1、第8章 堰流,81概述及堰流的分类 一、堰流的定义：明渠中设置障壁，当无压缓流流经障壁顶部 时，上游发生壅水，然后水面降落，这一水流现象称为堰流。 此障壁称为堰。 二、障壁对水流的作用： 1、沿程水头损失可忽略不计。 2、堰的上游发生水位壅高（出现缓流），经过堰时，水面降落。 3、表现为使水流发生侧向收缩（如桥、涵等）或表现为底坎对 水流的约束（如闸、坝等）或二者兼有之。 三、研究堰流的目的 探讨堰的过水能力，即分析流经堰的Q，及其与堰流其它特征 量之间的关系，从而解决工程实际中提出的有关水力学问题。,四、表征堰流的特征量,堰宽b，即水流流过堰顶的宽度（垂直于纸面）；堰前水面无明显下降的断面叫
2、做堰前断面，该断面堰顶以上的水深叫堰前水头H；堰壁厚度d及堰的剖面形状；下游水深及下游水位高出堰顶的高度；堰上游高P；堰下游高P/；上游水面（正常水深时）与下游水面（正常水深时）之间的垂直距离为z；行进流速V1等。,五、按d/H值的大小对堰进行分类 1、当d/H10时，因沿程损失不能忽略，故是明渠，而不是堰。 六、根据下游水位的连接关系对堰进行分类 1、自由式堰流 当下游水深不影响堰的泄流能力时称为自由式堰流。 2、淹没式堰流 当下游水深影响堰的过流能力时称为淹没式堰流。,七、根据有无侧收缩分 当上游渠道宽度B大于堰宽b时，称为侧收缩堰，否则为无侧收缩堰。 八、根据堰口的形状分 有三角堰、矩形
3、堰、梯形堰等。 82堰流的基本公式,因22断面为急变流断面，该断面测压管水头不为常数。故用来表示22断面上测压管水头的平均值。列11和22断面的伯诺里方程,=zH0,a2=1,故（1）式可整理为,（1）,设,令,m堰的流量系数。,（2）,（2）式称为自由式、无侧向收缩时堰流的基本公式。不同类型、 不同高度的堰，其流量系数的数值各不同。,将（2）式变形可得,令,则,（3）,堰流的通用基本公式：,（4）。,（4）,式中：e 收缩系数；无侧向收缩时：e =1 s淹没系数。自由出流时：s =1,85宽顶堰 一、宽顶堰的自由出流条件 由实验知，当4d/H10时：水流在进口以后的不远处形成一收缩水深h2，
4、则h2hk，在此之后形成的流线近似平行于堰顶的渐变流，水面在堰尾再下降。 二、淹没系数和侧向收缩系数的确定注：l/=(35)H：,堰的通式：,三、用经验公式确定宽顶堰流量系数m值的经验公式,四、宽顶堰的淹没标准自由式宽顶堰顶上的水深h2小于临界水深hk时，即堰顶上的 水流为急流。当下游水位低于坎高，即D0时，下游水流将不会 影响堰顶上水流的性质。,D0是下游水位影响堰顶 水流的必要条件，即是形成 淹没式堰的必要条件。,形成淹没式堰的充分条件是堰顶上水流因下游水位的影响，由急流转变为缓流。,实验证实： 宽顶堰发生淹没出流的充分条件是：,D=h-p/NH0=0.8 H0,其中N与流量系数m及bD/
5、A1（A1为上游渠道过水断面面积）有 关，其值在0.750.87之间，在一般计算中可取N0.8。,当宽顶堰发生淹没出流时，堰顶上的水深h2hk ， h2， 整个堰顶水流呈缓流状态。,五、宽顶堰的水力计算方法 若上游渠道断面为矩形，渠宽为B，则Q公式可变为,若上游渠道断面不为矩形，则,可用迭代法求解（1）式，并按下式考虑精度要求：,当已知H、p、p/、h、B及b，要求计算宽顶堰的流量Q时，可 按下述步骤试算： 1、用经验公式计算流量系数，初判出流形式（自由出流或淹没 出流），并计算e。 2、初设H01=H，查表83得s，代入（1）式得第一次流量计算 值Q1，由此求得,3、计算，查表83得s。代入（1）式得第二次流量值Q2及V02。 4、按上法，得到一系列的H03，H04，；可得相应的Q3，Q4。 5、检验（2）式是否成立，当满足（2）式时，再复核出流形式，若与初判一致，则Qn即为所求，否则应重新试算。 若已知Q、b、B、p、p/及h，求堰前水头H时，也可用（1）式试算。即假定H值，代入公式算出Q1，若Q1=Q，则所假定的H值即为所求，否则重新试算。,
