1、工程水力學 復習要點 液體得主要物理性質 連續(xù)介質、密度、粘滯性、壓縮性、表面張力 一、水躍復習要點 1、棱柱體水平明渠得水躍方程 2、共軌水深得計算 3、水躍躍長得計算 1、一、水躍得概念 水躍（hydraulic jump）:就是明槽水流從急流狀態(tài)過渡到緩流狀態(tài)時水面突然躍起得局部水 力現(xiàn)象。 水躍得分區(qū)旋滾區(qū):水躍區(qū)域得上部呈飽攙空氣得表面旋滾似得水渦。 主流區(qū):水躍區(qū)域下部為在鉛直平面內(nèi)急劇擴張前進得水流。 急流區(qū)水躍區(qū)域緩流區(qū) 1 水躍長度1主流區(qū) 水躍區(qū)得幾個要素 躍前水深躍前斷面（表面旋滾起點所在過水斷面）得水深； 躍后水深躍后斷面（表面旋滾終點所在過水斷面）得水深;水躍高度a=

2、h “h， 水躍長度躍前斷面與躍后斷面之間得距離 二、水躍得基本方程 1、水躍函數(shù) 2.水躍得基本方程 J斛二 J0) 式中 況、必,分別為躍前水深、躍后水深,稱為共軌水深，即對于某一流量0具有相同得 水躍函數(shù)J(溝)得那兩個水深，即為共軌水深 三、水躍得形式 臨界水躍:當=%時,水躍得躍首剛好發(fā)生在收縮斷而上，躍后水深等于下游水深, 稱為臨界水躍。 Al 遠離式水躍:當c0吒時，水躍發(fā)生在收縮斷而之后，躍后水深大于下游水深,稱為遠 離式水躍。 t時，當下游水深大于臨界水躍得躍后水深時，水躍淹沒收縮斷而，稱 淹沒水躍:當 1、概述 堰與堰流:無壓緩流經(jīng)障壁溢流時，上游發(fā)生壅水，然后水面跌落,這

3、一局部水力現(xiàn)象稱為堰流 (Weir Flow);障壁稱為堰。 堰流得基本特征咼 1、堰頂水頭H； 2、堰寬広 3、上游堰髙P、下游堰髙Pl； 4、堰頂厚度氏 5、上、下水位差z; 6、堰前行近流速0。 堰得分類 薄壁if (sharp-crested weir)( /詢專吠品 用迭代法求解Q,第-次取片H Q尿H抄酈2舷 Z渝 %i=諸亦孚= 第二次近似，取 礦曲凈2+器=2.o 畑廣爲欝司如$ 第三次近似，取 ?V| L 備= 2.045 叫疔 29x(204 鏟=8.48m3/s %)(2)_3.48-8.46 _0 02 気)(2) _g蕊 緲 一注一叫一0102 本題訃算誤差限值定為1

4、%,則過堰流量為。=0(3)=8、48m3/s (5)校核堰上游流動狀態(tài) 妒諾嚴啲42m加品惴=0741 上游來流為緩流，流經(jīng)障壁形成堰流，上述訃算有效。用迭代法求解寬頂堰流量髙次方程，就是 一種基本得方法，但計算繁復，可編程用計算機求解。 三、泄水建筑物下游得水流銜接與消能復習要點 泄水建筑物下游得水流特性表現(xiàn)為:流速高、水深小、單寬流量大、能量集中。下泄水流對 河床具有極大得破壞性,直接威脅大壩本身得安全。 底流消能得水力計算 挑流消能得水力計算 底流式消能(underflow energy dissapition)在建筑物下游采取一定得工程措施，控制水躍發(fā)生 得位置，通過水躍產(chǎn)生得表面旋

5、滾與強烈得紊動來消除余能。 挑流式消(ski-jump energy dissapition)將水流挑射至遠離建筑物得下游，使下落水舌對河 床得沖刷不會危及建筑物得安全。下泄水流得余能一部分在空中消散，大部分在水舌落入下 面流式消能(surface flow energy dissapition) 將下泄得高速水流導向下游水流得上層，主流與河床被巨大得底部旋滾隔開。余能主要通過 水舌擴散，流速分布調(diào)整及底部旋滾與主流得相互作用而消除 9、1底流消能得水力計算 泄水建筑物下游收縮斷面水深得計算 :泄水建筑物下游水躍得位置及其對消能得影響 :控制水躍位置得工程措施 例題 某WES堰，頂設計水頭Hd

