流體力學(xué)（第二版）課件：7 堰流

1、7 堰流 7.1 7.1 堰流的定義與分類堰流的定義與分類 7.2 7.2 堰流的基本公式堰流的基本公式 7.3 7.3 薄壁堰薄壁堰 7.4 7.4 實用堰實用堰 7.5 7.5 寬頂堰寬頂堰 7.6 7.6 小橋孔徑水力計算小橋孔徑水力計算 基本概念基本概念 堰：堰：阻擋水流、壅高水位、并使水流在其上流過的泄水構(gòu)筑物稱為阻擋水流、壅高水位、并使水流在其上流過的泄水構(gòu)筑物稱為堰堰。 如：橋梁中的橋孔過流，給排水工程中的蓄水、排水建筑的過流、如：橋梁中的橋孔過流，給排水工程中的蓄水、排水建筑的過流、 水利工程中的溢流壩等，是常遇到的堰流類型。水利工程中的溢流壩等，是常遇到的堰流類型。 堰流特點

2、堰流特點：在堰面附近較短的距離內(nèi)流線急劇彎曲，屬于明渠中的：在堰面附近較短的距離內(nèi)流線急劇彎曲，屬于明渠中的 急變流，過堰水流由勢能轉(zhuǎn)化為動能，在重力作用下自由躍落。急變流，過堰水流由勢能轉(zhuǎn)化為動能，在重力作用下自由躍落。 基本概念（續(xù)）基本概念（續(xù)） 堰流堰流：當(dāng)堰頂無閘門設(shè)置時，水流通過堰頂表面自然下泄，稱為當(dāng)堰頂無閘門設(shè)置時，水流通過堰頂表面自然下泄，稱為堰流堰流。 但當(dāng)堰頂設(shè)有閘門時，過堰水流可能出現(xiàn)兩種不同的情況：但當(dāng)堰頂設(shè)有閘門時，過堰水流可能出現(xiàn)兩種不同的情況： 閘孔出流和閘孔出流和堰流堰流 當(dāng)堰頂閘門開度當(dāng)堰頂閘門開度e e較小時，水流受到閘門的控制，閘前水位壅高，較小時，水流

3、受到閘門的控制，閘前水位壅高， 水流由閘門底緣和堰頂之間的閘孔流出，稱為水流由閘門底緣和堰頂之間的閘孔流出，稱為閘孔出流閘孔出流； 當(dāng)閘門開度當(dāng)閘門開度e e較大時，閘門下緣離開水面，對水流不起控制作用，較大時，閘門下緣離開水面，對水流不起控制作用， 水流從堰頂自然下泄，稱此為堰流。水流從堰頂自然下泄，稱此為堰流。 或者閘門開度不變，當(dāng)上游堰上水頭或者閘門開度不變，當(dāng)上游堰上水頭H H較大時，過流特征為閘孔出較大時，過流特征為閘孔出 流；而當(dāng)較小時，則為堰流。流；而當(dāng)較小時，則為堰流。 對于平底上設(shè)置的閘門也有類似情況。由此可知，堰流和閘孔出流可對于平底上設(shè)置的閘門也有類似情況。由此可知，堰流

4、和閘孔出流可 以互相轉(zhuǎn)化，二者的轉(zhuǎn)化條件與閘孔相對開度以互相轉(zhuǎn)化，二者的轉(zhuǎn)化條件與閘孔相對開度e/H e/H 有關(guān)，同時與閘底有關(guān)，同時與閘底 坎邊界形式也有關(guān)?？策吔缧问揭灿嘘P(guān)。 堰流和閘孔出流的判別條件為堰流和閘孔出流的判別條件為： 根據(jù)實驗，可得堰流和閘孔出流的判別條件為：根據(jù)實驗，可得堰流和閘孔出流的判別條件為： 當(dāng)閘底坎為平頂堰或平底時：當(dāng)閘底坎為平頂堰或平底時： e/H 0.65 e/H 0.65 為閘孔出流為閘孔出流 e/H e/H 0.65 0.65 為堰流為堰流 當(dāng)閘底坎為曲線型堰時當(dāng)閘底坎為曲線型堰時 ： e/H 0.75 e/H 0.75 為閘孔出流為閘孔出流 e/H e

