1、第第8 8章堰流章堰流编制依据8-1 8-1 堰流的定义及堰的分类堰流的定义及堰的分类8-2 8-2 堰流的基本公式堰流的基本公式8-3 8-3 薄壁堰流薄壁堰流8-4 8-4 宽顶堰流宽顶堰流8-5 8-5 小桥（涵洞）孔径的水力计算小桥（涵洞）孔径的水力计算目录目录8-18-1堰流定义及堰的分类堰流定义及堰的分类一、堰流定义一、堰流定义 无压无压缓流缓流越过越过障壁障壁产生的产生的 局部水力现象称为堰流，障局部水力现象称为堰流，障壁称为堰。壁称为堰。8-18-1堰流定义及堰的分类堰流定义及堰的分类二、堰的分类二、堰的分类 1.据相对堰厚据相对堰厚 分分/H薄壁堰薄壁堰67.0H主要用作试验
2、测流设备主要用作试验测流设备实用堰实用堰5.267.0H8-18-1堰流定义及堰的分类堰流定义及堰的分类宽顶堰宽顶堰105.2H堰的研究范围堰的研究范围01 0H当当 ，逐渐起主要作用，不再属于堰流的范畴。逐渐起主要作用，不再属于堰流的范畴。10Hfh8-18-1堰流定义及堰的分类堰流定义及堰的分类TextTextTextText三、堰流计算特点三、堰流计算特点22wjvhhg2.按堰宽收缩度 分/b B/1/1b Bb B有侧收缩堰（）无侧收缩堰（）3.按下游水位是否影响堰过流性质分按下游水位是否影响堰过流性质分自由式堰（不影响）淹没式堰（影 响8-2 8-2 堰流基本公式堰流基本公式堰流堰
3、流定义定义以薄壁堰为例进行推导以薄壁堰为例进行推导8-28-2堰流基本公式堰流基本公式从从1212建立伯努利方程建立伯努利方程2220 0222200222vpvvHgggg式中：式中：02p令令 （作用水头）（作用水头）gvHH22000则则02221gHv2102gH8-28-2堰流基本公式堰流基本公式TEXTTEXTTEXTTEXT1.5220022QA vbegHk bgHbeA 20kHe 令5.102 Hgmbkm 令 若将堰上游行近流速若将堰上游行近流速v0的影响纳入流量系数中去考的影响纳入流量系数中去考虑虑,则上式可写为则上式可写为1.502Qm bgH5.12000)21(g
4、Hvmm式中：式中：，均称为堰流流量系数。均称为堰流流量系数。0,m m8-28-2堰流基本公式堰流基本公式有侧向收缩有侧向收缩1.51.50022Qm bgHm bgH淹没式淹没式1.51.50022QmbgHm bgH1.51.50022QmbgHm bgH上式称为堰流基本公式，对薄壁堰、实用堰、宽顶堰都适用。上式称为堰流基本公式，对薄壁堰、实用堰、宽顶堰都适用。8-3 8-3 薄壁堰溢流薄壁堰溢流堰口堰口形状为矩形形状为矩形矩形堰矩形堰一般适用于一般适用于量测量测较大流量较大流量8-3 8-3 薄壁堰溢流薄壁堰溢流流量公式流量公式1.502Qm bgH200.0027(0.405)1 0
5、.55()HmHHp流量系数（巴赞公式）流量系数（巴赞公式）220.00270.4050.031 0.55()cB bHbmHBH pB （）当有侧向收缩时，可修正为当有侧向收缩时，可修正为8-3 8-3 薄壁堰溢流薄壁堰溢流资料的收集资料的收集三角堰三角堰流量公式流量公式 流量系数流量系数 2.52sQmgH0.316sm 8-3 8-3 薄壁堰溢流薄壁堰溢流梯形堰梯形堰流量公式流量公式 流量系数流量系数 1.52tQmbgH0140.42tm当时，。自由式溢流自由式溢流 淹没式溢流淹没式溢流8-4 8-4 宽顶堰溢流宽顶堰溢流8-4 8-4 宽顶堰溢流宽顶堰溢流流量计算公式流量计算公式 自
6、由式自由式 淹没式淹没式 实际流体：实际流体：1.502Qm bgH1.502Qm bgH式中：式中：一般由经验公式确定。一般由经验公式确定。进口形式,Hpfm385.0maxm385.032.0 m0Hf8-4 8-4 宽顶堰溢流宽顶堰溢流淹没标准淹没标准当当 宽顶堰绝对不会淹没。宽顶堰绝对不会淹没。0sphh h 淹没必要条件淹没必要条件0sphhh淹没充分条件淹没充分条件00.8sphh hH 8-4 8-4 宽顶堰溢流宽顶堰溢流 图示为某矩形断面渠道中的直角进口无侧收缩潜水坝。已图示为某矩形断面渠道中的直角进口无侧收缩潜水坝。已知坝长知坝长=2.5m，坝顶水头，坝顶水头H=0.85m，
7、坝高，坝高 m,坝下游水深坝下游水深h=1.10m，坝宽，坝宽b=1.28m，试求过坝流量，试求过坝流量 ，取动能修正系数，取动能修正系数=1.0。0.5pphh 因因 ，故该潜水坝属于宽顶堰。，故该潜水坝属于宽顶堰。10,5.294.2H判别溢流形式判别溢流形式0m6.05.010.1pshhh淹没必要条件满足，但充分条件淹没必要条件满足，但充分条件shHHm68.085.08.08.08.00不满足，故为自由式溢流。不满足，故为自由式溢流。Q8-4 8-4 宽顶堰溢流宽顶堰溢流 因因 ,故由别列津斯基经验公式得故由别列津斯基经验公式得/0.5883phH 347.075.046.0301.
