【正文】 。由題意知，上游可寬B0=b+2a=+21=,又 查表得流量系數(shù)，由無坎寬頂堰流量計(jì)算式，即得過堰流量 由以上計(jì)算可見，當(dāng)其它條件不變時(shí)，減小堰高P，可增大堰的過流能力（讀者可自行分析其原因）。因下游接一陡坡渠道，下游為急流，故過閘水流為寬頂堰自由出流，當(dāng)P=，H=hP==，流量系數(shù) =因n=1，八字形翼墻可查得，故側(cè)收縮系數(shù) 由式（87）得 解得閘孔凈寬：b=（2）求P=0時(shí)的過堰流量。試求：①當(dāng)坎高P=，流量時(shí)的閘孔凈寬；②若保持孔寬不變，但坎高P=0時(shí)的過堰流量。計(jì)算厚度a=1m。[例85] 某單孔引水閘如例85圖，閘室后接—＞的陡坡渠道。據(jù)查表得，因淹沒影響，應(yīng)重算： 復(fù)核總水頭 按H0=，得 ＞為淹沒出流，查得 再逼近一次： = 以上兩次計(jì)算所得流量很接近。即求得閘前水深 （2），閘底坎淹沒，因上游渠內(nèi)水深不變，則H=。 復(fù)核m，值： 故H=。查得 即＜=。設(shè) H1= ＜另設(shè) H2= 故得 H=。因水頭未知，不能判別堰型，暫按寬頂堰計(jì)算，待求出H后復(fù)核堰型是否與假定相符。閘前后渠道均為矩形斷面，其它條件見例84圖。因此，在水力計(jì)算中，沒有足夠的理由，不應(yīng)隨便忽略行近流速的影響，以免造成較大的誤差。顯然，若所設(shè)H不能滿足已知流量的要求時(shí)，則應(yīng)重設(shè)H，依以上步驟繼續(xù)試算，直到滿意為止。邊墩的形狀可查得，由閘墩的形狀及可查得，由式（88）得側(cè)收縮系數(shù) 故 第二次逼近：由已求得的流量計(jì)算的近似值 因 ＞ 故 第三次逼近： ＞為淹沒出流，查得 第四次逼近： ＞為淹沒出流，查得 因Q4與Q3相當(dāng)接近，故可認(rèn)為當(dāng)且該流量與已穩(wěn)中有降流量相差甚小（）。其流量系數(shù) 因堰前過水?dāng)嗝娌淮?，?yīng)計(jì)入行近流速的影響，可應(yīng)用“”逐次逼近法“計(jì)算。由，查圖可得，且 即得 故滿足上述流量要求時(shí)所需的閘門開度。設(shè)e= ＜為閘孔出流，由，查表得。又由于堰前水頭較大、開啟度較小，為簡化計(jì)算，不計(jì)行近流速水頭，即取H0≈H，則有 ＞，故為閘孔出流。試求：①3孔閘門開度均為2m時(shí)的泄流量；②若保持泄流量不變時(shí)，閘門的開度為多少？③流量和其它和其它條件不變，但為堰流時(shí)，其堰頂水頭應(yīng)為若干？ 解（1）因＜，故為閘孔出流。[例83] 某泄洪閘底坎為直角進(jìn)口的平頂堰，如例83圖。因 （2）在孔口尺寸及流量系數(shù)一定時(shí)，欲使Q不變，其作用水頭應(yīng)不變，由上可知 即得 由本例可見，當(dāng)箱內(nèi)液面壓強(qiáng)不為大氣壓時(shí)，其作用水頭將發(fā)生變化。由題意知，水流為薄壁孔口自由出流＜，為小孔口。[例82] 如例82圖所示的密閉水箱，已知H1=，h=，側(cè)壁有孔徑d=20mm的圓形薄壁孔口，流量系數(shù)。以箱底為基準(zhǔn)面，列1cc斷面的能量方程，得 令整理上式得 ①而 所以 ②以②代①，有 將，代入上式，即得真空高度 顯然，管嘴內(nèi)形成一定的真空高度，增大了作用水頭?？卓谖恢?、直徑、邊緣情況均未變，則不變，故 （3）求甲箱外側(cè)短管長的泄流量及管嘴出流時(shí)的管內(nèi)真寬度。