薄壁堰

在城市排水系统中，堰槽是用来控制水流量，并防止洪水的重要设施。

然而，准确测量堰槽的流量是非常关键的，因为这直接影响到城市排水系统的安全和稳定性。

为了确保城市排水系统的正常运行，需要建立一套科学有效的堰槽流量测量标准。

本文将以三角形薄壁堰为例，介绍城市排水流量堰槽测量的标准。

一、三角形薄壁堰的结构和特点三角形薄壁堰是一种常用的堰槽类型，其结构简单，运行稳定，因此在城市排水系统中被广泛应用。

三角形薄壁堰的主要特点包括：1. 结构简单：三角形薄壁堰由三块边长相等的板组成，形成一个三角形的渠道，流入水口和流出水口分别位于两端。

2. 流量稳定：由于三角形薄壁堰的结构特点，能够保持水流的相对稳定，适合进行流量测量。

3. 使用广泛：三角形薄壁堰在城市排水系统中使用广泛，其测量标准具有一定的代表性。

二、三角形薄壁堰流量测量标准为了保证城市排水系统的正常运行，需要建立科学有效的三角形薄壁堰流量测量标准。

具体的测量标准包括以下几个方面：1. 流量计算公式：三角形薄壁堰的流量可以通过以下公式进行计算：Q=2/3×b×(2g×h)^0.5其中，Q表示流量，b表示堰槽的底宽，g表示重力加速度，h表示水头。

2. 测量方法：三角形薄壁堰的流量测量通常采用流速计和水头计相结合的方法。

首先通过测量水头来计算流量，然后通过流速计进行验证。

3. 测量设备适配性：测量设备的选取需符合三角形薄壁堰的特点，保证测量的准确性和可靠性。

4. 精度要求：三角形薄壁堰流量测量的精度要求较高，通常要求误差控制在一定范围内，以保证测量结果的可靠性。

三、三角形薄壁堰流量测量的应用三角形薄壁堰流量测量标准不仅在城市排水系统中具有重要意义，还在水利工程、环境监测等领域有着广泛的应用。

其主要应用包括以下几个方面：1. 排水系统管理：城市排水系统需要根据实际情况进行流量测量，以便及时调整排水量，保证城市排水系统的正常运行。

2. 洪水预警：通过三角形薄壁堰的流量测量，可以及时预警并应对可能发生的洪水灾害，保障人民生命财产安全。

薄壁堰流的水力计算[日期：06/21/2006来源：作者：[字体：大中小] 20:09:00]根据堰口形状的不同，薄壁堰可分为矩形薄壁堰、三角形薄壁堰等。

由于薄壁堰流具有稳定的水头与流量关系，一般多用于实验室及小河渠的流量测量；另外，曲线型实用堰的剖面型式和隧洞进口曲线常根据薄壁堰流水股的下缘曲线确定，因此研究薄壁堰流具有实际意义。

（一）矩形薄壁堰流利用矩形薄壁堰测流时，为了得到较高的量测精度，一般要求：（1）无侧收缩（堰宽与上游引水渠宽度相同，即=）；（2）下游水位低，不影响出流量；（3）堰上水头>2.5cm。

