堰闸出流淹没系数可信度评价
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。
（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。
堰闸出流淹没系数可信度评价
堰闸出流淹没系数可信度评价作者：李占松师冰雪来源：《科技创新与应用》2016年第26期摘要：堰流和闸孔出流是水利枢纽常见的两种泄流方式。
其出流形式分为自由出流和淹没出流两类。
淹没出流时需要用淹没系数对流量计算公式进行修正。
堰闸泄水建筑物下游通常都存在水跃，淹没出流时下游肯定是淹没式水跃衔接。
淹没水跃由于与完整水跃相比消能不充分，水面波动也明显增强。
在实验确定淹没系数时，水位等的测量精度决定了其可信度。
分析表明，在大淹没度情况下，要得到有价值的淹没系数，实测值误差必须满足非常苛刻的要求。
反之，在测量精度一定的条件下，欲使对淹没系数的研究有价值，必须预先进行可行性评估。
这为该方面研究提供了基本的评价方法。
在泄水建筑物水力计算中，也可作为确定其采信程度的依据。
关键词：水力学；堰流；闸孔出流；淹没系数；可信度1 概述堰流和闸孔出流是水利枢纽中常见的两种泄流方式。
其出流形式又分为自由出流和淹没出流。
泄洪时，常出现大淹没度的情况。
在这种情况下，查取水力学教材[1]或水力计算手册[2]，会存在淹没系数与相关要素对应关系区间偏大的现象，插值计算可能会出现比较大的偏差。
于是，有不少学者对大淹没度的堰闸出流进行研究，试图探讨在这种情况下淹没系数比较准确的规律。
实测时，一方面存在着水面波动引起的测量偏差；另一方面，对应于一定的测量水平存在着计量误差。
两者就构成了实测值与真实值之间的整体误差。
这些都是不可能完全消除的[3][4]。
实际上，堰闸出流形式为淹没出流时，往往都伴随着下游大淹没度的水跃。
水跃消能极不充分，水面波动显著。
分析堰闸出流实测值的误差对淹没系数可信度的影响，具有较大的理论价值和实际意义。
2 堰闸出流计算基本公式堰流计算基本公式为：其中：Q为流量（m）；？滓s为淹没系数；？着1为侧收缩系数；m为流量系数；b为堰的净过流宽度（m）；g为重力加速度，通常取9.8m/s2；H0为堰上作用全水头（m）。
文章主要探讨淹没系数的可信度，为简单计，只考虑无侧向收缩的情况，即侧收缩系数？着1取1.0。
堰流闸孔出流和桥涵过流的水力计算资料
计算公式为
'
Qmb
3
2gH0 2
式中，b= nb' =4×14=56m；
m ' 应为包括侧收缩影响的各孔流量系数的加权平均值。
1
2Ka
(n
1)KP
H0 nb'
式中：
n为堰孔数；
H0为堰顶全水头； Ka为边墩形状系数； KP为闸墩形态系数。
四、曲线型实用堰的淹没系数
试验研究表明:
(1)当下游水位高 过堰顶至某一范围 时堰下游形成淹没 水跃，过堰水流受 到下游水位的顶 托，降低了过水能 力即为淹没出流； (2)当下游护坦高程较高，过堰水流受下游护坦的影响， 也会产生类似淹没的效果而使流量系数降低。
Q C0 H 5/ 2
（8-7）
式中，C0为直角三角形薄壁堰的流量系数，可按下式计算
C0
1.354
0.004 H
0.14
0.2 P1
H B
2
0.09
其中， Q为流量，以米3/秒（m3/s）计； H为堰顶水头；
P1为上游堰高； B为堰上游引渠宽均以米（m）计。
在下述范围内，上式的误差＜（±1.4%）
cos 450
2.1m
2．流量系数m
当P1＝7m，HP1
7 2
3.5
时，
对堰顶入口为圆弧形的宽顶堰，流量系数m=0.36。
3．淹没系数 s
由 hs h1 P2 2.5 0.7 1.8m
0.8H0 0.8 2.1 1.68m
因为 hs 0.8H 0 ，故为淹没出流。
根据
hs H0
1.8 0.857 2.1
n
" 1
式中： n为孔数；
堰闸隧洞的泄流能力计算公式商榷
堰闸隧洞的泄流能力计算公式商榷毛昶熙(南京水利科学研究院)摘要泄流能力是决定泄水建筑物尺寸大小的关键性问题，虽有设计手册可供查算，但很多模型试验的结果与设计差距很大。
同样，大孔径隧洞的泄流能力也常发生较大设计误差。
本文从水力学基本原理追索计算公式的合理性，并以模型试验资料验证，说明有些公式应加修正，测流控制断面应加明确，消能流态及其水头损失均应加考虑。
最后还给出了堰闸淹没泄流的流量系数表达式和大孔径隧洞泄洪流量的计算公式。
关键词堰闸隧洞泄流能力流量系数计算公式泄流能力是决定堰闸隧洞等建筑物尺寸大小的一个必备数据，所以在水力学中开展研究也最早，而且计算公式及其实验性流量系数均能从设计手册中查用，似乎已不存在什么问题了。
然而很多模型试验的结果却说明与设计差距很大。
例如50年代治淮工程有不少闸都可省去1～3孔，流量比设计大20%左右，废黄河地涵试验结果比设计大40～50%，可以缩减5孔。
南四湖二级闸134孔可以减为78孔。
就以最近试验的通榆河总渠地涵来说，15孔可省去3孔，对于隧洞泄流能力的试验结果也多超出设计值。
因此仍有必要探明原因改进计算和测流方法。
