水景中的跌水水景設(shè)計(jì)算法
跌水水景水量過大則能耗大,長期運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用高;跌水水景水量過小則達(dá)不到預(yù)期的設(shè)計(jì)效果。
在水景設(shè)計(jì)中,跌水水景是構(gòu)成溪流、疊流、瀑布等水景的基本單元,具有動態(tài)和聲響的效果,因而應(yīng)用較廣。
與靜態(tài)水景不同,動態(tài)水景的水是流動的,其流動性一般用循環(huán)水泵來維持,水量過大則能耗大,長期運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用高;
水量過小則達(dá)不到預(yù)期的設(shè)計(jì)效果。
因此,根據(jù)水景的規(guī)模確定適當(dāng)?shù)乃髁渴种匾?br>
1跌水水景的水力學(xué)特征及計(jì)算
跌水水景實(shí)際上是水力學(xué)中的堰流和跌水在實(shí)際生活中的應(yīng)用,
跌水水景設(shè)計(jì)中常用的堰流形式為溢流堰。
根據(jù)δ和h的相對尺寸,堰流流態(tài)一般分為薄壁堰流、實(shí)用堰流、寬頂堰流等三種形式:
當(dāng)δ/h<0.67,為薄壁堰流;0.67<δ/h<2.5,為實(shí)用堰流;2.5<δ/h<10,為寬頂堰流;δ/h>10,為明渠水流,不是堰流。
跌水水景設(shè)計(jì)中,常用堰流形態(tài)為寬頂堰流。
當(dāng)?shù)暗耐两ǔ叽绱_定以后,首先要確定跌水水景流量q,
當(dāng)水流從堰頂以一定的初速度v0落下時(shí),它會產(chǎn)生一個長度為ld的水舌。
若ld大于跌水臺階寬度lt,則水景水流會躍過跌水臺階;
若ld太小,則有可能出現(xiàn)水景水舌貼著水景跌水墻而形成壁流。
這兩種情況的出現(xiàn)主要與跌水水景流量q的大小有關(guān),
設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量選擇一個恰當(dāng)?shù)牡傲髁恳员苊馍鲜霈F(xiàn)象的發(fā)生。
1.1跌水水景流量計(jì)算
跌水水景流量計(jì)算
水景根據(jù)水力學(xué)計(jì)算公式,一般寬頂堰自由出流的流量計(jì)算式為:
q=σc·m·b·(2g)0.5·h1.5=σc·m·b·h1.5式中b--堰口凈寬h--包括行進(jìn)流速水頭的堰前水頭,
h=h0+υ02/2g式中υ0--行進(jìn)流速關(guān)σc--側(cè)收縮系數(shù)m--自由溢流的流量系數(shù),與堰型、堰高等邊界條件有m=m·(2g)0.5
當(dāng)堰口為矩形時(shí),側(cè)收縮系數(shù)σc為1,
上述計(jì)算式即簡化為《給水排水設(shè)計(jì)手冊》中的流量計(jì)算式:
q=m·b·(2g)0.5·h1.5=m·b·h1.5
上式中,m(或m)為流量系數(shù),與堰的進(jìn)口邊緣形式有關(guān);