【正文】 順便指出，若為多孔無(wú)坎寬頂堰時(shí)，流量系數(shù)應(yīng)為包括側(cè)收縮影響的各孔流量系數(shù)的平均值，可先分別求出中孔及邊孔的流量系數(shù)，然后用加權(quán)平均法求得。解：（1）求閘孔凈寬。上游為八字形翼墻，收縮角θ=45176。由以上計(jì)算，暫按H0=，有＞。將以上求得的m代入基本公式重算H02，得 令H2=，得 故得 H2=。由式（87）得、m均與H有關(guān)，故尖用試算法求解如下：先假定 由試算求H0=。[例84]某進(jìn)水閘底坎為圓角進(jìn)口，共3孔，閘墩頭部半圓形，邊墩?qǐng)A弧形。故所求堰頂水頭H=。（3），相應(yīng)的堰頂水頭H，采用試算法求解如下：設(shè)，～10之間，屬寬頂堰流。由底坎及閘門(mén)形式，并注意到＜＜，采用相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)公式求流量系數(shù)，有 得 （2）當(dāng)時(shí)其閘門(mén)開(kāi)度e,由式（85）即得 因式中與e有關(guān)，故應(yīng)試算求解。P=，孔寬b=，共3孔，閘墩頭部半圓形，邊墩?qǐng)A弧形，平板閘門(mén)控制，下游尾水渠為矩形斷面。 選取過(guò)孔口中心的水平面為基準(zhǔn)面，對(duì)1cc斷面列能量方程 取。故管嘴出流較孔口出流的流量大。因此時(shí)為淹沒(méi)出流，且Z=H1－H2==。甲箱側(cè)壁開(kāi)有一直徑為100mm的圓孔與乙箱相通。水流流態(tài)判別標(biāo)準(zhǔn)淹沒(méi)出流判別方法解題時(shí)，首先要分析水流特征、弄清邊界條件并判別流態(tài)及出流方式，然后根據(jù)問(wèn)題的類(lèi)型采用相應(yīng)公式求解。最后繪出河道水面曲線圖，并將各斷水位標(biāo)于圖中，見(jiàn)例77（b）圖。（2）由測(cè)站4的已知水位Z4=+=,在Z軸上取Z4并作水平線交于F4（Z）～Z曲線，即得相應(yīng)的a點(diǎn)。將偶數(shù)斷面曲線繪于縱坐標(biāo)左側(cè)，奇數(shù)斷面曲線繪于右側(cè)，見(jiàn)例77（a）圖。表710 河道水面曲線計(jì)算表斷面號(hào)Z（m）A(m2)R(m)C(m1/2/s)K(m3/s)104(m)(m/s)0440570014724921249279583010200238306957607301500。（文）[例77]某天然河道，較順直且斷面變化不大，沿流程共設(shè)有四個(gè)水文測(cè)站。 解：按已知水文斷面將流段分為三段，自閘前依次為0，1，2，3斷面，如例76（C）圖所示。 （文）[例76]某河下游建一欄河閘，河床糙率n=，在距閘前0++590，3+090公里處分別設(shè)有三個(gè)水文斷面。以第一流段為例。由內(nèi)插法可得b2=。 解：因是非棱柱體渠道，應(yīng)采用先分段后試算的求解方法。（2）當(dāng)時(shí)，可求得最小不沖允許水深： 當(dāng)渠中水深＞時(shí)，＞，需防護(hù)。渠道與陡槽交界斷面的水深為臨界水深hk.3)水面曲線的計(jì)算：采用分段求和法，即按 進(jìn)行計(jì)算，式中。[例74]一矩形斷面渠道，已知末端接一陡槽，設(shè)計(jì)流量為30m3/s。（2）求時(shí)的單寬流量q，因，故 （3）當(dāng)平坡很短時(shí)，該坡上可能不會(huì)形成水躍，因而便不會(huì)出現(xiàn)緩流。閘孔出流為急流，在長(zhǎng)緩坡渠道中它將以cI型壅水曲線增至臨界水深產(chǎn)生水躍后與下游的均勻緩流段連接。各渠段不同，因而相應(yīng)的h0不同。因?yàn)橛晒曹楆P(guān)系可知：若增大，則必減小，而，顯然只有當(dāng)水躍向上游移動(dòng)時(shí)，才會(huì)減小。（2）各渠段水面曲線型式如例71（b）圖所示?！癋r”法： Fr1＜1，第一渠段上的均勻流段為緩流。（hk也可由圖解法得到，請(qǐng)讀者自已試試）2）判別流態(tài)：“hk”法，因h01＞hk，h02＞hk，h03＞hk，故第一、二渠段上的均勻流段為緩流；第三渠段上的均勻流段為急流。