宽顶堰流计算公式
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7.2宽顶堰溢流——学习材料学习单元⼆、宽顶堰溢流⼀、堰的基本计算公式图7-3如图7-3所⽰的堰流为例推导堰流的⽔⼒计算公式:以通过堰顶的⽔平⾯为基准⾯,对堰前断⾯0―0 及堰顶断⾯1―1 应⽤能量⽅程式。
其中0―0 断⾯为渐变流;⽽1―1 断⾯流线弯曲程度很⼤,⽔流为急变流,过⽔断⾯上测压管⽔头不为常数,⽤γpz +表⽰1―1 断⾯上测压管⽔头平均值。
由此得:gv pz H g v H 2)(221110200αζαγα+++==+ v 0——0-0 断⾯的平均流速 v 1——1-1 断⾯的平均流速ζ——局部阻⼒系数令 ,0H pz ξγ=+ζα?+=11设堰顶过⽔断⾯1―1 宽度为b ,⽔⾆厚度⽤0kH 表⽰,k 为反映堰顶⽔流垂直收缩程度的系数。
则过⽔断⾯1―1 ⾯积为0kbH ,过堰流量为:v 011v 1P 2δHP 123010010121)(2H g b k H H g b kH A v Q ξζαξζα-+=-+==令ξ?ξζα-=-+=111k k m ,称为堰流的流量系数。
则堰流流量为:2302H g mb Q =,式中0H 称为堰前总⽔头上式为⽔流⽆侧收缩时堰流⾃由出流流量计算的基本公式,对堰顶过⽔断⾯为矩形的薄壁堰、实⽤堰及宽顶堰流都适合,不同的堰流流量系数不同),,(ξ?k m m =。
如堰流存在侧向收缩以及堰下游⽔位对过堰⽔流有影响时,应⽤上式时必须进⾏修正。
实际计算中将堰前⾏进流速⽔头的影响写进流量系数之中23200021(gv m m α+,则堰流流量公式可以写成:2302H g b m Q =由流量公式可知,堰流流量和堰前总⽔头的3/2次⽅成正⽐。
⼆、宽堰当堰顶⽔平且10/5.2≤宽顶堰流是实际⼯程中很常见的⽔流现象。
⼀般可分为两种,⼀种是具有底坎(堰坎),在垂直⽅向发⽣收缩⽽形成的有坎宽顶堰流,如图7-4(a)、(b)所⽰;另⼀种是没有底坎,如⽔流流经桥墩之间(见图7-4(c))、隧道或涵洞⼊⼝,以及⽔流经施⼯围堰束窄了的河床(图7-4(d) )时,⽔流由于边界宽度变⼩⽽产⽣侧向收缩,流速增⼤,动能增⼤,势能相应减⼩导致进⼝处⽔⾯跌落,产⽣宽顶堰的⽔流状态,称为⽆坎宽顶堰流。
宽顶堰自由出流公式(二)
宽顶堰自由出流公式
简介
宽顶堰自由出流公式是一种用于计算宽顶堰水流出口断面流量的
公式。
它在水利工程领域有着重要的应用,能够准确预测水流出口的
流量,并为工程设计提供重要参考。
公式推导
宽顶堰自由出流公式的推导过程比较复杂,其中涉及到流体力学
的相关理论。
在此,我们只给出最终的公式结果:
Q = C * L * H^
其中,Q表示流量,C为流量系数,L为出口的有效长,H表示出
口水位高度。
公式参数解释
•流量系数C:它体现了宽顶堰出流特性,与堰体形状、出水流态以及流量特性有关。
常用的具体数值可通过实测或经验公式得出。
•有效长L:它指的是宽顶堰出口有效的横向长度,通常与堰体宽度相等。
•出口水位高度H:它是从堰顶到出口水位的垂直距离,即水头。
示例说明
假设有一个宽顶堰,其有效长(L)为10米,出口水位高度(H)为3米。
已知流量系数(C)为。
我们可以通过宽顶堰自由出流公式计算出水流出口的流量。
根据公式:Q = C * L * H^
代入参数:Q = * 10 * 3^ = * 10 * = m^3/s
