宽顶堰过流量计算表
7.2宽顶堰溢流——学习材料
7.2宽顶堰溢流——学习材料学习单元⼆、宽顶堰溢流⼀、堰的基本计算公式图7-3如图7-3所⽰的堰流为例推导堰流的⽔⼒计算公式：以通过堰顶的⽔平⾯为基准⾯，对堰前断⾯0―0 及堰顶断⾯1―1 应⽤能量⽅程式。
其中0―0 断⾯为渐变流；⽽1―1 断⾯流线弯曲程度很⼤，⽔流为急变流，过⽔断⾯上测压管⽔头不为常数，⽤γpz +表⽰1―1 断⾯上测压管⽔头平均值。
由此得：gv pz H g v H 2)(221110200αζαγα+++==+ v 0——0-0 断⾯的平均流速 v 1——1-1 断⾯的平均流速ζ——局部阻⼒系数令 ,0H pz ξγ=+ζα?+=11设堰顶过⽔断⾯1―1 宽度为b ，⽔⾆厚度⽤0kH 表⽰，k 为反映堰顶⽔流垂直收缩程度的系数。
则过⽔断⾯1―1 ⾯积为0kbH ，过堰流量为：v 011v 1P 2δHP 123010010121)(2H g b k H H g b kH A v Q ξζαξζα-+=-+==令ξ?ξζα-=-+=111k k m ，称为堰流的流量系数。
则堰流流量为：2302H g mb Q =，式中0H 称为堰前总⽔头上式为⽔流⽆侧收缩时堰流⾃由出流流量计算的基本公式，对堰顶过⽔断⾯为矩形的薄壁堰、实⽤堰及宽顶堰流都适合，不同的堰流流量系数不同),,(ξ?k m m =。
如堰流存在侧向收缩以及堰下游⽔位对过堰⽔流有影响时，应⽤上式时必须进⾏修正。
实际计算中将堰前⾏进流速⽔头的影响写进流量系数之中23200021(gv m m α+，则堰流流量公式可以写成：2302H g b m Q =由流量公式可知，堰流流量和堰前总⽔头的3/2次⽅成正⽐。
⼆、宽堰当堰顶⽔平且10/5.2≤宽顶堰流是实际⼯程中很常见的⽔流现象。
⼀般可分为两种，⼀种是具有底坎(堰坎)，在垂直⽅向发⽣收缩⽽形成的有坎宽顶堰流，如图7-4(a)、(b)所⽰；另⼀种是没有底坎，如⽔流流经桥墩之间(见图7-4(c))、隧道或涵洞⼊⼝，以及⽔流经施⼯围堰束窄了的河床(图7-4(d) )时，⽔流由于边界宽度变⼩⽽产⽣侧向收缩，流速增⼤，动能增⼤，势能相应减⼩导致进⼝处⽔⾯跌落，产⽣宽顶堰的⽔流状态，称为⽆坎宽顶堰流。
水闸计算表
闸门孔数n 4中间闸墩侧收缩系数ξz0.955084519单孔净宽b010边闸孔侧收缩系数ξb 0.908872896总净宽B040侧收缩系数ξ0.943531613闸墩厚度dz 4断面面积2321.5436b b30.95原河道底高程169.5坎顶高程170河道流速 2.278656闸墩顶高程191.1189.18 1.92堰上水深H021.36464下游水位189.14 1.96自由过流流量系数m堰流淹没出流系数σ坎高P 0.5下游水位h s 19.140.895873闸墩高H 21.6淹没系数σ0.837306m(直角）0.382361m(圆角）0.384109自由过流流量Q 淹没过流流量Q Q(直角）6312.225Q(直角）5285.263Q(圆角）6341.097Q(圆角）5309.4375290闸门孔数n4中间闸墩侧收缩系数ξz0.955084519单孔净宽b010边闸孔侧收缩系数ξb 0.908872896总净宽B040侧收缩系数ξ0.943531613闸墩厚度dz 4断面面积2321.5436b b30.95原河道底高程169.5坎顶高程170河道流速 2.0159闸墩顶高程189.93188.16 1.77堰上水深H020.13713下游水位188.12自由过流流量系数m堰流淹没出流系数σ坎高P 0.5下游水位h s 18.120.89983闸墩高H 20.43淹没系数σ0.82807m(直角）0.382203m(圆角）0.38406自由过流流量Q淹没过流流量Q宽顶堰堰流泄流能力计算(P=1)宽顶堰堰流泄流能力计算(P=2)Q(直角）5773.732Q(直角）4781.054Q(圆角）5801.781Q(圆角）4804.284680闸门孔数n 