两种不同表达式的水闸淹没宽顶堰流量计算公式计算结相一致的讨论

两种不同表达式的水闸淹没宽顶堰流量计算公式计算结相一致的讨论水闸淹没宽顶堰流量计算公式有两种表达形式：

一种是 Q=φsεBh…………（0-1）

另一种是Q=σsεBm H03/2 …………（0-2）

式中：Q－过闸流量；

ε－侧收缩系数；

B－闸室净过水宽度；

h－闸室水深，比势能；

g－重力加速度；

H0－闸上游翼墙前河道末收缩断面（后简称断面1－1）单位水体总能量；

m－流量系数；

φs－淹没流速系数；

σs－淹没流量系数。

从水力学知，式（0－1）是由闸室过水断面（后简称断面2－2）与断面1－1建立能量关系方程

H0=h++ξ…………（0－3）

推导而来；而式（0－2）又是引进参数K=,m=φK由式（0－1）演变而得，二式同根同源。然而水闸设计工程师都知道，此二公式在相同条件下计算结果是不等的。对某闸过闸流量核算淹没度hs/h0=0.965，用【参1】按式（0－1）计算得Q=470m3/s;用【参2】按式（0-2）计算得Q=394 m3/s，相差近20％。

式（0－1）、（0－2）本同根同源，它们计算结果却不一致，这是不合理的，也不是必

然的。对一个具体的水闸来说，其闸室q~h关系曲线只有一条，即在某一水深只能通过一个流量。

一、室矩形过水断面的水力特性

特性方程：E s=h+=h+（1-1）

式中：E s－闸室收缩断面2－2单位水体总能量；

V2－平均流速；

q－单宽流量；

a2－动能改正系数；

－断面2－2比动能；

h－同前。

式（1－1）即式（0－3）等号右边的前两项。

式（1－1）E s＝f(h,q),令q=常量，使其变为平面问题，（如q=5，10，15，25）可作E

~h关系曲线，见图1

s

图1中相应于每一个流量q的曲线就是一条E s~h关系曲线。该曲线以横坐标和与横坐标成45°的线oa为渐近线，并且有一断面单位能量最小的点k,该点将曲线分为上、下两支。在下支为急流，E s随h增大而减小；在上支属缓流，E s随h增大而增大。对应K点的水深即为由急流向缓流转变的水深称其为临界水深h k。故对h k有定义⑴：矩形过水断面，流量一定，对应于最小断面单位水体能量的水深称为临界水深。令E s=常量（如E s＝2.06，3.26，4.26，5.16，5.99m），可作q~h关系曲线如图2。

由图2可知，在下支，h增大q随之增大；当q=q max后，在上支，h增大q随之减小。在q max处只有一个水深与之对应，此水深也定义为临界水深。定义⑵：矩形过水断面，断面单位水体能量为定值时，对应于最大流量的水深称临界水深。根据上面两定义都

可以通过微分方程证明h k=E s。在图1上也可以看到，连接各流量的K点，可以得到通过坐标原点的直线Ob，直线Ob将45°线Oa上任一点的纵坐标分割为1：2。可

见给定Es时，h k=E s。

h k的定义⑴与定义⑵是一致的，只是从不同的限定条件即不同的平面角度来表达h k。从图1、图2可以看出式（1－1）的图形是一个以图2曲线为横断面，以图1横坐标（Es）轴为一边，以Oa线为另一边的锥形曲线。

断面2－2的淹没流态就是断面2－2实际进入的缓流区流态。

二、式（1-1）可得：

V2=…………（2－1）

Q=h…………（2－2）

理论上讲，计算淹没宽顶堰的根本公式应是式（2－2），因为水流通过断面2－2时，必须遵守断面2－2的水力特性。由于E s及h在设计情况下是未知的，且是互为影响的变量，式（2－2）在设计情况下无法直接使用，需要将其变为只含一个自变量的公式，建立断面1－1、2－2间的能量关系式（0－3），令

φ＝整理得：

V2=…………（2－3）

q=h…………（2－4）

对比式(2-1)、（2－3）及式（2－2）、（2－4）可见，用H0代替Es后，φ的参与不可忽视。式（2－3）也清楚的说明，用用H0代替Es后，根号内计算的速度，必须乘以修正系数φ才能使之等于断面2－2的真实速度V2，所以不能简单地令φ＝1.0。

水体从断面1－1携带能量H0流到断面2－2，能量要有损失和转换。损失包括沿程损失（次要的），墩头阻力损失（主要的）水体到达断面2－2后，所带有的能量已经不是H0而是小于H0的Es。断面1－1、2－2间的水位差一部分是损失，另一部分转化为动能。

为方便讨论，将断面1－1、2－2能量关系协成

H0=Es+△h1-2………………（2-5）

△h1-2－水流从断面1－1到2－2间的能量损失或称能量差。即（0－3）式中的§。0，

当△h1-2＝0，Es＝H0,这时断面2－2的h k=h ka=H0。将式（2－1）中的Es用H0代之，以h为自变量可作曲线A,见图3。曲线A是断面2－2淹没流的上限，也是一条只能无限接近的理想曲线。

如果在H0一定的情况下，能通过试验测得断面2－2实际的hk，譬如别列金斯基试验hk=0.61H0=hkb（任何实测的hk绝对不可能大于或等于H0）。这时断面2－2的

Es= h kb=0.915H0,h1-2＝.085H0。用Es0代入式（2－1），以h为自变量可作曲线B,见图3。曲线B是断面2－2淹没流淹没开始时刻的h-V关系曲线。

三、分析曲线A与曲线B围成的区域可知：h在h kb→H0间变化；Es在Es→H0之间

变化；V2在V2b0→H0之间变化。在这个淹没流区域里，应该存在一条断面2－2真实的唯一的V2~h关系曲线C。

分析曲线C的下端点b0, b0点的纵坐标是实测的h kb，因而它的横坐标V2b0也应属实测的确定值，所以b0点就是曲线C的起始点。再分析式（2－1），当Es= H0, h→H0时，V2→0,因此曲线C的上端点趋近于曲线A与纵轴交点a10。

曲线C中间各点走向这样确定：将曲线的纵坐标hkb-Es0段（数值等于1/3Es0）分成若干等分（如10等分），落在曲线B上各点b0、b1……b10;将曲线A纵坐标hka-H0段（数值等于1/3H0）分成10等分，落在曲线A上各点a0、a1……a10。连接a0b0,a 1b1,……a9b9。将Es0-H0段（数值等于0.085H0）纵坐标分成10等分，即有Es1,Es2……。用Es1,Es2……再作九条V2～h关系曲线。这样就把曲线A与曲线B围成的区域打成

网格。从b0点开始，连接Es1与a1b1的交点，连接Es2与a2b2的交点……直到a10，曲线C即作成。

利用V+△V=列表计算一样可以作出曲线C。

曲线C体现随h增加，Es增加一个量级，速度V2减小一个量级，每次减小不是一个常数。分析图1可见，在缓流区，随h增加Es增加，但动能减小，即V2减小。曲线C符合这一规律。由于曲线C首尾是确定的，中间各点由网格法确定，所以整个曲线是唯一的。

根据q=hV，同样可以作图4曲线C。

曲线C在图1、图2上的表示即曲线MN。

四、式（2－1）是曲线C，式（2－3）根号部分是曲线A。要使式（2－3）根号部分的计算结果符合式（2－1），就要对其加以修正。在同一水深曲线A上的流速V 2a需要乘一个小于1.0的φ值，使之等于断面2－2的实际流速值即曲线C上的速度