5、/H 0.75 0.75 為堰流為堰流 堰流和閘孔出流既有共同之處堰流和閘孔出流既有共同之處： 堰流和閘孔出流的共同之處是：堰流和閘孔出流的共同之處是： 二者都是壅高了上游水位之后，在重力作用下而二者都是壅高了上游水位之后，在重力作用下而 形成的水流運動；形成的水流運動； 從能量觀點看，二者的出流過程都是一種由勢能從能量觀點看，二者的出流過程都是一種由勢能 轉(zhuǎn)化為動能的過程；轉(zhuǎn)化為動能的過程； 二者均屬于急變流，過水?dāng)嗝嫔系膲簭姺植疾环呔鶎儆诩弊兞?，過水?dāng)嗝嫔系膲簭姺植疾环?合靜水壓強分布規(guī)律；合靜水壓強分布規(guī)律； 二者的能量損失中主要為局部水頭損失。二者的能量損失中主要為局部水頭損失。

6、堰流和閘孔出流有不同之處：堰流和閘孔出流有不同之處： 堰流和閘孔出流的不同之處是：堰流和閘孔出流的不同之處是： 閘孔出流受閘門控制，而堰流不受閘門控制；閘孔出流受閘門控制，而堰流不受閘門控制； 堰流的水面線是光滑連續(xù)降落的，而閘孔出流堰流的水面線是光滑連續(xù)降落的，而閘孔出流 的水面線被閘門截斷，上下游不連續(xù)。的水面線被閘門截斷，上下游不連續(xù)。 Notes:Notes: 由于堰流和閘孔出流存在上述相同之處，因此，對這兩種水由于堰流和閘孔出流存在上述相同之處，因此，對這兩種水 流現(xiàn)象的研究方法是相似的。流現(xiàn)象的研究方法是相似的。 但因為還有不同之處，所以這兩種水流現(xiàn)象的具體過流規(guī)律但因為還有不同之

7、處，所以這兩種水流現(xiàn)象的具體過流規(guī)律 及影響因素各不相同。在進行堰上設(shè)有閘門的組合建筑物的水力及影響因素各不相同。在進行堰上設(shè)有閘門的組合建筑物的水力 計算時，首先要進行堰流和閘孔出流的判別。計算時，首先要進行堰流和閘孔出流的判別。 7.1 7.1 堰流的定義與分類堰流的定義與分類 根據(jù)不同的使用要求和施工條件，常將堰做成不同的根據(jù)不同的使用要求和施工條件，常將堰做成不同的 形狀，如圖所示。不同形狀、大小的堰之間的主要區(qū)別在形狀，如圖所示。不同形狀、大小的堰之間的主要區(qū)別在 于堰頂厚度于堰頂厚度 對過堰水流的影響不同。因此，對過堰水流的影響不同。因此，工程中常根工程中常根 據(jù)堰頂厚度據(jù)堰頂厚度

8、與堰上水頭與堰上水頭H H 的比值大小，將相應(yīng)的堰流分的比值大小，將相應(yīng)的堰流分 為三類。為三類。 7.1 7.1 堰流的定義與分類堰流的定義與分類 薄壁堰流 當(dāng)當(dāng)/H/H0.67 0.67 時，過堰的水舌形狀不受堰頂厚度時，過堰的水舌形狀不受堰頂厚度的影響，水舌的影響，水舌 下緣與堰頂呈線接觸，水面為單一的降落曲線。這種堰流稱為下緣與堰頂呈線接觸，水面為單一的降落曲線。這種堰流稱為薄壁堰薄壁堰 流流。 薄壁堰流具有很穩(wěn)定的水位流量關(guān)系，因此常被用作實驗室或薄壁堰流具有很穩(wěn)定的水位流量關(guān)系，因此常被用作實驗室或 實際測量中的量水工具，而且堰頂常被做成銳緣形。實際測量中的量水工具，而且堰頂常被做

9、成銳緣形。 7.1 7.1 堰流的定義與分類堰流的定義與分類 實用堰流： 當(dāng)當(dāng)0.670.67/H/H2.52.5時，過堰水流受到堰頂?shù)募s束和頂托，水舌時，過堰水流受到堰頂?shù)募s束和頂托，水舌 與堰頂呈面接觸，但水面仍為單一的降落曲線，這種堰流稱為與堰頂呈面接觸，但水面仍為單一的降落曲線，這種堰流稱為實用堰實用堰 流。流。 工程中的實用堰有曲線型實用堰和折線型實用堰兩種。工程中的實用堰有曲線型實用堰和折線型實用堰兩種。 寬頂堰流： 當(dāng)當(dāng)2.52.5/H/H1010時，堰頂厚度對水流的頂托作用更為明顯，使時，堰頂厚度對水流的頂托作用更為明顯，使 得水流在進口處出現(xiàn)第一次跌落后，在堰頂形成一個水面與

