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宽顶堰过流量计算表

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7.2宽顶堰溢流——学习材料

7.2宽顶堰溢流——学习材料

7.2宽顶堰溢流——学习材料学习单元⼆、宽顶堰溢流⼀、堰的基本计算公式图7-3如图7-3所⽰的堰流为例推导堰流的⽔⼒计算公式：以通过堰顶的⽔平⾯为基准⾯，对堰前断⾯0―0 及堰顶断⾯1―1 应⽤能量⽅程式。

其中0―0 断⾯为渐变流；⽽1―1 断⾯流线弯曲程度很⼤，⽔流为急变流，过⽔断⾯上测压管⽔头不为常数，⽤γpz +表⽰1―1 断⾯上测压管⽔头平均值。

由此得：gv pz H g v H 2)(221110200αζαγα+++==+ v 0——0-0 断⾯的平均流速 v 1——1-1 断⾯的平均流速ζ——局部阻⼒系数令 ,0H pz ξγ=+ζα?+=11设堰顶过⽔断⾯1―1 宽度为b ，⽔⾆厚度⽤0kH 表⽰，k 为反映堰顶⽔流垂直收缩程度的系数。

则过⽔断⾯1―1 ⾯积为0kbH ，过堰流量为：v 011v 1P 2δHP 123010010121)(2H g b k H H g b kH A v Q ξζαξζα-+=-+==令ξ?ξζα-=-+=111k k m ，称为堰流的流量系数。

则堰流流量为：2302H g mb Q =，式中0H 称为堰前总⽔头上式为⽔流⽆侧收缩时堰流⾃由出流流量计算的基本公式，对堰顶过⽔断⾯为矩形的薄壁堰、实⽤堰及宽顶堰流都适合，不同的堰流流量系数不同),,(ξ?k m m =。

如堰流存在侧向收缩以及堰下游⽔位对过堰⽔流有影响时，应⽤上式时必须进⾏修正。

实际计算中将堰前⾏进流速⽔头的影响写进流量系数之中23200021(gv m m α+，则堰流流量公式可以写成：2302H g b m Q =由流量公式可知，堰流流量和堰前总⽔头的3/2次⽅成正⽐。

⼆、宽堰当堰顶⽔平且10/5.2≤宽顶堰流是实际⼯程中很常见的⽔流现象。

⼀般可分为两种，⼀种是具有底坎(堰坎)，在垂直⽅向发⽣收缩⽽形成的有坎宽顶堰流，如图7-4(a)、(b)所⽰；另⼀种是没有底坎，如⽔流流经桥墩之间(见图7-4(c))、隧道或涵洞⼊⼝，以及⽔流经施⼯围堰束窄了的河床(图7-4(d) )时，⽔流由于边界宽度变⼩⽽产⽣侧向收缩，流速增⼤，动能增⼤，势能相应减⼩导致进⼝处⽔⾯跌落，产⽣宽顶堰的⽔流状态，称为⽆坎宽顶堰流。