V2c，所以φ＝。在图3上，利用各淹没度时的水深的V2c、V2a即可得到与淹没

度对应的φ值。另据V2=＝，令μ＝，K=可得φ＝，取不同K值、μ值即可得φ值。用此式与前图解求得φ值结果是一致的。

同样利用图4曲线C上各淹没度对应水深的qi与b0点的qb0的比值σ＝，可求出与各淹没度对应的σ值。

根据hkb＝0.61H0,结合实历本文求得φ值、σ值如表1。表1中φs、σs为式（0－1）、（0－2）用值。

表1

表1中当＝0.82、0.84时，σ值大于1.0，这与前述hk的定义（2）没有矛盾。Hk 的定义（2）是在Es为定值，只有h一个变量的情况。曲线C是q＝f(Es,h),Es、h均为变量的情况。

五、公式（0－1）、（0－2）存在的问题

式（0－1）、（0－2）存在的问题总的来说就是q~h关系曲线的起始点都在曲线A上。这意味着在临界水深hkb时，△h1-2=0, φ=1.0,速度没有修正，倒是h增加，V 2减小反而给予修正。

实例：H0=4.92m，hkb=0.61H0=3.00m,Es=4.50。临界水深hkb时的真实流量应是b0点的流量qb。＝3.0×4.43×＝16.28m3/s。式（0－1）计算水深hkb时的流量qka＇＝1.0×3.0×4.43×＝18.415 m3/s;式（0－1）计算水深hka时的流量qka＝1.0×3. 28×4.43×＝18.61 m3/s。在曲线A上论临界水深是hka，这时流量最大；当h

hka＇< hka，所以qka＇

比较图4曲线D与曲线C可见，曲线D计算结果一直偏大，但在高淹没度二者非常接近。

式（0－2）的计算思想是：以临界水深的流量为基准，其上各淹没度对应水深时的流量是用临界水深时的流量乘一个比值系数σs而得。M=φk,k=。以平底闸m=0.385看，显然是令φ＝1.0，h==hka而得。就是说m H03/2是曲线A的下端点a0点的流量。实例qka＝σs m H03/2＝1.0×0.385×4.43×10.913＝18.61 m3/s。当＝0.80，σs＝1. 0，用式（0－2）计算的q~h关系E的下端点是a0点的流量垂直下移至hkb的高度。这显然也是不经修正的流量。令m＇=k,取不同k值可得m＇=f(k)曲线，该曲线形状同式（2－2）曲线形状完全一样。当k=时有m＇max=0.385,因此可以说m＇的物理意义是H0=1.0时的流量。φ值前已论述，在淹没流开始时，φ不可能是1.0，所以m也不应是0.385。

见图4，对比曲线E与曲线C，在＝0.92时，二曲线相交，其他各处相差甚大。在交点以下式（0－2）计算结果偏大；交点以上式（0－2）计算结果偏小。

六、修正公式的表达式

以曲线C与曲线A的关系为基础，建立五个公式表达式如下：

1、 Q=εBhφ…………（6-1）

式中：φ－流速改正系数，见表1。此式表达与式(0-1)同，但φ与φs有明显不同。

2、Q=σεBh kbφk…………（6-2）

式中：σ－淹没流量系数见表1。h kb＝0.61H0，φk＝0.9565，φk意义是将图3中a0点的速度修正为b0点的速度。

3、Q=σεBh kb…………（6-3）

式中：＝0.915，H0＝Es0。

4、Q=σεBm (H0)3/2…………（6-4）

5、Q=σεBm H03/2…………（6-5）

式中：m为不同坎高（）堰顶临界水深时的最大流量系数。＝0.8748，的意义是将图4中a0点的流量修正为b0点的流量。

本文认为ε在淹没流过程是个变量，隐含在损失中。篇幅所限，此处按传统写法仍写于此。现以实例取式（6－1）、（6－5）与式（0－1）、（0－2）计算结果进行比较，见表2。从表2可见修正公式计算结果是一致的。

表2

主要参考书

1、《水闸设计》谈松曦水利电力出版社1986年第一版

2、《水闸设计规范》（试行）SD133-86

3、《水力学》华东水利学院教研室黄文煌主编人民教育出版社1980年8月第一版。附：实例计算淹没流过程断面1－1、2－2间的能量转换表

h1-2

宽顶堰流的水力计算

宽顶堰流的水力计算

宽顶堰流的水力计算 https://www.wendangku.net/doc/305118403.html,/zhangj/151/show.aspx?id=255&cid=3 2 如图所示，水流进入有底坎的堰顶后，水流在垂直方向受到堰坎边界的约束，堰顶上的过水断面缩小，流速增大，势能转化为动能。同时堰坎前后产生的局部水头损失，也导致堰顶上势能减小。所以宽顶堰过堰水流的特征是进口处水面会发生明显跌落。从水力学观点看，过水断面的缩小，可以是堰坎引起，也可以是两侧横向约束引起。当明渠水流流经桥墩、渡槽、隧洞〈或涵洞)的进口等建筑物时，由于进口段的过水断面在平面上收缩，使过水断面减小，流速加大，部分势能转化为动能，也会形成水面跌落，这种流动现象称为无坎宽顶堰流，仍按宽顶堰流的方法进行分析、计算。 （一）流量系数

宽顶堰的流量系数取决于堰的进口形状和堰的相对高度，不同的进口堰头形状，可按下列方法确定。 1、进口堰头为直角 (8-22) 2、进口堰头为圆角 (8-23) 3、斜坡式进口 流量系数可根据及上游堰面倾角由表选取。 在公式（8-22）、（8-23）中为上游堰高。当≥3时，由堰高引起的水流垂向收缩已达到相当充分程度，故计算时将不考虑堰高变化的影响，按=3代入公式计算值。 由公式可以看出，宽顶堰的流量系数的变化范围在0.32～0.385之间，当=0时，=0.385，此时宽顶堰的流量系数值最大。 比较一下实用堰和宽顶堰的流量系数，我们可以看到前者比后者大，也就是说实用堰有较大的过水能力。对此，可以这样来理解：实用堰顶水流是流线向上弯曲的急变流，其断面上的动水压强小于按静水压

堰流公式

第八章 堰流及闸孔出流 水利工程中，为防洪、灌溉、航运、发电等要求，需修建溢流坝、水闸等控制水流的水工建筑物。例如，溢流坝、 水闸底槛、桥孔和无压涵洞进口等。 堰是顶部过流的水工建筑物。 图1、2中过堰水流均未受闸门控制影响 闸孔出流：过堰水流受闸门控制时，就是孔流 堰流和闸孔出流是两种不同的水流现象。它们的不同点在于堰流的水面线为一条光滑曲线且过水能力强，而孔流的闸孔上、下游水面曲线不连续且过水能力弱。它们的共同点是壅高上游水位；在重力作用下形成水流运动；明渠急变流在较短范围内流线急剧弯曲，有离心力；出流过程的能量损失主要是局部损失。 相对性： 堰流和孔流是相对的，堰流和孔流取决于闸孔相对开度，闸底坎及闸门(或胸墙) 型式以及上游来流条件（涨水或落水）。 平顶堰： e /H ≤0.65 孔 流 曲线型堰：e/H ≤ 0.75 孔 流 e/H ＞ 0.75 堰 e/H ＞0.65 堰 流 式中：e 为 闸孔开度； H 为 堰上水头 堰流及孔流是水利工程中常见的水流现象，其水力计算的主要任务是研究过水能力。它包括堰闸出流水力特性和堰闸水力计算。 图4 闸孔出流 e H H v 0 图1 堰流 b H 图2 堰流 b e 图3 堰流及闸孔出流 H