10、堰頂幾乎得水流在進口處出現(xiàn)第一次跌落后，在堰頂形成一個水面與堰頂幾乎 平行的漸變流段，然后出現(xiàn)第二次水面跌落（下游水位較低時），這平行的漸變流段，然后出現(xiàn)第二次水面跌落（下游水位較低時），這 種堰流稱為種堰流稱為寬頂堰流寬頂堰流。 根據(jù)這種定義，寬頂堰流又可分為根據(jù)這種定義，寬頂堰流又可分為有坎寬頂堰流和無坎寬頂堰流有坎寬頂堰流和無坎寬頂堰流 兩種兩種。無坎寬頂堰流完全是由于斷面的側(cè)向收縮、使得其過流現(xiàn)象與。無坎寬頂堰流完全是由于斷面的側(cè)向收縮、使得其過流現(xiàn)象與 有坎寬頂堰流相類似而定義的。有坎寬頂堰流相類似而定義的。 實驗表明，寬頂堰流的水頭損失主要還是局部水頭損失，沿程水實驗表明，寬頂堰流

11、的水頭損失主要還是局部水頭損失，沿程水 頭損失不必單獨考慮頭損失不必單獨考慮。 當(dāng)當(dāng)/H/H1010時，因為沿程水頭損失將不能忽略不計，水流特征時，因為沿程水頭損失將不能忽略不計，水流特征 不再屬于堰流，而應(yīng)視為明不再屬于堰流，而應(yīng)視為明渠水流渠水流。 三種不同類型的堰流具有不同的水流特征。三種不同類型的堰流具有不同的水流特征。 堰流還有自由出流與淹沒出流、有側(cè)收縮過流與無側(cè)堰流還有自由出流與淹沒出流、有側(cè)收縮過流與無側(cè) 收縮過流之分。收縮過流之分。 當(dāng)下游水位較低、不影響過堰流量時稱為當(dāng)下游水位較低、不影響過堰流量時稱為自由出自由出流，流， 否則稱為否則稱為淹沒出流淹沒出流；當(dāng)堰頂過流寬度與

12、上游河渠寬度相；當(dāng)堰頂過流寬度與上游河渠寬度相 等時，為等時，為無側(cè)收縮過流無側(cè)收縮過流，當(dāng)堰頂過流寬度小于上游河渠，當(dāng)堰頂過流寬度小于上游河渠 寬度時，為有寬度時，為有側(cè)收縮過流側(cè)收縮過流。 7.2 7.2 堰流的基本公式堰流的基本公式 應(yīng)用能量方程可推導(dǎo)出堰流水力計算的基本公式。應(yīng)用能量方程可推導(dǎo)出堰流水力計算的基本公式。 如圖列能量方程式為如圖列能量方程式為 ： 式中：式中：v v1 1為為1 11 1斷面的平均流速；斷面的平均流速；0 0、1 1是相應(yīng)斷是相應(yīng)斷 面的動能修正系數(shù)；面的動能修正系數(shù)；為局部水頭損失系數(shù)；為局部水頭損失系數(shù)； 稱為稱為行近流速水頭行近流速水頭。 g v 2

13、 2 00 g v g p H g v H 2 )( 2 2 11 1 _ 0 2 00 令 稱為堰上全水頭。稱為堰上全水頭。 令 則能量方程可寫為則能量方程可寫為 稱為流速系數(shù)。稱為流速系數(shù)。 g v HH 2 2 00 0 0 H g p 2 1 1 001 () 2 v HH g 100 1 1 2 () () vg HH 1 1 令 因為因為1 11 1斷面一般為矩形，設(shè)其寬度為斷面一般為矩形，設(shè)其寬度為b b ，水舌厚度為，水舌厚度為 kHkH0 0 ， k k為堰頂水流的水股收縮系數(shù)。則為堰頂水流的水股收縮系數(shù)。則1 11 1斷面的面積斷面的面積 為為A A1 1= kH= kH0