水闸计算表

水闸计算表

闸门孔数n 4中间闸墩侧收缩系数ξz0.955084519单孔净宽b010边闸孔侧收缩系数ξb 0.908872896总净宽B040侧收缩系数ξ0.943531613闸墩厚度dz 4断面面积2321.5436b 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191.1189.18 1.92堰上水深H021.36464下游水位189.14 1.96自由过流流量系数m堰流淹没出流系数σ坎高P 0.5下游水位h s 19.140.895873闸墩高H 21.6淹没系数σ0.837306m(直角）0.382361m(圆角）0.384109自由过流流量Q 淹没过流流量Q Q(直角）6312.225Q(直角）5285.263Q(圆角）6341.097Q(圆角）5309.4375290闸门孔数n4中间闸墩侧收缩系数ξz0.955084519单孔净宽b010边闸孔侧收缩系数ξb 0.908872896总净宽B040侧收缩系数ξ0.943531613闸墩厚度dz 4断面面积2321.5436b 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189.93188.16 1.77堰上水深H020.13713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P 0.5下游水位h s 18.120.89983闸墩高H 20.43淹没系数σ0.82807m(直角）0.382203m(圆角）0.38406自由过流流量Q淹没过流流量Q宽顶堰堰流泄流能力计算(P=1)宽顶堰堰流泄流能力计算(P=2)Q(直角）5773.732Q(直角）4781.054Q(圆角）5801.781Q(圆角）4804.284680闸门孔数n 4中间闸墩侧收缩系数ξz0.955084519单孔净宽b010边闸孔侧收缩系数ξb 0.909780316总净宽B040侧收缩系数ξ0.943758468闸墩厚度dz 4断面面积1715.1756b b25.9原河道底高程169.5坎顶高程170河道流速 2.250498闸墩顶高程188.05186.43 1.62堰上水深H018.30814下游水位186.39自由过流流量系数m堰流淹没出流系数σ坎高P 0.5下游水位h s 16.390.89523闸墩高H 18.55淹没系数σ0.838767m(直角）0.381911m(圆角）0.383968自由过流流量Q 淹没过流流量Q Q(直角）5002.632Q(直角）4196.041Q(圆角）5029.579Q(圆角）4218.6443860闸门孔数n 4中间闸墩侧收缩系数ξz0.955084519单孔净宽b010边闸孔侧收缩系数ξb 0.910700081总净宽B040侧收缩系数ξ0.943988409闸墩厚度dz 4断面面积1468.0005b b23原河道底高程169.5坎顶高程170河道流速 2.207084闸墩顶高程186.26184.89 1.37堰上水深H016.50828下游水位184.85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 s14.850.899549宽顶堰堰流泄流能力计算(P=5)宽顶堰堰流泄流能力计算(P=10)。

宽顶堰过流量计算表

宽顶堰过流量计算表


自由出流 1
1 29.89 0.8 1:0.00 圆形 29.89
自由出流 1
1 30.24 0.8 1:0.00 圆形 30.24
自由出流 1
1 30.59 0.8 1:0.00 圆形 30.59
自由出流 1
1 30.94 0.8 1:0.00 圆形 30.94
自由出流 1
1 31.29 0.8 1:0.00 圆形 31.29
其它堰 0.98 4817.25 20 9.8 567 546.5 20.5 0.48 0.351 1 0.20 0.0087
其它堰 0.93 5241.90 20 9.8 568 546.5 21.5 0.46 0.352 1 0.20 0.0083
其它堰 0.89 5685.73 20 9.8 569 546.5 22.5 0.44 0.353 1 0.20 0.0079
其它堰 2.35 1070.00 20 9.8 555 546.5 8.5 1.15 0.334 1 0.20 0.0212
其它堰 2.11 1287.14 20 9.8 556 546.5 9.5 1.03 0.336 1 0.20 0.0189
其它堰 1.90 1521.74 20 9.8 557 546.5 10.5 0.93 0.338 1 0.20 0.0171
10
2 321.3 320.5 0.8 2.50 0.361 1 0.20 0.2212
宽顶堰 11.11 13.68
10
2 321.4 320.5 0.9 2.22 0.362 1 0.20 0.1965
宽顶堰 10.00 16.05
10
2 321.5 320.5 1 2.00 0.362 1 0.20 0.1768
宽顶堰流计算公式

