流體力學(xué)泵與風(fēng)機(jī)8明渠流動(dòng)、堰流和滲流ppt-資料下載頁(yè)
2024-12-08 04:59本頁(yè)面
【正文】 深 h及下游水位高出堰頂?shù)母叨?hs (當(dāng)下游水位較高時(shí)，如圖中的虛線所示 )、堰前行進(jìn)流速 v0等。 ? 堰流基礎(chǔ) 66 堰與堰流分類 堰流基礎(chǔ) 67 圖 堰流分類 堰流基礎(chǔ) 68 上述三種堰又可按以下特征進(jìn)行分類： 按堰坎在平面上的位置分為：垂直于水流軸線方向的正交堰 (見(jiàn) 圖 )(或稱為直堰 )，與水流斜交的斜堰(見(jiàn) 圖 )，與水流相平行的側(cè)堰 (見(jiàn) 圖 )。 圖 直堰、斜堰與側(cè)堰 堰流基礎(chǔ) 69 按堰口的形狀分為：矩形堰 (見(jiàn) 圖 )、三角堰 (見(jiàn)圖 )、梯形堰 (見(jiàn) 圖 )及曲線型堰 (見(jiàn) 圖 )。 圖 矩形堰、三角堰、梯形堰及曲線型堰 堰流基礎(chǔ) 70 按水流行近堰體的條件分為：無(wú)側(cè)收縮堰和有側(cè)收縮堰。當(dāng)矩形堰寬度 b等于引水渠寬度 B時(shí)為無(wú)側(cè)收縮堰(見(jiàn) 圖 )，否則為有側(cè)收縮堰 (見(jiàn) 圖 )。 圖 無(wú)側(cè)收縮堰和有側(cè)收縮堰 堰流基礎(chǔ) 71 按下游出流是否影響泄流能力而分為：非淹沒(méi)堰和淹沒(méi)堰。堰流與下游水位的銜接關(guān)系是一個(gè)重要的因素。當(dāng)下游水深足夠小，不影響堰流性質(zhì) (如堰的過(guò)水能力 )時(shí)稱為自由式堰流 (見(jiàn) 圖 )；當(dāng)下游水深足夠大時(shí)，下游水位影響堰流性質(zhì)，稱為淹沒(méi)式堰流 (見(jiàn) 圖 )。 圖 自由式堰流和淹沒(méi)式堰流 堰流基礎(chǔ) 72 薄壁堰、實(shí)用堰和寬頂堰的水流特點(diǎn)是有差別的，由于 的量變引起一定程度的質(zhì)變。這種差別是堰流邊界條件不同引起的。同時(shí)，他們也有共性，即都是可不計(jì)沿程水頭損失的明渠緩流的溢流。這種共性決定了三種堰流具有同一結(jié)構(gòu)形式的基本公式，而差異表現(xiàn)在某些系數(shù)數(shù)值的不同上。 現(xiàn)在以寬頂堰為例如圖 ，應(yīng)用能量方程推求堰流計(jì)算的基本公式，為： 式中： 稱為流量系數(shù)。 H?2302 HgmbQ ?mkkm ,1 ?? ?（式 ） 堰流基礎(chǔ) 堰流基本公式 73 堰流基礎(chǔ) 74 ※ 滲流概述 ※ 流體在孔隙介質(zhì)中的流動(dòng)稱為滲流。在土建工程中滲流主要是指水在地表以下的土壤或巖層中的流動(dòng)，亦稱地下水運(yùn)動(dòng)。 水在土壤中的滲流現(xiàn)象是在水與土壤相互作用下形成的。土壤中水的存在狀態(tài)可以分為汽態(tài)水、附著水、薄膜水、毛細(xì)水和重力水。除重力水之外，其他狀態(tài)的地下水都不可能在土壤孔隙中流動(dòng)。重力水是指充滿在土壤孔隙中，受重力作用而在孔隙中流動(dòng)的水。土壤的透水性直接影響水流運(yùn)動(dòng)。土壤都是透水的。不透水層是指透水性非常小，與鄰近土層的透水性能相比可以忽略不計(jì)的土層。土壤的滲透性主要取決于土壤的顆粒組成，根據(jù)其在整個(gè)滲流空間有無(wú)變化，可將土壤分類。透水性能與各點(diǎn)位置無(wú)關(guān)的土壤，稱為均質(zhì)土壤，否則為非均質(zhì)土壤。