1 泄流能力的基本公式泄流能力计算均是以能量守恒原理引导的，即沿程取两个控制断面1,2写其能量方程可得α1(V12/2g)+H1=α2(V22/2g)+H2+hf式中势能水头H1、H2是在同一基面上的，两断面间沿程水头损失可表示为若令总水头H0=α1(V12/2g)+H1，则上式可解出下游控制断面的流速为则通过下游控制断面A的流量，考虑其水流收缩时，则为式中流量系数μ=εφ，就定义为收缩系数与流速系数的乘积。
此流量系数μ包含着两断面间沿程水头损失hf，与消能发生关系。
2 堰闸泄流对于宽顶堰(图1)，当其自由泄流时，由于堰顶产生临界水深H2=hc=(2/3)H，宽度b时，由式(3)可得并知流量系数最大值为，对于一般水闸(图2)，因进口翼墙闸墩阻水情况不同，可取0.37[1,2,3]。
堰流及闸孔出流
常见闸底坎型式：宽顶堰，曲线型实用堰 常见闸门型式： 平板闸门，弧形闸门
26
按照出流形式可分
自由出流 淹没出流
实际工程中，为几种型式的组合
5、闸孔出流水力计算的主要任务
在一定闸前水头下，计算不同闸孔开度时的 泄流量。
根据已知泄流量求所需的闸孔宽度。
27
6、底坎为宽顶堰型的闸孔出流 淹没问题:
接光滑，避免水流直冲河床，并有利于溢流堰下游的消能，其
反弧半径应结合消能形式统一考虑。
15
二、实用堰剖面的种类
克里格－奥菲采洛夫剖面
我国多采用，剖面肥大，施工难度大。 渥奇剖面 美国内务部垦务局研究成果，主要考虑坝 高对剖面影响 WES剖面 流行采用
16
8.4
宽顶堰的水力计算
堰流
水流进入宽顶堰后，出现两次跌落的水力现象， 一般发生在堰坎处，但流经桥墩，渡槽，涵洞 的建筑物时也具有这种水流现象，又为无坎宽顶 堰，按宽顶堰计算；公式依旧采用基本公式。
直角进口
圆弧进口
m与宽顶堰的进口形式，水头 H，堰高 P有关，可以 由经验公式或表查取；理论最大值m=0.385。
18
二、侧收缩系数ε 堰宽小于渠道宽度的宽 顶堰流将发生倾向收缩， 使主流的实际宽度 bc 小于 堰宽b，水流阻力也因此增 大，泄流能力变小。
溢流宽度
用ε来反映侧收缩影响。
24
（ 2 ）堰和闸都是属于控制建筑物，都属于急变
流，其能量损失以局部水头损失为主。
区别：
堰流的上部不受闸门控制，水流自由表面是连
续光滑的； 闸孔出流受到闸门的控制，自由表面被闸门截 断，闸孔上、下游水面是不连续的。
水力学 第七章课后题答案
为什么低堰的流量系数小而泄流量大
（1）因不考虑淹没情况和侧向收缩情况，泄流量可采用公式
= 23Τ2
因为 = 0.4988 1 Τ 2
可计算出1 = 10时， = 0.4939 = 1270.42 3 Τ
3 = −0.282 = −4.84
17.18
1.85
3
2 2
= 0
根据不同 Τ 可查的不同的
267 = 6309 3 Τ 269 = 7556 3 Τ
（3） = 0.502
可利用流量公式试算出H=15.64m
上游水位高程为266.31m
7.5某灌溉进水闸为三孔，每孔宽为10m；闸墩头部为半圆形，闸墩厚d为3m；边墩头部为
思考题
7.1何谓堰流，堰流的类型有哪些？它们有哪些特点？如何判断
堰流：在水利工程中，为了引水或泄水，常修建水闸或溢流坝等建筑物，以控制河流或渠道的水位及流
量。当这类建筑物顶部闸门完全开启，闸门下缘脱离水面，闸门对水流不起控制作用时，水流从建筑物
顶部自由下泄，这种水流状态称为堰流。
类型及判断：
根据过流堰顶的水流形态随堰坎厚度与堰顶水头之比 而变
（1）设计堰的剖面形状，及堰顶高程 311页
（2）当上游水位高程分别是267m和269m时，所设计的堰剖面通过的流量各为多少（下游水位低于
堰顶。
（3）通过流量为6000时，所需要的上游水位高程
（1）闸墩和边墩均为圆形，测收缩系数可求
= 1 − 0.0058
H为堰顶作用水头，WES坝的流量系数为0.502
流量系数可以由经验公式求出
堰流与闸孔出流
H0
P1
V0
0 H0
V0
0
hs P2 ht
淹没出流对过流能力旳影响用淹没系数σs表达。
淹没系数σs：取决于hs/H0 和P2/H0
hs/H0 （hs从堰顶算起旳下游水深）
这是明显旳。 因为hs越大，下游水位旳顶托作用越大， 对过流能力影响越大
淹没出流对过流能力旳影响用淹没系数σs表达。
淹没系数σs：取决于hs/H0 和P2/H0
式中：e为闸孔开度；H 0
H
b
e
0 图 8-1 a 堰流及闸孔出流
堰流及闸孔出流是水利工程中常见旳水流现象， 其水力计算旳主要任务是研究过水能力。
本章将应用水力学旳基本原理， 分析堰闸出流旳水力特征，
§8-1 堰流旳类型及计算公式
在水利工程中，常根据不同建筑条件及使用要求，将堰作成
不同类型。 例如，溢流坝常用混凝土或者石料作成厚度较大旳曲线型或
1
1
V1
α1 ， α2 ：动能修正系数
P2
ζ：局部阻力系数
Q v1 A
kH 0b
1
2g(H0 H0 )
k
1
3
1 b 2gH02
令： 流速系数
1
1
流量系数
m k
1 k 1
1
则堰流计算旳基本公式：
3
Q mb 2 g H 0 2
影响流量系数旳主要原因：
, k , m m( , k , )
0
δ
H
1
V0
1
0
图8-2 d 曲线型实用堰