因为当过小时，出流将不稳定；（4）水舌下面的空间应与大气相通。

否则由于溢流水舌把空气带走，压强降低，水舌下面形成局部真空，出流将不稳定。

故在无侧收缩、自由出流时，矩形薄壁堰流的流量公式为为应用方便，可以把行进流速的影响包括在流量系数中去。

为此，把上式改写为（8-17）式中一考虑行近流速水头影响的流量系数。

无侧收缩的矩形薄壁堰的流量系数可由雷保克公式计算(8-18)适用条件≥0.025m ，≤2 ，式中为堰顶水头，为上游堰高。

有侧收缩的矩形薄壁堰的流量系数可用板谷一手岛公式确定式中为堰顶水头；为上游堰高, 为堰宽，为引水渠宽。

适用条件为：=0.5m～6.3m，=0.15m～5m, =0.03m～0.45m , ≥0.06。

当下游水位超过堰顶一定高度时，堰的过水能力开始减小，这种溢流状态称为淹没堰流。

在淹没出流时，水面有较大的波动，水头不易测准，故作为测流工具的薄壁堰不宜在淹没条件下工作。

为了保证薄壁堰不淹没，一般要求>0.7。

其中指上下游水位差，指下游堰高。

（二）三角形薄壁堰流当测量较小流量时，为了提高量测精度，常采用三角形薄壁堰。

三角形薄壁堰在小水头时堰口水面宽度较小，流量的微小变化将引起水头的显著变化，因此在量测小流量时比矩形堰的精度较高。

根据试验，直角三角形薄壁堰的流量计算公式为(8-20)适用条件：=0.05m～0.25m; 堰高≥2H，渠宽B0≥(3～4) 。

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—14.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10-32。

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10-44.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。

薄壁堰流的水力计算根据堰口形状的不同，薄壁堰可分为矩形薄壁堰、三角形薄壁堰等。

由于薄壁堰流具有稳定的水头与流量关系，一般多用于实验室及小河渠的流量测量；另外，曲线型实用堰的剖面型式和隧洞进口曲线常根据薄壁堰流水股的下缘曲线确定，因此研究薄壁堰流具有实际意义。

（一）矩形薄壁堰流利用矩形薄壁堰测流时，为了得到较高的量测精度，一般要求：（1）无侧收缩（堰宽与上游引水渠宽度相同，即=）；（2）下游水位低，不影响出流量；（3）堰上水头>2.5cm。