14、 0 b b，通過的流量為，通過的流量為: : 稱為堰 的流量 系數(shù) 堰流水力 計算的基 本公式 2 3 0 2HgmbQ 2 3 0 1 00 1 0 11 21)(2Hgb k HHg bkH AvQ 11 1 k k m 主要反映局部水頭損失的影響；主要反映局部水頭損失的影響； 表示堰頂表示堰頂1 11 1斷面的平均測壓管水頭與堰上全水頭之比斷面的平均測壓管水頭與堰上全水頭之比 值；值； k k反映了堰頂水股的收縮程度。反映了堰頂水股的收縮程度。 因此，不同水頭、不同類型、不同尺寸的堰流，其流量系因此，不同水頭、不同類型、不同尺寸的堰流，其流量系 數(shù)數(shù)m m值各不相同。值各不相同。 如果

15、下游水位較高，影響到如果下游水位較高，影響到1 11 1斷面的水流條件時，則斷面的水流條件時，則 在相同水頭在相同水頭H H時，其過流量時，其過流量Q Q將小于由式的計算值，這時將小于由式的計算值，這時 稱為稱為淹沒出流淹沒出流。用淹沒系數(shù)。用淹沒系數(shù) 反映其影響。反映其影響。 s 11 1 k k m 當(dāng)堰頂存在邊墩或閘墩時當(dāng)堰頂存在邊墩或閘墩時, , 即堰頂寬度小于上游河渠即堰頂寬度小于上游河渠 寬度時，過堰水流在平面上受到橫向約束，流線將出現(xiàn)橫寬度時，過堰水流在平面上受到橫向約束，流線將出現(xiàn)橫 向收縮，使水流的有效寬度小于實際的堰頂凈寬，局部水向收縮，使水流的有效寬度小于實際的堰頂凈寬，

16、局部水 頭損失頭損失h hj j增大，過堰流量將有所減小。用側(cè)收縮系數(shù)增大，過堰流量將有所減小。用側(cè)收縮系數(shù) 反反 映其影響。映其影響。 故，故，堰流的基本計算公式應(yīng)為：堰流的基本計算公式應(yīng)為： 若堰流為自由出流時，取若堰流為自由出流時，取s s=1=1；若堰流為無側(cè)收縮時，；若堰流為無側(cè)收縮時， 取取=1=1。 2 3 0 2HgmbQ s 7.3 7.3 薄壁堰薄壁堰 當(dāng)堰頂厚度當(dāng)堰頂厚度/H/H0.670.67時，屬于薄壁堰流。由于薄壁時，屬于薄壁堰流。由于薄壁 堰流具有穩(wěn)定的水頭流量關(guān)系，因此，常被作為水力模堰流具有穩(wěn)定的水頭流量關(guān)系，因此，常被作為水力模 型實驗和野外測量中的一種有效

17、易行的量水設(shè)備。根據(jù)其型實驗和野外測量中的一種有效易行的量水設(shè)備。根據(jù)其 堰口形狀，薄壁堰又可分為矩形薄壁堰、三角形薄壁堰、堰口形狀，薄壁堰又可分為矩形薄壁堰、三角形薄壁堰、 梯形薄壁堰。梯形薄壁堰。 7.3.1 矩形薄壁堰流矩形薄壁堰流 無側(cè)收縮、自由出流時的流量計算公式為無側(cè)收縮、自由出流時的流量計算公式為 為便于使用直接測得的堰上水頭為便于使用直接測得的堰上水頭H H計算流量，可將計算流量，可將 式中行近流速水頭的影響歸集于流量系數(shù)中一并考慮，式中行近流速水頭的影響歸集于流量系數(shù)中一并考慮， 即改寫上式為即改寫上式為 或： 稱為包含行近流速水頭 影響在內(nèi)的流量系數(shù) 2/3 0 2 Hgm

18、bQ 2/3 0 2 HgbmQ 2/32/3 2 00 2/3 2 00 2) 2 1 () 2 (2Hgb g v m g v HgmbQ 2/3 2 00 0 ) 2 1 ( g v mm 包含行近流速水頭影響在內(nèi)的流量系數(shù)，可按下列經(jīng)驗包含行近流速水頭影響在內(nèi)的流量系數(shù)，可按下列經(jīng)驗 公式計算：公式計算： 雷伯克（T.Rehbock）公式 適用范圍為：適用范圍為： 巴贊(Bazin)公式 適用范圍為：適用范圍為：H = 0.1H = 0.11.24 m1.24 m，堰寬，堰寬b = 0.2b = 0.22.0 m2.0 m及及H/ P2 H/ P2 其中：其中：H H為堰上水頭，為堰上