已知。若相等，所設(shè)水位即為所求；若不等，重設(shè)水位，直至相等為止。三、河渠水面曲線的計(jì)算水面曲線的計(jì)算可分為人工渠道和天然河道兩種情況。 由式（65），即得 第七章Ⅰ 解題指導(dǎo)本章的主要任務(wù)是解決棱柱體明渠水面曲線的定性分析及河渠水面曲線的定量計(jì)算問(wèn)題，有關(guān)概念及計(jì)算內(nèi)容較多。由已知的及查圖可得，又因 有 故得 （2）求增加的流量。這一點(diǎn)，在渠道設(shè)計(jì)中必須加以注意。[例63] 一梯形斷面漿砌石渠道，n=，如按水力最佳斷面設(shè)計(jì)，取b=，m=，設(shè)計(jì)流量，試求其設(shè)計(jì)水深及設(shè)計(jì)底坡各為若干。按線性?xún)?nèi)插法得： 或根據(jù)表中數(shù)據(jù)，作出“”曲線（如例62圖）。解（1）求渠道的設(shè)計(jì)流量 即得 =（2）流速校核。Ⅱ 典型例題[例61] 某水廠擬建一矩形斷面引水渠。不外乎變換基本方程的形式，由某些已知水力要素去求另一未知水力要素。在學(xué)習(xí)中，應(yīng)著重注意理解和掌握均勻流基本公式主要物理量間的變化關(guān)系及其水力計(jì)算的類(lèi)型與方法。各管段流量、長(zhǎng)度見(jiàn)例55圖，水塔地，最遠(yuǎn)供水點(diǎn)B、根據(jù)樓房用水要求，管端自由水頭H端=12m。解： （1）求H各管流量 各管流量模數(shù)各管水頭損失 故水頭 （2）定性繪制總水頭線和測(cè)壓管水頭線如例53圖所示（請(qǐng)讀者自行完成水頭線的定量繪制）。彎頭各一個(gè)，水泵的總效率n=，已知流量為50000cm3/s，試求水泵的揚(yáng)程和裝機(jī)容量。其 求解如下。轉(zhuǎn)角，上下游水位差H為4m；上下游水池流速水頭可忽略，；管段長(zhǎng)為8m。此外，各種管道的分類(lèi)也是管道水力計(jì)算中首先就應(yīng)明了的重要概念（各種管道的分類(lèi)情況，詳見(jiàn)表51）。在求解習(xí)題時(shí)，若當(dāng)判別條件沒(méi)有給出時(shí)，就毋須判別流態(tài)，一般可近似按紊流粗糙區(qū)理論求解。雖然減小，但增大，其結(jié)果仍然是增大，而使水頭線變陡（理由可由能量方程和能量損失的原理得出。 解： （1）求以00為基準(zhǔn)面，列166兩斷面的能量方程 取a=，即 由曼寧公式 則 列455斷面的能量方程，不計(jì)其間的沿程水頭損失，得 由等壓面N2N2，有即 將、代①式并整理得 即 （2）求。解：（1）求。水頭損失為 水力坡度 邊壁切應(yīng)力 由以上計(jì)算可見(jiàn)，對(duì)于一般工業(yè)管道，當(dāng)當(dāng)量粗糙度容易確定時(shí)，直接用莫迪圖判別流區(qū)，確定，從而計(jì)算沿程水頭損失甚為簡(jiǎn)捷。對(duì)于明渠而言，因可靠的當(dāng)量粗糙度資料不多，因此一般通過(guò)n來(lái)確定C，然后再應(yīng)用謝才公式進(jìn)行有關(guān)的水力計(jì)算。（2）用不同的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算謝才系數(shù)：1）曼寧公式 2）巴甫洛夫斯基公式，因變數(shù) 故 （3）求1km渠長(zhǎng)上的水頭損失。但應(yīng)注意加溫不能使流態(tài)變?yōu)槲闪鳎驗(yàn)槲闪髂芰繐p失大，反而達(dá)不到預(yù)期的效果。解：（1）求斷面的流速分布 ＜Rek=2000為層流，其斷面流速分布為拋物線 將代入上式整理得 （2）求流速等于斷面平均流速的點(diǎn)的位置。第四章Ⅰ 解題指導(dǎo)運(yùn)用液體，由于其粘性的作用和邊界的影響必產(chǎn)生液流阻力和能量損失，但流態(tài)不同（層流與紊流），其液流的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、流動(dòng)阻力、斷面流速分布以及能量損失的規(guī)律等均截然不同。