宽顶堰流计算公式


糙率（n）面积（s)
比降（i）水力半径（R）谢才系数（C） 水深（h) 流量（Q）流速v
hs/H0
28+908-29+115
10.0
0
0.014
20.90
0.01
1.474
76.20
2.090
193.32 9.250555 0.413989
孔数（个） 1 单宽b（m) 10 上游流速水头V0（m) 0.05 不计行进流速的堰上水头H（m) 5.50 计入行进流速的堰上水头H0（m) 5.55 流量系数m 0.39 流量（m3/s) 222.98 试算上游流速V0（m) 1.01 桩号 底宽（b) 边坡（m）
0
0.014
3.93
0.01
0.364
60.36
0.393
14.3 3.641871 0.261258
孔数（个） 1 单宽b（m) 10 上游流速水头V0（m) 0.02 不计行进流速的堰上水头H（m) 2.00 计入行进流速的堰上水头H0（m) 2.02 流量系数m 0.39 流量（m3/s) 48.90 试算上游流速V0（m) 0.61 桩号 底宽（b) 边坡（m）
糙率（n）面积（s)
比降（i）水力半径（R）谢才系数（C） 水深（h) 流量（Q）流速v
hs/H0
28+908-29+115
10.0
0
0.014
38.81
0.01
2.185
81.37
3.881
466.84 12.02783 0.427167
孔数（个） 1 单宽b（m) 10 上游流速水头V0（m) 0.09 不计行进流速的堰上水头H（m) 9.50 计入行进流速的堰上水头H0（m) 9.59 流量系数m 0.39 流量（m3/s) 506.21 试算上游流速V0（m) 1.33 桩号 底宽（b) 边坡（m）
宽顶堰流流量计算举例.

宽顶堰流流量计算举例.


宽顶堰流水力分析与计算
案例分析： 1.水流现象分析 闸门全开，水面无 约束为堰流 。 2.流量公式确定 5.淹没系数ζs确定
(1)淹没条件
Q s mB 2gH0
3/2
(2)淹没系数确定 淹没系数与hs/H0有关，查表求得。
3.流量系数m确定 4.侧收缩系数ε确定
水力分析与计算
宽顶堰流水力分析与计算
——迭代一次计算流量
由流量再求 H 0 2.59m，再求 Q 39.66m3 / s
Q=39.66m3/s
——迭代二次计算流量
小结、布置任务
小结：
1. 由水流现象分析确定计算公式
Q s mB 2gH0
3/2
2. 根据流量公式，借助表、经验公式能确定流量系数m、侧收缩系数ε 和淹没系数σs。
b b 1 4 1 B0 B0 P 3 0.2 1 H a0
1
3
边墩头部为圆形，B 0 b
1
3
a0 0.2 0.1 P1 H
4
b b 1 1 B0 B0
a0
3
0.2
P1 H
4
b b 1 b b
淹没系数ζs确定：
(1)淹没条件
hs 0.8 H0
(2)淹没系数σs确定
hs H0
淹没系数与hs/H0有关，查表求得。
0.80 1.00 0.84 0.97 0.81 0.995 0.85 0.96 0.82 0.990 0.86 0.95 0.83 0.98 0.87 0.93
ζs
hs H0
ζs
案例讲解： 1.水流现象分析：堰流
hs ht P2 2.63 0.5 2.13m
过流能力计算1

过流能力计算1

1 基本资料
1闸室单孔净宽5m，共3孔，中墩厚1m，边墩厚0.8m。

闸墩上下游均为半圆形结构。

2控泄条件：上游50年一遇设计洪水位38.757m ，下游南沙河对应20年一遇洪水位38.49m，控泄流量77m 3/s。

2 计算方法
采用宽顶堰流公式进行计算。

参见《水力计算手册》式3-1-1
式中：Q --- 流量 (m 3/s)；
b --- 每孔净宽 (m)；
n --- 闸孔孔数 (个)；H 0 --- 包括行近流速水头的堰前水头，即:v 0 --- 行近流速 (m/s)；
m --- 流量系数，参见表3-2-3～表3-2-6；
σs --- 淹没系数，参见表3-2-8；
σc --- 侧收缩系数，因流量系数由表3-2-3～表3-2-6直接查出，不再计算；
3
4 计算成果根据计算，过闸流量大于控泄流量77m 3/s，满足过流要求。

