m = m (P1/Hd、H0/Hd,堰上游面坡度) 1.41.3P1/Hd 1.21.11.331.0多项式0.9(1.33)0.80.70.60.50.40.30.20.10.0 堰上游面垂直WES剖面 P1/Hd≥1.33 (高堰) m = f (H0/Hd) 不计行近流速水头 设计流量系数 md= 0.502 H0/Hd =1,m = md =0.502 H0/Hd <1,m < md H0/Hd>1, m > md H0/Hd0.700.750.800.850.900.951.001.05m/md1.41.31.21.11.00.90.80.70.60.50.40.30.20.10.0P1/Hd 1.3310.670.20.33指数 (1)指数 (0.67)指数 (0.2)多项式 (1.33)指数 (0.33)低堰范围 H0/Hd高0.700.750.800.850.900.95m/md1.001.05
P1/Hd <1.33 称低堰,行近流速加大,设计流量系数如图
三、侧收缩系数
用于考虑边墩及闸墩对过水能力影响。 溢流坝都有边墩,多孔溢流坝还有闸墩。边墩和闸墩将使水流发生平面收缩,增大了局部水头损失,降低过流能力。
侧收缩系数ε与闸墩、边墩平面形状,溢流孔数,堰上水头,溢流宽度等因素有关。 按下列经验公式计算
ε = 1-0.2[Ka +(n-1)KP]H0 /nb’
式中:n—— 溢流孔 B—— 每孔宽度
Ka—— 边墩系数 KP—— 闸墩系数
边墩系数Ka与边墩平面形状、行进流速有关,其值越大 ,ε越小,过流能力降低。 圆弧形边墩,当行进水流正向进入溢流堰时,Ka =0.1(与混凝土非溢流坝段邻接的高溢流堰),Ka =0.2(与土坝邻接的高溢流堰);当行进水流非正向进入溢流堰时,Ka 适当加大。闸墩系数Kp与闸墩头部形状,H0/Hd,闸墩头部与堰上游面的相对位置等因素有关。 闸墩头部与堰上游面平齐的高溢流堰
参考右图
0.033H dH292.0 0.267Hd 1 型闸墩 1.41.24型13型2型d0.81型/H 0H0.60.40.20-0.1-0.0500.050.10.15KP dH0.133H2d 92.00.267Hd 2型闸墩
0.292Hd 0.267 Hd 3 型闸墩 0.267Hd 4 型闸墩 0.292Hd
hPh四、淹没系数及下游护坦高程对过流能量影响
试验研究表明, 堰下游可为
自由出流: 过流能力不受下游水位影响 淹没出流: 过水能力降低
原因:当下游水位高过堰顶至某一范围时, 堰顶下游水位高于堰顶,堰下游为淹没水跃,过堰水流受下游水位顶托。
0
H
H0
vP1 v0 0 淹没出流
自由出流
淹没出流对过流能力的影响用淹没系数σs表示,其与hs/H0 、P2/H0 有关。 hs/H0(hs从堰顶算起的下游水深)
hs越大,下游水位的顶托作用越大,过流能力影响越大 P2 /H0 (P2下游堰高)
当下游护坦较高,P2/H0 较小时,即使下游水位低于堰顶,过堰水流也会受下游护坦影响,产生类似的淹没效果,降低过流能力。 hs/H ≤0.15及P2/H0 <2 或hs /H0 >0 H0 P1 vHvP0 hh自由出流 流出硫 淹没出流 1.00.90.80.70.60.400 0.600 0.900 0.900 淹没出流区 hs / H00.50.40.30.20.10.0-0.1-0.2-0.50.00.51.01.52.02.53.03.54.00.990 0.990 0.995 1.000 自由出流区 P2 /H0
五、曲线型低堰的水力设计
水利工程中,河岸式溢洪道或开敞式进水闸,由于地形、地质多方面因素影响,常将底坎作成高度较小的宽顶堰或实用堰。高度较小的曲线型实用堰常能得到比宽顶堰大的流量系数。
这种堰仍按流量基本公式进行水力计算,但其水力特性及流量系数均与高堰有一定区别。 高堰:当P1/Hd ≥ 1.33 ,可略去行进流速
低堰:当P1/Hd < 1.33 ,行进流速水头已不能忽略
1.41.31.21.110.90.80.70.60.50.40.30.20.100.70低堰范围 P1/Hd 1.3310.670.20.33指数 (1)指数 (0.67)指数 (0.2)多项式 (1.33)指数 (0.33)H0/Hd0.750.800.850.900.951.001.05m /md
上游堰高选择
md0.5050.5000.4950.4900.4850.4800.4750.00.20.40.60.8P1 /Hd1.01.21.41.6
设计流量下,流量系数与上游堰高试验曲线如图所示。当P1/Hd < 1.33 ,md 均随P1/Hd减小而减小,P1/Hd < 0.3 左右时,曲线坡度较大,md 迅速减小。因此, P1/Hd > 0.3为宜,以免md减少过小。 下游堰高选择