在均質(zhì)土壤中，滲透性與滲流方向無(wú)關(guān)的土壤，稱為各向同性土壤，否則稱為各向異性土壤。 滲流概述 滲流基本概述 75 滲流簡(jiǎn)化模型 滲流概述 76 18521855年法國(guó)工程師達(dá)西總結(jié)出滲流水頭損失與滲流流速、流量之間的基本關(guān)系式，即達(dá)西定律。 達(dá)西實(shí)驗(yàn)裝置如 圖 ，一上端開口的直立圓筒，內(nèi)裝顆粒均勻的砂土，上部由進(jìn)水管 供水，并用溢流管 以保持水位恒定，滲透過(guò)砂體的水通過(guò)底部濾水網(wǎng) 流入容器 ，并由此測(cè)定滲流流量。筒側(cè)壁裝有兩個(gè)間距為 的測(cè)壓管，用以測(cè)量 11斷面和 22斷面上的滲透壓強(qiáng)。由于達(dá)西實(shí)驗(yàn)中的滲流流速很小，流速水頭可以忽略，因此 11和 22斷面的測(cè)壓管水頭差 就是滲流在長(zhǎng)度的水頭損失 ，其水力坡度 為 AB CDllH?Wh JlhhlhJ W )( 21 ??? （式 ） 達(dá)西定律與裘皮依公式 滲流概述 77 圖 達(dá)西實(shí)驗(yàn)裝置 滲流概述 78 滲流概述 79 滲流概述 80 井是汲取地下水和降低地下水位的取集水構(gòu)筑物。在地表下面潛水含水層中開鑿的井，稱為普通井或潛水井。含水層位于兩個(gè)不透水層之間，頂面的壓強(qiáng)大于大氣壓強(qiáng)，這樣的含水層是承壓含水層，汲取承壓地下水的井，稱為承壓井或自流井。井管貫穿整個(gè)含水層，井底直達(dá)不透水層的井稱為完整井（完全井）。井底未達(dá)到不透水層的井稱為非完整井（非完全井）。 井和井群 滲流概述 81 普通完整井 水平不透水層上的普通完整井（ 圖 ）。井的直徑為 50～ 1000mm，井深 200m，深者可達(dá) 1000m以上。 圖 普通完整井 滲流概述 82 滲流概述 83 滲流概述 84 自流完整井 圖 自流完整井 （式 ） （式 ） 滲流概述 85 井群 如有多口井共同工作，各井之間距又遠(yuǎn)小于影響半徑，這時(shí)各井之間的地下水流會(huì)互相影響。這些同時(shí)工作的井稱為井群，如圖 。在土建中，通常是利用井群來(lái)降低地下水位，在城市供水系統(tǒng)中也常用井群來(lái)取水。 圖 井群 滲流概述 86 滲流概述 87 【 本章小結(jié) 】 本章首先提出了明渠流動(dòng)的概念、特點(diǎn)及幾何性質(zhì)，明渠流動(dòng)狀態(tài)的判別方法，給出了明渠均勻流和非均勻流方程；然后介紹了堰流的特征、分類及基本公式；最后對(duì)滲流及其簡(jiǎn)化模型、井和井群等的基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行了介紹。要求熟練識(shí)記明渠流動(dòng)的基本概念，掌握明渠均勻流基本公式并能夠熟練運(yùn)用其進(jìn)行水力計(jì)算，能夠熟練運(yùn)用明渠流動(dòng)狀態(tài)的判別方法進(jìn)行流態(tài)判別，了解明渠非均勻流微分方程，具備初步分析明渠非均勻漸變流水面曲線的能力；熟練識(shí)記堰流、滲流及井和井群的基本概念，能夠進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算工作。 小 結(jié)
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