桩号7+426排水闸过流能力计算
0.910.920.9149
0.780.740.01530.7553。

宽顶堰流计算公式

宽顶堰流计算公式


hs/H0
28+908-29+115
10.0
0
0.014
1.33
0.01
0.129
50.78
0.133
2.4201 1.825183 0.264796
孔数（个） 1 单宽b（m) 10 上游流速水头V0（m) 0.00 不计行进流速的堰上水头H（m) 1.00 计入行进流速的堰上水头H0（m) 1.00 流量系数m 0.39 流量（m3/s) 6.83 试算上游流速V0（m) 0.17 桩号 底宽（b) 边坡（m）
糙率（n）面积（s)
比降（i）水力半径（R）谢才系数（C） 水深（h) 流量（Q）流速v
hs/H0
28+908-29+115
10.0
0
0.014
31.88
0.01
1.947
79.82
3.188
355.08 11.13688 0.421121
孔数（个） 1 单宽b（m) 10 上游流速水头V0（m) 0.08 不计行进流速的堰上水头H（m) 8.00 计入行进流速的堰上水头H0（m) 8.08 流量系数m 0.39 流量（m3/s) 391.18 试算上游流速V0（m) 1.22 桩号 底宽（b) 边坡（m）
糙率（n）面积（s)
比降（i）水力半径（R）谢才系数（C） 水深（h) 流量（Q）流速v
hs/H0
28+908-29+115
10.0
0
0.014
25.21
0.01
1.676
77.85
2.521
254.1 10.07856 0.416222
孔数（个） 1 单宽b（m) 10 上游流速水头V0（m) 0.06 不计行进流速的堰上水头H（m) 6.50 计入行进流速的堰上水头H0（m) 6.56 流量系数m 0.39 流量（m3/s) 286.49 试算上游流速水头V0（m) 1.10 桩号 底宽（b)
宽顶堰流流量计算举例

宽顶堰流流量计算举例


n
3
宽顶堰流水力分析与计算
案例讲解：
hs ht P2 2.63 0.5 2.13m
1.水流现象分析：堰流
2.流量公式
Q smB
2g
H 3/2 0
3.流量系数m确定 m=0.505
H0
H
v02 2g
H=H1-P1=2.5m
迭代试算判断是否淹没，确定 淹没系数及流量。
4.侧收缩系数ε确定 ε=0.967
3.流量系数m确定 m=0.378
4.侧收缩系数ε确定
1
3
a0 0.2
P1
4
b B0
1
b B0
分别计算边孔、H中孔收缩系数，
然后加权平均计算侧收缩系数。
边墩头部为圆形，B0 b
1
3
a0 0.2
P1
4
b B0
1
b B0
1
3
a0 0.2
P1
4
b b
1
b
b
H
H
1
3
0.1 0.2 0.6
4.侧收缩系数ε确定
水力分析与计算
宽顶堰流水力分析与计算
侧收缩系数ε确定：
1
3
a0 0.2
P1
4
b B0
1
b B0
——单孔
H
1 n
n
2
2
——多孔
B0—上游引水渠宽度； α0—反映墩头形状对侧收缩影响 的系数；墩头为矩 形 α0 =0.19；墩头 为圆弧形， α0 =0.1 。
ε’、ε”分别为中孔、边孔侧收
堰流 ，且为宽顶堰流。
2.流量公式确定
Q smB
水闸水力计算(宽顶堰)xls

水闸水力计算(宽顶堰)xls


流量系数 m
0.380
侧收缩系数 ε 淹没系数 σ
0.950 1.000
流量 Q
391.489
←已经计入侧收缩系数，
2.61 % 0.14 % 0.01 % 0.00 % 0.00 % 0.00 %
Q6=
429.33 m3/s
Q7=
429.33 m3/s
Q=
429.33 m3/s
行进流速v=
1.45 m/s
过闸流速 V=
4.18 m/s
宽顶堰水力计算：流量计算主要计算流量系数、侧收缩系数、淹没系数，如 下游为自由出流，则不用计算淹没系数。有坎宽顶堰的流量系数重新取。
Q=εσmB (2g)^0.5*H03/2
无坎宽顶堰
闸孔数 中间闸墩厚
河道宽
3孔 2.000 m 52.000 m
每孔净宽 上游翼墙计算厚度 上游翼墙收缩角度
6.000 m 3.000 m 7.000 °
闸底板高程
2328.800 m
上游水位高程
2333.500 m
堰孔总净宽 B 中孔流量系数 m1
边孔流量系数 m2
18.000 m r/b b/B r/b b/B cotθ
上游水深 H0 0.167 0.750 0.167 0.750 8.144
5.700 m Biblioteka 1= 0.385m2= 0.385
加权平均流量系数 m
0.385
计入行进流速影响，开始试算，当流量变化不大时，可确定为所计算流量。
第一次近似计算： 第二次近似计算： 第三次近似计算： 第四次近似计算： 第五次近似计算： 第六次近似计算： 第七次近似计算：
计算结果：
v1=0.00 m/s v2=1.41 m/s v3=1.45 m/s v4=1.45 m/s v5=1.45 m/s v6=1.45 m/s v7=1.45 m/s
06堰流过流能力的计算

