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第八章 堰流及闸孔出流
水利工程中，为防洪、灌溉、航运、发电等要求,需修建溢流坝、水闸等控制水流的水工建筑物。例如,溢流坝、 水闸底槛、桥孔和无压涵洞进口等。
堰是顶部过流的水工建筑物.
H
图2 堰流
侧向收缩影响 有的堰顶过流宽小于上游渠宽;堰顶设闸墩及边墩,引起水流侧向收缩，降低过流能力,用侧收缩系数反映其影响。
下游水位的影响 堰下游过高会影响过堰水流的过流能力，其影响用淹没系数反映。
堰流公式：
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第二节 薄壁堰流
薄壁堰具有稳定的水头和流量关系,常作为水力学模型实验、野外量测中的一种有效量水工具。有的临时档水建筑物，如叠梁闸门也可近似作为薄壁堰.
，研究薄壁堰具有重要的实际意义。
0
0
v0
H
δ
1
1
一、矩形薄壁堰流
矩形薄壁堰上下游等宽，堰流无侧收缩。当自由出流时，水流最为稳定，测量精度较高。
为保证下游为自由出流，矩形薄壁堰应满足:
① H 〉 ２。5 cm ，否则堰下形成贴壁流，出流不稳定
② 水舌下与大气通，否则水舌下有真空，出流不稳定
H
P1
H
H
3H
通气管
贴壁流动
无侧收缩的矩形薄壁堰出流水舌形状
无侧收缩的矩形薄壁堰自由出流水舌形状
由堰流计算公式
令
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式中， 为包括行进流速在内的流量系数，可按雷白克(） 公式计算。
雷白克 (Ｔ。Rｅhｂock）
式中，P1为上游堰高，H 为堰上水头，均以米计算。
二、直角三角形薄壁堰流
当所需测流量较小 （例如 Q ＜０．1m３/ｓ）时，若用矩形薄壁堰，则水头过小，误差大。，但常用直角。
直角堰
H
P2
B
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第三节 实用堰流的水力计算公式
实用堰是水利工程中常见的堰型之一。作为档水和泄水建筑物，低堰常用石料砌成折线型，高的溢流坝一般作成曲线型。
实用堰的水力计算公式
边墩
闸墩
b’
d
d
b’
b’
边墩
实际工程中,实用堰由闸墩和边墩分隔成数个等宽堰孔
实用堰的水力计算公式采用
n 为孔数；b’ 为一孔净宽
侧收缩系数
淹没系数
一、曲线型实用堰的剖面形状
上游直线段:AB
堰顶曲线段:BC
下游直线段:CＤ,坡度 m = cｔanα
下游河底连接段：DＥ
E
Hd
P1
P2
A
B
C
D
O
α
m
上游直线 AＢ 段:垂直，或倾斜, 取决于溢流坝体的强度和稳定要求
反弧段:使直线CD与下游河底平滑连接，避免水流冲刷河床
反弧段：一般情况下，非基岩上、高度不大的坝
式中， 溢流坝剖面设计水头; 为最大上下游水位差
堰顶曲线ＢC
对堰流影响最大，是设计曲线型实用堰剖面形状的关键。理想的曲线型实用堰剖面形状与薄壁堰水舌下缘形状吻合,不产生真空,过流能力最大。但实际中不可能完全吻合。原因:水位波动，水舌不稳定(紊动影响)。
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堰面不出现真空的堰称为非真空剖面堰。曲线型实用堰切入到薄壁堰水舌下缘内部，则实用堰面不产生负压，但过流能力有所降低。
曲线型实用堰和薄壁堰水舌下缘之间形成空间，则堰的过流能力提高，。因此，实际采用的剖面形状是按薄壁堰下游水舌下缘曲线稍加修改而成。
薄壁堰水舌下缘曲线特性
Hd
P1
v0
ux
uy
u
x
y
θ
B
假定经过Ｂ点,水流质点的流速为
用上式还不能计算曲线型实用堰顶曲线,其原因在于：①θ ， k,ｎ为未知变量；②水流行进堰顶时，临近堰顶水舌内压强不等于大气压，使堰顶水流运动与质点自由抛射运动理论有出入。
工程上,常通过试验研究，或适当修正矩形薄壁堰自由溢流水舌下缘曲线,得出堰顶曲线的坐标值。
—奥菲采洛夫剖面（克—奥剖面）
我国以前常用，该剖面略嫌肥大，曲线坐标用用表给出,坐标点少，施工不便控制。其剖面设计方法可参考有关书籍。
2. Ogee 剖面
美国内务部垦务局在系统研究基础上推荐的剖面。该剖面参数均与行进流速水头、设计全水头有关，并考虑坝高对堰顶剖面曲线影响，适应不同坝高的堰剖面设计。Ogｅe 剖面的设计方法可参考