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矩形堰计算公式矩形堰是水利工程、环境工程等领域中常用的一种量水设施，用于测量水流的流量。
下面咱们就来好好唠唠矩形堰的计算公式。
先来说说矩形堰的基本概念哈。
矩形堰就是一个长得像长方形的水槽，水从上面流过，通过测量相关的参数，就能算出水流的流量。
这在实际应用中可太重要啦，比如要合理分配水资源，或者监测河流的水情啥的。
那矩形堰的计算公式到底是啥呢？一般来说，矩形堰流量的计算公式是：Q = C × L × H^(3/2) 。
这里的 Q 表示流量，C 是流量系数，L 是堰口宽度，H 是堰上水头。
咱们来仔细讲讲这几个参数。
先说流量系数 C ，它可不是个固定值，会受到堰的形状、尺寸精度、水流状态等好多因素的影响。
一般呢，在实验或者实际测量中会根据具体情况来确定它的值。
堰口宽度 L 就比较好理解啦，就是矩形堰那个开口的宽度。
这个宽度得测量准确，不然计算出来的流量可就不准喽。
再说说堰上水头 H ，这是指水流在矩形堰上面形成的液位高度差。
测量这个水头的时候，可得找好基准面，保证测量的准确性。
给您讲个我亲身经历的事儿吧。
有一次，我们去一个小型水利枢纽做流量测量的工作。
那个地方用的就是矩形堰，但是之前负责的人测量的数据总是对不上，流量计算偏差很大。
我们到了现场一看，发现是测量堰上水头的时候出了问题。
他们测量的位置不对，没有考虑到水流的波动和局部的漩涡。
我们重新选了合适的测量点，仔细测量，然后按照公式计算，这才得到了准确的流量数据。
在实际应用中，使用矩形堰计算公式的时候，还得注意一些问题。
比如说，水流要平稳，不能有太大的波动和漩涡；堰的安装要水平，不能倾斜；测量仪器要精准，误差不能太大。
而且，不同的矩形堰尺寸和形状，可能需要对公式进行一些修正和调整。
这就需要我们根据具体情况，灵活运用啦。
总之，矩形堰计算公式虽然看起来简单，但是要想得到准确的流量结果，还真得在测量和计算过程中一丝不苟，注意各种细节。
只有这样，才能让矩形堰真正发挥它测量流量的作用，为我们的水利工程和相关领域提供可靠的数据支持。
水堰流量计算方法水堰由堰板和堰槽构成，当水经堰槽流过堰板的堰口时，根据堰上水头的高低即可计算出流量。
1．堰板的结构(1)堰口的断面如图3所示，堰口与内侧面成直角，唇厚2毫米，向外侧倒45°倾斜面，毛刺应清除干净。
(2)堰口棱缘要修整成锐棱，不得呈圆形，堰板内侧面要平滑，以防发生乱流。
(3)堰板的材料必须保证不生锈和耐腐蚀。
(4)堰板安装时必须铅直，堰口应位于堰槽宽度的中央，与堰槽两侧壁成直角。
(5)各种水堰的堰口如图4所示。
90°三角堰的直角等分线应当铅直，直角允差为±5′。
形堰和全宽堰的堰口下缘应保证水平，堰口直角允差为±5，堰口宽度允差为±0．001b。
(1)堰槽要坚固，不易变形，否则使测量产生误差。
(2)在堰槽上流设置适当整流装置，以减少水面披动。
(3)堰槽的底面应平滑，侧面和底面应垂直。
(4)全宽堰槽堰的两侧面应向外延长，如图4c所示，延长壁应和两侧面一样的平滑，与堰口下边缘垂直，直角允差±5′。
延长壁上应设置通气孔，通气孔应靠近堰口并在水头下面以保证测量时水头内侧空气畅通。
通气孔的面积S≥B——堰口宽度(mm)h'——最大水头(mm)。