19、水頭，P P為上游堰高，均以為上游堰高，均以m m計。計。 Hp H m 0007. 0 053. 0403. 0 0 2 0 )(55. 01) 0027. 0 405. 0( pH H H m 當(dāng)下游水位超過堰頂、并在堰下游當(dāng)下游水位超過堰頂、并在堰下游 形成淹沒水流時，下游水位將影響形成淹沒水流時，下游水位將影響 過堰流量，形成淹沒出流。過堰流量，形成淹沒出流。 淹沒出流時，下游水位波動很大，淹沒出流時，下游水位波動很大， 使過堰流量不穩(wěn)定。因此，用來測使過堰流量不穩(wěn)定。因此，用來測 量流量的薄壁堰不宜在淹沒情況下量流量的薄壁堰不宜在淹沒情況下 工作。工作。 實驗證明，當(dāng)矩形薄壁堰流為實

20、驗證明，當(dāng)矩形薄壁堰流為 無側(cè)收縮、自由出流時，水流最為無側(cè)收縮、自由出流時，水流最為 穩(wěn)定，測量流量的精度也較高。右穩(wěn)定，測量流量的精度也較高。右 圖是在實驗室中測得的無側(cè)收縮、圖是在實驗室中測得的無側(cè)收縮、 自由出流的矩形薄壁堰流的水舌形自由出流的矩形薄壁堰流的水舌形 狀。狀。 為了保證堰為自由出流，并使過堰水流穩(wěn)定，還應(yīng)注意以下兩個方面：為了保證堰為自由出流，并使過堰水流穩(wěn)定，還應(yīng)注意以下兩個方面： 堰上水頭堰上水頭H H應(yīng)大于應(yīng)大于2.5cm2.5cm，不宜過小。否則，水舌在表面張力的作，不宜過小。否則，水舌在表面張力的作 用下將挑射不出，易發(fā)生貼附溢流。用下將挑射不出，易發(fā)生貼附溢流

21、。 堰后水舌下面的空間應(yīng)與大氣相通。否則空氣逐漸被水舌帶走，堰后水舌下面的空間應(yīng)與大氣相通。否則空氣逐漸被水舌帶走， 壓強降低，水舌下面形成局部真空，影響出流穩(wěn)定。在堰后側(cè)壁上設(shè)置通壓強降低，水舌下面形成局部真空，影響出流穩(wěn)定。在堰后側(cè)壁上設(shè)置通 氣管是一個有效的措施。氣管是一個有效的措施。 7.3.2 三角形薄壁堰流三角形薄壁堰流 當(dāng)所測流量較小時，若用矩形薄壁堰測量，則水頭過小，測量誤當(dāng)所測流量較小時，若用矩形薄壁堰測量，則水頭過小，測量誤 差很大。改為三角形薄壁堰后，增大了堰上水頭，故可提高小流量的差很大。改為三角形薄壁堰后，增大了堰上水頭，故可提高小流量的 測量精度。測量精度。 常用的

22、三角形薄壁堰多為直角三角形薄常用的三角形薄壁堰多為直角三角形薄 壁堰。其流量可按下式計算壁堰。其流量可按下式計算 式中：H以m計，Q以 計。 適用范圍為： 渠槽寬: 5 . 2 4 . 1 HQ HP2 1 HB)43( 3 /ms 當(dāng)上述薄壁堰作為量水設(shè)備時，測量水頭當(dāng)上述薄壁堰作為量水設(shè)備時，測量水頭H H 的位置應(yīng)選的位置應(yīng)選 在上游距堰板約為（在上游距堰板約為（3 35 5）H H 的距離處。此外，為了減的距離處。此外，為了減 小水面波動，提高量測精度，在上游水槽中應(yīng)設(shè)置平水小水面波動，提高量測精度，在上游水槽中應(yīng)設(shè)置平水 柵。柵。 7.4 7.4 實用堰實用堰 當(dāng)當(dāng)0.670.67/

