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宽顶堰流的水力计算
/zhangj/151/show.aspx?id=255cid=32
如图所示,水流进入有底坎的堰顶后,水流在垂直方向受到堰坎边界的约束,堰顶上的过水断面缩小,流速增大,势能转化为动能。同时堰坎前后产生的局部水头损失,也导致堰顶上势能减小。所以宽顶堰过堰水流的特征是进口处水面会发生明显跌落。从水力学观点看,过水断面的缩小,可以是堰坎引起,也可以是两侧横向约束引起。当明渠水流流经桥墩、渡槽、隧洞〈或涵洞)的进口等建筑物时,由于进口段的过水断面在平面上收缩,使过水断面减小,流速加大,部分势能转化为动能,也会形成水面跌落,这种流动现象称为无坎宽顶堰流,仍按宽顶堰流的方法进行分析、计算。
(一)流量系数
宽顶堰的流量系数取决于堰的进口形状和堰的相对高度,不同的进口堰头形状,可按下列方法确定。
1、进口堰头为直角
????????????(8-22)
2、进口堰头为圆角
????????????(8-23)
3、斜坡式进口
流量系数可根据及上游堰面倾角由表选取。
在公式(8-22)、(8-23)中为上游堰高。当≥3时,由堰高引起的水流垂向收缩已达到相当充分程度,故计算时将不考虑堰高变化的影响,按=3代入公式计算值。
由公式可以看出,宽顶堰的流量系数的变化范围在0.32~0.385之间,当=0时,=0.385,此时宽顶堰的流量系数值最大。
比较一下实用堰和宽顶堰的流量系数,我们可以看到前者比后者大,也就是说实用堰有较大的过水能力。对此,可以这样来理解:实用堰顶水流是流线向上弯曲的急变流,其断面上的动水压强小于按静水压强规律计算的值,即堰顶水流的压强和势能较小,动能和流速较大,故过水能力较大;宽顶堰则因堰顶水流是流线近似平行的渐变流,其
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