-
堰流
鎖定
水利工程中,為防洪、灌溉、航運、發電等要求,需修建溢流壩、水閘等控制水流的水工建築物。例如,溢流壩、 水閘底檻、橋孔和無壓涵洞進口等。堰是頂部過流的水工建築物。
- 薄壁堰
- δ/H<0.67
- 斷面堰
- 蓄水擋水構
- 相關概念
- 閘孔出流
堰流堰流與閘孔出流
閘孔出流:過堰水流受閘門控制時,就是孔流。
堰流和閘孔出流是兩種不同的水流現象。它們的不同點在於堰流的水面線為一條光滑曲線且過水能力強,而孔流的閘孔上、下游水面曲線不連續且過水能力弱。它們的共同點是壅高上游水位;在重力作用下形成水流運動;明渠急變流在較短範圍內流線急劇彎曲,有離心力;出流過程的能量損失主要是局部損失。
相對性: 堰流和孔流是相對的,堰流和孔流取決於閘孔相對開度,閘底坎及閘門 (或胸牆 )型式以及上游來流條件(漲水或落水) 。
堰流及孔流是水利工程中常見的水流現象,其水力計算的主要任務是研究過水能力。它包括堰閘出流水力特性和堰閘水力計算。
堰流堰流分類
堰流按比值分類
(1)薄壁堰:堰頂厚度與堰前水頭比值小於0.67。水流越過堰頂時,堰頂厚度不影響水流的特性。根據堰上的形狀,有矩形堰、三角堰和梯形堰等。
(2)實用斷面堰:堰頂厚度與堰前水頭比值介於0.67與2.5之間。堰頂厚度影響水舌的形狀。它的縱剖面可以是曲線,也可以是折線形。
堰流按作用分類
按上游渠寬對過堰水流的收縮作用分為:上游渠寬B大於堰寬b的有側收縮堰,B=b時的無側收縮堰。按下游水位對過堰水流的淹沒作用分為:自由堰流和淹沒堰流。當一定流量流經堰時,若下游水位較低(墹<0),下游水位不影響上游水位,稱為自由堰流;若下游水位較高(墹>0),下游水位影響上游水位,稱為淹沒堰流。
[1]
堰流流量計算
堰流流量公式為
式中H0=H+v02/2ɡ;
m0為計及趨近流速水頭v02/2ɡ的流量係數;
ε為側收縮係數,與引水渠及堰的尺寸有關,亦由實驗求得,當無側收縮時,ε=1;
σ為淹沒係數,一般分別按薄壁堰、實用斷面堰和寬頂堰由實驗求出σ與墹/H0的關係,當為自由堰流時,σ=1;
ɡ為重力加速度。
薄壁堰 主要用作量測流量的設備,在距離堰壁上游三倍以上水頭的地方測出水頭H,可直接計算流量。堰口為矩形的無側收縮自由薄壁堰的流量公式為
堰流工程應用
堰流實用斷面堰
主要作為蓄水擋水構築物的溢流壩和淨水構築物的溢流設備,用途較廣,形式多樣。低溢流堰的堰身斷面常為折線形;而用混凝土修築的中、高溢流堰的堰身則做成適合水流情況的曲線形。 流量係數m,根據堰頂剖面外形而採取不同值。沿用較廣的克-奧曲線型剖面,適用於H1/H≥3~5的高堰,流量係數m=0.49。美國WES標準剖面,其設計水頭的流量係數m=0.502。實驗流量計算也要考慮上游收縮和下游淹沒條件。
[1]