无坎宽顶堰流,是由于堰孔宽度小于上游引渠宽度,水流受平面上的束窄产生侧向收缩,引起水面跌落而形成的水流现象,具有和宽顶堰流相类似的性质。表8.2.5是对不同进口形式、不同堰孔宽与引水渠宽比值的无坎宽顶堰在自由溢流时的流量系数m,其中已包括侧收缩影响,故在用式(8.2.3)计算流量时,不必再乘侧收缩系数。
图8.2.11
对于多孔无坎宽顶堰流,流量系数m 按下式计算:
式中 n——堰孔数目;
mm——中孔流量系数;
ms——边孔流量系数。
如图8.2.11所示,将中墩的一半当成边墩,然后按墩的形状,从表8.2.5中查出的流量系数即为mm,表中的b/B0用b/ (b+d)代替,b为堰孔宽,d为墩厚。ms则直接按边墩的形状从表8.2.5中查出。表中的b/B0用b/ (b+2Δb)代替。Δb为边墩边缘线与上游引水渠边线之间的距离。
无坎宽顶堰淹没溢流的判别标准仍可采用式 (8.2.17)。淹没系数σs可近似由表8.2.4查出。
表8.2.5
例8.2.1 某河进水闸底板高程与上游河床高程相同(图8.2.12),均为5.0m,闸孔共28个,孔宽10.0m,闸墩厚d=1.6m,墩头为半圆形,边墩为1/4圆弧,圆弧半径r=1.9m,闸上游河宽B0=327.0m,闸全开,上游水位9.0m,当下游水位为5.0m时,求过闸流量。(含侧收缩的流量系数m=0.3688。)
图8.2.12
解:
闸门全开,下游水位与堰顶齐平,故过闸水流为无坎宽顶堰自由溢流,无坎宽顶堰侧收缩系数已计入在流量系数内。因流量未知,可近似用H 代替H0。
按Q=3657.35m3/s推算行近流速:
(www.daowen.com)
与原采用值H=4.0m相差10%,误差较大,需重算。按H0=4.4m计算流量。
按Q=4219.46m3/s推算行近流速:
与拟采用值H0=4.4m相差3%,误差在允许范围,无需再重算。
最后采用无坎宽顶堰自由溢流流量Q=4219.46m3/s,H0=4.4m (若精度不满足要求,可再按H0=4.53m迭代计算一次)。
例8.2.2 同例8.2.1,求下游水位升至8.6m时流量为多少?
解:
由式(8.2.17)知hs≥0.8H0为宽顶堰淹没溢流的判别式。
由例8.2.1知H0=4.4m,0.8H0=3.52m
hs=3.6m>0.8H0=3.52m,故为淹没宽顶堰溢流:
由表8.2.3查得hs/H0=0.82时,淹没系数σs=0.99,堰上总水头仍用自由溢流的H0=4.4m。
按式(8.2.7)计算流量,得:
核算总水头H0值:
与采用值H0=4.4m相差2.7%,可认为成果已够准确,无需重算。否则,应按新得的H0计算hs/H0,然后查σs,计算流量,然后再核算H0。直至误差在允许误差范围内为止。
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