06堰流过流能力的计算

专题6. 堰流过流能力的计算堰流过流能力计算的特点是计算参数较多，且很多参数的确定需要借助于查图或查表，甚至有些参数如堰上总水头H的确定等需要迭代。

堰流的基本计算公式32sQσε=（6-1）式中：Q为过堰流量，m3/s；sσ为淹没系数，当自由出流时，取值为1；ε为侧收缩系数，当有侧收缩时，1ε<，无侧收缩时，1ε=；H为堰上总水头，m。

【工程任务】如图6.1所示，某直角进口堰，堰顶厚度δ=5m，堰宽与上游矩形渠道宽度相同，b=1.28m，求过堰流量。

图6.1 堰流示意图【分析与计算】（1）判别堰型55.880.85Hδ==所以该堰为宽顶堰。

（2）确定系数B b=所以1ε=359.085.05.01<==HP所以1130.320.010.460.75PHmPH-=++0.3466=m80.073.020<=-=≈HP h H h H h t s s 所以1s σ= （3）第一次近似计算流量 设010.85H H ==m32321010.3466 1.28 4.430.85 1.54Q ==⨯⨯⨯=m 3/s（4）第二次近似计算流量22201102220 1.540.850.892219.6(1.28 1.35)v Q H H H g gA =+=+=+=⨯⨯m 3232020.3466 1.28 4.430.89 1.65Q ==⨯⨯⨯= m 3/s（5）第三次近似计算流量22202203220 1.540.850.902219.6(1.28 1.35)v Q H H H g gA =+=+=+=⨯⨯m 3323030.3466 1.28 4.430.90 1.68Q ==⨯⨯⨯=m 3/s323 1.68 1.651.791.68Q Q Q --==﹪ 符合要求。

（6）验证出流形式8.0689.003203<=-=H P h H h t s 仍为自由出流。

所以所求流量为1.68 m 3/s 。

Excel水力计算展示——堰流过流能力计算演示(精)

Excel水力计算展示——堰流过流能力计算演示(精)


问题分析：
（1）判别堰型: H


5 5.88 所以该堰为宽顶堰 。 0.85
（2）确定系数: B b 所以 1
P 0 .5 1 0.59 3, 所以 m 0.32 0.01 H 0.85
水力分析与计算
3
P 0.46 0.75 1 H
P 1 H
0.3466
3 2
水力分析与计算
三 excel求解过程
1.列清已知条件
2.编写计算过程
水力分析与计算
水力分析与计算
=IF((C7-C6)/C6<0.01,"是","否")
=F3
=$A$3*$B$3*$C$3*$D $3*SQRT(2*9.8)*B6^ (3/2)
=C6/($D$3*($E$3+$F$3)) =C7/($D$3*($E$3+$F$3)) =$A$3*$B$3*$C$3*$D$3*SQ RT(2*9.8)*B7^(3/2)
=$F$2+D6^2/(2*9.8)
Q H 0 水力分析与计算 H v Q s mb 2 g H 0 0 b( H P 2g 1)
3 2
v2
Q2 Q1 0.01 Q1
水力分析与计算
堰流过流能力EXCEL计算
水力分析与计算
水力分析与计算
验证出流形式：
hs ht P2 0.689 0.8 H0 H0
σs为淹没系数，当自由出流时， σs=1； ε 为侧收缩系数，无侧收缩时，ε =1 ； H0为堰上总水头，m。
水力分析与计算
水力分析与计算
二 工程任务
如下图所示，某直角进口堰，堰顶厚度δ =5m，堰宽与上游 矩形渠道宽度相同，b=1.28m，求过堰流量Q。