2 实用堰流：0.67 ＜δ/H ＜2.5 因为堰顶厚度继续加厚，水舌下缘与堰顶呈面接触， 水舌受到堰顶约束和顶托，已影响水舌形状和堰旳过流能力。
堰流及闸孔出流
Q 4 s 4 m b 2 g H 0 32 0 .8 2 0 .3 4 6 6 1 .2 8 1 9 .6 0 .8 8
Q4 Q3 Q4 1 .3 3 1 .3 3 1 .3 3 0
1 .3 3 m / s
3
符合要求，故所求流量为1.33m3/s。
前进
（4）判别出流是否淹没 由 则收缩断面水深 hc的共轭水深
e H
0 .2
查表8.7得 2 0 .6 2 0
h c 2 e 0 .6 2 1 0 .6 2 m
h c hc 2 0 .6 2 2 ( 1 8q
2 3
1)
2 3
g hc ( 1
8 5 .5 6
前进
主要内容
堰流与闸孔出流 堰流与闸孔出流的判别 堰流的分类 堰流的基本公式 薄壁堰流的水力计算 实用堰流的水力计算 宽顶堰流的水力计算 堰流水力计算实例 闸孔出流的基本公式 底坎为宽顶堰型的闸孔出流 底坎为曲线型实用堰的闸孔出流 闸孔出流水力计算实例
结束
既能挡水，又能过水的水工建筑物，称为堰。
（2）判别堰闸出流
（3）确定系数
e H
1 5
0 .2 0 .7 5
由表8.9查得闸孔流量系数 0.667
（4）计算过闸孔流量
Q b e 2 g H 0 .6 6 7 5 7 1 1 9 .6 5 2 3 1m / s
3
所以该工况下，通过闸孔的流量为231m3/s。 水库调度图 水库放水时间计算
2 g A0
1 9 .6 (1 .2 8 1 .3 5)
0 .8 8 m
hs H 03
实用堰流的系数确定.
水力分析与计算
主持单位: 广东水利电力职业技术学院
黄河水利职业技术学院
参建单位: 杨凌职业技术学院 安徽水利水电职业技术学院 四川水利职业技术学院
山西水利职业技术学院
长江工程职业技术学院
降低。
实际计算中用淹没系
H
hs ht
数
来综合反映下游
水位及护坦高程 对过
水能力的影响。 决定
于 hs/H0和 P2/H0。
水力分析与计算
实用堰流水力计算
4. 实用堰淹没系数
淹没系数可查下图： 当 hs/H0≤ 0.15和 P2/H0≥ 2时出流不受下
游水位及护坦高程的影
响称为自由出流。
s 1
之比P1/Hd、堰顶全水头
与设计水头之比H0/Hd 以 及上游面的坡度。
水力分析与计算
实用堰流水力计算
3. 实用堰侧收缩系数
侧收缩系数就是用来考虑边墩及闸墩对过水能力的影响。可由下面
经验公式计算：n 1) 0 nb
n为堰孔数； H0为堰顶全水头； k为边墩形状系数，与边墩几何形状有关，查图1确定； 关，查表1确定。
淹 没 系 数
侧 收 缩 系 数
流 堰 量 宽 系 数
堰 顶 全 水 头 计算过堰流量Q
1 1
s 1
水力计算类型
计算堰上水头H 设计堰宽b
水力分析与计算
实用堰流水力计算
2. 实用堰流量系数
实验研究表明，曲线型 实用堰的流量系数主要决 定于上游堰高与设计水头
WES堰 md=0.502
0.80 0.45 0.25
hs 为下
水力分析与计算
直角形
半圆形
尖角形
尖圆形
堰闸出流淹没系数可信度评价
堰闸出流淹没系数可信度评价堰流和闸孔出流是水利枢纽常见的两种泄流方式。
其出流形式分为自由出流和淹没出流两类。
淹没出流时需要用淹没系数对流量计算公式进行修正。
堰闸泄水建筑物下游通常都存在水跃，淹没出流时下游肯定是淹没式水跃衔接。
淹没水跃由于与完整水跃相比消能不充分，水面波动也明显增强。
在实验确定淹没系数时，水位等的测量精度决定了其可信度。
分析表明，在大淹没度情况下，要得到有价值的淹没系数，实测值误差必须满足非常苛刻的要求。
反之，在测量精度一定的条件下，欲使对淹没系数的研究有价值，必须预先进行可行性评估。
这为该方面研究提供了基本的评价方法。
在泄水建筑物水力计算中，也可作为确定其采信程度的依据。
标签：水力学；堰流；闸孔出流；淹没系数；可信度1 概述堰流和闸孔出流是水利枢纽中常见的两种泄流方式。
其出流形式又分为自由出流和淹没出流。
泄洪时，常出现大淹没度的情况。
在这种情况下，查取水力学教材[1]或水力计算手册[2]，会存在淹没系数与相关要素对应关系区间偏大的现象，插值计算可能会出现比较大的偏差。
于是，有不少学者对大淹没度的堰闸出流进行研究，试图探讨在这种情况下淹没系数比较准确的规律。
实测时，一方面存在着水面波动引起的测量偏差；另一方面，对应于一定的测量水平存在着计量误差。
两者就构成了实测值与真实值之间的整体误差。
这些都是不可能完全消除的[3][4]。
实际上，堰闸出流形式为淹没出流时，往往都伴随着下游大淹没度的水跃。
水跃消能极不充分，水面波动显著。
分析堰闸出流实测值的误差对淹没系数可信度的影响，具有较大的理论价值和实际意义。
2 堰闸出流计算基本公式堰流计算基本公式为：其中：Q为流量（m）；？滓s为淹没系数；？着1为侧收缩系数；m为流量系数；b为堰的净过流宽度（m）；g为重力加速度，通常取9.8m/s2；H0为堰上作用全水头（m）。
文章主要探讨淹没系数的可信度，为简单计，只考虑无侧向收缩的情况，即侧收缩系数？着1取1.0。
第八章-堰闸出流(zhu-)..知识讲解
0
Q v1A1