第一节堰流的分类及水力计算基本公式 一、堰流的分类 水利工程中，常根据不同建筑材料，将堰作成不同类型。例如，溢流坝常用混凝土或石料作成较厚的曲线或者折线型；实验室量水堰一般用钢板、木板作成薄堰壁。 堰外形、厚度不同，能量损失及过水能力不同。 堰前断面：堰上游水面无明显下降的0-0 断面 堰上水头：堰前断面堰顶以上的水深，用H 表示 行进流速：堰前断面的流速称为行进流速，用v0表示 堰前断面距离上游壁面的距离：L =（3～5) H 研究表明，流过堰顶的水流型态随堰坎厚度与堰顶水头之比δ/H 而变，工程上，按δ与H的大小将堰流分薄壁堰、实用堰、宽顶堰。 1. 薄壁堰：δ/H＜0.67 越过堰顶的水舌形状不受堰厚影响，水舌下缘与堰顶为线接触，水面呈降落线。由于堰顶常作成锐缘形，故薄壁堰也称锐缘堰。 2. 实用堰流：0.67 ＜δ/H ＜2.5 水利工程，常将堰作成曲线型，称曲线型实用堰。堰顶加厚，水舌下缘与堰顶为面接触，水舌受堰顶约束和顶托，已影响水舌形状和堰的过流能力。折线型实用堰：水利工程，常将堰作成折线形。 3. 宽顶堰：2.5＜δ/ H＜10 宽顶堰堰顶厚度对水流顶托非常明显。 水流特征：水流在进口附近的水面形成降落；有一段水流与堰顶几乎平行；下游水位较低时，出堰水流二次水面降。 4. 明渠水流：堰坎厚度δ＞10H 0 v0 H δ 1 1 图6 曲线型实用堰 P v v H P 1 1 δ 图7 折线型实用堰 当水流接近堰顶，流线收缩，流速加大，自由表面逐渐下降 H P1 v0 1 11v1 P2 δ 图5 薄壁堰

各种堰流各种条件下水力计算解析及实例pxs

宽顶堰流的水力计算 如图所示，水流进入有底坎的堰顶后，水流在垂直方向受到堰坎边界的约束，堰顶上的过水断面缩小，流速增大，势能转化为动能。同时堰坎前后产生的局部水头损失，也导致堰顶上势能减小。所以宽顶堰过堰水流的特征是进口处水面会发生明显跌落。从水力学观点看，过水断面的缩小，可以是堰坎引起，也可以是两侧横向约束引起。当明渠水流流经桥墩、渡槽、隧洞〈或涵洞)的进口等建筑物时，由于进口段的过水断面在平面上收缩，使过水断面减小，流速加大，部分势能转化为动能，也会形成水面跌落，这种流动现象称为无坎宽顶堰流，仍按宽顶堰流的方法进行分析、计算。 （一）流量系数宽顶堰的流量系数取决于堰的进口形状和堰的相对高度，不同的进口堰头形状，可按下列方法确定。 1、进口堰头为直角 (8-22) 2、进口堰头为圆角 (8-23) 3、斜坡式进口流量系数可根据及上游堰面倾角由表选取。 在公式（8-22）、（8-23）中为上游堰高。当≥3时，由堰高引起的水流垂向收缩已达到相当充分程度，故计算时将不考虑堰高 变化的影响，按=3代入公式计算值。由公式可以看出，宽顶堰的流量系数的变化范围在0.32～0.385之间，当=0时， =0.385，此时宽顶堰的流量系数值最大。比较一下实用堰和宽顶堰的流量系数，我们可以看到前者比后者大，也就是说实用堰有较大的过水能力。对此，可以这样来理解：实用堰顶水流是流线向上弯曲的急变流，其断面上的动水压强小于按静水压强规律计算的值，即堰顶水流的压强和势能较小，动能和流速较大，故过水能力较大；宽顶堰则因堰顶水流是流线近似平行的渐变流，其断面动水压强近似按静水压强规律分布，堰顶水流压强和势能较大，动能和流速较小，故过水能力较小。

实用堰水力计算

实用堰水力计算 实用堰流的水力计算 [日期:06/21/200620:09:00]来源:作者:[字 体:[url=javascript:ContentSize(16)]大 [/url][url=javascript:ContentSize(14)]中 [/url][url=javascript:ContentSize(12)]小[/url]] (一)实用堰的剖面形状 实用堰是工程中既可挡水又可泄水的水工建筑物，根据修筑的材料，实用 堰可分为两大类型:一是用当地材料修筑的中、低溢流堰，堰顶剖面常做成折线型，称为折线形实用堰。一是用混凝土修筑的中、高溢流堰，堰顶制成适合水 流情况的曲线形，称为曲线形实用堰。 曲线型实用堰又可分为真空和非真空两种剖面型式。水流溢过堰面时，堰 顶表面不出现真空现象的剖面，称为非真空剖面堰;反之，称为真空剖面堰。真空剖面堰在溢流时，溢流水舌部分脱离堰面，脱离部分的空气不断地被水流带走，压强降低，从而造成真空。由于真空现象的存在，堰面出现负压，势能减少，过堰水流的动能和流速增大，流量也相应增大，所以真空堰具有过水能力 较大的优点。但另一方面，堰面发生真空，使堰面可能受到正负压力的交替作用，造成水流不稳定。当真空达到一定程度时，堰面还可能发生气蚀而遭到破坏。所以，真空剖面堰一般较少使用。 一般曲线型实用堰的剖面系由以下几个部分组成:上游直线段，堰顶曲线段，下游直线段及反弧段，如图所示。 上游段常作成垂直的;下游直线段的坡度由堰的稳定和强度要求而定，一般取1:0.65~1:0.75;圆弧半径可根据下游堰高和设计水头由表查得。当10m时， 可采用=0.5;当9m时，近似用下式计算，式中为设计水头。在工程设计中，一 般选用=(0.75-0.95)(为相应于最高洪水位的堰顶水头)，这样可以保证在等于 或小于的大部分水头时堰面不会出现真空。当然水头大于时，堰面仍可能出现

两种不同表达式的水闸淹没宽顶堰流量计算公式计算结相一致的讨论

两种不同表达式的水闸淹没宽顶堰流量计算公式计算结相一致的讨论水闸淹没宽顶堰流量计算公式有两种表达形式： 一种是 Q=φsεBh…………（0-1） 另一种是Q=σsεBm H03/2 …………（0-2） 式中：Q－过闸流量； ε－侧收缩系数； B－闸室净过水宽度； h－闸室水深，比势能； g－重力加速度； H0－闸上游翼墙前河道末收缩断面（后简称断面1－1）单位水体总能量； m－流量系数； φs－淹没流速系数； σs－淹没流量系数。 从水力学知，式（0－1）是由闸室过水断面（后简称断面2－2）与断面1－1建立能量关系方程 H0=h++ξ…………（0－3） 推导而来；而式（0－2）又是引进参数K=,m=φK由式（0－1）演变而得，二式同根同源。然而水闸设计工程师都知道，此二公式在相同条件下计算结果是不等的。对某闸过闸流量核算淹没度hs/h0=0.965，用【参1】按式（0－1）计算得Q=470m3/s;用【参2】按式（0-2）计算得Q=394 m3/s，相差近20％。