因此,当宽顶堰的有效长为10米,出口水位高度为3米时,水流出口的流量约为立方米每秒。
总结
宽顶堰自由出流公式是一种重要的工程计算公式,能够准确预测宽顶堰的水流出口流量。
通过公式中的参数,我们可以根据实际情况进行计算,并为水利工程的设计和运营提供帮助。
两种不同表达式的水闸淹没宽顶堰流量计算公式计算结相一致的讨论水闸淹没宽顶堰流量计算公式有两种表达形式:一种是 Q=φsεBh…………(0-1)另一种是Q=σsεBm H03/2 …………(0-2)式中:Q-过闸流量;ε-侧收缩系数;B-闸室净过水宽度;h-闸室水深,比势能;g-重力加速度;H0-闸上游翼墙前河道末收缩断面(后简称断面1-1)单位水体总能量;m-流量系数;φs-淹没流速系数;σs-淹没流量系数。
从水力学知,式(0-1)是由闸室过水断面(后简称断面2-2)与断面1-1建立能量关系方程H0=h++ξ…………(0-3)推导而来;而式(0-2)又是引进参数K=,m=φK由式(0-1)演变而得,二式同根同源。
然而水闸设计工程师都知道,此二公式在相同条件下计算结果是不等的。
对某闸过闸流量核算淹没度hs/h0=0.965,用【参1】按式(0-1)计算得Q=470m3/s;用【参2】按式(0-2)计算得Q=394 m3/s,相差近20%。
式(0-1)、(0-2)本同根同源,它们计算结果却不一致,这是不合理的,也不是必然的。
对一个具体的水闸来说,其闸室q~h关系曲线只有一条,即在某一水深只能通过一个流量。
一、室矩形过水断面的水力特性特性方程:E s=h+=h+(1-1)式中:E s-闸室收缩断面2-2单位水体总能量;V2-平均流速;q-单宽流量;a2-动能改正系数;-断面2-2比动能;h-同前。
式(1-1)即式(0-3)等号右边的前两项。
式(1-1)E s=f(h,q),令q=常量,使其变为平面问题,(如q=5,10,15,25)可作E~h关系曲线,见图1s图1中相应于每一个流量q的曲线就是一条E s~h关系曲线。
该曲线以横坐标和与横坐标成45°的线oa为渐近线,并且有一断面单位能量最小的点k,该点将曲线分为上、下两支。
在下支为急流,E s随h增大而减小;在上支属缓流,E s随h增大而增大。
D-4 各种堰流水力学计算序作者 陈靖齐(水电部天津勘测设计院) 校核 潘东海(水电部天津勘测设计院)一、分类和判据(一)薄壁堰,δ/H <0.67;(二)实用堰,0.67<δ/H <2.5; (三)宽顶堰,2.5<δ/H <10。
式中:δ—堰的厚度;H —堰上作用水头。
二、薄壁堰(一)流量公式:(二)流量系数,用巴赞(Bazin )公式:适用范围 H=0.1—0.6m ,q=0.2—2.0m ,H ≤2P式中:H —堰上水头(m ),不包括V 02/2g ;P —堰高(m )。
考虑侧收缩时,式中:b —堰宽(m );B —引水渠宽(m )。
(三)因为作为量测流量的薄壁堰不宜在淹没条件下工作,故本程序不包括薄壁堰的 淹没问题。
三、宽顶堰(一)流量公式式中:H 0=H+V 02/2g (m ),B —堰宽,其他:2/302H g b m Q =⎥⎦⎤⎢⎣⎡+++=20)(55.01)/0027.0405.0(P H H H m ⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛∙⎪⎭⎫ ⎝⎛++∙⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛--+=22055.01103.00027.0405.0B b P H H B b H m 2/302H g B m Q εσ=(三)侧收缩系数(四)流量系数m 因前沿形式而异:直坎:圆坎:无坎宽顶堰m 值已包括翼墙影响,计算侧收缩系数时,不计ξk 。
