量系数md =0.502
H：实际堰前水位对应堰前水头 Hd：设计堰前水位对应堰前水头
H0
H≠Hd时 ，流量系数可按下式计算
Hd
m 0.502 m md
由P1/Hd选定曲线，再在纵标H0/Hd
值处做水平线，与曲线交点的横坐
第八章 堰流及闸孔出流典型例题5.ppt
按照前述方法可求得 V02 = 0.632 m/s
v022 0.02m 2g
解题步骤
H02
H
v022 2g
1.82m
则 hs / H02 0.88 0.8 ，属于淹没出流。
查宽顶堰淹没系数表得 s 0.90
Q2 0.90 0.966 0.35 9m 2 9.8m/s2 (1.82m)3 / 2
1
3
0
0.2 P1 / H
4
b
b 2
1
b
b 2
解题步骤
2
1
3
0.10 0.2 0.9m
4
3
m
3m 21.8
m
1
3
m
3m 21.8
m
1.8m
0.950
于是
1
(3
1)
0.974 3
0.950
0.966
0.027 m
H02
H
v022 2g
1.8m
0.027m
1.827m
Q2 1.0 0.966 0.35 9m 2 9.8m/s2 (1.827m)3/ 2 33.267m3/s
解题步骤
第三次近似计算：
采用同样方法可求得
v03 0.742m/s
v023 0.028m 2g
H03 1.828m
Q3 33.294m3/s
由于第二次与第三次的流量计算结果已十分接
近，因此认为进水闸在下游水位 45.5 m 时， 所通 过流量为：
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
3.流量系数m确定
实用堰流水力分析与计算
流量系数m确定
对上游面是垂直的WES剖面堰，
堰前水头H=Hd 时，流量系数md =0.502
H：实际堰前水位对应堰前水头 Hd：设计堰前水位对应堰前水头
H0
H≠Hd时 ，流量系数可按下式计算
Hd
m 0.502 m md
由P1/Hd选定曲线，再在纵标H0/Hd
v 不计行近流速 0 H0=H
3.流量系数m确定
m
H≠Hd
m 0.502 md
计算P1/Hd=3.86、H0/Hd=1.08查图 确定m/md。
某溢流堰为WES剖面实用堰， 边墩头部为半圆形，闸墩 墩头型 式采用圆弧型，共3孔，每孔净宽 b=14m，堰与非溢流的混凝土坝 相接，堰高P1=P2=12m，下游水 深ht=13m，设计水头Hd=3.11m 。试求闸门全开堰前水头 H=3.36m时通过溢流堰的流量Q。
(2)淹没系数确定 淹没系数与hs/H0、 P2/H0有关， 查图求得。
实用堰流水力分析与计算
淹没系数σs确定
淹没系数与hs/H0、 P2/H0有关，查 图求得。
实用堰流水力分析与计算
案例讲解：
1.水流现象分析
闸门全开，水面无约 束为实用堰流 。
2.流量公式确定
QsmB2gH03/2 B=nb
P1 12 3.861.33为高堰， Hd 3.11
值处做水平线，与曲线交点的横坐
标值即为m/md。
m md
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
实用堰流水力分析与计算
案例分析：
1.水流现象分析
闸门全开，水面无约 束为堰流 。
2.流量公式确定
12Ka(n1)Kp
H0 nb
Ka—边墩形状系数； Kp—闸墩形状系数； n—闸孔数目；
水力分析与计算
实用堰流水力分析与计算举例
主 讲 人： 王勤香
2014.10
堰流分类
薄壁堰流：在重力作用下，形成水舌泄流。 实用堰流：主要在重力作用下泄流，水面形成单一降落曲线。
宽顶堰流：在重力作用和堰顶托作用下泄流，水面不再是单一降落曲线。
δ
H
/H0.67
薄壁堰流
0.67/H 2.5
实用堰流
2.5/H10
σs=0.991
案例讲解：
实用堰流水力分析与计算
1.水流现象分析：堰流
2.流量公式 QsmB2gH03/2
3.流量系数m确定 m=0.505 4.侧收缩系数ε确定 ε=0.981 5.淹没系数σs确定 σs=0.991 6.流量计算
Q smB
2g
H 3/2 0
0.9910.9810.505314
b —单孔净宽。
QsmB2gH03/2
3.流量系数m确定
Ka与混凝土坝段连接的溢流堰设计 时Ka取0.1；与土石坝坝段连接的溢流 堰设计中Ka取0.2。
4.侧收缩系数ε确定
Kp根据墩型及H0/Hd查相关图确定。
