堰测流量计算
项目六堰流水力分析与计算
项目六堰流水力分析与计算堰是河渠中修建的既可挡水而顶部又可以溢流的水工建筑物，是水利工程蓄水调度、防洪发电、灌溉航运的主要工程措施之一。
堰流水力分析与计算项目的主要任务是掌握堰流分类、堰流水力计算公式及影响因素分析，薄壁堰流、实用堰流、宽顶堰流流量系数、侧收缩系数及淹没系数确定方法；会根据实际工程资料进行堰流水流现象分析，能进行薄壁堰、实用堰、宽顶堰过流能力计算。
任务一堰流水力分析1 堰流及其分类1.1 堰及堰流堰是河渠中修建的既可挡水而顶部又可以溢流的水工建筑物，堰的上游水流受其约束，上游水位壅高，水流经堰顶泄流时，堰对水流有局部的侧向收缩或底坎垂向收缩约束，形成堰顶水面不受任何约束呈连续的自由降落的急变流，这种水流现象称为堰流。
见图6-1。
图6-11.2 堰流分类在水利工程中，常根据不同的建筑条件及使用要求，将堰作成不同的类型，堰的外形不同，其过水能力也不同，对堰流进行水力计算之前首先对堰流进行分类。
在图6-1中，P1表示堰顶超出上游河床的高度，称为上游堰高；P2表示堰顶超出下游河床的高度，称为下游堰高；H为堰上水头，它是距堰壁（3~4）H的0-0过水断面处，从堰顶起算的水深。
堰前0-0过水断面的平均流速v 0称为堰前行近流速，堰的上游水位也应在此量测；δ为沿水流方向水流溢过堰顶的厚度。
根据堰顶厚度δ与堰上水头H 的比值，将堰流分为以下三种：（1）薄壁堰流—堰顶厚度δ≤ 0.6 7H 时，称为薄壁堰。
通过薄壁堰顶下泄的水流，水舌下缘与堰顶只有线的接触，下泄水流几乎不受堰顶厚度δ的影响，水面呈单一降落曲线的水流叫薄壁堰流（图6-1a ）。
（2）实用堰流——堰顶厚度0.6 7H <δ≤2.5H 时 ，称为实用堰。
通过堰顶下泄的水舌下缘与堰顶呈面接触，水流受到堰顶的约束和顶托，但其泄流主要是重力作用，水流仍是单一降落的曲线，这种水流叫实用堰流（图6-1b ）。
（3）宽顶堰流—堰顶厚度2.5H <δ≤10H 时，称为宽顶堰。
薄壁堰流的水力计算
v02
2g
hc
cvc2
2g
vc2 2g
忽略上游行进水头
H
hc
(1
)
vc2 2g
v 1
1
2g (H 0 hc ) 2g (H 0 hc )
1 1
为闸孔的流速系数
闸孔的宽度为b，收缩断面面积 Ac b e 。
0
无测收缩非淹没矩形薄壁堰的流量按无测收缩非淹没矩形薄壁堰的流量按8811式计为了便于根据直接测出的水头来计算流量可改写为了便于根据直接测出的水头来计算流量可改写811式把行近流速的影响包括在流量系数中式把行近流速的影响包括在流量系数中8822式中包括行近流速影响的流量系数式中包括行近流速影响的流量系数mm00可按下可按下列经验公式计算雷保克公式列经验公式计算雷保克公式8833p为上游堰高为上游堰高hh及及pp均以米计
H
和大孔口。 d 0.1 对小孔口，
H
由于孔直径比水头小的多，可 以近似认为孔口断面各点的压强和速度都相等。
过水断面的收缩：流水流经过孔口时，由于惯性的作用 ，水流不能在孔口附近作直角转变，只能逐渐的弯曲，过 水断面逐渐收缩，并在距壁约d/2出完成。此时的断面流 线近似平行，符合渐变流条件，该断面称收缩断面。 即 c-c 断面，收缩断面的面积与 小孔的面积的比为收缩系数：
e 0.65 H
为堰流；
闸底坎为曲线型堰流时
e 0.75 为闸孔出流；
H
e 0.75 H
为堰流；
式中：e为闸孔开度；H为从堰顶算起的闸前水深。
8-2 孔口与管嘴出流
在容器侧壁上开孔，液体将从孔中流出，这种水流 现象称为孔口出流。
薄壁堰流的水力计算
薄壁堰流的水力计算[日期：06/21/2006来源：作者：[字体：大中小] 20:09:00]根据堰口形状的不同，薄壁堰可分为矩形薄壁堰、三角形薄壁堰等。