本数据库备有直角翼墙;八字形翼墙,ctg θ=0,0.5,1.0,2.0,圆角形翼墙r/b=0,0.2,0.3,0.5,分别对B/B 0=0,0.1,0.2,…,1.0之m 值。
(五)根据设计流量和水头计算堰宽时,本程序从流量公式中,经过适当变换,直接求出B 。
这比试算法、迭代法精度都高。
四、实用堰(一)堰形WES 剖面y/Hd=0.5(X/Hd )1.85X ≥0上游三圆弧大圆狐 x 12+y 12=R 12-b 1≤x ≤0中圆弧 x 22+y 22=R 22-b 2≤x ≤-b 1小圆弧 x 32+y 32=R 32-b 3≤x ≤-b 2 式中参数值:R 1=0.5Hd R 2=0.2Hd R 3=0.04Hd b 1=0.175Hd b 2=0.276Hd b 3=0.2818Hd()[]nbH n k /12.0100ξξε-+-=H P H P m /75.046.0/301.033.0+-+=HP H P m /5.12.1/301.036.0+-+=(二)流量公式式中:m —流量系数;m —f (H 0/Hd ),为实验曲线。
宽顶堰流淹没系数计算公式引言:在水利工程中,宽顶堰是一种常见的水利结构,用于控制河流的水位和流量。
而在设计和计算宽顶堰时,需要考虑到水流的淹没情况,即水流是否会淹没整个堰顶。
为了评估宽顶堰的淹没情况,我们可以使用宽顶堰流淹没系数来进行计算。
本文将介绍宽顶堰流淹没系数的计算公式及其相关内容。
一、什么是宽顶堰流淹没系数?宽顶堰流淹没系数是用来描述水流淹没宽顶堰的程度的指标。
当水流的淹没系数接近于1时,表示水流已经完全淹没了堰顶;而当淹没系数接近于0时,表示水流没有淹没堰顶。
通过计算宽顶堰流淹没系数,可以评估宽顶堰的设计是否合理,以及对水流的控制效果。
二、宽顶堰流淹没系数的计算公式宽顶堰流淹没系数的计算公式如下:K = h / H其中,K表示宽顶堰流淹没系数;h表示水流的淹没高度;H表示堰顶高度。
三、如何计算宽顶堰流淹没系数?计算宽顶堰流淹没系数需要确定水流的淹没高度和堰顶高度。
水流的淹没高度可以通过水位的测量或者流量的计算来获得。
而堰顶高度通常是在设计宽顶堰时确定的。
为了更好地理解宽顶堰流淹没系数的计算过程,我们可以通过一个具体的例子来说明。
假设某宽顶堰的堰顶高度为5米,水流的淹没高度为3米。
那么,宽顶堰流淹没系数的计算如下:K = 3 / 5 = 0.6根据计算结果可知,该宽顶堰的流淹没系数为0.6,表示水流淹没了堰顶的60%。
四、宽顶堰流淹没系数的意义和应用宽顶堰流淹没系数的大小反映了水流对宽顶堰的淹没程度。
当宽顶堰流淹没系数较大时,说明水流淹没了大部分的堰顶,这可能导致水流过堰时的能量损失增加,降低了宽顶堰的出流能力。
因此,在设计宽顶堰时,需要根据实际情况和需要进行合理的淹没系数的选择。
宽顶堰流淹没系数的应用主要体现在以下几个方面:1. 水利工程设计:宽顶堰流淹没系数的计算可以为水利工程的设计提供参考,确保宽顶堰在设计水位和流量下的安全运行。
2. 环境保护:通过合理设计宽顶堰的流淹没系数,可以减少对生态环境的影响,保护水生态系统的平衡。