4中间闸墩侧收缩系数ξz0.955084519单孔净宽b010边闸孔侧收缩系数ξb 0.909780316总净宽B040侧收缩系数ξ0.943758468闸墩厚度dz 4断面面积1715.1756b b25.9原河道底高程169.5坎顶高程170河道流速 2.250498闸墩顶高程188.05186.43 1.62堰上水深H018.30814下游水位186.39自由过流流量系数m堰流淹没出流系数σ坎高P 0.5下游水位h s 16.390.89523闸墩高H 18.55淹没系数σ0.838767m(直角）0.381911m(圆角）0.383968自由过流流量Q 淹没过流流量Q Q(直角）5002.632Q(直角）4196.041Q(圆角）5029.579Q(圆角）4218.6443860闸门孔数n 4中间闸墩侧收缩系数ξz0.955084519单孔净宽b010边闸孔侧收缩系数ξb 0.910700081总净宽B040侧收缩系数ξ0.943988409闸墩厚度dz 4断面面积1468.0005b b23原河道底高程169.5坎顶高程170河道流速 2.207084闸墩顶高程186.26184.89 1.37堰上水深H016.50828下游水位184.85自由过流流量系数m堰流淹没出流系数σ坎高P0.5下游水位h s14.850.899549宽顶堰堰流泄流能力计算(P=5)宽顶堰堰流泄流能力计算(P=10)。
宽顶堰过流量计算表
自由出流 1
1 29.89 0.8 1:0.00 圆形 29.89
自由出流 1
1 30.24 0.8 1:0.00 圆形 30.24
自由出流 1
1 30.59 0.8 1:0.00 圆形 30.59
自由出流 1
1 30.94 0.8 1:0.00 圆形 30.94
自由出流 1
1 31.29 0.8 1:0.00 圆形 31.29
其它堰 0.98 4817.25 20 9.8 567 546.5 20.5 0.48 0.351 1 0.20 0.0087
其它堰 0.93 5241.90 20 9.8 568 546.5 21.5 0.46 0.352 1 0.20 0.0083
其它堰 0.89 5685.73 20 9.8 569 546.5 22.5 0.44 0.353 1 0.20 0.0079
其它堰 2.35 1070.00 20 9.8 555 546.5 8.5 1.15 0.334 1 0.20 0.0212
其它堰 2.11 1287.14 20 9.8 556 546.5 9.5 1.03 0.336 1 0.20 0.0189
其它堰 1.90 1521.74 20 9.8 557 546.5 10.5 0.93 0.338 1 0.20 0.0171
10
2 321.3 320.5 0.8 2.50 0.361 1 0.20 0.2212
宽顶堰 11.11 13.68
10
2 321.4 320.5 0.9 2.22 0.362 1 0.20 0.1965
宽顶堰 10.00 16.05
10
2 321.5 320.5 1 2.00 0.362 1 0.20 0.1768
宽顶堰流计算公式
糙率（n）面积（s)
比降（i）水力半径（R）谢才系数（C） 水深（h) 流量（Q）流速v
hs/H0
28+908-29+115
10.0
0
0.014
20.90
0.01
1.474
76.20
2.090
193.32 9.250555 0.413989
孔数（个） 1 单宽b（m) 10 上游流速水头V0（m) 0.05 不计行进流速的堰上水头H（m) 5.50 计入行进流速的堰上水头H0（m) 5.55 流量系数m 0.39 流量（m3/s) 222.98 试算上游流速V0（m) 1.01 桩号 底宽（b) 边坡（m）
