10-堰流实验

堰流实验一、实验目的要求１．观察不同d/H的有坎、无坎宽顶堰或实用堰的水流现象，以及下游水位变化对宽顶堰过流的影响。２．掌握测量堰流量系数m和淹没系数ss的实验技能，并测定无侧收缩宽顶堰的m及ss值。二、实验原理1.堰流流量公式:自由出流淹没出流2.堰流流量系数经验公式:(1)园角进口宽顶堰(2)直角进口宽顶堰(3)WES型标准剖面实用堰P1/Hd=1.33时，属高坝范围，m值如下：H0=Hd时，m=md=0.502;本实验需测记渠宽b、上游渠底高程2、堰顶高程0、宽顶堰厚度、流量Q、上游水位1及下游水位3。还应检验是否符合宽顶堰条件2.5=/H=10.进而按下列各式计算确定上游堰高P1、行近流速V0、堰上水头H、总水头H0:三、实验方法与步骤1.把设备各常数测记于实验表格中。２.根据实验条件要求流量，调节阀门13和下游尾门开度，使之形成堰下自由出流，同时满足2.5d/H10的条件。待水流稳定后，观察宽顶堰自由出流的流动情况，定性绘出其水面曲线。.用测针测量堰的上、下游水位。在实验过程中，不允许旋动测针针头（包括明渠所有实验４.待三角堰和测针筒中的水位完全稳定后（需等待55.改变进水阀门开度，测量4-66.调节尾门，抬高下游水位，使宽顶堰成淹没出流（满足hs/H030.8）。测记流量Q′及上、下游水位。改变流量重复27.测量淹没系数，方法有二：方法一：根据步骤6测记的Q′与H值，由式确定ss，式中m需根据H值由自由出流下实验绘制的~曲线确定，也可由圆角进口宽顶堰、直角进口宽顶堰堰流流量系数经验公式计算得到（误差不大于2%）。方法二：在完成步骤4后，已测得自由出流下的Q值。后调节尾门使之成淹没出流，此时由于流量没有改变，因淹没出流的影响，上游水位必高出原水位，为便于比较，可减小过水流量，待堰上游水位回复到原自由出流水位，测定此时的流量Q′，根据式得ss=Q′/Qhs重复测2次。对WES型实用堰，除淹没系数不测外，其余同上。四、实验分析与讨论问题1.量测堰上水头H值时，堰上游水位测针读数为何要在堰壁上游（3～4）H附近处测读？参考答案:堰流水力计算公式中的堰上水头H指未降落时的上游水面至堰顶的高差。由于距堰壁（3～4）H处的上游水面下降值已小于0.003H，水面降落的影响已可忽略，故可选此位量测。另外，在实际工程中亦不宜在堰上游太远处测量，因为堰上游可能为a1或b1型水面线，上游端渐近于正常水深线，越向上游，水面越高。问题2.为什么宽顶堰要在2.5δ/H10的范围进行实验？参考答案:堰流水力计算公式中的堰上水头H指未降落时的上游水面至堰顶的高差。由于距堰壁（3～4）H处的上游水面下降值已小于0.003H，水面降落的影响已可忽略，故可选此位量测。另外，在实际工程中亦不宜在堰上游太远处测量，因为堰上游可能为a1或b1型水面线，上游端渐近于正常水深线，越向上游，水面越高。问题3.有哪些因素影响实测流量系数的精度？如果行近流速水头略去不计，对实验结果会产生多大影响？参考答案:堰流水力计算公式中的堰上水头H指未降落时的上游水面至堰顶的高差。由于距堰壁（3～4）H处的上游水面下降值已小于0.003H，水面降落的影响已可忽略，故可选此位量测。另外，在实际工程中亦不宜在堰上游太远处测量，因为堰上游可能为a1或b1型水面线，上游端渐近于正常水深线，越向上游，水面越高。