k H 0b 1
2 g (H 0 H 0 )
k 1
3
1 b
2g
H
2 0
le t: 1 1
流速系数
le t:m k
1 k 1 流量系数
1
3
Q mb
2g
H
2 0
自由出流、无侧收缩的各种堰流计算公式
Qmb 2gH032
影响堰流流量系数的主要因素
0.2 )(H 0.09)2 P1 B
B: 堰上游引渠宽度 0.5m B1.2m
H,
B,
P1
:
m；0.07m
H
0.26m；H
B；0.1m 3
P1
0.75m
Q:m3 /s; Q 1.4 Q
§8.3 实用堰流的水力计算
剖面形状设计
克里格——奥菲采洛夫剖面 WES剖面 渥奇剖面
Hd
前进
§8.3.1 曲线型实用堰的剖面形状
R3 0.04Hd,x1 0.282Hd
y /Hd=0.5 ( x/Hd )1.85
问题： 堰顶水头在(Hmin～Hmax)范围变化，如何选
定设计水头Hd ＝？，使H = (Hmin～Hmax)时， y 堰面流量系数较大，又不产生过大负压。
工程中经常采用： Hd = (0.75～0.95) Hmax 当H > Hd时，为真空剖面堰 当 H < Hd时，堰剖面堰稍偏肥大，为非真空剖面堰
面上受到横向约束，流线将出现横向收缩，使水流的有效宽度小于实际的堰 顶净宽，局部水头损失hj增大，过堰流量将有所减小。对此也是在自由出流 公式右端乘以一个小于1的侧收缩系数ε1。
堰流的基本公式
堰流及闸孔出流
堰流及闸孔出流第一节 概述水利工程中为了宣泄洪水以及引水灌溉、发电、给水等目的，常需要修建堰闸等泄水建筑物，以控制水库或渠道中的水位和流量。
堰、闸等泄水建筑物水力设计的主要任务是研究其水流状态和过流能力。
一.堰流及闸孔出流的概念既能壅高上游水位，又能从自身溢水的建筑物称为堰。
水流由于受到堰坎或两侧边墙的束窄阻碍，上游水位壅高，水流经过溢流堰顶下泄，其溢流水面上缘不受任何约束，而成为光滑连续的自由降落水面，这种水流现象称为堰流。
水流受到闸门或胸墙的控制，闸前水位壅高，水流由闸门底缘与闸底板之间孔口流出，过水断面受闸门开启尺寸的限制，其水面是不连续的，这种水流现象称为闸孔出流。
二.堰流与闸孔出流的水流状态比较堰流与闸孔出流是两种不同的水流现象：堰流时，水流不受闸门或胸墙控制，水面曲线是一条光滑连续的降落曲线。
而闸孔出流时，水流要受到闸门的控制，闸孔上下游水面是不连续的。
对明渠中具有闸门控制的同一过流建筑物而言，在一定边界条件下，堰流与闸孔出流是可以相互转化的，即在某一条件下为堰流，而在另一条件下可能是闸孔出流。
堰流与闸孔出流两种流态相互转化的条件除与闸门相对开度H e有关外，还与闸底坎形式或闸门（或胸墙）的形式有关，另外，还与上游来水是涨水还是落水有关。
经过大量的试验研究，一般可采用如下关系式来判别堰流及闸孔出流。
闸底坎为平顶堰65.0≤H e 为闸孔出流，65.0>H e 为堰流。
闸底坎为曲线堰75.0≤H e 为闸孔出流，75.0>H e 为堰流。
式中，H 为从堰顶或闸底坎算起的闸前水深，e 为闸门开度。
堰流与闸孔出流又有许多共同点：①堰流及闸孔出流都是由于堰或闸壅高了上游水位，形成了一定的作用水头，即水流具有了一定的势能。
泄水过程中，都是在重力作用下将势能转化为动能的过程。
②堰和闸都是局部控制性建筑物，其控制水位和流量的作用。
③堰流及闸孔出流都属于明渠急变流，在较短距离内流线发生急剧弯曲，离心惯性力对建筑物表面的动水压强分布及过流能力均有一定的影响；④流动过程中的水头损失也主要是局部水头损失。
堰闸流量计算
实用堰（淹没出流）1、发生的条件：0.67＜δ/H＜2.5δ：堰顶宽度H：水头高度2、发生淹没出流的条件：（1）下游水位超过堰顶（2）下游发生淹没水跃：Z/a1＜(Z/a1)k式中：Z为堰的上下游水头差，a1为下游堰高，(Z/a1)K为z/a1的临界值，可按比值H/a1由图查得。
实用堰淹没出流的计算：公式：Q=ζεmB（2g）1/2H3/2式中：ζ：淹没系数可根据hs/H查表ε：侧收缩系数ε=1-0.2[(n-1)ξ0+ξk]H/nbξ0：闸墩系数根据hs/H值查表水力学郭卫东版338页ξk：边墩系数直角形系数1.00、斜角形0.70、圆弧形0.70n：溢流孔宽度b：每孔宽度m：流量系数，梯形实用堰根据a/H，δ/H以及上下游堰面的倾斜角查表，（水力学郭卫东版338页）曲线形实用堰流量系数根据H0/H d查图（水力学郭卫东版337页）闸孔泄流量计算如在堰上设上闸门，这时通过闸的水流状态称为闸孔出流。
孔流和堰流在一定条件下可以互相转化，在计算泄流量时，需要判断是孔流还是堰流。
闸底坎为平顶时，可用闸门开启高度e与闸前水深H的比值来判断；若e/H≤0.65 时为闸孔出流；若e/H＞0.65 时为堰流。
自由出流和淹没出流的判断水从闸孔泄出后，可能出现两种水量状态，若水跃的表面旋滚不盖住收缩断面的称自由出流；若水跃的表面旋滚盖住收缩断面的称淹没出流，见下图。
（水跃是当水流从急流过度到缓流所发生的一种突然跃起的局部现象）收缩断面自由出流式中： Q-----过坝流量（m 3/s) b ----泄流闸净宽 H 0---计入行进流速的堰闸前水深(m)e -----闸门开启高度 μ0----自由出流的流量系数淹没出流002gH be Q s μδ=式中：δs------淹没系数00.600.18e H μ=-。
