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1、第八章 堰 流 及 闸 孔 出 流81 有一无侧收缩的矩形薄壁堰，上游堰高P1为0.5m， 堰宽L为0.8m，堰顶水头H为0.6m，下游水位不影响堰 顶出流。求通过的流量。 解： 无侧收缩 则 下游水位不影响堰顶出流， 则11= 1s=0.025Hm10.61.220.5H P=w w w .a i da a n .c n 爱答案学习资源网 矩形薄壁堰流量系数0 10.00070.4030.053HmPH=+ 0.60.00070.0430.0530.50.6=+0.468=32 02Qm bgH=320.468 0.8 2 9.80.6=30.77ms=w w w .a i da a n .
2、c n 爱答案学习资源网82 某河流中有单孔溢流坝如图所示。剖面 按WES曲线设计。已知：筑坝处河底高程为 12.20m，坝顶高程为20.00m，上游设计水 位高程为21.31m，下游水位高程为 16.35m，坝前河道近似矩形，河宽B为 100m，边墩头部呈弧形。试求上游为设计 水位时，通过流量Q为100m3/s所需的堰顶宽 度？w w w .a i da a n .c n 爱答案学习资源网 解： 由已知数据可得：21.3120.001.31dHm=120.00 12.207.8Pm=()01000.1 /21.31 12.20100 9.11QUm sB=7.85.951.331.31=为高
3、坝，可忽略行近流速水头，0dHH=w w w .a i da a n .c n 爱答案学习资源网 当时，流量系数为。 对边墩头部呈圆弧形，形状系数无闸墩取 故 侧收缩系数 非淹没取 流量0dHH=0.502dm =0.2ak =()1121n apHknknb= + 1.3112 0.201 b= +0.5241b= 1s=32 102sQmnbgH =w w w .a i da a n .c n 爱答案学习资源网解此方程故320.5240.502 112 9.8 1.31bb= 3.3341.747b=1.747100 1.74730.523.3343.334Qbm+=w w w .a i
4、da a n .c n 爱答案学习资源网83 某电站溢洪道拟采用曲线实用堰，今已知： (1)溢流坝上游设计水位高程为267.85m； (2)设计流量为； (3)相应的下游水位高程为； (4)筑坝处河底高程为； (5)上游河道近似三角形断面，水面宽B为。 已确定溢流坝作成三孔，每孔净宽b为16m；闸墩 头部为半圆形；边墩头部为圆弧形。要求: (1) 设计堰的剖面形状，确定堰顶高程； (2) 当上游水位高程分别是267.0m及269.0m时，所 设计的堰剖面通过的流量各为多少（下游水位低于 堰顶）？ (3) 当通过流量Q为6000 时，计算所需的上 游水位高程。dQ36840/ms 210.5m
5、180m 200m3/msw w w .a i da a n .c n 爱答案学习资源网解： (一）设计堰的剖面形状，确定堰顶高程 1 根据已知资料计算设计水头 （1） 对WES剖面，先假设为高堰，即， 取，（非淹没） 侧收缩系数（2） 式中已知：2 312d sQHmnbg =11.33dP H0dHH=0.502dm =1s=()1121d apHknknb= +3n =w w w .a i da a n .c n 爱答案学习资源网边墩形状系数 2型闸墩在时 ， 代入式（2）得，（3） 代（3）式入（1）式得用试算法由上式求得堰顶高程为16bm =0.1ak =01dHH =0.0125p
6、k =()112 0.13 10.01253 16dH= +1 0.00521dH= ()640 11 0.005210.502 3 16 2 9.8d dHH= 17dHm=267.85 17250.85m=w w w .a i da a n .c n 爱答案学习资源网 验证前面的假定是否正确： 上游堰高 流量系数=0.052是正确的。 又 下游水位低于堰顶，为自由出流。取 是正确的。1250.85 180.070.85Pm=170.854.121.3317dPmH=dm210.5250.8540.55sh = 1s=w w w .a i da a n .c n 爱答案学习资源网2 设计堰的
7、剖面形状 采用WES剖面， 堰顶O点上游三圆弧的半径及水平坐标值为： BO圆弧段：10.500.50 178.5dRHm=20200.20 173.4dRHm=30.040.04 170.68dRHm=10.1750.175 172.975dxHm= = = 20.2760.276 174.692dxHm= = = 30.2820.282 174.794dxHm= = = w w w .a i da a n .c n 爱答案学习资源网OC曲线段： 曲线方程为 即(4) 按（）式算得的坐标值列于下表：2.1182.62191.23860.58540.34330.16221.6450.8830.0
8、45y751x1.86 0.5ddyx HH=1.861.860.860.51722.229xxy =13.69 52211.48 22016.08 72418.65 4265.935143.1851021.39 69.4487.5984.6203.8002818161211w w w .a i da a n .c n 爱答案学习资源网根据表中数值绘得堰顶曲线如解图所示。 值线段： 取坡度，则 确定的坐标： 又 故有0.7am =55=o0.851.85 22.229dyxdx=11 0.7ady dxm=0.851.851 22.2290.7x=w w w .a i da a n .c n
9、爱答案学习资源网 即 反弧半径按下式计算： 式中：上游水位差 代入（5）式得1 0.8522.22928.3480.7 1.85cxm= 1.851.8528.34821.8922.22922.229c cxym=()()max0.250.5drHZ=+?max267.8521.5Z=57.35m=17dHm=()()0.250.5 1757.35r =+?18.58837.175m=?w w w .a i da a n .c n 爱答案学习资源网 取 反弧圆心点O的坐标为： D点的坐标： E的坐标：25rm=()0218055 2cacxxmPyrctg=+oo()28.3480.7 70.