(5)堰进水部分的容量应尽可能大些厂这部分的宽度和深度不能小于整流栅下流的宽度和深度，导水管应埋设在水中。
3．堰的水头测定方法(1)水头是指水流的上水面至堰口底点(90’三角堰)或堰口下边缘(矩形堰、全宽堰)的垂直距离。
(2)为避免近堰板处水面降低而引起的误差，测定水头h处离堰口的距离等于200～B(毫米)。
(3)应当在越过堰口流下来的水流与堰板不附着的情况下进行测量。
(4)水堰的堰口至堰口外水池液面的高度不得小于100毫米。
(5)可以采用钳针或测针液面计测量水头。
钩针液面计构造如图6所示。
使用时应将针先沉入水内再提上对准水面，以消除水的表面张力的影响。
(6)水位零点的测定精度应在0．2毫米以内，最好当堰口流出来的水流刚停止时测定水位的零点，每次试验时都要测定零点。
水堰流量计算方法水堰由堰板和堰槽构成，当水经堰槽流过堰板的堰口时，根据堰上水头的高低即可计算出流量。
1．堰板的结构(1)堰口的断面如图3所示，堰口与内侧面成直角，唇厚2毫米，向外侧倒45°倾斜面，毛刺应清除干净。
(2)堰口棱缘要修整成锐棱，不得呈圆形，堰板内侧面要平滑，以防发生乱流。
(3)堰板的材料必须保证不生锈和耐腐蚀。
(4)堰板安装时必须铅直，堰口应位于堰槽宽度的中央，与堰槽两侧壁成直角。
(5)各种水堰的堰口如图4所示。
90°三角堰的直角等分线应当铅直，直角允差为±5′。
形堰和全宽堰的堰口下缘应保证水平，堰口直角允差为±5，堰口宽度允差为±0．001b。
(1)堰槽要坚固，不易变形，否则使测量产生误差。
(2)在堰槽上流设置适当整流装置，以减少水面披动。
(3)堰槽的底面应平滑，侧面和底面应垂直。
(4)全宽堰槽堰的两侧面应向外延长，如图4c所示，延长壁应和两侧面一样的平滑，与堰口下边缘垂直，直角允差±5′。
延长壁上应设置通气孔，通气孔应靠近堰口并在水头下面以保证测量时水头内侧空气畅通。
通气孔的面积S≥B——堰口宽度(mm)h'——最大水头(mm)。
(5)堰进水部分的容量应尽可能大些厂这部分的宽度和深度不能小于整流栅下流的宽度和深度，导水管应埋设在水中。
3．堰的水头测定方法(1)水头是指水流的上水面至堰口底点(90’三角堰)或堰口下边缘(矩形堰、全宽堰)的垂直距离。
(2)为避免近堰板处水面降低而引起的误差，测定水头h处离堰口的距离等于200～B(毫米)。
(3)应当在越过堰口流下来的水流与堰板不附着的情况下进行测量。
(4)水堰的堰口至堰口外水池液面的高度不得小于100毫米。
(5)可以采用钳针或测针液面计测量水头。
钩针液面计构造如图6所示。
使用时应将针先沉入水内再提上对准水面，以消除水的表面张力的影响。
(6)水位零点的测定精度应在0．2毫米以内，最好当堰口流出来的水流刚停止时测定水位的零点，每次试验时都要测定零点。
证明堰流的基本公式
H 0= H + v 02/2ɡ
堰流流量公式为. 公式. 或. 堰流. 式中H 0= H + v 02/2ɡ；. m为堰流流量系数 ,与堰的进口尺寸和δ/H有关，一般分别按薄壁堰、实用断面堰和宽顶堰通过实验求得经验公式或数据；. m0为计及趋近流速水头v02/2ɡ的流量系数；. ε为侧收缩系数，与引水渠及堰的尺寸有关,亦由实验求得，当无侧收缩时，ε=1；. σ为淹没系数，一般分别按薄壁堰、实用断面堰和宽顶堰由实验求出σ与墹/H0的关系,当为自由堰流时，σ=1；.
