实用堰流的特点(精)

第十章堰流堰流是明渠缓流由于流动边界急剧变化而引起的明渠急变流现象.本章主要介绍各类堰流的水力特征、基本公式、应用特点及水力计算方法.概述一、堰和堰流堰：在明渠缓流中设置障壁，它既能壅高渠中的水位，又能自然溢流，这障壁就称为堰。

堰流（weir flow）:缓流越过阻水的堰墙溢出流动的局部水流现象称为堰流。

选择：堰流特定的局部现象是： A。

缓流通过障壁； B.缓流溢过障壁; C。

急流通过障壁； D.急流溢过障壁.研究堰流的主要目的:探讨流经堰的流量Q及与堰流有关的特征量之间的关系.堰流的基本特征量（图10—1)1。

堰顶水头H；2。

堰宽b；3.上游堰高P、下游堰高P1；图10—14.堰顶厚度δ；5。

上、下水位差Z；6.堰前行近流速υ0.二、堰的分类1.根据堰壁厚度d与水头H的关系，如图10—2：图10-2图10-32。

根据上游渠道宽度B与堰宽b的关系,图10-4：3.根据堰与水流方向的交角：图10-44.按下游水位是否影响堰流性质：5。

按堰口的形状：堰可分为矩形堰、梯形堰、三角堰.三、堰流及孔流的界限1。

堰流：当闸门启出水面,不影响闸坝泄流量时。

孔流：当闸门未启出水面，以致影响闸坝泄流量时。

2。

堰流和孔流的判别式（1)宽顶堰式闸坝堰流：e/H ≥0。

65 孔流：e/H <0.65（2)实用堰式闸坝(闸门位于堰顶最高点时）堰流：e/H ≥0.75 孔流: e/H 〈0.75式中：e——闸门开启高度； H—-堰孔水头。

判断:从能量角度看，堰流和闸孔出流的过程都是一种势能转化为动能的过程。

对第一节堰流的基本公式一、堰流基本公式推导（图10-7）由大孔口的流量公式(7-6)及，并考虑上游行近流速的影响，令图10—6得堰流的基本公式：（10-1)式中:m-—堰流流量系数，m=。

二、堰流公式图10—7若考虑到侧收缩影响及淹没影响,则堰流公式为：（10-2）(10-3)式中：——淹没系数，≤1.0；-—侧收缩系数，≤1。

第九章 堰流与闸孔出流9.1堰流的类型有哪些？它们有哪些特点？答：堰流分作薄壁堰流、实用堰流、宽顶堰流三种类型。

薄壁堰流的特点：当水流趋向堰壁时，堰顶下泄的水流形如舌状，不受堰顶厚度的影响，水舌下缘与堰顶只有线接触，水面呈单一的降落曲线。

实用堰流的特点：由于堰顶加厚，水舌下缘与堰顶呈面接触，水舌受到堰顶的约束和顶托，越过堰顶的水流主要还是在重力作用下自由跌落。

宽顶堰流的特点：堰顶厚度对水流的顶托作用已经非常明显。

进入堰顶的水流，受到堰顶垂直方向的约束，过流断面逐渐减小，流速增大，在进口处形成水面跌落。

此后，由于堰顶对水流的顶托作用，有一段水面与堰顶几乎平行。

9.2堰流计算的基本公式及适用条件？影响流量系数的主要因素有哪些？答：堰流计算的基本公式为23s H g 2mb Q εσ=，适用于矩形薄壁堰流、实用堰流和宽顶堰流。

影响流量系数m 的主要因素有局部水头损失、堰顶水流垂向收缩的程度、堰顶断面的平均测压管水头与堰上总水头之间的比例关系。

9.3 用矩形薄壁堰测量过堰流量，如何保证较高的测量精度？ 答：（1）上游渠宽与堰宽相同，下游水位低于堰顶；（2）堰顶水头不宜过小，一般应使H>2.5m ，否则溢流水舌受表面张力作用，使得出流不稳定；（3）水舌下面的空气应与大气相通，否则溢流水舌把空气带走，压强降低，水舌下面形成局部真空，会导致出流不稳。

9.4 基本的衔接与消能措施有哪几种？各自的特点是什么？ 答：基本的衔接与消能措施有底流消能，挑流消能，面流消能。

底流消能：底流消能就是在建筑物下游采取一定的工程措施，控制水跃的发生位置，通过水跃产生的表面旋滚的强烈紊动以达到消能的目的。

挑流消能：在泄水建筑物末端设置挑流坎，因势利导将水股挑射入空气中，使水流扩散并与空气摩擦，消耗部分动能，然后当水股落入水中时，又在下游水垫中冲击、扩散，进一步消耗能量。