式（0－1）、（0－2）本同根同源，它们计算结果却不一致，这是不合理的，也不是必 然的。对一个具体的水闸来说，其闸室q~h关系曲线只有一条，即在某一水深只能通过一个流量。 一、室矩形过水断面的水力特性 特性方程：E s=h+=h+（1-1） 式中：E s－闸室收缩断面2－2单位水体总能量； V2－平均流速； q－单宽流量； a2－动能改正系数； －断面2－2比动能； h－同前。 式（1－1）即式（0－3）等号右边的前两项。 式（1－1）E s＝f(h,q),令q=常量，使其变为平面问题，（如q=5，10，15，25）可作E ~h关系曲线，见图1 s

水力学常用计算公式精选文档

水力学常用计算公式精 选文档 TTMS system office room 【TTMS16H-TTMS2A-TTMS8Q8-

1、明渠均匀流计算公式： Q=A ν=AC Ri C=n 1R y （一般计算公式）C=n 1 R 61 （称曼宁公式） 2、渡槽进口尺寸(明渠均匀流) z ：渡槽进口的水位降（进出口水位差） ε：渡槽进口侧向收缩系数，一般ε＝～ b ：渡槽的宽度（米） h ：渡槽的过水深度（米） φ：流速系数φ＝～ 3、倒虹吸计算公式： Q=mA z g 2(m 3/秒） 4、跌水计算公式： 5、流量计算公式： Q=A ν 式中Q ——通过某一断面的流量，m 3／s ； ν——通过该断面的流速，m ／h A ——过水断面的面积，m 2。 6、溢洪道计算 1）进口不设闸门的正流式开敞溢洪道 （1）淹没出流：Q ＝εσMBH 2 3 ＝侧向收缩系数×淹没系数×流量系数×溢洪道堰顶泄流长度×溢洪水深2 3 （2）实用堰出流：Q=εMBH 2 3 gZ 2bh Q ＝跌水水力计算公式：Q ＝εmB 2 /30g 2H ， 式中：ε—侧收缩系数，矩形进口ε＝0.85～0.95；， B —进口宽度（米）；m —流量系数

=侧向收缩系数×流量系数×溢洪道堰顶泄流长度×溢洪水深2 3 2）进口装有闸门控制的溢洪道 （1）开敞式溢洪道。 Q ＝εσMBH 2 3 ＝侧向收缩系数×淹没系数×流量系数×溢洪道堰顶泄流长度×溢洪水深2 3 （2）孔口自由出流计算公式为 Q=M ωH =堰顶闸门自由式孔流的流量系数×闸孔过水断面面积×H 其中：ω=be 7、放水涵管(洞)出流计算 1）、无压管流 Q=μA 02gH =流量系数×放水孔口断面面积×02gH 2）、有压管流 Q ＝μA 02gH =流量系数×放水孔口断面面积×02gH 8、测流堰的流量计算——薄壁堰测流的计算 1）三角形薄壁测流堰，其中θ＝90°，即 自由出流：Q ＝2 5或Q ＝（2-15） 淹没出流：Q ＝（25 ）σ（2-16） 淹没系数：σ=2)13.0( 756.0--H h n +（2-17） 2）梯形薄壁测流堰，其中θ应满足tan θ=4 1 ，以及b ＞3H ，即 自由出流：Q ＝g 22 3＝2 3（2-18）

宽顶堰流的水力计算

宽顶堰流的水力计算 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】

宽顶堰流的水力计算如图所示，水流进入有底坎的堰顶后，水流在垂直方向受到堰坎边界的约束，堰顶上的过水断面缩小，流速增大，势能转化为动能。同时堰坎前后产生的局部水头损失，也导致堰顶上势能减小。所以宽顶堰过堰水流的特征是进口处水面会发生明显跌落。从水力学观点看，过水断面的缩小，可以是堰坎引起，也可以是两侧横向约束引起。当明渠水流流经桥墩、渡槽、隧洞〈或涵洞)的进口等建筑物时，由于进口段的过水断面在平面上收缩，使过水断面减小，流速加大，部分势能转化为动能，也会形成水面跌落，这种流动现象称为无坎宽顶堰流，仍按宽顶堰流的方法进行分析、计算。 （一）流量系数

宽顶堰的流量系数取决于堰的进口形状和堰的相对高度，不同的进口堰头形状，可按下列方法确定。 1、进口堰头为直角 (8-22) 2、进口堰头为圆角 (8-23) 3、斜坡式进口 流量系数可根据及上游堰面倾角由表选取。 在公式（8-22）、（8-23）中为上游堰高。当≥3时，由堰高引起的水流垂向收缩已达到相当充分程度，故计算时将不考虑堰高变化的影响，按=3代入公式计算值。 由公式可以看出，宽顶堰的流量系数的变化范围在～之间，当=0时，=，此时宽顶堰的流量系数值最大。

比较一下实用堰和宽顶堰的流量系数，我们可以看到前者比后者大，也就是说实用堰有较大的过水能力。对此，可以这样来理解：实用堰顶水流是流线向上弯曲的急变流，其断面上的动水压强小于按静水压强规律计算的值，即堰顶水流的压强和势能较小，动能和流速较大，故过水能力较大；宽顶堰则因堰顶水流是流线近似平行的渐变流，其断面动水压强近似按静水压强规律分布，堰顶水流压强和势能较大，动能和流速较小，故过水能力较小。 （二）侧收缩系数 宽顶堰的侧收缩系数仍可按公式（8-21）计算。 （三）淹没系数 当堰下游水位升高到影响宽顶堰的溢流能力时，就成为淹没出流。试验表明：当≥时，形成淹没出流。淹没系数可根据由表查出。 无坎宽顶堰流在计算流量时，仍可使用宽顶堰流的公式。但在计算中一般不单独考虑侧向收缩的影响，而是把它包含在流量系数中一并考虑，即

实用堰水力计算公式

1、 游水位较低，水流在流出堰顶时将产生第二次跌落。 2、 4、 100 >H δ时，用明渠流理论解决不能用堰流理论。f h 不可忽略。 同一堰，当堰上水头H 较大时，视为实用堰；当堰上水头较小时，视为宽顶堰。 §8-2 堰流的基本方程 以宽顶堰为例来推求堰流的基本方程 取渐变流断面1-1 C-C （近似假设渐变流） 以堰顶为基准面， 列两断面能量方程： g v g v h g v H c c c 2222 2 000? α α++=+ 02H g v H =+ α作用水头 c h 与H 有关，引入一修正系数k 。则 00 H h k c = 机0kH h co =。修正系数k 取决于堰口的 形状和过流断面的变化。 代入上式，整理得： 21211 gH k gH k v c -=++= ?? α 2 3 0021H g b k k b RH v b h v Q c c c -===? 2 3 02H g mb = 式中：b ——堰宽 ?——流速系数 ?α?+= 1 m ——流量系数，k k m -=1? 适用：堰流无侧向收缩 注：堰流存在侧向收缩或堰下游水位对堰流的出水能力产生影响时，可对此公式进行修正。 §8-3 薄壁堰 一、一、分类： 矩形薄壁堰→较大流量 按堰口形状： 三角形薄壁堰→较小流量 梯形薄壁堰→较大流量 1、 1、 矩形薄壁堰 ① ① 矩形薄壁堰的自由出流；在无侧向收缩的影响时，其流量公式为： 2 3 02H g mb Q = 上式为关于流速的隐式方程，了；两边均含有流速，一 般计算法进行计算，较复杂，于是，为计算简便，将上式改写成： 2 3 02H g b m Q =

