§10 堰流实验
堰流的水力计算公式均是半经验公式，公式中流量因数等参数都需要由实验得出。至今重要工程中的堰流过流能力等问题，仍然需要通过模型试验确定。堰流实验对于训练工程试验能力是重要的。 10.1 实验目的和要求
1．观察不同?/H的有坎、无坎宽顶堰或实用堰的水流现象，以及下游水位变化对宽顶堰过流能力的影响。
2．掌握测量堰流流量因数m实验技能，并测定无侧收缩宽顶堰的m值。 10.2 实验装置 1．实验装置简图
实验装置及各部分名称如图10.1所示。
123闸门槽1456789H2034P1?0100101112131415图10.1 堰流实验装置图
1．有机玻璃实验水槽 2．稳水孔板 3．可移动水位测针 4．实验堰 5．三角堰量水槽 6．三角堰水位测针与测针筒 7．多孔尾门
8．尾门升降轮 9．支架 10．旁通管微调阀门 11．旁通管 12．供水管 13．供水流量调节阀门 14．水泵 15．蓄水箱
2．装置说明
水位测量——水位测针
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水位测针结构如图10.2所示，测针杆是可以上下移动的标尺杆，测量时固定在支架套筒中，套筒上附有游标，测量读数类似游标卡尺，精度一般为0.1毫米。测针杆尖端为与水面接触点，测量过程中，不宜松动支座或旋动测针。在测量时，测针尖应自上而下逐渐接近水面，当水位略有波动时，可多次测量取平均值。测量恒定水位时，测针可直接安装，如图8.1.1中测针3，也可通过测针筒间接安装，如测针与测针筒6。堰上下游与三角堰量水槽水位分别用测针3与6量测。移动测针3可在槽顶导轨上移动，导轨的纵向水平度在安装调试后应不大于?0.15 mm。 10.3 实验原理
1．堰的分类
根据堰墙厚度或顶长?与堰上水头H的比值不同而分成三种：薄壁堰（?/H＜0.67）；实用堰（0.67＜?/H＜2.5）；宽顶堰（2.5＜?/H＜10）。
实验时，需检验?/H是否在实验堰的相应范围内。 2．堰流流量公式：
32自由出流 qV?mb2gH0 32淹没出流 qV??smb2gH0
3测针杆游标6处刻度线重合，读数为3.260游标标尺杆游标尺套筒读数为3.00游标4103测针杆0微调旋纽支座410图10.2 水位测针
由自由出流流量公式知，只要测定qV、H0，则可得出堰流流量因素m值。 3．堰流流量因数经验公式： 直角进口宽顶堰
m?0.32?0.013?P1H (当P1H?3时，m=0.32) 0.46?0.75PH1
4．堰上总作用水头
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本实验需测记渠宽b，上游渠底高程?2、堰顶高程?0、宽顶堰厚度?、流量qV、上游水位?1及下游水位?3。进而按下列各式计算确定上游堰高P1、行近流速v0、堰上作用水头H和总作用水头H0：
P1??0??2
v0?qV
b(?1??2)H??1??0
H0?H?10.4 实验步骤
2?v02g
1.把设备各常数测记于实验表格中（三角堰的常数A，b及高程）。 2.移动测针筒分别测量堰底高程、堰顶高程、堰的厚度，并记录下来。
3.根据实验要求，调节阀门13（由小到大），使之形成堰下自由出流，同时满足2.5<δ/H<10，即堰顶水头3 5.待三角堰和测针筒中的水位完全稳定后（需待5分钟左右），测记测筒中水位。 6.改变进水阀门开度（其中一种造成下游水深高于堰高），测量5个不同流量下的实验参数。 10.5 数据处理及成果要求 1．记录有关信息及实验常数 实验设备名称：__________________ 实验台号：_________ 实 验 者：______________________ 实验日期：_________ 渠宽b＝ ?10-2m； 宽顶堰厚度?＝ ?10-2m； 上游渠底高程?2＝ ?10-2m；堰顶高程?0＝ ?10-2m； 上游堰高P1＝ ?10-2m； 三角堰流量公式为 qV?A(?h)B ?h??01??00 其中，三角堰顶高程?00＝ ?10-2m；A= ；B= 。 121 2．实验数据记录及计算结果（参表8.1.1） 3．成果要求 对堰流流量因数m的实测值与经验值进行分析比较。 10.6 分析思考题 1．量测堰上水头H值时，堰上游水位测针读数为何要在堰壁上游（3～5）H附近处测读？ 2．为什么宽顶堰要在2.5＜?/H＜10的范围内进行实验？ 122 表8.1.1直角进口宽顶堰流量因数测记表 实三角堰上游验水位 次?01 /10-2m 数 1 2 3 4 5 堰上游水位 ?1 /10-2m 堰下游水位 ?3 /10-2m 实测流量qV /(10-6m3/s) 堰顶水头 H /10-2m 流速水头 2v0 2g/10-2m 堰顶总水头 H0 /10-2m 流量因数 下游水位m 超顶高 实经hs 测验/10-2m 值 值 行近流速v0 /(10-2m/s) 校核 hs/ h0<0.8 123