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）淹没系数当堰下游水位升高到影响宽顶堰得溢流能力时，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。

宽顶堰过流量计算表


宽顶堰 2.67 870.48 20 9.8 554 546.5 7.5 1.31 0.332 1 0.20 0.024
其它堰 2.35 1070.00 20 9.8 555 546.5 8.5 1.15 0.334 1 0.20 0.0212
其它堰 2.11 1287.14 20 9.8 556 546.5 9.5 1.03 0.336 1 0.20 0.0189
返回目录
淹没否
单孔 σc
孔数n
每孔宽 b
边墩厚
引渠边坡 m
边墩头部 形式
单孔时 B
自由出流 1
1 26.38 0.80 1:0.00 圆形 26.38
自由出流 1
1 26.73 0.8 1:0.00 圆形 26.73
自由出流 1
1 27.08 0.8 1:0.00 圆形 27.08
自由出流 1
1 27.43 0.8 1:0.00 圆形 27.43
宽顶堰 3.23 89.66
10
2 323.6 320.5 3.1 0.65 0.371 1 0.20 0.0567
宽顶堰 3.12 94.10
10
2 323.7 320.5 3.2 0.62 0.371 1 0.20 0.0549
宽顶堰 3.03 98.61
10
2 323.8 320.5 3.3 0.61 0.371 1 0.20 0.0533
宽顶堰 4.44 380.49 20 9.8 551 546.5 4.5 2.18 0.324 1 0.20 0.0402
宽顶堰 3.64 525.19 20 9.8 552 546.5 5.5 1.78 0.327 1 0.20 0.0329
宽顶堰 3.08 688.59 20 9.8 553 546.5 6.5 1.51 0.329 1 0.20 0.0278

宽顶堰流量计算

宽顶堰流量计算表序号项目单位数量备注148614961506151615261536154211546155615661574215761020304050606670809098100116116116116116116116116116116116116181818181818181818181818131313131313131313131313底坎进口型式修圆形修圆形修圆形修圆形修圆形修圆形修圆形修圆形修圆形修圆形修圆形修圆形1013000065000433303250026000216701967018570162501444013240130011036540370803739037590377203783037880379003797038020380503806120865708657086570865708657086570865708657086570865708657086571309887098630984909839098320982709824098220981809815098130981214160990098830987109862098560985109849098470984409842098400983917m3s13014837280689701066581495121969732280062486303041663633264143934259001892000920092009200920092009200920092009200920092001914152032502903253573753864134394594632011022213324435546657337768879981089110921m3s1505604328080232124232174302229780266066290184355138424344484090497554计算公式qcmnb2g1232水库水位堰顶高程14760m堰上水头h单孔净宽b边墩边缘至建筑物上游边线间距离b孔数n自由溢流流量系数m中孔侧收缩系数cm边孔侧收缩系数cs侧收缩系数c流量q未计行近流速水头进水渠宽度b行近流速v0含行近流速水头的堰前水头h0流量q已计行近流速水头

宽顶堰流的水力计算

宽顶堰流的水力计算之勘阻及广创作如图所示，水流进入有底坎的堰顶后，水流在垂直方向受到堰坎鸿沟的约束，堰顶上的过水断面缩小，流速增大，势能转化为动能。

同时堰坎前后发生的局部水头损失，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，分歧的进口堰头形状，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更的影响，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更范围在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。

