堰流及闸孔出流

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8-4宽顶堰流的水力计算当堰顶水平且厚度，在进口处形成水面跌落，堰顶范围内产生一段近似平行堰顶的渐变流动即为宽顶堰流。流量计算公式为：(a)(b)(c)2

一、流量系数

对堰顶入口为直角的宽顶堰

对堰顶进口为圆角的宽顶堰

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二、侧收缩系数

（8-15）

式中：

a0

为考虑墩尖及堰顶入口形状的系数。当闸墩（或边墩）头部为矩形，堰顶为直角入口边缘时a0＝0.19；当闸墩（或边墩）头部为圆弧形，堰顶入口边缘为直角或圆弧形时a0=0.10；

b为溢流孔净宽；

B为上游引渠宽。4

上式的应用条件为：；。

当时，应采用；

当时，应采用。

1．对单孔宽顶堰（无闸墩）式中b采用两边墩间的宽度；

B可采用堰上游的水面宽度。

2．对多孔宽顶堰（有边墩及闸墩）

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侧收缩系数应取边孔及中孔的加权平均值：

（8-16）

式中：n为孔数；为中孔侧收缩系数，按（8-15）式计算时，可取。为单孔净宽；，d为闸墩厚；为边孔侧收缩系数，用(8-15)式计算时，可取：

为边孔净宽；，Δ为边墩计算厚度，是边墩边缘与堰上游同侧水边线间的距离。6

三、宽顶堰的淹没条件及淹没系数

宽顶堰的淹没条件（取平均值）为

宽顶堰的淹没系数σhs/H0

0.80

0.81

0.82

0.83

0.84

0.85

0.86

0.87

0.88

0.89

σs

1.00

0.995

0.99

0.98

0.97

0.96

0.95

0.93

0.90

0.87

hs/H0

0.90

0.91

0.92

0.93

0.94

0.95

0.96

0.97

0.98

σs

0.84

0.82

0.78

0.74

0.70

0.65

0.59

0.50

0.40

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例8-5今拟在某拦河坝上游设置一灌溉进水闸如图8-27所示。已知，进闸流量Q为41m3/s，引水角θ为450，闸下游渠道中水深h1为2.5m，闸前水头H为2m，闸孔数n为3，边墩进口处为圆弧形，闸墩头部为半圆形，闸墩厚d为1m，边墩的计算厚度Δ为0.8m，闸底坎进口为圆弧形，坎长δ为6m，上游坎高P1为7m，下游坎高P2为0.7m，拦河坝前河中流速v0为1.6m/s。求所需的堰孔净宽b。8

解：因为，，故闸孔全开时为宽顶堰流，其计算公式为

现分别计算式中各项：

1．闸前全水头H0

由于行近流速v0的方向与进水闸轴线交角为θ＝450，故全水头H0可以下列公式计算

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2．流量系数m

当P1＝7m，时，对堰顶入口为圆弧形的宽顶堰，流量系数m=0.36。

3．淹没系数

由

因为，故为淹没出流。根据，从表8-2查得

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4．侧收缩系数

对闸、边墩头部为圆弧形，堰顶入口边缘为圆弧的宽顶堰，（8-15）式中a0=0.1。则中孔侧收缩系数

边孔侧收缩系数

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因b′未知，故计算只能按试算法进行。设nb′＝9m，则；由此可求得

＝0.98012

则

将各已知值代入堰流计算基本公式的右端，当所得值等于已知流量时，所假定的nb’即为所求：

＝41m3/s

故所需的堰孔净宽b=9m，分三孔（n=3），每孔净宽b’=3m。13

例8-6某泄洪排沙闸共四孔，每孔净宽b’为14m；闸墩头部为半圆形，墩厚d为5m，闸室上游翼墙为八字形，收缩角θ为300，翼墙计算厚度Δ为4m；上游河道断面近似矩形，河宽B为79m；闸室下游边一陡坡渠道坡度i为2％，闸底高程为100m（图8-28）。试计算闸门全开，上游水位高程为111.0m时的流量。14

解：因闸室下游为陡坡渠道，下游为急流。故闸门全开时通过闸室的水流应为多孔无坎宽顶堰自由出流。计算公式为

式中，b=nb′=4×14=56m；应为包括侧收缩影响的各孔流量系数的加权平均值。可分别计算中孔流量系数及边孔流量系数，然后用加权平均法求，具体计算如下：中孔流量系数15

边孔流量系数

平均流量系数

由于堰前过水断面不大，必须计入行近流速的影响。但流量未知，v0无法求出。可采用“逐步近似法”计算。16

第一次近似计算：

假定v01＝0，即H01＝H＝11m，则

第二次近似计算：

根据已求得的流量，可计算行近流速的的近似值

则

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