面流消能：当下游水深较大而且比较稳定时，可将下泄的高速水流导向下游水流的表层，主流与河床之间被巨大的底部旋滚隔开，可避免高速水流对河床的冲刷。

第八章 堰流本章主要掌握堰流的形式及水力计算公式。

重点实用堰自由出流的基本公式；侧收缩和下游淹没对堰的影响。

§8-1 堰流一、一、概念堰——为控制水位或控制流量而设置的使水流过的构筑物。

堰流——水流溢过构筑物的流动。

二、二、堰流的水力特征。

1、 1、 堰的上游水流受阻，水面雍高，势能增大；堰顶水深变小，流速变大，使动能增大，在势能转化为动能的过程中，水面有下跌的现象 2、 2、 堰流一般从缓流向急流过渡，形成急变流。

仅考虑，不考虑。

3、 3、 水流流过堰顶时会脱离堰（惯性作用力）；具有自由表面的液体，水流会收缩（表面张力）堰的分类：（据堰顶宽度与堰上水头H 的比值来进行分类）1、 1、 薄壁堰：，（堰宽与水流接触仅为一条直线，对水流无影响的堰）2、 2、 实用堰：堰顶对水流有一定影响，水流形成一连续降落状的堰3、 3、 宽顶堰： 堰顶对水流有显著影响，在堰顶一次跌落后形成一段与堰顶近乎平行的水流；如下游水位较低，水流在流出堰顶时将产生第二次跌落。

4、 4、 时，用明渠流理论解决不能用堰流理论。

不可忽略。

同一堰，当堰上水头H 较大时，视为实用堰；当堰上水头较小时，视为宽顶堰。

§8-2 堰流的基本方程以宽顶堰为例来推求堰流的基本方程 取渐变流断面1-1C-C （近似假设渐变流） 以堰顶为基准面， 列两断面能量方程：作用水头与H 有关，引入一修正系数k 。

则机。

修正系数k 取决于堰口的形状和过流断面的变化。

代入上式，整理得：j h f h67.00≤H δ5.267.00≤≤Hδ105.20≤<H δ10>H δf hg v g v h g v H c c c 22222000ςαα++=+0002H g vH =+αc h 00H h k c =0kH h co =0021211gH k gH k v c -=++=ϕςα230021H g b k k b RH v b h v Q c c c -===ϕ2302H g mb =式中：——堰宽——流速系数——流量系数，适用：堰流无侧向收缩注：堰流存在侧向收缩或堰下游水位对堰流的出水能力产生影响时，可对此公式进行修正。

堰流堰流相关图⽚编辑词条专家发⾔消歧义参与讨论明渠缓流溢过建筑在渠道中的障碍物的流动。

障碍物称为堰，在⼯程中，障碍物为坝、桥涵、溢流设备等，它们使上游⽔位壅⾼，对堰流起侧向收缩和底坎约束的作⽤。

明渠急流流过障碍物，产⽣不同于堰流的⽔⼒现象。

当流经侧收缩段时，发⽣冲击波。

堰流主要研究⽔流流经堰的流量Q与其他特征量的关系。

表⽰堰流特征量，除流量外，尚有：堰宽b,即⽔流漫过堰顶宽度；堰顶⽔深H,即堰上游⽔位在堰顶上的最⼤超⾼；堰壁厚度δ和它的剖⾯形状；下游⽔深h及下游⽔位⾼出底坎的⾼度墹；H1为堰⾼；h1为堰下游坎⾼；ν0为趋近流速。

如图所⽰。

堰的分类?根据堰壁的相对厚度δ/H的⼤⼩分为：薄壁堰(δ/H<0.67)、实⽤断⾯堰(0.67<δ/H<2.5)和宽顶堰(2.5<δ/H<10)。

按上游渠宽对过堰⽔流的收缩作⽤分为:上游渠宽B⼤于堰宽b的有侧收缩堰,B＝b时的⽆侧收缩堰。

按下游⽔位对过堰⽔流的淹没作⽤分为：⾃由堰流和淹没堰流。

当⼀定流量流经堰时，若下游⽔位较低（墹<0)，下游⽔位不影响上游⽔位，称为⾃由堰流；若下游⽔位较⾼(墹＞0)，下游⽔位影响上游⽔位，称为淹没堰流。

流量计算?堰流流量公式为或式中H0＝H＋v02/2ɡ；m为堰流流量系数,与堰的进⼝尺⼨和δ／H有关，⼀般分别按薄壁堰、实⽤断⾯堰和宽顶堰通过实验求得经验公式或数据；m0为计及趋近流速⽔头v02/2ɡ的流量系数；ε为侧收缩系数，与引⽔渠及堰的尺⼨有关,亦由实验求得，当⽆侧收缩时，ε＝1；σ为淹没系数，⼀般分别按薄壁堰、实⽤断⾯堰和宽顶堰由实验求出σ与墹/H0的关系,当为⾃由堰流时，σ＝1；ɡ为重⼒加速度。

薄壁堰?主要⽤作量测流量的设备，在距离堰壁上游三倍以上⽔头的地⽅测出⽔头H,可直接计算流量。

堰⼝为矩形的⽆侧收缩⾃由薄壁堰的流量公式为堰⼝为直⾓三⾓形的流量公式为Q＝1.4H2.5适⽤范围为H1≥2H，B≥(3～4)H。