水力学常用计算公式

1、明渠均匀流计算公式: Q=Aν=AC Ri C=n 1Ｒy （一般计算公式）Ｃ=n 1 R 61 （称曼宁公式） 2、渡槽进口尺寸（明渠均匀流） gZ 2bh Q ＝ z ：渡槽进口的水位降（进出口水位差） ε：渡槽进口侧向收缩系数，一般ε＝0。8～０。9 b:渡槽的宽度（米） h ：渡槽的过水深度(米) φ：流速系数φ=０。８~0．９5 3、倒虹吸计算公式： Q ＝mA z g 2（m 3/秒) 4、跌水计算公式： 跌水水力计算公式：Q ＝εmB 2 /30g 2H ， 式中：ε—侧收缩系数，矩形进口ε＝0.85～0.95；， B —进口宽度（米）；m —流量系数 5、流量计算公式: Ｑ=Aν 式中Q —-通过某一断面的流量，m ３/ｓ； ν——通过该断面的流速，ｍ/ｈ A —-过水断面的面积，ｍ2。 6、溢洪道计算 １)进口不设闸门的正流式开敞溢洪道 （1）淹没出流：Ｑ=εσＭBH 2 3 ＝侧向收缩系数×淹没系数×流量系数×溢洪道堰顶泄流长度×溢洪水深2 3 （２）实用堰出流：Q=εＭBH 2 3

=侧向收缩系数×流量系数×溢洪道堰顶泄流长度×溢洪水深2 3 2）进口装有闸门控制的溢洪道 (1）开敞式溢洪道。 Q ＝εσMＢH 2 3 ＝侧向收缩系数×淹没系数×流量系数×溢洪道堰顶泄流长度×溢洪水深2 3 （2)孔口自由出流计算公式为 Ｑ=ＭωH =堰顶闸门自由式孔流的流量系数×闸孔过水断面面积×H 其中：ω=be 7、放水涵管（洞)出流计算 １）、无压管流 Q ＝μＡ02gH =流量系数×放水孔口断面面积×02gH 2)、有压管流 Q ＝μA 02gH =流量系数×放水孔口断面面积×02gH 8、测流堰的流量计算—-薄壁堰测流的计算 １）三角形薄壁测流堰,其中θ＝90°，即 自由出流：Q ＝1。4H 2 5或Ｑ＝1.34３H 2.47（2—15) 淹没出流:Ｑ＝（1。4H 25)σ（2-16） 淹没系数:σ=2)13.0( 756.0--H h n +0.145(2-１7) 2）梯形薄壁测流堰,其中θ应满足t ａnθ= 4 1 ，以及b ＞３H,即 自由出流：Q ＝０．42b g 2H 2 3＝1.８6bH 2 3（２—１8）

宽顶堰流的水力计算

宽顶堰流的水力计算 如图所示,水流进入有底坎的堰顶后,水流在垂直方向受到堰坎边界的约束,堰顶上的过水断面缩小,流速增大,势能转化为动能。同时堰坎前后产生的局部水头损失,也导致堰顶上势能减小。所以宽顶堰过堰水流的特征就是进口处水面会发生明显跌落。从水力学观点瞧,过水断面的缩小,可以就是堰坎引起,也可以就是两侧横向约束引起。当明渠水流流经桥墩、渡槽、隧洞〈或涵洞)的进口等建筑物时,由于进口段的过水断面在平面上收缩,使过水断面减小,流速加大,部分势能转化为动能,也会形成水面跌落,这种流动现象称为无坎宽顶堰流,仍按宽顶堰流的方法进行分析、计算。 (一)流量系数 宽顶堰的流量系数取决于堰的进口形状与堰的相对高度,不同的进

口堰头形状,可按下列方法确定。 1、进口堰头为直角 (8-22) 2、进口堰头为圆角 (8-23) 3、斜坡式进口 流量系数可根据及上游堰面倾角由表选取。 在公式(8-22)、(8-23)中为上游堰高。当≥3时,由堰高引起的水流垂向收缩已达到相当充分程度,故计算时将不考虑堰高变化的影响,按=3代入公式计算值。 由公式可以瞧出,宽顶堰的流量系数的变化范围在0、32～0、385之间,当=0时,=0、385,此时宽顶堰的流量系数值最大。 比较一下实用堰与宽顶堰的流量系数,我们可以瞧到前者比后者大,也就就是说实用堰有较大的过水能力。对此,可以这样来理解:实用堰顶水流就是流线向上弯曲的急变流,其断面上的动水压强小于按静水压强规律计算的值,即堰顶水流的压强与势能较小,动能与流速较大,故过水能力较大;宽顶堰则因堰顶水流就是流线近似平行的渐变流,其断

面动水压强近似按静水压强规律分布,堰顶水流压强与势能较大,动能与流速较小,故过水能力较小。 (二)侧收缩系数 宽顶堰的侧收缩系数仍可按公式(8-21)计算。 (三)淹没系数 当堰下游水位升高到影响宽顶堰的溢流能力时,就成为淹没出流。试 验表明:当≥0、8时,形成淹没出流。淹没系数可根据由表查出。 无坎宽顶堰流在计算流量时,仍可使用宽顶堰流的公式。但在计算中一般不单独考虑侧向收缩的影响,而就是把它包含在流量系数中一并考虑,即 (8-24) 式中为包含侧收缩影响在内的流量系数。可根据进口翼墙形式及平面收缩程度查得。表中为引水渠的宽度,为闸孔宽度,为圆角半径。无坎宽顶堰流的淹没系数可近似由表查得: ? 例:? 某进水闸,闸底坎为具有圆角进口的宽顶堰,堰顶高程为22.0m,渠底高程为21.0m。共10孔,每孔净宽8m,闸墩头部为半圆形,边墩头

宽顶堰流的水力计算

宽顶堰流的水力计算 https://www.wendangku.net/doc/305118403.html,/zhangj/151/show.aspx?id=255&cid=32 如图所示，水流进入有底坎的堰顶后，水流在垂直方向受到堰坎边界的约束，堰顶上的过水断面缩小，流速增大，势能转化为动能。同时堰坎前后产生的局部水头损失，也导致堰顶上势能减小。所以宽顶堰过堰水流的特征是进口处水面会发生明显跌落。从水力学观点看，过水断面的缩小，可以是堰坎引起，也可以是两侧横向约束引起。当明渠水流流经桥墩、渡槽、隧洞〈或涵洞)的进口等建筑物时，由于进口段的过水断面在平面上收缩，使过水断面减小，流速加大，部分势能转化为动能，也会形成水面跌落，这种流动现象称为无坎宽顶堰流，仍按宽顶堰流的方法进行分析、计算。 （一）流量系数 宽顶堰的流量系数取决于堰的进口形状和堰的相对高度，不同的进

口堰头形状，可按下列方法确定。 1、进口堰头为直角 (8-22) 2、进口堰头为圆角 (8-23) 3、斜坡式进口 流量系数可根据及上游堰面倾角由表选取。 在公式（8-22）、（8-23）中为上游堰高。当≥3时，由堰高引起的水流垂向收缩已达到相当充分程度，故计算时将不考虑堰高变化的影响，按=3代入公式计算值。 由公式可以看出，宽顶堰的流量系数的变化范围在0.32～0.385之间，当=0时，=0.385，此时宽顶堰的流量系数值最大。 比较一下实用堰和宽顶堰的流量系数，我们可以看到前者比后者大，也就是说实用堰有较大的过水能力。对此，可以这样来理解：实用堰顶水流是流线向上弯曲的急变流，其断面上的动水压强小于按静水压强规律计算的值，即堰顶水流的压强和势能较小，动能和流速较大，故过水能力较大；宽顶堰则因堰顶水流是流线近似平行的渐变流，其