孔口邊緣距最近的邊界距離h=，故h＞3d=3=，為完全完善收縮，取，則 因 故可忽略行近流速水頭，即H0≈H，得 （2）求當(dāng)H2=。當(dāng)為恒定流時(shí)，問：①乙箱無水時(shí)，孔口的泄流量為多少？②乙箱水深H2=，孔口泄流量為多少？③在甲箱外側(cè)裝一與孔口等徑的35cm長圓柱形短管時(shí)，泄流量又為多少？若管長為10cm，流量有何變化？當(dāng)為管嘴出流時(shí)，管嘴內(nèi)真空高度為若干？解：（1）求乙箱無水時(shí)孔口的泄流量。Ⅱ 典型例題[例81] 甲、乙兩水箱如例81圖。堰流底坎為平頂堰＞薄壁堰＜對(duì)矩形、梯形有 hs＞0 ＜實(shí)用堰＜＜ 不同剖面形狀，判別界限不同，可查有關(guān)冊(cè)克奧 hs＞0剖面 ＜（）k底坎為曲線型堰＞寬頂堰＜＜10＞H（或Z），求閘孔出流底坎為平頂堰＜說明： 已知條件中帶括號(hào)者與待求量有關(guān)，計(jì)算中往往先假定該值，用試算法求解底孔為曲線型堰＞0（一般為自由出流情況）矩形薄壁堰和無坎寬頂堰公式形成與式（87）略有不同；直角三角形薄壁堰常用Q=[適用于P≥2H，B≥（3～4）H]；梯形薄壁堰常用Q=[適用于]?，F(xiàn)將各種流態(tài)及淹沒界限的判別標(biāo)準(zhǔn)、問題類型等歸納于表81，表81 孔流、堰流流態(tài)判別及問題類型水流流態(tài)判別標(biāo)準(zhǔn)淹沒出流判別方法問題類型薄壁小孔口出流在液面下出流 已知（或Z），求；已知，求H（或Z）；已知（或Z），求d；已知。它們反映了孔流和堰流流態(tài)下，水流條件和邊界條件對(duì)建筑物過水能力的影響。 第八章Ⅰ 解題指導(dǎo)孔流和堰流都是局部流段內(nèi)流線急劇彎曲的急變流，其水力計(jì)算的共同特點(diǎn)是能量損失以局部損失為主，沿程損失可以忽略。（7）過c點(diǎn)以的斜率作直線交于F1（Z）～Z曲線于d點(diǎn)，d點(diǎn)對(duì)應(yīng)的水位即為測站1的水位，得到Z1=。（5）過a點(diǎn)以的斜率作直線交于F3（Z）～Z曲線于b點(diǎn)，過b點(diǎn)作水平線交縱軸于Z3=，即為測站3的水位。按 將各直線斜率計(jì)算見表712。本例取。表711 實(shí)測斷面資料表測站1測站2Z(m)A（m2）B（m）Z（m）A（m2）B（m）132821504576296320540128419293922262283455測站3測站4Z(m)A（m2）B（m）Z（m）A（m2）B（m）124017803268228245370149021564036380406440解：按原河道的四個(gè)水文測站斷面，采用艾斯考夫圖解法進(jìn)行計(jì)算如下：（1）根據(jù)各斷面資料，分別求出各測站不同水位時(shí)的斷面函數(shù)值F（Z），河道按寬淺式處理即取，故 （2）按一定的縱橫比例，繪制各測站的F（Z）～Z關(guān)系曲線。現(xiàn)因在測站4下游建橋。當(dāng)多年平均流量時(shí)，下游測站4的水位。各水文站實(shí)測斷面資料見表711。取a=，按式（715），列表（表710）試算如下：根據(jù)表中計(jì)算結(jié)果，繪制該河道水面曲線并標(biāo)出三個(gè)水文斷面處的水位，如例76（c）圖。閘前為壅水曲線。用試算法分別確定上游三個(gè)水文斷面的水位，并繪制其水面曲線。各斷面的ZA，ZR關(guān)系曲線郵例76（b）圖。 