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水景中跌水算法 水景中的跌水水景设计算法- -b 水景中的跌水水景设计算 水景中的跌水水景设计算 水景中的跌水水景设计算法【转】 水景中的跌水水景设计算法-b 转载自： 余小燕 转载于： 2010-10-30 17:44 | 分类： 设计类文摘 阅读： (2) 评 论：(0) 简介:跌水水景在小区水景中为常见的一种表现形式,水量控制是其中的一个关健点. 跌水水景水量过大则 能耗大，长期运转费用高；跌水水景水量过小则达不到预期的设计效果。 关健字:水景 跌水 跌水水景 水景 在水景设计中，跌水水景是构成溪流、叠流、瀑布等水景的基本单元，具有动态和声响的效果， 因而应用较广。 与静态水景不同，动态水景的水是流动的，其流动性一般用循环水泵来维持，水量过大则能耗大，长 期运转费用高； 水量过小则达不到预期的设计效果。 因此，根据水景的规模确定适当的水流量十分重要。 1 跌水水景的水力学特征及计算 跌水水景实际上是水力学中的堰流和跌水在实际生活中的应用， 跌水水景设计中常用的堰流形式为溢流堰. 根据 δ 和 H 的相对尺寸，堰流流态一般分为薄壁堰流、实用堰流、宽顶堰流等三种形式： 当 δ/H0.67，为薄壁堰流；0.67δ/H2.5，为实用堰流；2.5δ/H10，为宽顶堰流；δ/H10, 为明渠水流，不是堰流。 跌水水景设计中，常用堰流形态为宽顶堰流。 当跌水水景的土建尺寸确定以后，首先要确定跌水水景流量 Q， 当水流从堰顶以一定的 初速度 v0 落下时，它会产生一个长度为 ld 的水舌。 若 ld 大于跌水台阶宽度 lt，则水景水流会 跃过跌水台阶； 若 ld 太小，则有可能出现水景水舌贴着水景跌水墙而形成壁流。 这两种情况 的出现主要与跌水水景流量 Q 的大小有关， 设计时应尽量选择一个恰当的跌水水景流量以 避免上述现象的发生。 1.1 跌水水景流量计算 跌水水景流量计算 水景 根据水力学计算公式，一般宽顶堰自由出流的流量计算式为： Q=σc·m·b·(2g)0.5·H1.5=σc·M·b·H1.5 式中 b——堰口净宽 H——包括行进流速水头的堰前水头， H=H0+υ02/2g 式中 υ0——行进流速 关 σc——侧收缩系数 m——自由溢流的流量系数， 与堰型、堰高等边界条件有 M=m·(2g)0.5 当堰口为矩形时，侧收缩系数σc 为 1， 上述计算式即简化为《给水排水设计手册》中 的流量计算式： Q=m·b·(2g)0.5·H1.5=M·b·H1.5 上式中，M(或 m)为流量系数，与堰的进口边缘形式有关； b 为堰口净宽，为已知， 因 此要求出水景流量 Q，关键要确定出堰前水景水头 H， 堰前水景水头一般先凭经验选定、试 算。 通常 H 的初试值可选为 0.2～0.4 kPa，当水景堰口为直角时宜取上限， 堰口为斜角或圆 角时取下限。 H 初值选定后，根据上述计算式算出跌水水景流量 Q，由于 Q 值为试算结果， 还须根据跌水水景水舌的长度对 Q 的大小作进一步的校核和调整。 1.2 校核水景水舌长度 校核水景水舌长度 水景 根据水力学的计算公式， 溢流堰的跌落水景水舌长度为： ld=4.30D0.27P 式中 D=q2/(g·p3) q--堰口单宽流量， q=Q/b，m3/(s·m) p--跌水墙高度， m g--重力加速度，9.81 m/s2 上式中各参数已知，可计算出跌水水舌长度 ld， 为了防止水舌跃过跌水台阶或贴着跌水 墙，同时考虑到水舌落到跌水台阶(宽度为 lt)上引起溅射， 一般 ld 应在 0.1～2/3lt(m)之间， 如计算的 ld 不在此范围内，则应调整堰前水深，重新试???流量 Q， 并按上述步骤校核 ld 直至 满足要求。 一般情况下，跌水水景流量越小则 ld 越小，消耗的动力越小， 对降低水景的长期运转费 用十分有利。 有时，当计算出的 ld 较小，又不想增大 Q 时， 可以在溢流堰的出口增加一段 檐口，以改善堰流的出流条件，防止水流贴壁。 2 计算实例 某宾馆根据其地形条件在大堂内设计一溢流式跌水景，为扇形结构， 第一级跌水高度 P 为 2.1 m，堰口为弧线形，长度 b=14.65 m， 堰顶宽 δ=0.15 m，跌水台阶宽度 lt=0.7m。 2.1 计算跌水流量 Q 根据宾馆大堂环境的要求，跌水流量不须太大， 因此，初始选定堰前水头 H=0.2 kPa， 根据堰流的出口形式，流量系数 M=1 417.4，因此试算流量： 2.2 校核跌水水舌 校核跌水水舌 ld 根据试算流量 Q 可求出跌水景溢流口的单宽流量： q=Q/b=4.007×10-3 m3/(s·m) 由此得 D=q2/(g·p3)=1.767 3×