因为当过小时，出流将不稳定；（4）水舌下面的空间应与大气相通。

否则由于溢流水舌把空气带走，压强降低，水舌下面形成局部真空，出流将不稳定。

故在无侧收缩、自由出流时，矩形薄壁堰流的流量公式为为应用方便，可以把行进流速的影响包括在流量系数中去。

为此，把上式改写为（8-17）式中一考虑行近流速水头影响的流量系数。

无侧收缩的矩形薄壁堰的流量系数可由雷保克公式计算(8-18)适用条件≥0.025m ，≤2 ，式中为堰顶水头，为上游堰高。

有侧收缩的矩形薄壁堰的流量系数可用板谷一手岛公式确定式中为堰顶水头；为上游堰高, 为堰宽，为引水渠宽。

适用条件为：=0.5m～6.3m，=0.15m～5m, =0.03m～0.45m ,≥0.06。

当下游水位超过堰顶一定高度时，堰的过水能力开始减小，这种溢流状态称为淹没堰流。

在淹没出流时，水面有较大的波动，水头不易测准，故作为测流工具的薄壁堰不宜在淹没条件下工作。

为了保证薄壁堰不淹没，一般要求>0.7。

其中指上下游水位差，指下游堰高。

（二）三角形薄壁堰流当测量较小流量时，为了提高量测精度，常采用三角形薄壁堰。

三角形薄壁堰在小水头时堰口水面宽度较小，流量的微小变化将引起水头的显著变化，因此在量测小流量时比矩形堰的精度较高。

根据试验，直角三角形薄壁堰的流量计算公式为(8-20)适用条件：=0.05m～0.25m; 堰高≥2H，渠宽B0≥(3～4) 。

学习单元三、薄壁堰和实用堰一、薄堰计算薄壁堰流的水头与流量的关系稳定，因此，常用作实验室或野外流量测量的一种工具。

根据堰口形状的不同，薄壁堰可分为三角形、矩形和梯形薄壁堰。

三角形薄壁堰常用于测量较小的流量，矩形和梯形薄壁堰常用于测量较大的流量。

1. 矩形薄壁堰实验表明矩形薄壁堰流在无侧向收缩、自由出流时，水流最稳定，测量精度也较高。

所以采用矩形薄壁堰测流量时，应注意以下几点。

(1) 矩形薄壁堰应与上游渠道等宽。

(2) 下游水位应低于堰顶。

(3) 堰顶水头不宜过小(一般应使H ≥2.5cm )，否则溢流水舌在表面张力作用下，出流会很不稳定。

(4) 水舌下面的空间应与大气相通。

否则溢流水舌会把其下面空气带走而形成局部真空，使出流不稳定。

图7-6是实验室中测得的无侧向收缩、非淹没矩形薄壁堰自由出流的水舌形状。

图7-6 无侧向收缩、非淹没矩形薄壁堰自由出流的水舌形状无侧向收缩、非淹没矩形薄壁堰的流量可按堰流基本计算公式公式计算。

2302H g b m Q = 两个计算0m 的经验公式。

雷伯克(Re hbock)公式：10053.00007.0403.0P H H m ++= 式中堰高1P 和堰顶水头H 必须以米代入。

此式适用范围为：H ≥0.025m ，2/1≤P H 及 P ≥0.3m 。

巴赞(Bazin)公式：⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+++=21055.01)0027.0405.0(P H H H m 式中堰高 1 P 和堰顶水头H 必须以米代入。

此式适用范围为： H =0.1～0.6m ，B=0.2～2.0m 及12P H≤ 。

2. 三角形薄壁堰 当流量较小(例如Q <0.1m 3 /s )时，若用矩形薄壁堰来测量，则堰上水头H 太小，测量误差较大，为此改用三角形薄壁堰。

对于堰口两侧边对称的直角三角形薄壁堰自由出流的流量可按下列经验公式来计算。

图7-7 三角形薄壁堰250H C Q =式中0C 为三角形薄壁堰的流量系数。

D-4 各种堰流水力学计算序作者 陈靖齐（水电部天津勘测设计院） 校核 潘东海（水电部天津勘测设计院）一、分类和判据（一）薄壁堰，δ/H ＜0.67；（二）实用堰，0.67＜δ/H ＜2.5； （三）宽顶堰，2.5＜δ/H ＜10。

式中：δ—堰的厚度；H —堰上作用水头。

二、薄壁堰（一）流量公式：（二）流量系数，用巴赞（Bazin ）公式：适用范围 H=0.1—0.6m ，q=0.2—2.0m ，H ≤2P式中：H —堰上水头（m ），不包括V 02/2g ；P —堰高（m ）。

考虑侧收缩时，式中：b —堰宽（m ）；B —引水渠宽（m ）。

（三）因为作为量测流量的薄壁堰不宜在淹没条件下工作，故本程序不包括薄壁堰的 淹没问题。

三、宽顶堰（一）流量公式式中：H 0=H+V 02/2g （m ），B —堰宽，其他：2/302H g b m Q =⎥⎦⎤⎢⎣⎡+++=20)(55.01)/0027.0405.0(P H H H m ⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛•⎪⎭⎫ ⎝⎛++•⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛--+=22055.01103.00027.0405.0B b P H H B b H m 2/302H g B m Q εσ=（三）侧收缩系数（四）流量系数m 因前沿形式而异：直坎：圆坎：无坎宽顶堰m 值已包括翼墙影响，计算侧收缩系数时，不计ξk 。

本数据库备有直角翼墙；八字形翼墙，ctg θ=0，0.5，1.0，2.0，圆角形翼墙r/b=0，0.2，0.3，0.5，分别对B/B 0=0，0.1，0.2，…，1.0之m 值。

（五）根据设计流量和水头计算堰宽时，本程序从流量公式中，经过适当变换，直接求出B 。

这比试算法、迭代法精度都高。

四、实用堰（一）堰形WES 剖面y/Hd=0.5（X/Hd ）1.85X ≥0上游三圆弧大圆狐 x 12+y 12=R 12-b 1≤x ≤0中圆弧 x 22+y 22=R 22-b 2≤x ≤-b 1小圆弧 x 32+y 32=R 32-b 3≤x ≤-b 2 式中参数值：R 1=0.5Hd R 2=0.2Hd R 3=0.04Hd b 1=0.175Hd b 2=0.276Hd b 3=0.2818Hd()[]nbH n k /12.0100ξξε-+-=H P H P m /75.046.0/301.033.0+-+=HP H P m /5.12.1/301.036.0+-+=（二）流量公式式中：m —流量系数；m —f （H 0/Hd ），为实验曲线。