由于是光滑平板，故可不計(jì)板面阻力。由于射流四周及沖擊轉(zhuǎn)向后的水流表面都是大氣壓，故。另外，在動(dòng)量方程的應(yīng)用練習(xí)中，通常所要求的求水流對(duì)某一建筑物（或物體）的沖擊力，一般是指求在動(dòng)量變化的方向上由動(dòng)量的變化所引起的那部分作用力。通過(guò)上例，我們注意到：（1）若所求出的力為負(fù)值時(shí)，只要說(shuō)明一下該力與原計(jì)算簡(jiǎn)圖中預(yù)先假定的方向相反，而不必去更改原計(jì)算簡(jiǎn)圖中該力的原假定方向，否則，將會(huì)導(dǎo)致運(yùn)算過(guò)程中該力的正負(fù)號(hào)與計(jì)算簡(jiǎn)圖相矛盾；（2）忽略壁面阻力并不意味著忽略水頭損失，不應(yīng)把“阻力”與“損失”在概念上相互混淆；（3）本例屬三大方程聯(lián)立求解問(wèn)題，這在水力計(jì)算中是經(jīng)常遇到的，應(yīng)熟練掌握。 例35 圖解：（1）求、 以過(guò)渠底的水平面為基準(zhǔn)面，對(duì)11和22斷面列能量方程 取且將已知的、和b2代入上式后，經(jīng)整理得到 用試算法求解上式，得 m/s（2）求動(dòng)水總壓力PP2。以O(shè)2O2為基準(zhǔn)面，列155斷面的能量方程 得 （3）求h4=1m處的水股直徑d6。[例34]如例34圖所示的噴水裝置，已知h1=, h2=, h3=，噴嘴出口斷面的直徑d1=，不計(jì)水頭損失，求：①?lài)娮斐隹跀嗝娴钠骄魉?；②最大射高h(yuǎn)max。由于＞0時(shí)，隨的減小而增大，所以此時(shí)小管中的水面上升。由連續(xù)性方程 按表32中的方法選取基準(zhǔn)面、代表點(diǎn)（斷面已知）如圖，取a1=a2=，由恒定總流的能量方程，得 （3）求水流流向。已知各管段直徑d1=34cm，d2=24cm，d3=20cm，d=16cm，斷面平均流速解：由連續(xù)性方程，得 因 由式（33）得 故 [例32]一漸變管如例32圖，管徑d1=25cm，d2=12cm，管軸與水平成30176。正確、恰當(dāng)?shù)刈骱谩叭x”與“三步”，對(duì)于減少未知量，簡(jiǎn)化計(jì)算有著十分重要的意義，現(xiàn)對(duì)其具體應(yīng)用中的一些有關(guān)問(wèn)題分別歸納并列于表3表33中。③解題前，必須先明確“求什么？”，了解所求問(wèn)題的性質(zhì)，類(lèi)型和隸屬關(guān)系。一、恒定總流三大方程求解問(wèn)題的辨識(shí)對(duì)于一個(gè)具體的水力計(jì)算問(wèn)題，怎樣正確地選用方程最為適當(dāng)、可行；遇到需多方程聯(lián)立求解的問(wèn)題時(shí)，如何安排方程的應(yīng)用次序更為簡(jiǎn)捷、合理，這就要求我們能夠準(zhǔn)確地辨識(shí)所求問(wèn)題與各方程之間的關(guān)系。解（1）校核船的穩(wěn)定性，定傾半徑 船底面至浮心的高度為 重心與浮心間的垂直距離 因P＞e,故該船體是穩(wěn)定平衡的。解： 作水平壓力分布圖（a），得 圓柱面上壓力體剖面圖的繪制按：1）根據(jù)曲面的受力特點(diǎn)（浮或壓）先分段；2）繪出各段的壓力體剖面圖；3）依次疊加的步驟進(jìn)行。2=PZ==(3cosθ3b)=(3cos60176。解：1）求圖中1233為等壓面，由基本方（21），從D點(diǎn)依次推算至C點(diǎn)，得 故 =3)求，因 由①－②得 故 =[例22]某引水涵洞進(jìn)口設(shè)矩形閘門(mén)如例22圖，寬b=2m，高L=3m，θ=60176。此時(shí)是否應(yīng)繪制Px分布圖和壓力體剖面圖，應(yīng)由具體情況而定。二、平面上靜水總壓力計(jì)算中應(yīng)注意的問(wèn)題1）圖解法僅適用于矩形受壓面；2）S與A的區(qū)別；3）圖解法應(yīng)先作出受壓面上的壓強(qiáng)分布圖，而解析法則不必