主要作为蓄水挡水构筑物的溢流坝和净水构筑物的溢流设备，用途较广，形式多样。
低溢流堰的堰身断面常为折线形；而用混凝土修筑的中、高溢流堰的堰身则做成适合水流情况的曲线形。
流量系数m，根据堰顶剖面外形而采取不同值。
沿用较广的克-奥曲线型剖面，适用于H1/H≥3～5的高堰,流量系数m=0.49。
美国WES标准剖面,其设计水头的流量系数m=0.502。
实验流量计算也要考虑上游收缩和下游淹没条件。
进水口堰上水深计算
进水口堰上水深的计算可以借助堰槽流量公式和进水口堰的几何特征来进行估算。
以下是一个简单的计算过程：
假设进水口堰的宽度为B（单位：米），水流速度为V（单位：米/秒），堰槽的底宽为b（单位：米），进水口堰的高度为H（单位：米）。
首先，可以通过堰槽流量公式计算出水流量Q（单位：立方米/秒）：
Q=C*b*H*sqrt(2*g*H)
其中，C是流量系数（取决于堰的形状），g是重力加速度（约为9.8米/秒^2）。
一般来说，进水口堰的流量系数取值在0.4到1.0之间，可以根据具体的堰型和流量条件选择适当的数值。
接下来，可以根据流量Q和进水口堰的宽度B计算出标准速度v（单位：米/秒）：
v=Q/(B*H)
最后，可以根据标准速度v和进水口堰的几何特征来计算进水口堰上水深h（单位：米）。
根据流体力学的原理，可以使用能量方程来计算h的值：
h=Hv^2/(2*g)
这样，就可以得到进水口堰上水深h的估算值。
需要注意的是，以上计算方法仅适用于一定的假设条件和理想化的情况。
在实际工程中，还需要考虑其他因素，如水流湍流、沉淀物的影响等。
同时，为了准确计算进水口堰上水深，可以借助数值模拟方法或进行实验测定来获取更精确的结果。
情况一：每道堰单独进行堰流计算，采用每道堰下断面的曼宁公式确定下游水位本次分别对1#、2#、3#、4#堰单独进行堰流计算，根据《水力手册》采用以下堰流公式进行计算为：式中：B －堰的净宽（m ）；0H －包括行近流速水头的堰前水头，即g 2200V H H +＝； 0V －行近流速；m －自由溢流的流量系数，与堰型、堰高等边界条件有关；－淹没系数；－侧收缩系数；当δ/H<0.67，为薄壁堰流；当0.67<δ/H<2.5，为实用型堰流；当2.5<δ/H<10，为宽顶堰流；式中：δ－堰顶厚度；H －堰前水头不包括堰前行近流速水头； 一、4#堰4#堰堰顶高程653.04m ，堰有效过流长度58.5m ，堰厚0.6m ，堰前高度1.2m ，堰下高度1.2m ，根据堰流公式计算，本次采用堰下游断面已知的水位及流量进行试算，计算过程如下：根据曼宁公式计算下游断面曲线（此处公式不作一一介绍，控制断面已介绍）3202H g mB Q σε=σε65324.7 50.2 83 118.3 167.5 654 223.2 285.3 353.3 427.1 506.6 655 591.3 681.4 776.7 912.8 1022.4 6561137.11256.71382.31512.91647.9（1）已知下游水位为652.8m ，流量为9.6m 3/s 时作为下游条件进行试算堰上水头。
4#堰为修圆形断面，下游水位低于堰顶高程，先假设宽顶堰自由出流计算。
流量系数根据按别列辛斯基流量公式（修圆形）： 当0＜P/H ＜3.0时当P/H ≥3时，m=0.36根据堰流公式试算：当堰上流量为9.6m3/s 时，堰上水位为653.25m ，堰上水头0.21m ，为宽顶堰自由泄流。
故本次试算结果是有效的。
（2）已知下游水位为653.2m ，流量为50.2m 3/s 时作为下游条件进行试算堰上水头。
本次假设淹没实用堰计算；采用III 型折线实用堰进行试算。
流量系数采用以下III 型实用堰表格取值：H P HP m /5.12.1/301.036.0+-+=淹没系数采用以下表格：根据试算结果：本次计算流量系数取m=0.405，淹没系数=0.99745，当堰上流量为52.2m3/s时，堰上水位为653.68m，堰上水头0.64m。