8、032.0HhHhmpp计算流量计算流量Q 宽顶堰流量计算式为高次超越方程，计算中常宽顶堰流量计算式为高次超越方程，计算中常用迭代法求解。用迭代法求解。8-4 8-4 宽顶堰溢流宽顶堰溢流流量迭代式流量迭代式 1.5212222nnQQmbgHgbHp式中下标式中下标n为迭代循环变量，可取初值为迭代循环变量，可取初值进行迭代。进行迭代。00Q8-4 8-4 宽顶堰溢流宽顶堰溢流 3132330:1.54m/s1:1.65m/s2:1.67m/snQnQnQ 3231%QQQ因因若该计算误差小于要求的误差限值，则过坝流量为若该计算误差小于要求的误差限值，则过坝流量为 331.67m/sQQ8-4
9、 8-4 宽顶堰溢流宽顶堰溢流校核上游流动状态校核上游流动状态00.97m/sQvb Hp1267.00pHgvFr 潜水坝上游水流确为缓流，故上述计算有效。潜水坝上游水流确为缓流，故上述计算有效。8-5 8-5 小桥孔径水力计算小桥孔径水力计算一、小桥（涵洞）过流现象一、小桥（涵洞）过流现象8-5 8-5 小桥孔径水力计算小桥孔径水力计算chh3.1chh3.1自由式自由式淹没式淹没式式中：式中：为桥孔临界水深。为桥孔临界水深。ch8-5 8-5 小桥孔径水力计算小桥孔径水力计算三、计算图式三、计算图式n 自由式自由式n淹没式淹没式 1(1)Chhhh 18-5 8-5 小桥孔径水力计算小桥
10、孔径水力计算四、水力计算原则四、水力计算原则小桥孔径计算原则主要从安全和经济两方面考虑。小桥孔径计算原则主要从安全和经济两方面考虑。（安全原则）（安全原则）vv桥下 （保证桥下部冲刷）（保证桥下部冲刷）HH桥前 （保证桥头路堤不淹没（保证桥头路堤不淹没）Bb 考虑标准孔径考虑标准孔径 （经济原则）（经济原则）8-5 8-5 小桥孔径水力计算小桥孔径水力计算五、设计方案五、设计方案方案方案2 从从 出发进行设计出发进行设计HHvv8-5 8-5 小桥孔径水力计算小桥孔径水力计算六、计算步骤六、计算步骤以从以从 出发进行设计为例（仅讲矩形断面出发进行设计为例（仅讲矩形断面桥孔情况）。桥孔情况）。v
11、v计算桥孔临界水深计算桥孔临界水深Ch222232()CcvQvhgbgghhc3.1自由式过流自由式过流hhc3.1淹没式过流淹没式过流8-5 8-5 小桥孔径水力计算小桥孔径水力计算1cQh vQbh vQhv（自由式）（自由式）（淹没式）（淹没式）铁路、公路桥梁的标准孔径一般有铁路、公路桥梁的标准孔径一般有4m、5m、6m、8m、12m、16m、20m多种。多种。8-5 8-5 小桥孔径水力计算小桥孔径水力计算校核桥前壅水水深校核桥前壅水水深H选取标准孔径选取标准孔径B后，需重新判别流动形态。后，需重新判别流动形态。232cQhgB hhc3.1自由式自由式hhc3.1淹没式淹没式8-5
12、 8-5 小桥孔径水力计算小桥孔径水力计算桥孔流速桥孔流速v1cQB hQvBhQBh（自由式）（自由式）（淹没式）（淹没式）桥前壅水水深桥前壅水水深HHhHhgvHHc2202（自由式）（自由式）（淹没式）（淹没式）本章小结本章小结（END)END)重点重点掌握掌握小桥孔径小桥孔径水力水力计算方法计算方法小桥小桥过流特征过流特征堰流堰流基本概念基本概念堰流堰流基本公式基本公式人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。