实用堰流水力分析与计算
闸墩形状系数Kp确定
Kp根据墩型及H0/Hd 查相关图确定。
案例分析：
宽顶堰流
实用堰流水力分析与计算 任务：
1.水流现象分析 2.过流能力计算
案例：
某溢流堰为WES剖面的曲线型实用堰，边墩头部为半圆形，闸墩 墩头型式采用圆弧型，共3孔，每孔净宽b=14m，堰与非溢流的混凝土 坝相接，堰高P1=P2=12m，下游水深ht=13m，设计水头Hd=3.11m。 试求闸门全开堰前水头H=3.36m时通过溢流堰的流量Q 。
2g 3.363/2
562.6m3/s
小结：
小结、布置任务
1. 由水流现象分析确定计算公式
QsmB2gH03/2
2. 根据流量公式，借助图表、经验公式能确定流量系数m、侧收缩系数
ε和淹没系数σs。
布置任务：
某WES实用堰，单孔净宽b=15m，闸孔数n=3，堰与非溢流的混凝土坝 相接，边墩头部为半圆形，闸墩头部为圆弧形，堰高P1=P2=12m，下游 水深ht=13m，设计水头Hd=3.11m。试求堰上水头H=4m时通过溢流堰 的流量Q？
实用堰流水力分析与计算
案例分析：
1.水流现象分析
闸门全开，水面无约 束为堰流 。
4.侧收缩系数ε确定 5.淹没系数σs确定
2.流量公式确定
QsmB2gH03/2
3.流量系数m确定
6.流量计算
案例分析：
实用堰流水力分析与计算
1.水流现象分析
闸门全开，水面无约束为 堰流 。
2.流量公式确定
QsmB2gH03/2
实用堰流水力分析与计算
5.淹没系数σs确定
1.水流现象分析 闸门全开，水面无
约束为堰流 。
2.流量公式确定
QsmB2gH03/2
3.流量系数m确定
4.侧收缩系数ε确定
(1)淹没条件 对于高堰(P2/H0>2)：hs/H0 <0.15时为自由出流，hs/H0 >0.15时，为淹没出流。低堰 均为淹没出流。
Ｋa ＝0. 1 Ｋ P ＝0.0 1
ε＝0.981
案例讲解：
实用堰流水力分析与计算
1.水流现象分析：堰流
2.流量公式 QsmB2gH03/2
3.流量系数m确定 m=0.505
4.侧收缩系数ε确定 ε=0.981
5.淹没系数σs确定
P 2/H 03.572 hs/H 00.2980.15 为 淹 没 出 流
实用堰流水力分析与计算
案例分析：
相对开启高度 e/H
1.水流现象分析： 堰流
He
2.流量公式确定
QsmB2gH03/2
式中 B —堰顶过水净宽；内的堰前总水头，H0Hv02/2g； m—堰的流量系数；
σs—考虑下游水位对泄流影响的系数，称淹没系数，σs ≤ 1； ε —侧收缩系数，ε≤1。
P1/Hd=3.86
实用堰流水力分析与计算
查图确定m/md
H 0 1.08 Hd
m=0.505
m
m 1.005
md
md
案例讲解：
实用堰流水力分析与计算
H0/Hd=1.08
1.水流现象分析 2.流量公式确定
3.流量系数m确定 m=0.505
4.侧收缩系数ε确定
12Ka(n1)Kp
H0 nb
参考答案：m ≈ 0.515,ε≈ 0.979，σs≈0.995， Q≈799.55m3/s
实用堰流水力分析与计算
流量系数m确定
对上游面是垂直的WES剖面堰，
堰前水头H=Hd 时，流量系数md =0.502
H：实际堰前水位对应堰前水头 Hd：设计堰前水位对应堰前水头
H0
H≠Hd时 ，流量系数可按下式计算
Hd
m 0.502 m md
由P1/Hd选定曲线，再在纵标H0/Hd
v 不计行近流速 0 H0=H
3.流量系数m确定
m
H≠Hd
m 0.502 md
计算P1/Hd=3.86、H0/Hd=1.08查图 确定m/md。
某溢流堰为WES剖面实用堰， 边墩头部为半圆形，闸墩 墩头型 式采用圆弧型，共3孔，每孔净宽 b=14m，堰与非溢流的混凝土坝 相接，堰高P1=P2=12m，下游水 深ht=13m，设计水头Hd=3.11m 。试求闸门全开堰前水头 H=3.36m时通过溢流堰的流量Q。
(2)淹没系数确定 淹没系数与hs/H0、 P2/H0有关， 查图求得。
实用堰流水力分析与计算
淹没系数σs确定
淹没系数与hs/H0、 P2/H0有关，查 图求得。
实用堰流水力分析与计算
案例讲解：
1.水流现象分析
闸门全开，水面无约 束为实用堰流 。
2.流量公式确定
QsmB2gH03/2 B=nb
P1 12 3.861.33为高堰， Hd 3.11
值处做水平线，与曲线交点的横坐
标值即为m/md。
m md