宽顶堰流实验

非均匀流水面曲线 实验报告 课程名称：水力学 姓名: 专业班级： 小组：学号: 同组人:指导教师： 实验日期: 华北电力大学（北京） 可再生能源学院

一、实验目的 1. 观察实用剖面堰和宽顶堰上的水流现象，并观察下游水位对水跃的影响。 2. 测定非淹没宽顶堰和实用剖面堰的流量系数m值，并与经验值进行比较。 3．测定跃后断面的流速分布，求得跃后断面的平均流速。 二、实验类型 综合型 三、实验仪器 实验在玻璃水槽中进行，如图所示。水槽长2.8m、宽b为0.15m、高0.3m；槽中安装WES标准实用剖面堰，堰高P=15cm，设计水头Hd=5cm，设计水头流量系数md=0.502。槽中还可安装宽顶堰，堰高P=8cm，堰顶δ=40cm，直角和圆角进口各一套。水槽下游装有三角堰，用来测定水槽流量Q，槽尾设尾门以控制下游水位，用活动测针沿轨道移动以量测上下游水位。 四、实验原理 （一）堰的分类：根据堰墙厚度或顶长 与堰上水头H的比值不同而分成三种：薄壁堰 ；实用剖面堰；宽顶堰。 （二）堰的流量公式对图中两种堰流情况的1-1与C-C断面写能量方程，可得收缩断面流速表示式为：

式中： 为流速系数；为堰上总水头，H为堰上水头，v0为上游趋近流速； h c0为收缩断面C-C处水深。 经过适当假设与简化，得堰流流量公式： 式中：b为堰宽（即槽宽），b=15cm，m为堰流的流量系数。 （三）堰的流量系数公式 1. 实用高堰流量系数当P/H 1.33为高堰。WES标准剖面堰的流量系数公式为： d> m d为H0=H d时的设计水头流量系数。 式中：H d为堰的设计水头， 2. 宽顶堰流量系数 （1）直角前沿进口宽顶堰，计算m的公式为： （2）圆角前沿进口宽顶堰，计算m的公式为： 上二式中的P为宽顶堰高度；H为堰顶以上水头。 五、实验内容和要求 （一）实验内容 1. 记录有关常数，如堰宽b、堰高P、设计水头H d等，记录测针在堰顶、槽底处的零点读 数。

流体力学讲义-第十章-堰流

第十章堰流 堰流是明渠缓流由于流动边界急剧变化而引起的明渠急变流现象。本章主要介绍各类堰流的水力特征、基本公式、应用特点及水力计算方法。 概述 一、堰和堰流 堰：在明渠缓流中设置障壁，它既能壅高渠中的水位，又能自然溢流，这障壁就称为堰。 堰流（weir flow）：缓流越过阻水的堰墙溢出流动的局部水流现象称为堰流。 选择：堰流特定的局部现象是： A.缓流通过障壁； B.缓流溢过障壁； C.急流通过障壁； D.急流溢过障壁。 研究堰流的主要目的： 探讨流经堰的流量Q及与堰流有关的特征量之间的关系。 堰流的基本特征量（图10-1） 1.堰顶水头H； 2.堰宽b； 3.上游堰高P、下游堰高P1；图10-1 4.堰顶厚度δ； 5.上、下水位差Z； 6.堰前行近流速υ0。 二、堰的分类 1.根据堰壁厚度d与水头H的关系，如图10-2： 图10-2

图10-3 2.根据上游渠道宽度B与堰宽b的关系，图10-4： 3.根据堰与水流方向的交角： 图10-4 4.按下游水位是否影响堰流性质： 5.按堰口的形状： 堰可分为矩形堰、梯形堰、三角堰。 三、堰流及孔流的界限 1.堰流：当闸门启出水面，不影响闸坝泄流量时。孔流：当闸门未启出水面，以致影响闸坝泄流量时。 2.堰流和孔流的判别式 （1）宽顶堰式闸坝 堰流：e/H ≥0.65 孔流：e/H <0.65 （2）实用堰式闸坝（闸门位于堰顶最高点时） 堰流：e/H ≥0.75 孔流：e/H <0.75

式中：e——闸门开启高度； H——堰孔水头。 判断：从能量角度看，堰流和闸孔出流的过程都是一种势能转化为动能的过程。对 第一节堰流的基本公式 一、堰流基本公式推导（图10-7） 由大孔口的流量公式（7-6) 及，并考虑上游行近流速的影响，令图10-6 得堰流的基本公式： （10-1） 式中:m——堰流流量系数，m=。 二、堰流公式图10-7 若考虑到侧收缩影响及淹没影响，则堰流公式为： （10-2） （10-3） 式中：——淹没系数，≤1.0； ——侧收缩系数，≤1.0 。 m0——计及行近流速的流量系数 第二节薄壁堰 薄壁堰（如图10-8）主要用途：用作量水设备。薄壁堰口的横断面形状不同，相应的流量系数也不同。 图10-8

宽顶堰流量系数推求及取值范围分析

宽顶堰流量系数推求及取值范围分析 摘要：宽顶堰流量系数取值直接关系到溢洪道泄洪能力。基于《溢洪道设计规范》中宽顶堰的流量系数计算式及流体力学理论，分析流量系数的由来。论证了 宽顶堰堰顶的最大过流流量相应水深为宽顶堰的临界水深。给出了宽顶堰进口底 坎边缘为方角时流量系数范围为0.320~0.385，进口底坎边缘为圆角时流量系数范 围为0.360~0.385。 关键词：流体力学；取值范围；流量系数；宽顶堰；临界水深 Abstract: The value of flow coefficient of wide crest weir is directly related to discharge capacity of spillway. Based on the calculation formula of flow coefficient of wide crest weir and the theory of fluid mechanics in "Spillway Design Specification", the origin of flow coefficient was analyzed. The corresponding water depth of the maximum flow at the crest of weir was demonstrated to be the critical depth of weir. The range of flow coefficients was from 0.320 to 0.385 when the edge of the inlet of wide weir was square corner and from 0.360 to 0.385 when round corner. Key words: hydrodynamics; value range; flow coefficient; wide crest weir; critical depth 宽顶堰是水闸布置中常采用的泄水建筑物，它的泄水能力计算是水利工程设 计和工程管理中的重要问题。宽顶堰流量系数取值直接关系到溢洪道泄流量大小。关于宽顶堰的流量系数的取值，已有设计规范进行指导及相关学者研究分析，如 水利行业《溢洪道设计规范》（SL 253—2000）和水力电力行业《溢洪道设计规范》（DL/T 5166-2002）中都有考虑宽顶堰的进口底坎边缘形状不同，给出流量 系数取值方法[1,2]；戴荣法等通过收集大量溢流堰的现场率定流量系数资料和部 分模型试验数据，分析了宽顶堰和实用堰的不同规律[3];郭厚福、单长河等以具体工程为例，通过二元非线性回归分析、拟合得到堰流流量系数，克服了查表法内 插的不便[4,5]；俄国学者Е.К.拉勃科娃结合理论关系式和实验关系式分析了不同 因素的组合对流量系数变化的影响[6]。这些研究虽然明确了流量系数的取值计算 方法，但是实际运用过程中，仍然存在部分设计工作者计算结果误差较大，甚至 计算结果超出流量系数合理取值范围。本文基于《溢洪道设计规范》中宽顶堰的 流量系数计算式及流体力学经典理论，分析流量系数的由来，给出了宽顶堰进口 底坎边缘不同形状条件下流量系数取值的合理范围。 1.流量系数的提出 在水利行业《溢洪道设计规范》（SL 253—2000）和水力电力行业《溢洪道 设计规范》（DL/T 5166-2002）中宽顶堰的泄流能力表达式皆为： H为不计入行进流速的堰上水头，m; 根据设计规范，堰流流量系数取值受到进口底坎边缘形状、上游行近流速、 上游堰高的影响。两个规范不同之处在于水利行业《溢洪道设计规范》（SL 253—2000）流量系数m取值需从规范表A.2.3-1与表A.2.3-1中查表插值计算； 而水力电力行业《溢洪道设计规范》（DL/T 5166-2002）m取值可直接采用规范 中A.2.2中m取值计算式，实则该计算式是源于别列津斯基（A．P．В риензекий）公式[7]，其具有计算简便的特点，下文分析皆采用DL/T 5166-2002规范推荐计算式。计算方程如下： (1).进口底坎边缘为方角，宽顶堰示意图如图1所示，当时，