由于薄壁堰流具有稳定的水头与流量关系，一般多用于实验室及小河渠的流量测量；另外，曲线型实用堰的剖面型式和隧洞进口曲线常根据薄壁堰流水股的下缘曲线确定，因此研究薄壁堰流具有实际意义。
（一）矩形薄壁堰流利用矩形薄壁堰测流时，为了得到较高的量测精度，一般要求：（1）无侧收缩（堰宽与上游引水渠宽度相同，即=）；（2）下游水位低，不影响出流量；（3）堰上水头>2.5cm。
因为当过小时，出流将不稳定；（4）水舌下面的空间应与大气相通。
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，出流将不稳定。
故在无侧收缩、自由出流时，矩形薄壁堰流的流量公式为为应用方便，可以把行进流速的影响包括在流量系数中去。
为此，把上式改写为（8-17）式中一考虑行近流速水头影响的流量系数。
无侧收缩的矩形薄壁堰的流量系数可由雷保克公式计算(8-18)适用条件≥0.025m ，≤2 ，式中为堰顶水头，为上游堰高。
有侧收缩的矩形薄壁堰的流量系数可用板谷一手岛公式确定式中为堰顶水头；为上游堰高, 为堰宽，为引水渠宽。
适用条件为：=0.5m～6.3m，=0.15m～5m, =0.03m～0.45m , ≥0.06。
当下游水位超过堰顶一定高度时，堰的过水能力开始减小，这种溢流状态称为淹没堰流。
在淹没出流时，水面有较大的波动，水头不易测准，故作为测流工具的薄壁堰不宜在淹没条件下工作。
为了保证薄壁堰不淹没，一般要求>0.7。
其中指上下游水位差，指下游堰高。
（二）三角形薄壁堰流当测量较小流量时，为了提高量测精度，常采用三角形薄壁堰。
三角形薄壁堰在小水头时堰口水面宽度较小，流量的微小变化将引起水头的显著变化，因此在量测小流量时比矩形堰的精度较高。
根据试验，直角三角形薄壁堰的流量计算公式为(8-20)适用条件：=0.05m～0.25m; 堰高≥2H，渠宽B0≥(3～4) 。
水力学常用计算公式精选文档
水力学常用计算公式精选文档TTMS system office room 【TTMS16H-TTMS2A-TTMS8Q8-1、明渠均匀流计算公式： Q=A ν=AC RiC=n 1R y （一般计算公式）C=n1R 61（称曼宁公式） 2、渡槽进口尺寸(明渠均匀流)z ：渡槽进口的水位降（进出口水位差） ε：渡槽进口侧向收缩系数，一般ε＝～ b ：渡槽的宽度（米） h ：渡槽的过水深度（米） φ：流速系数φ＝～ 3、倒虹吸计算公式：Q=mA z g 2(m 3/秒）4、跌水计算公式：5、流量计算公式：Q=A ν式中Q ——通过某一断面的流量，m 3／s ；ν——通过该断面的流速，m ／h A ——过水断面的面积，m 2。
6、溢洪道计算1）进口不设闸门的正流式开敞溢洪道 （1）淹没出流：Q ＝εσMBH 23＝侧向收缩系数×淹没系数×流量系数×溢洪道堰顶泄流长度×溢洪水深23 （2）实用堰出流：Q=εMBH23gZ 2bh Q ＝跌水水力计算公式：Q ＝εmB 2/30g 2H ，式中：ε—侧收缩系数，矩形进口ε＝0.85～0.95；，B —进口宽度（米）；m —流量系数=侧向收缩系数×流量系数×溢洪道堰顶泄流长度×溢洪水深23 2）进口装有闸门控制的溢洪道 （1）开敞式溢洪道。
Q ＝εσMBH 23＝侧向收缩系数×淹没系数×流量系数×溢洪道堰顶泄流长度×溢洪水深23 （2）孔口自由出流计算公式为Q=M ωH=堰顶闸门自由式孔流的流量系数×闸孔过水断面面积×H 其中：ω=be7、放水涵管(洞)出流计算 1）、无压管流Q=μA 02gH=流量系数×放水孔口断面面积×02gH 2）、有压管流Q ＝μA 02gH=流量系数×放水孔口断面面积×02gH8、测流堰的流量计算——薄壁堰测流的计算 1）三角形薄壁测流堰，其中θ＝90°，即 自由出流：Q ＝25或Q ＝（2-15） 淹没出流：Q ＝（25）σ（2-16） 淹没系数：σ=2)13.0(756.0--Hh n+（2-17） 2）梯形薄壁测流堰，其中θ应满足tan θ=41，以及b ＞3H ，即自由出流：Q ＝g223＝23（2-18）淹没出流：Q ＝（23）σ（2-19） 淹没系数：σ=2(23.1）Hh n -（2-20) 9、水力发电出力计算N=η式中N ——发电机出力，kW ；H ——发电毛水头，m ，为水库上游水位与发电尾水位之差，即H=Z 上-Z 下； Q ——发电流量，m 3／s ；η——发电的综合效率系数（包括发电输水管的水头损失因素和发电机组效率系数），小型水库发电一般为—。
