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、 10

>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 2222200

0ςαα++=+ 0

002H 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：

021211

gH k gH k v c -=++=

ϕς

α

23

021H g b k k b RH v b h v Q c c c -===ϕ 230

2H g mb = 式中：b ——堰宽

ϕ——流速系数

ςαϕ+=

1

m ——流量系数，k k m -=1ϕ

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： 230

2H 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

302H g b m Q =

0m ——已考虑流速影响的薄壁堰的流量系数 0m 的确定：

矩形薄壁8的流量系数由1898年法国工程师Basin 提出经验公式为：

])(55.01)[0027.0405.0(2

0p H H H m +++

=

式中：H ——堰上水头（m ）

p ——上游堰高 （m ）

适用条件：m H 24.1~25.0= m p 75.0~24.0= m b 0.2~2.0=

2、 2、 三角形薄壁堰：

当流量较小时，堰上水头较小时，采用三角形薄壁堰 ⑴公式：

取微元，则流量表达式为：db h g m dQ 2

302= （*） 设h 为db 处水头，则由几何关系：2)(θ

tg

h H b -=

dh

tg

db 2

θ

-=

代入*式，得dh

h g tg

m dQ 2

3022

θ

-= 积分得：

dh

h g tg

m Q H

⎰-=0

2

3022

2θ

2

5

02254H g tg m θ=

当

90=θ，m H 25.0~05.0=时，实验得395.00=m 。于是：2

54.1H Q = 当

90=θ，m H 55.0~25.0=时，经验公式为：47

.2343.1H

Q =

式中H ——以顶点为起点的堰上水头（m ）Q ——流量（

s m 3

） ⑵公式适用条件：①薄壁堰水面四周均为大气，必要时设通气管与大气相通。 ②无侧向收缩的影响。 ③堰流为自由出流。 ⑶薄壁堰是测量渠道流量的装置： 注意：①水面与大气相通， ②避免形成淹没式水流。

§8-4 实用堰

一、一、实用堰：

1、 1、 用途 挡水、泄流 （水利工程中）

2、 2、 分类： 曲线形实用堰

折线形实用堰

3、 3、 计算公式：2

302H g mb Q =

m 与实用堰的具体曲线类型有关，也与堰上水头有关 一般曲线型的实用堰可取45.00=m 折线型实用堰可取42.0~35.00=m 一、三、实用堰所受影响

1、 1、 淹没影响

淹没式出流：当堰下游水位超过堰顶标高时，即0>-=p h H s

淹没式出流公式：设s σ为淹没系数，与淹没程度有关，淹没式实用堰的流量公式

为：

3

02H g mb Q s σ= s σ具体见P169 表8-1 2、 2、 侧面收缩的影响：

堰宽﹤堰上游渠道 {过堰水流发生侧向收缩，泄流能力减小} 用侧面收缩系数ε表示，堰流流量为：230

2H g b m Q ε= 侧面收缩系数一般取值：95.0~85.0=ε

§8-5 宽顶堰

一、一、自由出流：

1、 1、 分类： 直角形

按进口纵剖面的形式 圆弧形 ，阻力，泄流能力不同，流量系数μ不同。 斜角形

2、 2、 流量公式：230

2H g mb Q =m 流量系数，取决于堰口的类型和相对堰高。

m 的经验公式和经验数据如下： ⑴矩形直角进口宽顶堰：

当0.30<≤H p 时，H p H

p

m 75

.046.0301

.032.0+-

+= 当0.3≥H p

时，32.0=m

⑵矩形圆弧进口宽顶堰：

当0.30<≤H p 时，H p H

p

m 5

.12.1301

.036.0+-

+= 当0.3≥H p

时，36.0=m

二、二、淹没式出流：

下游水位高于堰顶且使堰顶水流由急流变缓流 1、特点：①过堰水流水位﹤下游水位

②水流由急流→缓流（k k h h h h >→<）充分条件 ③堰过水能力下降

2、淹没式堰流的充分条件是：

0'

8.0H p h h s >-=