表79 水面曲線計(jì)算表斷面b(m)h(m)A(m2)x(m)R(m)C(m1/2/s)(m/s)Es(m)112233斷面（m） (m)112233 由表中結(jié)果知，進(jìn)口斷面水深h3=。已知 假設(shè)，同理可算得：，故 則 可見已滿足要求。（3）計(jì)算。（2）計(jì)算方法。設(shè)從出口斷面起各斷面的水深和底寬分別為hhh3和bbb3。（1）分段。當(dāng)時(shí)，試求過渡段時(shí)口斷面水深為若干。[例75] 某渠道有一矩形斷面過渡段，寬度沿水流方向漸縮，如例75圖所示。表78 水面曲線計(jì)算表斷面號(hào)1122334455667788由表中數(shù)據(jù)，繪制水面曲線如例74圖。因是緩流，故控制斷面在下游，即取末端為控制水深，向上游逐段推算，直至推算到為止。渠道上端無干擾，故上游應(yīng)可以均勻流水面線N1N1為漸近線；渠道末端接陡槽，則陡槽前水流加速，水深減小，因而形成bI型降水曲線。要求：①計(jì)算陡槽前非均勻流段的水面曲線；②若渠道不沖允許流速，確定陡槽前需防護(hù)的渠段長度。如上例中閘門下緣至收縮斷面之間的一段水面曲線就屬此類型。進(jìn)入平坡的急流只能以很短的c0型曲線壅至跌坎后泄出（如圖示）。因渠段較長，故c0型曲線末端將以水躍的形式通過與本段下游的b0型降水曲線相連接。由于第一渠段末端接一陡坡，因而水流加速向陡坡急流過渡，必形成水跌，即兩坡交界面上游應(yīng)以bI型曲線經(jīng)交界斷面水深與下游陡坡首端的bII型降水曲線相連接。3）水面曲線類型分析：第一渠段為緩坡，由于閘門的阻擋作用，使得閘前形成aI型壅水曲線與上游N1N1線銜接。第一段＜，故＞；第二渠段＞，故＜；第三段=0，無，據(jù)此，繪出各渠段相應(yīng)的NN和KK線如例73圖所示。①定性分析水面曲線；②若ee斷面水深he=，求單寬流量；③若平坡段很短，則水面線是否變化？解：（1）水面曲線定性分析：1）確定各渠段的NN線和KK線：由于流量、斷面形狀及尺寸不變，故各渠段的hk相等。順便指出：在水躍的分析與計(jì)算中，應(yīng)注重對(duì)J（h）～h曲線的意義和特征的理解和認(rèn)識(shí)，并將其與Es～h曲線進(jìn)行比較，從而加深對(duì)水躍方程、共軛水深之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系、臨界流的特點(diǎn)和意義的理解。試求：①躍后水深、躍高和躍長；②水躍段單位時(shí)間所消耗的總能量（取a2=）；③若增大躍后水深，則水躍應(yīng)向哪個(gè)方向移動(dòng)？為什么？（1）求、（2）求水躍段單位時(shí)間所耗總能量Nj； （3）若增大時(shí)，水躍應(yīng)向上游移動(dòng)。（3）因aI、bI區(qū)水流為緩流，b2區(qū)水流為急流，故由“Es～h”曲線的變化特點(diǎn)即知：在第一段h沿程增加，Es沿程增加，F(xiàn)r沿程減?。坏诙蝖沿程減小，Es沿程減小，F(xiàn)r沿程增加；第三段h沿程減小，Es和Fr均沿程增加。3）判別底坡類型：由h01＞hk,h02＞hx,h03＜hk即知：第一、二渠段為緩坡；第三渠段為陡坡[也可由（76）式求出后再與各渠段實(shí)際底坡比較判別]。 Fr2＜1，第二渠段上的均勻流段為緩流。 ＞，第三段渠段上的均勻流段為急流?！啊狈ǎ海?，第一渠段上的均勻流段為緩流。由“”曲線得hk=。要求：①用“”法“”法和“”法判別各渠段上均勻流的流態(tài)及底坡類