水力计算

宽顶堰上闸孔出流的水力计算 [日期：06/21/2006 20:09:00] 来源：作者： [字体：大中 小] 在水利工程中，闸门的类型主要有弧形闸门和平板闸门两种。闸门的底坎型式主要有平顶堰型和曲线实用堰型两种。 根据闸前水头、闸孔开度e和下游水深等的不同，闸孔出流有不同的水流流态。设收缩断面的跃后共轭水深为，为下游水深。当<，在收缩断面后先形成一段壅水曲线，然后再在下游发生水跃，称为远驱式水跃；当＝, 水跃发生在收缩断面处，称为临界式水跃。在这两种情况下，下游水位均不影响闸孔泄流量，称为闸孔自由出流。而当>，水跃发生在收缩断面上游，且淹没了收缩断面，发生淹没水跃。此时的下游水位影响了闸孔泄流量，称为闸孔淹没出流。 一、平顶堰上的闸孔自由出流 （一）平板闸门下的自由出流 水流通过闸孔后，因受惯性影响而发生垂向收缩，在距离闸门（0.5～1）处出现水深最小的收缩断面，其流线近似平行，可看作渐变流断面，此时，称为垂直收缩系数。对断面1-1与C-C写能量方程 ＋０＋ 式中为水流从断面1-1至断面C-C的局部水头损失。 经整理得 故 式中:＝称为闸孔的流速系数。 设闸孔宽度为，则收缩断面面积，通过闸孔的流量 =（8-6） 式中:称为闸孔流量系数，它与过闸水流的收缩程度，收缩断面的流速分布和闸孔水头损失等因素有关。

底部为锐缘的平面闸门值可根据表查得。 平板闸门的流速系数与闸坎形式、闸门底缘形状和闸门的相对开度等因素有关，目前尚无准确的计算方法，一般计算可由表查得。 在实际工程中，为了实测流量系数，就需要先测和，然后再算出值。但在实测收缩水深值时比较困难，而且还不容易测准确，为便于应用，可将上式改写为 =（8-7） 其中闸孔流量系数，其大小可按下列的经验公式计算=0.60-0.18 （8-8） 应用范围0.1<<0.65 例8-3 某泄洪闸，闸门采用矩形平板门，当闸孔开度e=2m时，闸前水头=8.0m。已知闸孔宽=10m，流速系数取0.97，下游水深较小，为自由出流，求过闸流量。 解： (1)按公式（8-6）计算流量 由==0.25<0.65, 故为闸孔出流。 查表8-1得垂直收缩系数=0.622 ，流量系数=0.603，==0.622 2=1.244m 初步计算取≈＝8m，得 Q= =0.603102=138.8 m3/s 根据初步计算的流量，求行近流速=1.74m/s 则=8.154m Q=0.603102=140.4 m3/s （2）按公式（８-7）计算流量

2堰流公式

第八章堰流及闸孔出流 水利工程中，为防洪、灌溉、航运、发电等要求，需修建溢流坝、水闸等控制水流的水工建筑物。例如，溢流坝、水闸底槛、桥孔和无压涵洞进口等。 堰是顶部过流的水工建筑物。 图1、2中过堰水流均未受闸门控制影响 闸孔出流：过堰水流受闸门控制时，就是孔流 堰流和闸孔出流是两种不同的水流现象。它们的不同点在于堰流的水面线为一条光滑曲线且过 水能力强，而孔流的闸孔上、下游水面曲线不连续且过水能力弱。它们的共同点是壅高上游水位； 在重力作用下形成水流运动；明渠急变流在较短范围内流线急剧弯曲，有离心力；出流过程的能量 损失主要是局部损失。 相对性：堰流和孔流是相对的，堰流和孔流取决于闸孔相对开度，闸底坎及闸门型式以及上 游来流条件（涨水或落水）。 孔流 堰流 平顶堰：e /H < 0.65 曲线型堰：e/H < 0.75 孔流 e/H > 0.65 堰流 e/H > 0.75 式中：e为闸孔开度； 堰流及孔流是水利工程中常见的水流现象，其水力计算的主要任务是研究过水能力。它包括堰 闸出流水力特性和堰闸水力计算。 H为堰上水头 （或胸墙）H 堰流 图 1 图3堰流及闸孔出流图4 闸孔出流

第一节堰流的分类及水力计算基本公式 、堰流的分类 水利工程中，常根据不同建筑材料，将堰作成不同类型。例如，溢流坝常用混凝土或石料 作成较厚的曲线或者折线型；实验室量水堰一般用钢板、木板作成薄堰壁。 堰外形、厚度不同，能量损失及过水能力不同。 当水流接近堰顶，流线收缩，流速加大，自由表面逐渐下降 堰前断面：堰上游水面无明显下降的 0-0断面 堰上水头：堰前断面堰顶以上的水深，用 行进流速：堰前断面的流速称为行进流速，用 堰前断面距离上游壁面的距离： L = （3? 5） H 研究表明，流过堰顶的水流型态随堰坎厚度与堰顶水头之比 H 的大小将堰流分薄壁堰、实用堰、宽顶堰。 1. 薄壁堰：5 /H < 0.67 越过堰顶的水舌形状不受堰厚影响，水舌下缘与堰顶为线接触， 常作成锐缘形，故薄壁堰也称锐缘堰。 2. 实用堰流：0.67 < 5 /H < 2.5 水利工程，常将堰作成曲线型，称曲线型实用堰。堰顶加厚，水舌下缘与堰顶为面接触， 水舌受堰顶约束和顶托，已影响水舌形状和堰的过流能力。折线型实用堰：水利工程，常将堰 作成折线形。 3. 宽顶堰：2.5< 5 / H < 10 宽顶堰堰顶厚度对水流顶托非常明显。 水流特征：水流在进口附近的水面形成降落；有一段水流与堰顶几乎平行；下游水位较低 时，出堰水流二次水面降。 4. 明渠水流：堰坎厚度 5> 10H H 表示 v 0 表示 5 /H 而变，工程上，按 5与 水面呈降落线。由于堰顶

水力学常用计算公式

1、明渠均匀流计算公式： Q=Aν=AC Ri C=n 1R y （一般计算公式）C=n 1 R 61 （称曼宁公式） 2、渡槽进口尺寸(明渠均匀流) z ：渡槽进口的水位降（进出口水位差） ε：渡槽进口侧向收缩系数，一般ε＝～ b ：渡槽的宽度（米） h ：渡槽的过水深度（米） φ：流速系数φ＝～ 3、倒虹吸计算公式： Q=mA z g 2(m 3/秒） 4、跌水计算公式： 5、流量计算公式： Q=Aν 式中Q ——通过某一断面的流量，m 3／s ； ν——通过该断面的流速，m ／h A ——过水断面的面积，m 2。 6、溢洪道计算 1）进口不设闸门的正流式开敞溢洪道 （1）淹没出流：Q ＝εσMBH 2 3 ＝侧向收缩系数×淹没系数×流量系数×溢洪道堰顶泄流长度×溢洪水深2 3 （2）实用堰出流：Q=εMBH 2 3 gZ 2bh Q ＝跌水水力计算公式：Q ＝εmB 2 /30g 2H ， 式中：ε—侧收缩系数，矩形进口ε＝0.85～0.95；， B —进口宽度（米）；m —流量系数