各种堰流各种条件下水力计算解析及实例pxs
宽顶堰流的水力计算如图所示，水流进入有底坎的堰顶后，水流在垂直方向受到堰坎边界的约束，堰顶上的过水断面缩小，流速增大，势能转化为动能。
同时堰坎前后产生的局部水头损失，也导致堰顶上势能减小。
所以宽顶堰过堰水流的特征是进口处水面会发生明显跌落。
从水力学观点看，过水断面的缩小，可以是堰坎引起，也可以是两侧横向约束引起。
当明渠水流流经桥墩、渡槽、隧洞〈或涵洞)的进口等建筑物时，由于进口段的过水断面在平面上收缩，使过水断面减小，流速加大，部分势能转化为动能，也会形成水面跌落，这种流动现象称为无坎宽顶堰流，仍按宽顶堰流的方法进行分析、计算。
（一）流量系数宽顶堰的流量系数取决于堰的进口形状和堰的相对高度，不同的进口堰头形状，可按下列方法确定。
1、进口堰头为直角(8-22)2、进口堰头为圆角(8-23)3、斜坡式进口流量系数可根据及上游堰面倾角由表选取。
在公式（8-22）、（8-23）中为上游堰高。
当≥3时，由堰高引起的水流垂向收缩已达到相当充分程度，故计算时将不考虑堰高变化的影响，按=3代入公式计算值。
由公式可以看出，宽顶堰的流量系数的变化范围在0.32～0.385之间，当=0时，=0.385，此时宽顶堰的流量系数值最大。
比较一下实用堰和宽顶堰的流量系数，我们可以看到前者比后者大，也就是说实用堰有较大的过水能力。
对此，可以这样来理解：实用堰顶水流是流线向上弯曲的急变流，其断面上的动水压强小于按静水压强规律计算的值，即堰顶水流的压强和势能较小，动能和流速较大，故过水能力较大；宽顶堰则因堰顶水流是流线近似平行的渐变流，其断面动水压强近似按静水压强规律分布，堰顶水流压强和势能较大，动能和流速较小，故过水能力较小。
（二）侧收缩系数宽顶堰的侧收缩系数仍可按公式（8-21）计算。
（三）淹没系数当堰下游水位升高到影响宽顶堰的溢流能力时，就成为淹没出流。
试验表明：当≥0.8时，形成淹没出流。
淹没系数可根据由表查出。
无坎宽顶堰流在计算流量时，仍可使用宽顶堰流的公式。
三角形堰实用流量计算
问题：三角形堰实用流量计算说明：三角形堰是堰口形状为等腰三角形的薄壁堰，如图12-6所示。
当明渠流量较小时，如果使用矩形堰或全宽堰测量流量，则上下游的液位差很小，这会使得测量误差增大，为了使测量结果更加准确可以使用三角形堰。
对于三角形堰，当上游液位h变化时，堰口液流的宽度b也同时随着变化。
因此，三角形堰的流量计算公式应和三角形的顶角θ有关。
三角形堰堰口的曲线方程是将上式代入式（12-4），沿高度方向对整个液流进行流量的积分，可以得到流经三角形堰的流体流量qv公式为当堰口顶角时，三角形堰的流量实际计算公式（也称为Ki ndsvater-Shen公式）为式中，C是三角形堰的流量系数，还是三个变量的函数：e式中，p是三角形堰的顶角到堰底的距离；B是堰的宽度，he是有效水头，he=h+Kh；h是实测水头；Kh是水头的修正值。
当时，Ce 的值可查图12-7，Kh等于O.85mm对于的兰角形堰，目前还缺乏经验数据以确定Ce、h/p和p/B的函数关系。
但是，在堰口面积与明渠的通流面积相比很小时，h/p、p/B对Ce 值影响可以忽略不计，Ce只是θ的函数，如图12-8所示，相应Kh可以从图12-9查到。