有坎宽顶堰闸孔出流研究
摘
要 ： 究了有坎宽顶堰 闸孔 出流临界水跃情况。通过动量方程及连续性方程推导 ， 研 建立 了该 情况下共轭水深 比与收
缩断面处弗劳德数之 间的关 系式， 并结合 图表分析 了有坎情 况下坎 高与收 缩断面水深 的比值对 临界 水跃跃后 水深 的影 响。比较 宽顶堰 闸孔 出流有坎与无坎 两种情 况下 的跃后水深表 明， 在堰坎的扩散 作用下 ， 有坎情 况下跃后 水深 小于无坎 情况下跃后 水深。通过模 型试验验证 ， 发现堰坎对临界水跃的影 响十分显著 ， 相对 于无坎情 况跃 后水 深有所 减小， 验 试 结果与理论计算 结果 吻合较好 。 关 键 词 ：有坎 宽顶堰 ；闸孔 出流 ；临界水跃 ； 跃后 水深
第 ３ 第 ２期 ２卷 ２１ ００年 ２月
人
民
黄
河
Ｖｏ ． ２， ． １ ３ Ｎｏ ２ Ｉ
【 利 水 电工 程 】 水
有 坎 宽 顶堰 闸孔 出 流研 究
杨玲 霞 ， 梁艳 洁 ， 范如 琴 ， 武秋 娟
（ 郑州大学 水利与环境 学院 ， 河南 郑 州 ４ ０ ０ ） ５０ ２
似。 以前 相 关 研 究 中 对 于 ｈ处 水 深 的假 设 以及 扩 散 作 用 对 水 跃
分析图 ３ 给定 ｑ与 ｈ ， ｎ 相 同时， ， 即 无坎 （ ｄ＝０ ）情况下 ＾／ 的值 大于有坎情况 下的值 ， 说 明在 保证 流量和 收缩断 这 面水深相同的情况下 ， 有坎宽顶堰上临界水跃发生在 堰坎之下 时， 其跃后水深小于其收缩 断面水 深 的共 轭水 深。 的高度 越 坎
图 ２ 控 制水 体 受 力 分 析
然扩散时， 其共轭水深ｈ也将受到影响…。 ： 那么 ， 当所在断面位
于 堰 坎 下 游 的 河 渠 中 时 ， 水 断 面 在 垂 直 方 向 的 急 速 扩 散 必 定 过
水力学-第九章 堰流及闸孔出流
Q m0 B 2 g H
3/ 2
（2）计算淹没系数 判别淹没水跃的条件： Z 为上下游水位差，a1为下游堰高， H 为上游水头
( z )c a1
z z ( )c a1 a1
淹没系数： hs 为下游水位高于堰顶的数值
hs z 3 1.05(1 0.2 )( ) a1 H
1
三角形薄壁堰（三角堰）： 水头水面宽很小时，流量的微小变化引起较大的 水头变化，量测精度高,适合Q <0.1 m3/s
Q 1.4 H 5 2
梯形薄壁堰：
H 越大，水面B越宽，适合量测稍
大的流量，如Q >0.1 m3/s
Q 1.856 bH
32
9.5 实用堰的水力计算
1、曲线型实用堰的剖面形状
(9.24)
1 1 e / H
4、实用堰闸孔出流
自由出流： 1eB 2 gH 0 Q •
(9.25)
e e 1 0.65 0.186 (0.25 0.375 ) cos H H
10-5、闸孔出流的水力计算
4、实用堰闸孔出流
淹没出流：Q 1 eB 2 g ( H 0 hs ) •
水面连续变化的光滑曲面堰流和闸孔出流都是因水闸或溢流坝等建筑壅高了上游水位在重力作用下形成的水流运动
第9章
9.1 概述
1、堰流及闸孔出流
堰流及闸孔出流
堰：顶部溢流的泄水建筑物称为堰 堰流：（outflow weirs of spilling） 经过堰的水流，没有受到闸门控制时是堰流。 闸孔出流：（outflow from sluice gate） 经过堰的水流受到闸门控制时就是闸孔出流，简称为孔流。
第八章堰流及闸孔出流4
2
1 2e
H0
流速系数见第 九章表9－1
表8-12 平板闸门垂直收缩系数
cos c e R
e H 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75
Байду номын сангаас
2 0.615 0.618 0.620 0.622 0.625 0.628 0.630 0.638 0.645 0.650 0.660 0.675 0.690 0.705
计算收缩断面水深 hc
计算共轭水深
hc''
h〔c 2
1 8Fr2c
1〕
与下游实际水深 ht 比较，
hc" ht 淹没出流
●淹没系数 s
潜流比 图8－27
二、实用堰型闸孔出流
水流特点： 过闸水流收缩充分，无收缩断面C-C，1-1为急变流断面。
能量方程
H
00
z
p
1v12
2g
hj
Q be 2gH
H
弧形闸门 (0.97 0.81 ) (0.56 0.81 ) e
180
180 H
cos c e
R
适用范围
25 90
0 e 0.65 H
3、淹没系数 s
●淹没条件： 形成淹没水跃
当下游水深 ht 大于收缩断面水深 hc 的共轭水深 hc 时，闸孔为淹没出流
●淹没出流判别：
一、宽顶堰型闸孔出流
1、水力计算基本公式
能量方程
H
0 0v02
2g
hc
0 cvc2
2g
hj
H0
hc
溢流堰防洪评价报告
溢流堰防洪评价报告报告内容：一、引言溢流堰是一种常见的防洪措施，通过建设溢流堰可以有效控制洪水的水位和流量，减轻洪灾对人类生命财产的损失。
