文档介绍：闸孔出流计算
闸孔出流计算
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闸孔出流计算
第八章 堰流及闸孔出流
第一节 概 述
水利工程中为了宣泄洪水以及引水灌溉、发电、给水等目的，常需要修
建堰闸等泄水建筑物，以控制水库或渠道中的水位和堰高、堰顶边缘的进口形状等边界条件有关。因此，
不同类型、不同高度的堰其流量系数 m是不尽相同的。
下游水位过高，以致影响了堰的过流能力，这时的堰流就称为淹没出流；
反之，称为自由出流。其影响以淹没系数 s
闸墩及边墩的存在会引起水流的侧向收缩，降低过流能力，这种堰称为
有侧收缩堰；反之，称为无侧收缩堰，其影响以侧收缩系数 1来反映。
假设堰顶有n孔闸门，上式中的堰顶宽度可表示为 b nb，其中b为单孔
净宽。
上述堰流水力计算的根本公式对于过水断面为矩形断面的薄壁堰流、实用堰流、宽顶堰流都是适用的，只是堰流类型不同，其流量系数、侧收缩系数、淹没系数确实定方法与计算公式不同，这是值得特别关注的问题。
第三节 薄壁堰流的水力计算
薄壁堰流具有稳定的水头和流量关系，因此薄壁堰常用作实验室模型试验或野外量测流量的量水工具。工程实际中广泛采用的曲线型实用堰和隧洞进口曲线等也常根据薄壁堰流水舌下缘曲线来构制。常见的薄壁堰有矩形、三角形、梯形和抛物线形。
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一、矩形薄壁堰
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实验证明：当矩形薄壁堰流无侧收缩、自由出流时，水流最为稳定。
1、无侧收缩、自由出流时的流量系数可按以下公式计算
1〕巴赞公式〔Bazin，1898年〕
m
H
m0
)[1
(
H
)2]
或
H
H
P1
式中，H、P1以m计。适用范围是
H，b
2m，P1m。
〔2〕雷伯克公式〔，1929年〕
m02
H)
3
H
P1
H
式中，H、P1以m计。适用范围是H
B，P1
2
，b
m，P1。
二、三角形薄壁堰
当量测流量较小〔小于 m3/s〕时，宜采用三角形薄壁堰。
°三角形薄壁堰的流量公式
为
Q
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第四节 实用堰流的水力计算
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实用堰是水利工程中用来挡水同时又能泄水的水工建筑物，它的剖面形式随着生产的开展而不断改良。如用条石或其它当地材料修建的中、低溢流堰，堰顶剖面常做成折线形，称为折线型实用堰。如用混凝土修建的中、高溢流堰，堰顶常做成适合水流特点的曲线形，称为曲线型实用堰。
一、曲线型实用堰的剖面组成及其设计
曲线型实用堰的剖面一般如图所
示.
曲线型实用堰由上游直线段 AB、堰顶曲线段BC、下游斜坡段CD以及反弧
段DE这几局部组成。
上游直线段AB可以做成垂直的，也可以做成倾斜的，其高度主要取决
于工程规模和设计要求，而垂直还是倾斜那么往往取决于坝体的稳定要求。
堰顶曲线段BC是设计曲线型实用堰的关键，国内外对堰的剖面形状有
多种设计方法，其主要区别还在于曲线段如何确定。
下游斜坡段CD是连接堰顶曲线段 BC与下游反弧段DE的公切线，其坡
度主要依据坝体强度和稳定要求确定，一般取 1:～1:。
反弧段DE是连接直线段CD与河床的圆弧，主要为使其连接光滑，防止水流直冲河床，并有利于溢流堰下游的消能，其反弧半径应结合消能形式统一考虑。
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二、WES堰的水力计算
1、WES堰的堰面曲线
y
(x)
WES标准剖面：堰顶o点下游的曲线按Hd
Hd计算；堰顶o点
上游Bo段采用三段复合圆弧相接，这样可使堰顶曲线与堰上游面平滑连接，改善了堰面压强分布，减小了负压。
2、流量系数
P1H0
实验研究说明，曲线型实用堰的流量系数主要取决于
Hd、Hd以及上游
面坡度等，实用中WES堰的流量系数可查图确定。
P1
当Hd
时，称为高堰，计算中行近流速水头可忽略不计，并且，当
H0
，说明高
实际工作水头等于设计水头，即