10、8521.8925=+75.634m=0270.852548.85yPrm=0sin75.63425sin5555.155Dxxrm=o0cos45.8525cos5560.189Dyyrm=+=o075.634Exxm=170.85EyPm=w w w .a i da a n .c n 爱答案学习资源网剖面图见解8-3图 （二）当上游水位高程分别是267.0m及269.0m 时，所设计的堰剖面通过的流量。 上游水位为267.0m时，运行水头H为：而 故，查图 8-12得，则下游水位低于堰顶。为非淹没出流267.0250.8516.15Hm= 17dHm= 16.150.95117dH H=1
11、.008,dm m=1.008 0.5020.506m =1s=0.01pk =()118.1512 0.13 10.010.90933 16= +=321 0.9093 0.506 3 162 9.8 18.15Q = 37565.2/ms=w w w .a i da a n .c n 爱答案学习资源网（三）当通过流量为6000 时，计算所需的上 游水位高程。 此时的运行水头为（6） 取 代入（6）式，用试算法得初值3/ms3 20 16000 2sdHm nbg =1s=0.502dm=()0 112 0.13 10.01253 16H= +01 0.00521H= 0115.5Hm=w
12、w w .a i da a n .c n 爱答案学习资源网查图8-12 得代入（6）式，由此再 算得 ，取 注意到，即，故上游水位高 程为015.50.9121,17dH H=0HH=udH =+15.68250.85266.53m=+=w w w .a i da a n .c n 爱答案学习资源网84 某灌溉进水闸为3孔，每孔宽为10m；闸墩头部 为半圆形，闸墩厚为3m；边墩头部为圆弧形，边 墩计算厚度为2m；闸前行进流速 ；其它数据如图 所示。试确定相应于不同下游水位时过闸流量：（1）下游水位高程为17.75m （2） 下游水位高程为16.70m 解：（一）当下游水位高程为17.75m时：
13、 堰型：，11266Pm=18 126Hm=1836H=18m=w w w .a i da a n .c n 爱答案学习资源网 因，故该水闸为宽顶堰流 流态：水流为淹没出流 由此查表84得 流量系数：2.516H0.59s=113 0.360.01 1.2 1.5P HmP H =+ +w w w .a i da a n .c n 爱答案学习资源网 侧收缩系数 中孔 边孔6360.360.0161.2 1.56 =+ +0.3674=141 130.16611 0.2BBP H= +430.110101110310360.26= +0.98=4130.1101011102 2102 260.2
14、6= + + +?0.97=w w w .a i da a n .c n 爱答案学习资源网取加权平均值流量（二）当下游水位高程为16.70m时，为自由出流()11 11n n+=()3 1 0.980.97 3+=0.9767=32 102sQmnbgH =320.59 0.9767 0.3674 3 102 9.86.013= 3414.9/ms=16.70 124.70shm=04.700.780.86.013sh H=0.84s=w w w .a i da a n .c n 爱答案学习资源网 流量系数 侧收缩系数113 0.320.01 0.460.75P HmP H =+ + 2350.320.0120.460.755 =+ + 0.354=041 1311 0.2bb BBP H= +?430.16611101020.25= +?0.958=w w w .a i da a n .c n 爱答案学习资源网 第一次近似计算流量：32 1102sQmbgH =320.84 0.958 0.354 62 9.85= 384.66/ms=0184.661.21/10 7QVm sA=22 0 011 1.2155.07522 9.8HHmg=+=+=w w w .a i da a n .c n 爱答案学习资源网 第二次近似计算流量：,