式(12-27）的适用条件为当时，要把h/p和p/B限制在图12-7所列的范围内；当时，h/p≤0.35，1.5>p/B>O.1，h≥0.06m，p≥0.09mo为了准确地测量比直角三角形堰的流量测量范围更小的流量，可以使用锐角三角形堰。
在IS01438-75中还给出了的三角形堰以及三角形堰在不同的水头下流量系数和流量的表。
污染物核算：废水流量计算
0.301～0.35m
Q 1.343 H 2.47
3 量水堰法
例题1：用直角三角堰测定某企业废水排放量，测定平均
水头为0.220m，请核定该企业的废水排放量。
5
1
2.47
2
解：过堰水头H=0.22，可选用简化公式Q 2 1.41H 1.343H
将H=0.22带入公式如下
1
×3600
Q = ×（1.41× 0.225/2+ 1.343× 0.222.47）
2
=115.04m3/h
3 量水堰法
直角三角堰是一种常用的
量水堰，目前已经依据水
头，列出了小时废水流量
表，通过查表可直接查出
废水排放量；
3 量水堰法
例题1：用直角三角堰测定某企业废水排放量，测定平均水
头为0.22m，请核定该企业的废水排放量。
薄壁三角堰法、薄壁矩形堰法、薄壁梯形堰法。
薄壁三角堰法
薄壁矩形堰法
薄壁梯形堰法
3 量水堰法
薄壁三角堰是目前应用最为广泛的量水堰。
H
H
薄壁三角堰适用于水头0.05≤H≤0.35，流量Q≤0.1m3/s的废水测定。
3 量水堰法
薄壁三角堰流量计算公式：
5
8
Q = · μ · tgθ · 2g · H 2
2
15
Q——过堰废水流量，m3/s
——流量系数，约为0.6
——堰口夹角，度
g——重力加速度，9.8m/s2
H——堰口几何水头，m.
3 量水堰法
根据水头不同，薄壁直角三角堰的流量计算公式可以简化如下
0.02～
矩形堰流量计算公式
矩形堰流量计算公式全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：矩形堰是一种用来测量水流量的设备，通常用于渠道、河流或水库等水体中。
通过测量流经堰体的水流量，可以帮助我们更好地了解水体的流动情况，为水利工程的设计和管理提供重要的数据支持。
在实际的水利工程中，矩形堰的流量计算是一个非常重要的问题，本文将介绍一种常用的矩形堰流量计算公式，希望能够帮助大家更好地理解和应用这一知识。
矩形堰的流量计算公式是基于矩形堰的流量特性和水流动力学原理推导而来的。
在实际应用中，我们通常采用曼宁方程或切棱公式等方法对矩形堰的流量进行估算。
最常用的是切棱公式，其计算公式如下：Q = C*L*H^(3/2)Q表示矩形堰的流量，单位为m³/s；C为系数，取决于堰体形状和水流状态，一般在0.61-0.67之间；L为堰顶长，单位为m；H为水深，单位为m。
通过这个简单的公式，我们可以比较容易地计算出矩形堰的流量。
下面我们来详细介绍一下如何应用这个公式进行流量计算的步骤：第一步：测量堰顶长和水深我们需要准确测量矩形堰的堰顶长和水深。
堰顶长通常可以通过直尺或测量仪器进行测量，水深则可以通过水位计或深度计等设备进行测量。
确保测量的数据准确可靠是计算流量的基础。
第二步：确定系数C的数值系数C是切棱公式中的一个重要参数，它与堰体形状和水流状态密切相关。
一般情况下，C的数值在0.61-0.67之间，针对具体的堰体形状和实际水流情况，可以根据经验进行调整。
第三步：代入公式计算流量根据测量得到的堰顶长L、水深H和系数C的数值，将这些数据代入切棱公式中进行计算，即可得到矩形堰的流量值。
流量的单位通常为m³/s，如果需要将其转换为其他单位，可以根据需要进行计算转换。
通过以上几个简单的步骤，我们就可以比较容易地使用矩形堰流量计算公式进行流量估算。
在实际的水利工程应用中，矩形堰流量计算是一个非常重要的环节，可以帮助我们更好地监测水流情况，为水利工程的设计和管理提供有力支持。