23、H/H2.52.5時，稱為實用堰。時，稱為實用堰。 根據(jù)其剖面形狀，又可分為曲線型和折線型兩種實用堰。根據(jù)其剖面形狀，又可分為曲線型和折線型兩種實用堰。 曲線型實用堰常用于混凝土修筑的中、高水頭溢流壩，堰頂?shù)那€形曲線型實用堰常用于混凝土修筑的中、高水頭溢流壩，堰頂?shù)那€形 狀適合水流情況，可提高過流能力。狀適合水流情況，可提高過流能力。 折線型實用堰常用于中、小型溢流壩折線型實用堰常用于中、小型溢流壩, , 具有取材方便和施工簡單的優(yōu)具有取材方便和施工簡單的優(yōu) 點。點。 實用堰流的計算公式實用堰流的計算公式 2 3 0 2 HgmbQ s 曲線型實用堰的剖面形狀如圖所示。曲線型實用堰的剖面形

24、狀如圖所示。 其中：其中：ABAB段常做成垂直直線，也可做成傾斜直線或倒懸式。段常做成垂直直線，也可做成傾斜直線或倒懸式。 ABAB直線段和直線段和CDCD直線段的坡度主要取決于壩體的穩(wěn)定性和強度方面的要求。直線段的坡度主要取決于壩體的穩(wěn)定性和強度方面的要求。 DEDE為下游反弧段，起上下游銜接作用。反弧半徑為下游反弧段，起上下游銜接作用。反弧半徑R R可取可取3 36 6倍反弧最低點倍反弧最低點 的最大水深，流速大時取大值。的最大水深，流速大時取大值。 堰頂堰頂BCBC曲線段是曲線型實用堰最為重要的部分，它對過流特性影響最大。曲線段是曲線型實用堰最為重要的部分，它對過流特性影響最大。 曲線型

25、實用堰剖面形狀的具體設(shè)計，主要就是如何確定堰頂曲線型實用堰剖面形狀的具體設(shè)計，主要就是如何確定堰頂BCBC曲線段，使曲線段，使 其更適合水流情況。其更適合水流情況。 一、曲線型實用堰的剖面形狀一、曲線型實用堰的剖面形狀 折線性 曲線性 對此，國外有許多方法，得出了許多種剖面。但都是按矩形薄壁堰流對此，國外有許多方法，得出了許多種剖面。但都是按矩形薄壁堰流 自由水舌的下緣曲線加以修正而成的。自由水舌的下緣曲線加以修正而成的。 WESWES型剖面就是其中的一種，它是美國陸軍工程兵團水道實驗站型剖面就是其中的一種，它是美國陸軍工程兵團水道實驗站 （Waterways Experiment Stati

26、onWaterways Experiment Station）提出的標準剖面。）提出的標準剖面。 WESWES型剖面使用曲線方程表示，便于施工控制。同時，堰剖面較瘦型剖面使用曲線方程表示，便于施工控制。同時，堰剖面較瘦, ,可可 節(jié)省工程量。因此，我國近時期采用節(jié)省工程量。因此，我國近時期采用WESWES型剖面較多，它也是溢洪道設(shè)型剖面較多，它也是溢洪道設(shè) 計規(guī)范（計規(guī)范（SL253SL25320002000）規(guī)定宜優(yōu)先采用的一種溢流堰剖面形式。）規(guī)定宜優(yōu)先采用的一種溢流堰剖面形式。 其它還有克其它還有克- -奧（奧（Creager-Creager-）剖面、渥奇（）剖面、渥奇（OgeeOgee

27、）剖）剖 面等，但這些剖面目前采用較少。面等，但這些剖面目前采用較少。 二、折線型實用堰二、折線型實用堰 折線型實用堰多用于中小型工程折線型實用堰多用于中小型工程, , 具有可以就地具有可以就地 取材、施工簡單、節(jié)省工程造價等優(yōu)點。折線型剖面取材、施工簡單、節(jié)省工程造價等優(yōu)點。折線型剖面 形狀大多為梯形。實驗表明，折線型實用堰的流量系形狀大多為梯形。實驗表明，折線型實用堰的流量系 數(shù)數(shù)m m與相對堰高與相對堰高P P2 2 / H / H、 堰頂相對厚度堰頂相對厚度/ H/ H0 0以及上、以及上、 下游坡度（下游坡度（ctgctg）有關(guān)，可按表選用。）有關(guān)，可按表選用。 折線型實用堰的淹沒界