本次报告主要对溢流堰的防洪效果进行评价，并提出建议。
二、建设背景和目的溢流堰建设的背景是为了应对洪灾引起的生命损失和财产损失。
目的是通过溢流堰，将洪水引导到安全区域，避免决口灾害的发生。
三、防洪效果评价1. 溢流能力：溢流堰能够根据设计水位高度的不同，实现不同程度的溢流，控制洪水的流量。
通过对溢流堰的设计和建设情况进行评价，包括堰闸的开启度、泄洪通道的宽度和深度等因素。
2. 保护效果：评价溢流堰对周边地区的洪水保护效果，包括溢流堰的位置选择是否合理，能否有效减小洪峰水位的上升，减轻洪峰流量对周边地区的冲击。
3. 安全性评价：对溢流堰的结构安全性进行评价，包括堰闸和泄洪通道的结构强度是否满足设计要求，是否能够承受洪水的冲击力和冲刷力。
四、评价结果根据对溢流堰的评价，结合实际情况，得出以下评价结果：1. 溢流堰的溢流能力较好，能够满足设计要求，有效控制洪水的流量。
2. 溢流堰的保护效果较好，能够有效地减小洪峰水位的上升，减轻洪峰流量对周边地区的冲击。
3. 溢流堰的结构安全性较好，能够承受洪水的冲击力和冲刷力，具有一定的抗灾能力。
五、建议根据评价结果，提出以下建议：1. 在设计中考虑洪水的预测和预警系统，及时开启溢流堰，确保其具备最佳的防洪效果。
2. 定期对溢流堰进行维护和检修，确保其结构的完好性，提高其抗洪能力。
3. 结合其他防洪措施，如河道的疏浚和加固，进一步提高溢流堰的防洪效果。
六、结论溢流堰是一种有效的防洪措施，通过评价溢流堰的防洪效果，可以为后续防洪工作提供参考和建议，进一步提高防洪能力，减轻洪灾的损失。
防洪堰池建设技术与效果评估
松南新区彰武断陷油气地质特征及成藏条件分析赵洪伟【期刊名称】《世界地质》【年(卷),期】2012(31)4【摘要】利用3口钻井资料和新采集二维地震资料,对彰武盆地油气地质特征和成藏条件进行了综合分析.结果表明:沙海组和九佛堂组具备良好的生储盖条件和配置关系,发育自生自储式、下生上储式和上生下储式3套生储盖组合类型.良好的生储盖组合、断层侧向封挡、近源成藏是本区主要的成藏控制条件,构造-岩性油藏是主要的油藏类型.沙海组烃源岩有机质以ⅡB型为主,Ro值主要为0.5％～0.7％,处于低熟演化阶段；九佛堂组烃源岩有机质以Ⅰ型和ⅡA型为主,Ro值主要为0.7％～1.0％,处于成熟阶段.沙海组整体上属于中孔、低-中渗型储层,九佛堂组储层整体上属于低孔、特低渗储层.沙海组顶部泥岩构成区域盖层,九佛堂组顶部泥岩可作为直接盖层.九佛堂组邻近优质烃源岩、地层厚度大,成藏潜力更大,可以作为下一步勘探的优先目标.%The half-faulted Zhangwu Basin is one of the typical low-degree exploration areas among the depressions in southern Songliao Basin. Three boreholes and new 2D seismic data are used to analyze petroleum geologic features and oil-gas accumulation conditions of the studied area. The results show that there are favorable source-reservoir-cap assemblages in Shahai and Jiufotang formations, such as ' self-generation with self-accumulation ' , ' lower-generation with upper-accumulation' and ' upper-generation with lower-accumulation '. Favorable source-reservoir-cap assemblages, lateral sealing by faults andnear-source conditions are controlling factors of petroleum accumulations in this area, primarily forming structural-lithologic reservoirs. Organic matters of source rocks in Shahai Formation are mainly Ⅱ B type, and the fio ranges between 0. 5% and 0. 7% , indicating a low maturity stage. Organic matters of source rocks in Jiufotang Formation are mainly Ⅰ and Ⅱ A in type and the Ro ranges between 0. 7% and 1. 