试验标明：当≥0.8时，形成淹没出流。

淹没系数可根据由表查出。

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1.宽顶堰
判断堰型 宽顶堰 宽顶堰 宽顶堰 宽顶堰 宽顶堰 宽顶堰 宽顶堰 宽顶堰 其它堰 其它堰 其它堰 其它堰 其它堰 其它堰 其它堰 其它堰 其它堰 其它堰 其它堰 其它堰 其它堰 其它堰 其它堰 其它堰 其它堰 其它堰 其它堰 δ /H 40.00 13.33 8.00 5.71 4.44 3.64 3.08 2.67 2.35 2.11 1.90 1.74 1.60 1.48 1.38 1.29 1.21 1.14 1.08 1.03 0.98 0.93 0.89 0.85 0.82 0.78 0.75 Q 13.22 69.60 151.73 255.20 380.49 525.19 688.59 870.48 1070.00 1287.14 1521.74 1773.66 2042.83 2329.21 2632.77 2953.50 3292.46 3647.70 4020.22 4410.05 4817.25 5241.90 5685.73 6145.60 6623.14 7118.45 7631.62
返回目录
淹没否 自由出流 自由出流 自由出流 自由出流 自由出流 自由出流 自由出流 自由出流 自由出流 自由出流 自由出流 自由出流 自由出流 自由出流 自由出流 自由出流 自由出流 自由出流 自由出流 自由出流 自由出流 自由出流 自由出流 自由出流 自由出流 自由出流 自由出流
单孔 引渠边坡 边墩头 孔数n 每孔宽b 边墩厚 部 σc m 形式 1 1 26.38 0.80 1:0.00 圆形 1 1 26.73 0.8 1:0.00 圆形 1 1 27.08 0.8 1:0.00 圆形 1 1 27.43 0.8 1:0.00 圆形 1 1 27.78 0.8 1:0.00 圆形 1 1 28.13 0.8 1:0.00 圆形 1 1 28.48 0.8 1:0.00 圆形 1 1 28.84 0.8 1:0.00 圆形 1 1 29.19 0.8 1:0.00 圆形 1 1 29.54 0.8 1:0.00 圆形 1 1 29.89 0.8 1:0.00 圆形 1 1 30.24 0.8 1:0.00 圆形 1 1 30.59 0.8 1:0.00 圆形 1 1 30.94 0.8 1:0.00 圆形 1 1 31.29 0.8 1:0.00 圆形 1 1 31.64 0.8 1:0.00 圆形 1 1 32 0.8 1:0.00 圆形 1 1 32.35 0.8 1:0.00 圆形 1 1 32.7 0.8 1:0.00 圆形 1 1 33.05 0.8 1:0.00 圆形 1 1 33.4 0.8 1:0.00 圆形 1 1 33.75 0.8 1:0.00 圆形 1 1 34.11 0.8 1:0.00 圆形 1 1 34.46 0.8 1:0.00 圆形 1 1 34.81 0.8 1:0.00 圆形 1 1 35.16 0.8 1:0.00 圆形 1 1 35.51 0.8 1:0.00 圆形
单孔时 B 26.38 26.73 27.08 27.43 27.78 28.13 28.48 28.84 29.19 29.54 29.89 30.24 30.59 30.94 31.29 31.64 32.00 32.35 32.70 33.05 33.40 33.75 34.11 34.46 34.81 35.16 35.51
(2.5<δ /H<10)
δ 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 P1 9.8 9.8 9.8 9.8 9.8 9.8 9.8 9.8 9.8 9.8 9.8 9.8 9.8 9.8 9.8 9.8 9.8 9.8 9.8 9.8 9.8 9.8 9.8 9.8 9.8 9.8 9.8
α
0
A 13.19 40.10 67.70 96.01 125.01 154.72 185.12 216.30 248.12 280.63 313.85 347.76 382.38 417.69 453.71 490.42 528.00 566.13 604.95 644.48 684.70 725.63 767.48 809.81 852.85 896.58 941.02

