宽顶堰流流量计算举例.

水力分析与计算水力分析与计算宽顶堰流水力分析与计算举例主讲人：王勤香黄河水利职业技术学院2014.10水力分析与计算水力分析与计算薄壁堰流：在重力作用下，形成水舌泄流。堰流分类实用堰流：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。实用堰流0.67/2.5H薄壁堰流/0.67H宽顶堰流2.5/10HδH水力分析与计算宽顶堰流水力分析与计算1.水流现象分析2.过流能力计算任务：案例：有一带底坎圆角进口的宽顶堰上有三孔进水闸，如图所示。已知当闸门全开时，上游水深3.1m,下游水深2.63m,上游堰高0.6m，下游堰高0.5m，闸孔宽2m，边墩及中墩头部均为半圆形，墩厚1.2m，渠道宽B0=9.6m。试求过堰流量。水力分析与计算宽顶堰流水力分析与计算案例分析：1.水流现象分析：闸孔出流堰流2.流量公式确定3/202sQmBgH式中B—堰顶过水净宽；H0—包括流速水头在内的堰前总水头，；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。堰流200/2HHvg相对开启高度e/HHe水力分析与计算宽顶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，且为宽顶堰流。2.流量公式确定3/202sQmBgH3.流量系数m确定4.侧收缩系数ε确定5.淹没系数σs确定6.流量计算水力分析与计算宽顶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，且为宽顶堰流。2.流量公式确定3/202sQmBgH3.流量系数m确定根据宽顶堰的进口形式，由经验公式或查表确定水力分析与计算宽顶堰流水力分析与计算流量系数m确定：对进口为直角的宽顶堰[图（a）]HPHPm1175.046.0301.032.0对进口为圆角的宽顶堰[图（b）]HPHPm115.12.1301.036.0水力分析与计算宽顶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3/202sQmBgH3.流量系数m确定4.侧收缩系数ε确定单孔时按经验公式计算，多孔时根据单孔的经验公式分别计算边孔、中孔收缩系数，然后加权平均计算侧收缩系数。水力分析与计算宽顶堰流水力分析与计算侧收缩系数ε确定：040013110.2abbBBPH——单孔122nn——多孔B0—上游引水渠宽度；α0—反映墩头形状对侧收缩影响的系数；墩头为矩形α0=0.19；墩头为圆弧形，α0=0.1。ε’、ε”分别为中孔、边孔侧收缩系数，利用单孔侧收缩系数公式分别求出后再加权平均求ε值。在计算中孔侧收缩系数时，B0=b+d，d为闸墩厚度；计算边孔侧收缩系数时,B0=b+△，△为边墩边缘与堰上游同侧水边线间的距离。水力分析与计算宽顶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3/202sQmBgH3.流量系数m确定4.侧收缩系数ε确定5.淹没系数σs确定(1)淹没条件(2)淹没系数确定淹没系数与hs/H0有关，查表求得。水力分析与计算宽顶堰流水力分析与计算淹没系数σs确定：(1)淹没条件(2)淹没系数σs确定淹没系数与hs/H0有关，查表求得。00.8shH0.800.810.820.83σs1.000.9950.9900.980Hhs0.840.850.860.87σs0.970.960.950.930Hhs水力分析与计算宽顶堰流水力分析与计算案例讲解：1.水流现象分析闸门全开，水面无约束为宽顶堰流。2.流量公式确定3/202sQmBgHB=nbH=H1-P1有一带底坎圆角进口的宽顶堰上有三孔进水闸，如图所示。已知当闸门全开时，上游水深3.1m,下游水深2.63m,上游堰高0.6m，下游堰高0.5m，闸孔宽2m，边墩及中墩头部均为半圆形，墩厚1.2m，渠道宽B0=9.6m。试求过堰流量。行近流速v0未知，三个系数要确定2002vHHg水力分析与计算宽顶堰流水力分析与计算3.流量系数m确定378.05.26.05.12.15.26.0301.036.05.12.1301.036.011HPHPmH=H1-P1=2.5m水力分析与计算宽顶堰流水力分析与计算案例讲解：1.水流现象分析2.流量公式确定3.流量系数m确定m=0.3784.侧收缩系数ε确定000440011334311110.20.20.122110.9722.62.60.60.22.5BbaabbbbBBbPPbHH边墩头部为圆形，00440011334311110.20.20.1022110.9563.23.20.60.22.5aabbbbBBbdPPbdHH967.0972.02956.02331221nn分别计算边孔、中孔收缩系数，然后加权平均计算侧收缩系数。040013110.2abbBBPH水力分析与计算宽顶堰流水力分析与计算案例讲解：1.水流现象分析：堰流2.流量公式3.流量系数m确定m=0.5055.淹没系数σs确定、流量计算4.侧收缩系数ε确定ε=0.9673/202sQmBgH判别是否淹没：与hs/H0有关mPhhts13.25.063.222002vHHgH=H1-P1=2.5m迭代试算判断是否淹没，确定淹没系数及流量。迭代试算思路：hs/H0=0.852直到前后两次计算流量相等（近）水力分析与计算宽顶堰流水力分析与计算案例讲解：323/20320.960.9670.3783222.536.87/SQmBgHgmssmBHQAQv/24.176.2987.36010mgvHH58.26.1924.15.222200,83.058.213.20Hhs98.0s323/20320.980.9670.3783222.5839.46/sQmBgHgms为淹没出流查表得σs＝0.96smQmH/66.3959.230，再求由流量再求1.水流现象分析：堰流2.流量公式3.流量系数m确定m=0.5055.淹没系数确定、流量计算4.侧收缩系数ε确定ε=0.981hs/H0=0.852——近似计算流量——迭代一次计算流量——迭代二次计算流量Q=39.66m3/s水力分析与计算小结、布置任务小结：1.由水流现象分析确定计算公式2.根据流量公式，借助表、经验公式能确定流量系数m、侧收缩系数ε和淹没系数σs。3/202sQmBgH3.迭代试算思路：先近似H0≈H，计算hs/H0，查表确定σs，求流量，然后再计算v0、hs/H0，再确定σs，再计算流量，直到前后两次计算流量相等（近）。水力分析与计算小结、布置任务布置任务：如题图6-1所示，一灌溉进水闸为3孔，每孔净宽b=10m；闸墩头部为半圆形，闸墩厚度d=3m；边墩头部为圆弧形，边墩计算厚度△=2m；闸前行近流速v0=0.5m/s；其它数据如图示。试确定下游水位不同时的过流量：（1）下游水位为17.75m；（2）下游水位为16.70m。参考答案：m=0.367,ε=0.978（1）为淹没出流，Q≈414.8m3/s（2）为自由出流，Q≈702.9m3/s主持单位:广东水利电力职业技术学院黄河水利职业技术学院参建单位:杨凌职业技术学院安徽水利水电职业技术学院山西水利职业技术学院四川水利职业技术学院长江工程职业技术学院