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        堰流的基本型式與基本計(jì)算公式

        2012-10-24 02:03:28朱國(guó)鋒
        黑龍江水利科技 2012年1期
        關(guān)鍵詞:堰頂堰體水頭

        杜 偉,朱國(guó)鋒

        ( 黑龍江省農(nóng)墾經(jīng)營(yíng)紅興隆管理局水務(wù)局,黑龍江 友誼155811)

        在大壩和閘壩水工設(shè)計(jì)中,我們常常會(huì)遇到設(shè)計(jì)堰體并選取適合的堰流形式。作為農(nóng)墾系統(tǒng)的灌排水工程及水庫(kù)工程中,也常遇到堰體設(shè)計(jì)問題,本文簡(jiǎn)述堰流的基本概念與計(jì)算的基本公式。

        1 堰流的概念

        堰流是水流受堰體或兩側(cè)邊墻束窄的阻礙,上游水位壅高,水流經(jīng)過堰頂溢流下泄,其溢流水面上緣不受任何約束而為連續(xù)的自由降落水面的水流狀態(tài)。當(dāng)下游水位超過堰頂并影響其過流能力時(shí)為淹沒堰流,否則為非淹沒堰流。如堰頂寬度小于上游引渠寬度或堰頂設(shè)有邊墩和閘墩等,引起水流的橫向收縮,降低了過水能力,這種堰流叫做有側(cè)收縮堰流,反之為無側(cè)收縮堰流。

        2 堰體水流形態(tài)與類型

        過堰水流的形態(tài)通常根據(jù)堰體厚度δ 與堰上水頭H 的比值的不同而分為3 種類型即:薄壁堰流δ/H <0.67;實(shí)用堰流,0.67 <δ/H <2.5;寬頂堰流,2.5 <δ/H <10,見圖1。

        圖1 堰流類型

        3 計(jì)算公式的代表符號(hào)

        H 和z 分別為堰上水頭和落差。

        H0和z0分別為用來水流速加以修正的堰上水頭和落差,

        來水流速v0取其等于建筑物前面的平均流速,即按公式來定,其中ω 為全部水流的水流斷面面積,見圖2。

        P1和P 分別為上游一同堰壁高度和下游一面堰壁高度。

        b 為堰寬( 堰檻長(zhǎng)度) 。

        圖2 斷面A-A 代表符號(hào)

        4 適用各種堰的基本公式

        式中:m 為流量系數(shù),對(duì)于每一種類型的堰,以及堰的的條件不同時(shí),流量系數(shù)值均不同。

        來水流速v0,側(cè)收縮和下游方面的回淹對(duì)流量Q 的大小起著重大的影響。假如下游方面有回淹現(xiàn)象,則堰利潤(rùn)留成為淹沒堰,淹沒堰不同于不淹沒堰,在后者的情況下,下游自由水面的水位相當(dāng)?shù)停瑢?duì)出流并無影響。

        在作初步計(jì)算時(shí),不淹沒堰的系數(shù)m 之值可以采用下述各值:

        1) 薄壁堰m=0.42。

        2) 無真空的實(shí)用斷面堰m=0.45。

        3) 有真空的實(shí)用斷面堰m=0.50。

        4) 寬頂堰m=0.354。

        圖3 確定每1 m長(zhǎng)的堰上流量圖的曲線圖

        表1 算得的每1 m寬堰上的流量值(即單寬流量)

        [1]原蘇聯(lián)п. г. 基謝列夫. 水力計(jì)算手冊(cè)[S]. 北京:電力工業(yè)出版社,1957.

        [2]崔宗培,徐乾清,吳以鰲,等. 中國(guó)水利百科全書[M]. 北京:水利電力出版社,1990.

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