=侧向收缩系数×流量系数×溢洪道堰顶泄流长度×溢洪水深2 3 2）进口装有闸门控制的溢洪道 （1）开敞式溢洪道。 Q ＝εσMBH 2 3 ＝侧向收缩系数×淹没系数×流量系数×溢洪道堰顶泄流长度×溢洪水深2 3 （2）孔口自由出流计算公式为 Q=MωH =堰顶闸门自由式孔流的流量系数×闸孔过水断面面积×H 其中：ω=be 7、放水涵管(洞)出流计算 1）、无压管流 Q=μA 02gH =流量系数×放水孔口断面面积×02gH 2）、有压管流 Q ＝μA 02gH =流量系数×放水孔口断面面积×02gH 8、测流堰的流量计算——薄壁堰测流的计算 1）三角形薄壁测流堰，其中θ＝90°，即 自由出流：Q ＝2 5或Q ＝（2-15） 淹没出流：Q ＝（25 ）σ（2-16） 淹没系数：σ=2)13.0( 756.0--H h n +（2-17） 2）梯形薄壁测流堰，其中θ应满足tanθ=4 1 ，以及b ＞3H ，即 自由出流：Q ＝g 22 3＝2 3（2-18）

带翻板门宽顶堰流量计算公式

滚轮连杆式水力自控翻板闸门 上游洪水位计算公式 一、翻板闸门全开卧倒以后的情况 流量公式为： 5.10 2H g b m Q s ∑=εσ 式中，s σ——淹没系数，由试验确定； m ——流量系数，由试验确定； H o ——门下的坝（堰）顶以上的上游全水头（m ）， g v H H 22 000α+=； H ——门下的坝（堰）顶以上的上游水头（m ）。 其余符号的意义同前。 对于全关时有预倾角度的滚轮连杆式水力自控翻板闸门，门下匹配为带园弧形进口的复式折线型实用堰的情况，湖南省水电（闸门）建设工程有限公司副总工程师贺挽澜通过大量的水工模型试验对σs 与m 提出如下经验公式： ??? ?????-???? ??-+++=1.755.219.038.503.106.21000136.001325.1H p a q a q m θθ 当 ．７０７H h s 00≥时，s σ=2.35414.0001???? ??-H h H h s s ； 当．７０７＜H h s 00时，s σ＝1.00； 上述

h——下游水位高于堰顶的水深（m），当下游实测水位流量关系s 中某一流量其对应水位有变幅时，应取其中的最高水位来计算 h。 s 当无实测水位流量关系而依靠计算时，糙率n应取可能的最大值； q——过闸单宽流量（m3/s-m）； a——闸门全关时的铅垂挡水高度（m）； θ——闸门全开卧倒时面板与铅垂面的夹角（全开θ＝75°）； p——上游堰高（m）； 1 其余符号的意义同前。 流量系数m中已包含了堰顶形状尺寸、堰高、防护墩、闸门面板、支腿、支墩、运转机构、工作桥等对过流的影响。 当工程规模较大或较重要时，σs值与m值应由水工模型试验确定。

宽顶堰堰流泄流能力计算标

顶堰堰流泄流能力计算(P=1) 闸门孔数n5中间闸墩侧收缩系数ξz0.955084519 单孔净宽b010边闸孔侧收缩系数ξb0.908872896 总净宽B050侧收缩系数ξ0.945842194 闸墩厚度dz4断面面积2321.5436 b b30.95 原河道底高程169.5 坎顶高程170 河道流速 2.278656 闸墩顶高程190.62189.18 1.44 堰上水深H020.88464 下游水位189.14 1.48 自由过流流量系数m堰流淹没出流系数σ 坎高P0.5下游水位h s19.140.916463闸墩高H21.12淹没系数σ0.784293 m(直角）0.382298 m(圆角）0.38409 自由过流流量Q淹没过流流量Q Q(直角）7643.299Q(直角）5994.589 Q(圆角）7679.122Q(圆角）6022.685 5290 顶堰堰流泄流能力计算(P=2) 闸门孔数n5中间闸墩侧收缩系数ξz0.955084519 单孔净宽b010边闸孔侧收缩系数ξb0.908872896 总净宽B050侧收缩系数ξ0.945842194 闸墩厚度dz4断面面积2321.5436 b b30.95 原河道底高程169.5 坎顶高程170 河道流速 2.0159 闸墩顶高程189.42188.16 1.26 堰上水深H019.62713 下游水位188.12 自由过流流量系数m堰流淹没出流系数σ 坎高P0.5下游水位h s18.120.923212闸墩高H19.92淹没系数σ0.76389 m(直角）0.382129 m(圆角）0.384037 自由过流流量Q淹没过流流量Q Q(直角）6960.388Q(直角）5316.97 Q(圆角）6995.134Q(圆角）5343.512 4680

宽顶堰流的水力计算

宽顶堰流得水力计算 如图所示，水流进入有底坎得堰顶后，水流在垂直方向受到堰坎边界得约束，堰顶上得过水断面缩小，流速增大，势能转化为动能。同时堰坎前后产生得局部水头损失，也导致堰顶上势能减小。所以宽顶堰过堰水流得特征就是进口处水面会发生明显跌落。从水力学观点瞧，过水断面得缩小，可以就是堰坎引起，也可以就是两侧横向约束引起。当明渠水流流经桥墩、渡槽、隧洞〈或涵洞)得进口等建筑物时，由于进口段得过水断面在平面上收缩，使过水断面减小，流速加大，部分势能转化为动能，也会形成水面跌落，这种流动现象称为无坎宽顶堰流，仍按宽顶堰流得方法进行分析、计算。 （一）流量系数 宽顶堰得流量系数取决于堰得进口形状与堰得相对高度，不同得进口堰头形状，可按下列方法确定。 1、进口堰头为直角

(8-22) 2、进口堰头为圆角 (8-23) 3、斜坡式进口 流量系数可根据及上游堰面倾角由表选取。 在公式（8-22）、（8-23）中为上游堰高。当≥3时，由堰高引起得水流垂向收缩已达到相当充分程度，故计算时将不考虑堰高变化得影响，按=3代入公式计算值。 由公式可以瞧出，宽顶堰得流量系数得变化范围在0、32～0、385之间，当=0时，=0、385，此时宽顶堰得流量系数值最大。 比较一下实用堰与宽顶堰得流量系数，我们可以瞧到前者比后者大，也就就是说实用堰有较大得过水能力。对此，可以这样来理解：实用堰顶水流就是流线向上弯曲得急变流，其断面上得动水压强小于按静水压强规律计算得值，即堰顶水流得压强与势能较小，动能与流速较大，故过水能力较大；宽顶堰则因堰顶水流就是流线近似平行得渐变流，其断面动水压强近似按静水压强规律分布，堰顶水流压强与势能较大，动能与流速较小，故过水能力较小。 （二）侧收缩系数 宽顶堰得侧收缩系数仍可按公式（8-21）计算。 （三）淹没系数