b/B 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00
求侧收缩 时 P1/H 3.00 3.00 3.00 2.80 2.18 1.78 1.51 1.31 1.15 1.03 0.93 0.85 0.78 0.73 0.68 0.63 0.59 0.56 0.53 0.50 0.48 0.46 0.44 0.42 0.40 0.38 0.37
0.5 19.60 1.5 6.53 2.5 3.92 3.5 2.80 4.5 2.18 5.5 1.78 6.5 1.51 7.5 1.31 8.5 1.15 9.5 1.03 10.5 0.93 11.5 0.85 12.5 0.78 13.5 0.73 14.5 0.68 15.5 0.63 16.5 0.59 17.5 0.56 18.5 0.53 19.5 0.50 20.5 0.48 21.5 0.46 22.5 0.44 23.5 0.42 24.5 0.40 25.5 0.38 26.5 0.37
320.5 320.5 320.5 320.5 320.5 320.5 320.5 320.5 320.5 320.5 320.5 320.5 320.5 320.5 320.5 320.5 320.5 320.5 320.5 320.5 320.5 320.5 320.5 320.5 320.5 320.5 320.5
宽顶堰 宽顶堰 宽顶堰 宽顶堰 宽顶堰 宽顶堰 宽顶堰 宽顶堰 宽顶堰 宽顶堰 宽顶堰 宽顶堰 宽顶堰 宽顶堰 宽顶堰 宽顶堰 宽顶堰 宽顶堰 宽顶堰 宽顶堰 宽顶堰 宽顶堰 宽顶堰 宽顶堰 宽顶堰 宽顶堰 宽顶堰
14.29 12.50 11.11 10.00 9.09 8.33 7.69 7.14 6.67 6.25 5.88 5.56 5.26 5.00 4.76 4.55 4.35 4.17 4.00 3.85 3.70 3.57 3.45 3.33 3.23 3.12 3.03
0.360 0.361 0.362 0.362 0.363 0.364 0.364 0.365 0.365 0.366 0.366 0.367 0.367 0.367 0.368 0.368 0.369 0.369 0.369 0.369 0.370 0.370 0.370 0.371 0.371 0.371 0.371
水位 设计水位 H 547 548 549 550 551 552 553 554 555 556 557 558 559 560 561 562 563 564 565 566 567 568 569 570 571 572 573 546.5 546.5 546.5 546.5 546.5 546.5 546.5 546.5 546.5 546.5 546.5 546.5 546.5 546.5 546.5 546.5 546.5 546.5 546.5 546.5 546.5 546.5 546.5 546.5 546.5 546.5 546.5
9.35 11.44 13.68 16.05 18.55 21.17 23.91 26.76 29.72 32.78 35.95 39.21 42.58 46.03 49.58 53.21 56.94 60.74 64.64 68.61 72.67 76.80 81.01 85.30 89.66 94.10 98.61
0.2529 0.2212 0.1965 0.1768 0.1606 0.1472 0.1358 0.1261 0.1176 0.1103 0.1037 0.0979 0.0928 0.0881 0.0839 0.0801 0.0766 0.0734 0.0704 0.0677 0.0652 0.0628 0.0606 0.0586 0.0567 0.0549 0.0533
0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 3 3.1 3.2 3.3
2.86 2.50 2.22 2.00 1.82 1.67 1.54 1.43 1.33 1.25 1.18 1.11 1.05 1.00 0.95 0.91 0.87 0.83 0.80 0.77 0.74 0.71 0.69 0.67 0.65 0.62 0.61
10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10
2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
321.2 321.3 321.4 321.5 321.6 321.7 321.8 321.9 322 322.1 322.2 322.3 322.4 322.5 322.6 322.7 322.8 322.9 323 323.1 323.2 323.3 323.4 323.5 323.6 323.7 323.8
1.宽顶堰
判断堰型 宽顶堰 宽顶堰 δ /H 20.00 16.67 Q 5.64 7.41
(2.5<δ /H<10)
δ 10 10 P1 2 2
堰顶入口为圆角
P1/H 4.00 3.33 m 0.360 0.360 σs 1 1 hs 0.20 0.20 hs/H0 0.3541 0.2951