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
实用堰流水力分析与计算
案例分析：
1.水流现象分析
闸门全开，水面无约 束为堰流 。
2.流量公式确定
12Ka(n1)Kp
H0 nb
Ka—边墩形状系数； Kp—闸墩形状系数； n—闸孔数目；
水力分析与计算
实用堰流水力分析与计算举例
主 讲 人： 王勤香
2014.10
堰流分类
薄壁堰流：在重力作用下，形成水舌泄流。 实用堰流：主要在重力作用下泄流，水面形成单一降落曲线。
宽顶堰流：在重力作用和堰顶托作用下泄流，水面不再是单一降落曲线。
δ
H
/H0.67
薄壁堰流
0.67/H 2.5
实用堰流
2.5/H10
σs=0.991
案例讲解：
实用堰流水力分析与计算
1.水流现象分析：堰流
2.流量公式 QsmB2gH03/2
3.流量系数m确定 m=0.505 4.侧收缩系数ε确定 ε=0.981 5.淹没系数σs确定 σs=0.991 6.流量计算
Q smB
2g
H 3/2 0
0.9910.9810.505314
b —单孔净宽。
QsmB2gH03/2
3.流量系数m确定
Ka与混凝土坝段连接的溢流堰设计 时Ka取0.1；与土石坝坝段连接的溢流 堰设计中Ka取0.2。
4.侧收缩系数ε确定
Kp根据墩型及H0/Hd查相关图确定。
实用堰流水力分析与计算
闸墩形状系数Kp确定
Kp根据墩型及H0/Hd 查相关图确定。
案例分析：
宽顶堰流
实用堰流水力分析与计算 任务：
1.水流现象分析 2.过流能力计算
案例：
某溢流堰为WES剖面的曲线型实用堰，边墩头部为半圆形，闸墩 墩头型式采用圆弧型，共3孔，每孔净宽b=14m，堰与非溢流的混凝土 坝相接，堰高P1=P2=12m，下游水深ht=13m，设计水头Hd=3.11m。 试求闸门全开堰前水头H=3.36m时通过溢流堰的流量Q 。
2g 3.363/2
562.6m3/s
小结：
小结、布置任务
1. 由水流现象分析确定计算公式
QsmB2gH03/2
2. 根据流量公式，借助图表、经验公式能确定流量系数m、侧收缩系数
ε和淹没系数σs。
布置任务：
某WES实用堰，单孔净宽b=15m，闸孔数n=3，堰与非溢流的混凝土坝 相接，边墩头部为半圆形，闸墩头部为圆弧形，堰高P1=P2=12m，下游 水深ht=13m，设计水头Hd=3.11m。试求堰上水头H=4m时通过溢流堰 的流量Q？
实用堰流水力分析与计算
案例分析：
1.水流现象分析
闸门全开，水面无约 束为堰流 。
4.侧收缩系数ε确定 5.淹没系数σs确定
2.流量公式确定
QsmB2gH03/2
3.流量系数m确定
6.流量计算
案例分析：
实用堰流水力分析与计算
1.水流现象分析
闸门全开，水面无约束为 堰流 。
2.流量公式确定
QsmB2gH03/2
实用堰流水力分析与计算
5.淹没系数σs确定
1.水流现象分析 闸门全开，水面无
约束为堰流 。
2.流量公式确定
QsmB2gH03/2
3.流量系数m确定
4.侧收缩系数ε确定
(1)淹没条件 对于高堰(P2/H0>2)：hs/H0 <0.15时为自由出流，hs/H0 >0.15时，为淹没出流。低堰 均为淹没出流。
Ｋa ＝0. 1 Ｋ P ＝0.0 1
ε＝0.981
案例讲解：
实用堰流水力分析与计算
1.水流现象分析：堰流
2.流量公式 QsmB2gH03/2
3.流量系数m确定 m=0.505
4.侧收缩系数ε确定 ε=0.981
5.淹没系数σs确定
P 2/H 03.572 hs/H 00.2980.15 为 淹 没 出 流
实用堰流水力分析与计算
案例分析：
相对开启高度 e/H
1.水流现象分析： 堰流
He
2.流量公式确定
QsmB2gH03/2
式中 B —堰顶过水净宽；内的堰前总水头，H0Hv02/2g； m—堰的流量系数；
σs—考虑下游水位对泄流影响的系数，称淹没系数，σs ≤ 1； ε —侧收缩系数，ε≤1。
P1/Hd=3.86
实用堰流水力分析与计算
查图确定m/md
H 0 1.08 Hd
m=0.505
m
m 1.005
md
md
案例讲解：
实用堰流水力分析与计算
H0/Hd=1.08
1.水流现象分析 2.流量公式确定
3.流量系数m确定 m=0.505
4.侧收缩系数ε确定
12Ka(n1)Kp
H0 nb
参考答案：m ≈ 0.515,ε≈ 0.979，σs≈0.995， Q≈799.55m3/s