随后根据堰流判别成果是否有效（若结果不符合实用堰淹没条件，则为自由出流，需重新试算）。
根据《水力手册》中对实用堰判别流态的条件：式中：△z为上下游水位差H为堰上水头P2为下游堰高根据上面成果计算：△z/H=（653.68m-653.2m）/0.64m=0.48m/0.64m=0.75＜1。
由上验证可知实用堰淹没出流的必要条件存在，那么还缺少一个充分条件，则继续验证：△z/P2=（653.68m-653.2m）/1.2m=0.48m/1.2m=0.4m,根据曲线查得：当H/P2=0.64m/1.2m=0.53m，m=0.405时，在曲线表查得：此流量系数不在曲线中，则本次计算无效，采用自由出流计算，淹没系数=1.经计算：堰上水位为653.64m，堰上水头为0.6m；故采用实用堰自由出流计算的结果。
（3）已知下游水位为654m，流量为223.2m3/s时作为下游条件进行试算堰上水头。
本次假设薄壁堰自由出流进行试算；根据手册：采用T·Rehbock公式进行流量系数计算经计算：m=0.4674，当堰上流量为223.2m3/s 时，堰上水位为654.47m ，堰上水头为1.43m ，判断薄壁堰淹没出流条件经验关系为：验证如下：z=654.47m -654m=0.47m;z/a1=0.47m/1.2m=0.391,H/a1=1.43/1.2=1.192根据曲线表查得： =0.66，因0.391＜0.68，为淹没出流，故本次薄壁堰自由出流计算是无效的，需要重新计算，将采用薄壁堰淹没出流计算。
根据手册薄壁堰淹没系数公式为：经计算：当堰上流量为223.2m/s 时，m=0.4727，=0.8827，堰上水位为654.59m ，堰上水头为1.55m ，故本次采用薄壁堰淹没出流计算成果值。
（4）已知下游水位为654.6m ，流量为427.1m 3/s 时作为下游条件进行试算堰上水头。
下游水位高于堰顶高程，本次假设薄壁堰淹没出流进行试算； 方法同上薄壁堰淹没出流（此处不作计算步骤介绍）经计算：m=0.5043，=0.896，堰上流量为427.1m3/s 时，堰上水位为655.303m ，堰上水头为2.263m 。
验证：z/a1=655.303-654.6/1.2=0.585，H/a1=2.33/1.2=1.88，验证为薄壁堰淹没出σσ5.4161010534.04034.0m -++=H P H c1a z ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛流，故本次试算成果是有效的。
（5）已知下游水位为655m ，流量为591.3m 3/s 时作为下游条件进行试算堰上水头。
下游水位高于堰顶高程，本次假设薄壁堰淹没出流进行试算； 经计算：m=0.5243，=0.9086，堰上流量为591.3m3/s 时，堰上水位为655.73m ，堰上水头为2.69m 。
验证：z/a1=（655.73-655）/1.2=0.6，H/a1=2.69/1.2=2.24，验证为薄壁堰淹没出流，故本次试算成果是有效的。
（6）已知下游水位为655.6m ，流量为912.8m 3/s 时作为下游条件进行试算堰上水头。
下游水位高于堰顶高程，本次假设薄壁堰淹没出流进行试算； 经计算：m=0.551，=0.9416，堰上流量为912.8m3/s 时，堰上水位为656.446m ，堰上水头为3.406m 。
验证：z/a1=（656.446-655.6）/1.2=0.705，H/a1=3.406/1.2=2.83，查看曲线，为淹没出流，故本次试算薄壁堰淹没出流计算成果有效。
（7）根据堰下游水位流量关系曲线，查得设计流量1088m 3/s 时，堰下游水位为655.91m ，代入已知条件，采用薄壁堰淹没出流公式进行计算。