0% , indicating a maturity stage. Reservoir rocks in Shahai Formation have middle porosity and low to middle permeability, while those in Jiufotang Formation have low porosity and very low permeability. Mudstone in the top of Shahai Formation is similar to regional cap rocks, and mudstone in the top of Jiufotang Formation provides direct sealing. As source rocks are with higher quality and reservoir rocks with higher proportion,there is greater potential for petroleum accumulations in Jiufotang Formation, which can be selected as target priority for the future exploration.【总页数】9页(P721-729)【作者】赵洪伟【作者单位】中国石化东北油气分公司勘探开发研究院,长春130062【正文语种】中文【中图分类】P618.130.2【相关文献】1.松南新区小型凹陷油气成藏特征分析——以彰武断陷为例 [J], 李丹;于雷;樊薛沛2.彰武断陷义县组火山岩油气成藏条件分析 [J], 郭洪宇;韩双3.松南盆地十屋断陷油气成藏条件分析 [J], 覃素华;袁智广;刘福春4.南黄海盆地南五凹油气地质特征及成藏条件新认识 [J], 祁鹏;张功成;王鹏;刘志峰;崔敏;蔡佳;沈娇;王欣;张文昭5.松南长岭断陷沙河子组烃源岩发育特征与成藏启示 [J], 李浩; 胡烨; 王保华; 陆建林; 王苗; 吕剑虹因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
水闸系统可靠性评价理论及其应用
水闸系统可靠性评价理论及其应用摘要：在我国水利基础建设中，建设水闸系统达到拦洪、挡潮和抬高上游水位的作用，有利于航运、发电、灌溉等用水需要，同时在下游干旱爆发时，开启闸门进行宣泄、为下游河道提供水资源，起着重要的蓄水作用。
本文针对我国正在使用的水闸系统状况进行分析，研究水闸系统可靠性的评估策略，建立了一系列的评估法，探讨水闸系统可靠性评价理论的科学性及实用性。
关键词：水闸系统；可靠性；评估水利建设的重要部分包含了水闸系统，其基本功能就是承担挡水、泄水及引水的功能。
我国在解放后就大兴土木，建造了一大批的水闸，以适应工农业生产的发展需要，为国民经济和人民的生活带来了方便与经济效益。
但随着时代的变迁，水闸的工作状况不容乐观。
安全可靠的水闸系统管理提到了水利管理的工作议程上来，对科学合理的水闸系统可靠性评估，引起了社会的广泛关注。
一、水闸系统可靠性评估指标体系在我国的水闸系统可靠性指标分类，采用层层递进式的分析方式来对指标的诠释。
分析了水闸因素分析指标的分布规律，建立因素可靠度分析模型。
科学有效地降低人为的因素干扰，运用水闸系统可靠性评估的先进方法，来正确地反映评价结果，客观、真实地评价水闸系统的技术状况。
首先，安全性，水闸及地基在施工及运行时段，都要承受来自各方面的作用，包括偶发事件（地震、校核洪水位等）带来的冲击，仍然保持整体的安全性能。
对这一总括指标是通过抗滑、抗渗、抗震的稳定性能来衡量，测定防洪、消能防冲、混凝土结构承载能力来保证，具体而言，混凝土结构承载能力，由闸墩底板、胸墙及闸门、排架柱等指标来说明。
其次，适用性，就是要求水闸整体的工作运行状况不发生变形、渗漏等问题，它是由过流能力、闸门和启闭系统、观测设施、电气设备、上下游导流设施及附属设施组成，通过测压管和沉降、位移及水位变动观测设施，工作桥及交通桥等的结构状况来反映水闸系统的可靠性。
第三，耐久性，闸墩、胸墙、排架柱及混凝土闸门的保护层厚度及钢筋锈蚀、最大宽度的建设都是衡量水闸系统可靠性的标准之一。
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堰闸出流淹没系数可信度评价
堰流和闸孔出流是水利枢纽常见的两种泄流方式。
其出流形式分为自由出流和淹没出流两类。
淹没出流时需要用淹没系数对流量计算公式进行修正。
堰闸泄水建筑物下游通常都存在水跃，淹没出流时下游肯定是淹没式水跃衔接。
淹没水跃由于与完整水跃相比消能不充分，水面波动也明显增强。
在实验确定淹没系数时，水位等的测量精度决定了其可信度。
分析表明，在大淹没度情况下，要得到有价值的淹没系数，实测值误差必须满足非常苛刻的要求。
反之，在测量精度一定的条件下，欲使对淹没系数的研究有价值，必须预先进行可行性评估。
这为该方面研究提供了基本的评价方法。
在泄水建筑物水力计算中，也可作为确定其采信程度的依据。
标签：水力学；堰流；闸孔出流；淹没系数；可信度
1 概述
堰流和闸孔出流是水利枢纽中常见的两种泄流方式。
其出流形式又分为自由出流和淹没出流。
泄洪时，常出现大淹没度的情况。
