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。

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：

3

mb 2gH 02

式中： b ——堰宽

——流速系数

m ——流量系数，

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、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：

3

Q mb 2g H 02

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：

m 0b 2gH

2、 4、

10

时，用明渠流理论解决不能用堰流理论。

h f

不可忽略。

2

0 v 0

v c

H h c0

2g c0

2g

2 v

c c

2g

H

0v 0

H 0

2g 作用水头

h

c

与 H 有关，引入一修正系数 形

状和过流断面的变化。

k

k 。则

h

c0

H

机

h

co

kH

。修正系数 k 取决于堰口的

v c

1

1 k 2gH 0 1 k 2gH 0

代入上式，整理得：

Q

v c h c b v c RH

0b k 1 kb 2g H

k1

m 0 ——已考虑流速影响的薄壁堰的流量系数

m 0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：

0 .0027 H 2

m0 （0.405 ）[1 0.55（）2] H H p 式中： H ——堰上水头（m ）p——上游堰高（m ）

适用条件： H 0.25 ~ 1.24m p 0.24 ~ 0.75 m b 0.2 ~ 2.0m

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：

2

dQ m0tg 2g h2dh

2

2 .47

~ 0.55 m时，经验公式为： Q 1.343 H

式中 H ——以顶点为起点的堰上水头（m）Q——流量（m s ）

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、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、3、计算公式：Q mb 2g H 0 2

取微元，则流量表达式为：dQ

3 m0 2gh 2db

设h为 db处水头，则由几何关系：h)tg

(*)

db

2

tg dh

2

积分得：2m 0tg 22g H

3

h2dh

当 90

4

m0tg

5

H 0 .05

2gH2

2

~ 0.25m 时，实验得m 0 0 .395 。是：

5

Q 1.4 H 2

代入*式，得

当90 H 0 .25

2、淹没式堰流的充分条件是： h s h p 0.8H

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 m

0.45

折线型实用堰可取 m

0 0.35 ~ 0.42 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 H

s h p 0

淹没式出流公式：设 s

为淹没系数，

与淹没程度有关，淹没式实用堰的流量公式 为： Q

s mb 2gH 0 s 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 }

3

用侧面收缩系数 表示，堰流流量为：

Q m b 2gH

02

侧面收缩系数一般取值： 0.85 ~ 0.95

8-5 宽顶堰

直角形

圆弧形 ，阻力，泄流能力不同，流量系数 斜角形

3

2

2、 2、 流量公式：

Q mb 2gH

02

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：

m 0.32 0.01

⑵矩形圆弧进口宽顶堰：

3

p H

m 0.36 0.01 p

p 0 3.0 1.2 1.5 当 H 时， H p

3.0 当 H 时， m

0.36

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( h h

k

h h

k

)充分条件

③堰过水能力下降

、自由出流：

1、 1、 分类： 按进

口纵剖面的形式

不同。

0 p

3.0

当 H 时，

0.46 0.75

当H

3.0

时， m 0.32