经计算：m=0.5655，堰上流量为1088m3/s 时，堰上水位为656.775m ，堰上水头为3.735m 。
验证：z/a1=（656.735-655.91）/1.2=0.825/1.2=0.687，H/a1=3.735/1.2=3.112，故本次淹没出流条件不充分，只有必要条件，将采用薄壁堰自由出流公式进行计算。
经计算：m=0.5653，堰上流量为1088m3/s 时，堰上水位为656.675m ，堰上水头为3.635m 。
验证：z/a1=（656.675-655.91）/1.2=0.765/1.2=0.637，H/a1=3.83/1.2=3.029，故为自由出流，本次计算采用薄壁堰自由出流成果值。
综上计算过程所述，4#堰水位流量关系曲线见下：σσ4#堰流量关系曲线图4#堰试算流量关系成果见下表：4#堰试算各流量下的计算成果表:二、3#堰以上4#堰已介绍完演算步骤，后面3#、2#、1#堰将不一一进行步骤演算，3#堰堰顶高程655.12m，堰有效过流长度70.83m，堰厚0.6m，堰前高度2.1m，堰下高度2.1m，根据堰流公式计算，本次采用堰下游断面已知的水位及流量进行试算，计算过程如下：3#堰堰下水流量关系曲线3#堰堰下水位流量关系成果见下表：水位（m）653.5 654.2 654.6 655.2 655.8 656.4 657 657.2 657.3 657.37 流量（m3/s） 1.9 17.86 54.58 158.25 369.78 607.83 891.26 995.24 1049 1088（1）根据3#堰堰下水位流量关系成果表，已知流量为17.86m3/s时，堰下水位为654.2m，堰下水位低于堰顶高程，本次采用实用堰自由出流试算。
流量系数取m=0.502进行试算。
经计算：堰上水位为655.36m，堰上水头为0.24m。
验证：当P/H=1.2/0.24=5≥3根据以下曲线验证：H0为堰上总水头，H为设计水头，堰上行进流速为17.86/16.999=1.05m/s，H0=0.24+（1×1.05）^2/（2×9.81）=0.296m，则0.296/0.24=1.22，通过查表可知m=0.512，则重新试算，依次方法进行试算至流量系数与曲线图相适。
通过重新试算采用以下成果：堰上水位为655.36m，堰上水头为0.24m，为实用堰自由泄流。
以下步骤将不再一一介绍，3#堰水位流量关系曲线成果见下表：3#堰流量关系曲线图三、2#堰2#堰堰顶高程656.30m，堰有效过流长度46.69m，堰厚1.5m，堰前高度1.4m，堰下高度1.4m，根据堰流公式计算，本次采用堰下游断面已知的水位及流量进行试算，计算过程如下：2#堰下游水位流量关系曲线成果表2#堰下游水位流量关系曲线成果表四、1#堰1#堰堰顶高程657.89m ，堰有效过流长度46.69m ，堰厚1.5m，堰前高度1.4m ，堰下高度1.8m ，根据堰流公式计算，本次采用堰下游断面已知的水位及流量进行试算，计算过程如下：1#堰堰下游水位流量关系曲线1#堰水位流量关系曲线图经上面堰流计算成果可知，堰上流速最大情况发生在10年一遇的洪峰流量的时候，以下为本次计算10年一遇时每道堰的堰上水头成果。
经上述成果与疏浚后水面线进行对比：根据上表可知：在疏浚后，在10年一遇洪峰流量时，拟建的1#堰雍水0.25m ，流速增大0.966m/s ，拟建的2#堰雍水0.6m ，流速增大0.09m/s ，拟建的3#堰雍水1.38m ，流速增大0.15m/s ，拟建的4#堰雍水0.655m ，流速增大0.12m/s 。
根据堰流回水长度公式计算：1#堰雍水长度为327.3m ，2#堰雍水长度为288.6m ，3#堰雍水长度为247.3m ，4#堰雍水长度为242.3m 。
情况二：本次建后水面分别采用1#、2#、3#、4#堰作为控制断面进行水面线推算。
（本次的堰流计算将不再作步骤说明，成果直接见工程建后水面线成果表）2HL n。