在这种情况下，查取水力学教材[1]或水力计算手册[2]，会存在淹没系数与相关要素对应关系区间偏大的现象，插值计算可能会出现比较大的偏差。
于是，有不少学者对大淹没度的堰闸出流进行研究，试图探讨在这种情况下淹没系数比较准确的规律。
实测时，一方面存在着水面波动引起的测量偏差；另一方面，对应于一定的测量水平存在着计量误差。
两者就构成了实测值与真实值之间的整体误差。
这些都是不可能完全消除的[3][4]。
实际上，堰闸出流形式为淹没出流时，往往都伴随着下游大淹没度的水跃。
水跃消能极不充分，水面波动显著。
分析堰闸出流实测值的误差对淹没系数可信度的影响，具有较大的理论价值和实际意义。
2 堰闸出流计算基本公式
堰流计算基本公式为：
其中：Q为流量（m）；？滓s为淹没系数；？着1为侧收缩系数；m为流量系数；b为堰的净过流宽度（m）；g为重力加速度，通常取9.8m/s2；H0为堰上作用全水头（m）。
文章主要探讨淹没系数的可信度，为简单计，只考虑无侧向收缩的情况，即侧收缩系数？着1取1.0。
同时，堰前行近流速水头可以忽略，堰上作用全水头H0可以近似取堰上作用水头H。
闸孔出流计算基本公式为：
其中：Q为流量（m）；？滓s为淹没系数；？滋为流量系数；b为堰的净过
流宽度（m）；e为闸门开度（m）；g为重力加速度，通常取9.8m/s2；H0为闸上作用全水头（m）。
闸孔出流计算通常不单独考虑（或忽略）侧向收缩的影响。
并且，闸前行近流速水头往往都可以忽略，闸上作用全水头H0近似取闸上作用水头H。
3 堰闸出流淹没系数可信度评价公式
用符号“？驻”表示某一物理量的绝对误差，用符号“？啄”表示其相对误差，用符号“R”表示其可信度。
并且，绝对误差用实测值减去真实值来定义；相对误差用绝对误差与真实值之比来定义；可信度用实测值与真实值之比来定义。
可信度为1时为绝对可信，越接近于1越可信，越偏离1越不可信。
3.1 堰流淹没系数可信度评价公式
堰流流量计算基本公式实测值形式为：
3.2 闸孔出流淹没系数可信度评价公式
3.3 用直角三角形薄壁堰测流量时的公式简化形式
进行水力学实验时，常见的流量测定方法有多种，如电磁流量计、孔板流量计和直角三角形薄壁堰等。
以直角三角形薄壁堰测流为例。
其最简单的流量计算公式形式为：
Q=1.4Hs2.5 （11）
其中：Hs为直角三角形薄壁堰堰上作用水头，以m计；流量Q单位为m3/s。
不难得出流量与堰上作用水头可信度之间的关系为：
4 堰闸出流淹没系数可信度评价
堰闸出流淹没系数可信度可分别依据（13）式和（14）式进行评价。
上述两式右端各量均为长度量的可信度。
简单计，认为其相对误差可取相同值，其绝对值表示为|？啄L|。
据相对误差和可信度的定义，不难得出两者之间的关系。
如对应于长度量L，关系式为：
R（L）=1+？啄L （15）
在实测量精度一定的情况下，为评价淹没系数最差的可信度，（13）式或（14）式分母各量均取-|？啄L|的相对误差计算可信度，分子取|？啄L|的相对误差计算可信度，可得表1。
反之亦然。
通常情况下，水力学实验控制实测量相对误差小于5%，由表中数据可以看出相对于实测量相对误差5%，淹没系数的相对误差已达22%；如严格控制实测精度至3%，淹没系数的相对误差也有16%。
反之，如欲得到相对误差小于10%的淹没系数值，必须使实测量的相对误差控制在2%以内，这应该是非常苛刻的要求；如欲得到相对误差小于5%的淹没系数值，必须使实测量的相对误差控制在1%以内，在现有的测量条件下这几乎是不可能的。
在大淹没度的情况下，堰闸下游水跃的淹没度很大，水面波动显著；同时，上下游水头差很小。
实测量的相对误差难免有8%～10%之多。
此时推算出的淹没系数相对误差已达49%～61%。
所以，特定条件下研究大淹没度堰闸淹没系数，应客观全面评价其价值，有可能已无实际意义。
5 结束语
堰流和闸孔出流流量系数可信度可分别用（6）式和（10）式进行评价。
如若测量流量用直角三角形薄壁堰，（6）式和（10）式又可分别表示成（13）式和（14）式。
若近似认为各长度量的实测值相对误差相同，则可得淹没系数与各实测量相对误差的对应关系如表1所示。
从表1可以看出，实测量的相对误差对淹没系数的相对误差影响显著。
如欲使淹没系数具有较高的精度，就必须对实测量的精度提出非常苛刻的要求。
在大淹没度情况下，对淹没系数实验研究之前，须进行全局评价并预估其价值，以免结果事倍功半甚至前功尽弃。
参考文献
[1]四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室.水力学（上册）[M].北京：高等教育出版社，2016：300-341.
[2]武汉大学水利水电学院水力学流体力学教研室.水力计算手册[M].李炜主编.北京：中国水利水电出版社，2006：82+103.
[3]李占松，朱士江.水流运动的不确定性刍议[A].第七届全国水力学与水利信息学大会论文集（2015水力学与水利信息学进展）[C].武汉：武汉理工大学出版社，2015，10（1）：71-75.
[4]李占松，王艳梅.论流动的恒定性与非恒定性[J].河南科学，2014，3
2（11）：2252-2255.
师冰雪（1991-），女，汉族，河南漯河人，水利水电工程专业硕士研究生。