28、限為：當(dāng)折線型實用堰的淹沒界限為：當(dāng)/H2.5 /H2.5 時，時， 采用寬頂堰流的淹沒界限；當(dāng)采用寬頂堰流的淹沒界限；當(dāng) /H0.67/H0.67時，采用時，采用 曲線型實用堰流的淹沒界限；當(dāng)曲線型實用堰流的淹沒界限；當(dāng) /H0.67/H0.672.52.5時，時， 其淹沒界限介于曲線型實用堰流和寬頂堰流之間。其淹沒界限介于曲線型實用堰流和寬頂堰流之間。 2 3 0 2 HgmbQ s 7.4 寬頂堰寬頂堰 當(dāng)2.5 /H 10時，稱為寬頂堰。 寬頂堰流的水力計算公式： 一、流量系數(shù)一、流量系數(shù)m 寬頂堰流的流量系數(shù)m取決于堰頂頭部形式和上游 相對堰高P/H。 3 2 0 2 s QmbgH

29、 7.4 寬頂堰寬頂堰 一、流量系數(shù)一、流量系數(shù)m 寬頂堰流的流量系數(shù)m取決于堰頂頭部形式和上游 相對堰高P/H。 3 2 0 2 s QmbgH （1）堰頂入口為直角的寬頂堰 當(dāng) 時30 H p H p H p m 75. 046. 0 3 01. 032. 0 當(dāng) 時3 H p 32. 0m 7.4 寬頂堰寬頂堰 一、流量系數(shù)一、流量系數(shù)m 寬頂堰流的流量系數(shù)m取決于堰頂頭部形式和上游 相對堰高P/H。 3 2 0 2 s QmbgH （2）堰頂入口為圓弧的寬頂堰 當(dāng) 時30 H p 當(dāng) 時3 H p 36.0m H p H p m 5 . 12 . 1 3 01. 036. 0 1對于單

30、孔寬頂堰流，可用下面的經(jīng)驗公式計算 二、側(cè)收縮系數(shù)二、側(cè)收縮系數(shù) 式中：0為閘墩頭部及堰頂頭部的形狀系數(shù)。當(dāng)閘墩頭部為 矩形、堰頂頭部為直角時，取0 =0.19 。當(dāng)閘墩頭部為圓弧 形、堰頂頭部為直角或圓角時，取 0 =0.10；b為堰頂溢流凈 寬；B為上游河渠寬度。 適用范圍：b/B0.2及P/H3。當(dāng)b/B0.2時，取b/B=0.2；當(dāng) P/H3時，取P/H=3。 )/1(/ /2.0 1 4 3 0 BbBb HP 影響側(cè)收縮的主要因素有閘墩和邊墩頭部形狀，閘墩數(shù)目，影響側(cè)收縮的主要因素有閘墩和邊墩頭部形狀，閘墩數(shù)目， 閘墩在堰上相對位置以及堰上水頭等。閘墩在堰上相對位置以及堰上水頭等。

31、 2對于多孔寬頂堰流，側(cè)收縮系數(shù)可取邊孔 和中孔的加權(quán)平均值： 式中：n 為堰頂閘孔孔數(shù)； 1 為邊孔的側(cè)收縮系數(shù) b 為邊孔凈寬 為邊墩計算厚度 ； 取 2, bBbb 1 為中孔的側(cè)收縮系數(shù)。 b為中孔凈寬 d為閘墩厚度 取dbBbb, n n 1 1 1 ) 1( 三、淹沒系數(shù)三、淹沒系數(shù) 當(dāng)下游水位較低時，堰頂收縮斷面的水深 （ 為臨界水深），堰頂水流為急流；當(dāng)下游水位稍高于 KK線（臨界水深線）時，堰頂出現(xiàn)波狀水躍，但hc仍小 于hk ，收縮斷面處為急流。在以上兩種情況下，下游水 位均不影響過堰流量，為自由出流。 當(dāng)下游水位繼續(xù)上漲至收縮斷面被淹沒以后，堰頂水 流呈緩流，流量減小，為淹沒出流。 根據(jù)實驗，寬頂堰流的淹沒條件當(dāng)堰頂下游水深 hs /H0 0.8，為淹沒出流。 寬頂堰流的淹沒系數(shù) 隨hs/H0的增大而減小，可查表 7-2。 kc hh k h 三、淹沒系數(shù)三、淹沒系數(shù) 四、無坎寬頂堰流的水力計算四、無坎寬頂堰流的