6、 = 3、2 m,設計水頭下溢流堰流量系數(shù)加d =0、502,流 速系數(shù) 為0、95,上下游堰高均為30 m,下游水深hi = 4、6 in。 (1)不考慮側收縮影響，求通過溢流堰得單寬設計流量g ； (2)判斷通過設計流量時，堰下游水流銜接形式，若需要建消能工,則進行挖深式消能池得水力 計算。 解 1、判斷溢流壩下游水流銜接形式 為了判斷溢流壩下游水流銜接形式，先計算下游收縮水深he及其共軌水深he”. 可用査圖法或迭代法。 解法一:采用查圖法計算he及he” (1) 計算堰頂水頭作用下通過溢流堰得單寬流量當不計側向收縮影響及行進流速水頭時，由 實用堰流量公式可得Q 因下游水位低于堰頂，溢濾

7、堰粧T出疵帚喪系數(shù)處=1、0 O 于就是 q 二 1.0 x0.49 x72x(9.8m/s2) x(3.2m)3/2 =12.42 m2/s (2) 計算臨界水深hk 對于矩形斷面有k g，故 Ho En = /. + P, a H + P、= (3.2 + 30)m = 33.2m 因為溢流壩較高，行近流速東頭可以念略不計 査圖計算he及he” 電=竺巴=13.248 hk 2.506 in 0.95 及參 變量 査矩形斷面渠道收縮水深及其共純水深求解圖得冬=207=3.0 于就是收縮水深 hc =冬血=0.207x 2506m = 0.519in It= 3.0 x2.506m = 7.

8、518m 加得共馳水深x k 題目 某溢流壩共7孔海孔凈寬b = 6 m,閘墩厚度d =1、8 nio溢流壩頂高程為161 m,設計水位為 167、15 m,流量系數(shù)m = 0. 49,收縮系數(shù)1=0、95,挑坎為連續(xù)式，坎頂高程為111、0,挑角 = 28汴游河床高程為102 m,巖基沖刷系數(shù)為k 10( n類巖)，下游水深為7、0 nu試估算 挑流射程及沖刷深度并檢査沖刷坑就是否危及大壩安全。 167、 15 解 本題首先確定在設計水位167. 15 m時溢流壩下泄流量Q ;然后進行挑流射程L及沖刷 坑深度佰得估算，最后進行沖刷坑后坡i得驗算。 挑流射程L為空中射程L0與水下射程L1之與。

9、若忽略坎頂水深hl ,則空中射程 A0及水下射程L1可分別按以下計算式估算：# 1、溢流壩下泄流量Q得 因溢流壩較高行近流速水 r .q / _( + 瓜 i ( _ h)= O 品咄%喙詁呦一161盹誡+礙坷噺 光了 1F gcosP 游水位較低，溢流壩為自由泄流，故下泄流量計算式為: 門_. f fu3/2 Q = 0.95 x 0.49 x 7 x 6mJ2x9.8nVs2 x(6.15 m)5/2 2、缽1觥傑鈍堵fe算3/ 為了計算水下射程先計疝確由腺冷ts 沖刷坑深度估算式為：ts = E0水得彈性模量,E0 =2、04 109 N/m2 ; E管壁得彈性模量; D管徑（m）； d

10、一管道壁厚（m） 2）水擊壓強得計算 間接水擊壓強計算公式：（用水擊聯(lián)鎖方程求解初估用下式） T CV T P . 緲=妙珂于塑丄嚴 式中:及閥門關閉時間； Tr =2l/c水擊波相長； vO水擊前得管中流速。 4、水擊危害得預防 1、設置空氣室，或安裝具有安全閥性質得水擊消除閥； 2、設置調(diào)壓塔:減小水擊壓強及縮小水擊得影響范圍； 3、延長閥門關閉時間;（緩閉止回閥） 4、縮短有壓管路得長度;（用明渠代替） 5、減小管內(nèi)流速（如加大管徑）。 五、滲流復習要點 概念 滲流得基本定律滲流得基本方程式 1、滲流簡化模型（滲流模型假設） 1）滲流簡化模型得定義忽略土壤顆粒得存在，認為水充滿整個滲流空間，且滿足: 對同一過水斷面,模型得滲流量等于真實得滲流量。 作用于模型任意面積上得滲流壓力，應等于真實滲流壓力。 模型任意體積內(nèi)所受得阻力等于同體積真實滲流所受得阻力。 2、滲流得基本定律達西定律 達西定律說明:在某一物質介質得孔隙中，滲流得水力坡度與滲流流速得一次方成正比，因此 亦稱滲流線性定律。 達西定律適用范圍:達西定律只適用于軽滲流 六、高速水流復習要點 高速水流得定義、特性及水力學問題 泄洪消能高速水流脈動壓強及流體誘發(fā)振動高速摻氣水流泄洪霧化 七、相似原理及模型試驗基