第九章堰流及闸孔出流 水利工程中为了泄水或引水，常修建水闸或溢流坝 等建筑物，以控制河流或渠道的水位及流量。 水流受闸门控制而 从建筑物顶部与闸 门下缘间孔口流出 时，这种水流状态 叫做闸孔出流。 当顶部闸门完全开 启，闸门下缘脱离水面，闸门对水流不起控制作用时， 水流从建筑物顶部自由下泄，这种水流状态称为堰流
1 第九章 堰流及闸孔出流 水利工程中为了泄水或引水，常修建水闸或溢流坝 等建筑物，以控制河流或渠道的水位及流量。 水流受闸门控制而 从建筑物顶部与闸 门下缘间孔口流出 时，这种水流状态 叫做闸孔出流。 当顶部闸门完全开 启，闸门下缘脱离水面，闸门对水流不起控制作用时， 水流从建筑物顶部自由下泄，这种水流状态称为堰流
堰流和闸孔出流是两种不同的水流现象 堰流与闸孔出流也存在着许多共同点。首先，堰流和 闸孔出流都是因水闸或溢流坝等建筑物壅高了上游水位， 在重力作用下形成的水流运动。其次，这两种水流都是在 较短的距离内流线发生急剧弯曲，离心惯性力对建筑物表 面的压强分布及建筑物的过水能力均有一定影响。 其出流过程的能量损失主要是局部损失
2 堰流和闸孔出流是两种不同的水流现象。 堰流与闸孔出流也存在着许多共同点。首先，堰流和 闸孔出流都是因水闸或溢流坝等建筑物壅高了上游水位， 在重力作用下形成的水流运动。其次，这两种水流都是在 较短的距离内流线发生急剧弯曲，离心惯性力对建筑物表 面的压强分布及建筑物的过水能力均有一定影响。 其出流过程的能量损失主要是局部损失
闸底坎平项堰时 e ≤0.65 为闸孔出流 H 月>0.65为堰流： 闸底坎为曲线型堰流时 ≤0.75 为闸孔出流； H e>0.75 为堰流： 式中：e为闸孔开度；H为从堰顶算起的闸前水深
3 闸底坎平顶堰时 为闸孔出流； 为堰流； 闸底坎为曲线型堰流时 为闸孔出流； 为堰流； 式中：e为闸孔开度；H为从堰顶算起的闸前水深。 0.65 H e 0.65 H e 0.75 H e 0.75 H e
8-1堰流的类型及计算公式 堰流的类型 水利工程中常根 据不同的建筑材 料和使用要求作 35) 成不同的堰。堰 坎外形及厚度不 同其能量损失 及过水能力也 会不同
4 8-1 堰流的类型及计算公式 一、堰流的类型 水利工程中常根 据不同的建筑材 料和使用要求作 成不同的堰。堰 坎外形及厚度不 同其能量损失 及过水能力也 会不同
工程上通常按照堰坎厚度6与堰上水头的 比值大小及水流的特征将堰流分作国 1.薄壁堰流：即δ <0.67 H 2. 实用堰： 即0.67<g <2.5 3.宽顶堰流：即2.5< <10。 、 堰流的基本公式 Q=Eo,mB2gH
5 工程上通常按照堰坎厚度δ与堰上水头H的 比值大小及水流的特征将堰流分作： 1．薄壁堰流：即 。 2．实用堰： 即 。 3．宽顶堰流：即 。 0.67 H 0.67 2.5 H 2.5 10 H 二、堰流的基本公式 2 3 0 Q = s mB 2gH
8-2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，因此常作为 水力模型试验或野外测量中一种有效的量水工具。常用 的薄壁堰顶部过水断面常作成矩形或三角形，分别称为： 一、矩形薄壁堰流 薄壁堰流由于具有稳定的水头和流量关系，因 此，常作为水力模型试验或外测量中一种有效的量水工具 有些临时性的挡水建筑，如叠梁闸门（见图8-4）也可近 似作薄壁堰流计算
6 8-2 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，因此常作为 水力模型试验或野外测量中一种有效的量水工具。常用 的薄壁堰顶部过水断面常作成矩形或三角形，分别称为： 一、矩形薄壁堰流 薄壁堰流由于具有稳定的水头和流量关系，因 此，常作为水力模型试验或外测量中一种有效的量水工具。 有些临时性的挡水建筑，如叠梁闸门（见图8-4）也可近 似作薄壁堰流计算
另外，工程上广泛应用的曲线型实用堰，其外形 般按照矩形薄壁堰流水舌缘曲线设计。所以， 薄壁堰流的研究是具有实际意义的。 常用的薄壁堰，堰坎顶部的过水断面常作 成矩形或三角形，分别称为薄壁堰或三角形薄 壁堰
7 另外，工程上广泛应用的曲线型实用堰，其外形 一般按照矩形薄壁堰流水舌缘曲线设计。所以， 薄壁堰流的研究是具有实际意义的。 常用的薄壁堰，堰坎顶部的过水断面常作 成矩形或三角形，分别称为薄壁堰或三角形薄 壁堰
矩形薄壁堰流 实验证明：当矩形薄壁堰流为无侧收缩， 自由出流时，水流最为稳定，测量精度也较高 。所以用来量水的矩形薄壁堰应使上游梁宽与 堰宽相同；下游水位低于堰项。此外为了保证 堰为自由出流，还应满足：
8 一 矩形薄壁堰流 实验证明：当矩形薄壁堰流为无侧收缩， 自由出流时，水流最为稳定，测量精度也较高 。所以用来量水的矩形薄壁堰应使上游梁宽与 堰宽相同；下游水位低于堰顶。此外为了保证 堰为自由出流，还应满足：
1.堰上水头不宜过小（一般应使>2.5厘米），否则溢 流水舌受表面张力作用，使出流很不稳定。 2.水舌下面的空间与大气相通。否则由于溢流水舌把 空气带走，压强降低，水舌下面形成局部真空。这 种出流也是不稳定的
9 1.堰上水头不宜过小（一般应使H>2.5厘米），否则溢 流水舌受表面张力作用，使出流很不稳定。 2.水舌下面的空间与大气相通。否则由于溢流水舌把 空气带走，压强降低，水舌下面形成局部真空。这 种出流也是不稳定的
无测收缩，非淹没矩形薄壁堰的流量按(8-)式计算，即 Q=mb2gH2 为了便于根据直接测出的水头来计算流量，可改写(8-1)式，把 行近流速的影响包括在流量系数中去： 、312 =mb2g H+% 2g 3/2 aovo b2gH32 2gH 10
10 无测收缩，非淹没矩形薄壁堰的流量按（8-1）式计算，即 为了便于根据直接测出的水头来计算流量，可改写（8-1）式，把 行近流速的影响包括在流量系数中去： 3/ 2 Q = mb 2gH0 3/ 2 3/ 2 2 0 0 3/ 2 2 0 0 2 2 1 2 2 b gH gH a v m g a v Q m b g H = + = +