0
0.014
3.93
0.01
0.364
60.36
0.393
14.3 3.641871 0.261258
孔数（个） 1 单宽b（m) 10 上游流速水头V0（m) 0.02 不计行进流速的堰上水头H（m) 2.00 计入行进流速的堰上水头H0（m) 2.02 流量系数m 0.39 流量（m3/s) 48.90 试算上游流速V0（m) 0.61 桩号 底宽（b) 边坡（m）
糙率（n）面积（s)
比降（i）水力半径（R）谢才系数（C） 水深（h) 流量（Q）流速v
hs/H0
28+908-29+115
10.0
0
0.014
38.81
0.01
2.185
81.37
3.881
466.84 12.02783 0.427167
孔数（个） 1 单宽b（m) 10 上游流速水头V0（m) 0.09 不计行进流速的堰上水头H（m) 9.50 计入行进流速的堰上水头H0（m) 9.59 流量系数m 0.39 流量（m3/s) 506.21 试算上游流速V0（m) 1.33 桩号 底宽（b) 边坡（m）
宽顶堰流流量计算举例.
宽顶堰流水力分析与计算
案例分析： 1.水流现象分析 闸门全开，水面无 约束为堰流 。 2.流量公式确定 5.淹没系数ζs确定
(1)淹没条件
Q s mB 2gH0
3/2
(2)淹没系数确定 淹没系数与hs/H0有关，查表求得。
3.流量系数m确定 4.侧收缩系数ε确定
水力分析与计算
宽顶堰流水力分析与计算
——迭代一次计算流量
由流量再求 H 0 2.59m，再求 Q 39.66m3 / s
Q=39.66m3/s
——迭代二次计算流量
小结、布置任务
小结：
1. 由水流现象分析确定计算公式
Q s mB 2gH0
3/2
2. 根据流量公式，借助表、经验公式能确定流量系数m、侧收缩系数ε 和淹没系数σs。
b b 1 4 1 B0 B0 P 3 0.2 1 H a0
1
3
边墩头部为圆形，B 0 b
1
3
a0 0.2 0.1 P1 H
4
b b 1 1 B0 B0
a0
3
0.2
P1 H
4
b b 1 b b
淹没系数ζs确定：
(1)淹没条件
hs 0.8 H0
(2)淹没系数σs确定
hs H0
淹没系数与hs/H0有关，查表求得。
0.80 1.00 0.84 0.97 0.81 0.995 0.85 0.96 0.82 0.990 0.86 0.95 0.83 0.98 0.87 0.93
ζs
hs H0
ζs
案例讲解： 1.水流现象分析：堰流
hs ht P2 2.63 0.5 2.13m
过流能力计算1
1 基本资料
1闸室单孔净宽5m，共3孔，中墩厚1m，边墩厚0.8m。
闸墩上下游均为半圆形结构。
2控泄条件：上游50年一遇设计洪水位38.757m ，下游南沙河对应20年一遇洪水位38.49m，控泄流量77m 3/s。
2 计算方法
采用宽顶堰流公式进行计算。
参见《水力计算手册》式3-1-1
式中：Q --- 流量 (m 3/s)；
b --- 每孔净宽 (m)；
n --- 闸孔孔数 (个)；H 0 --- 包括行近流速水头的堰前水头，即:v 0 --- 行近流速 (m/s)；
m --- 流量系数，参见表3-2-3～表3-2-6；
σs --- 淹没系数，参见表3-2-8；
σc --- 侧收缩系数，因流量系数由表3-2-3～表3-2-6直接查出，不再计算；
3
4 计算成果根据计算，过闸流量大于控泄流量77m 3/s，满足过流要求。
桩号7+426排水闸过流能力计算
0.910.920.9149
0.780.740.01530.7553。
宽顶堰流计算公式
hs/H0
28+908-29+115
10.0
0
0.014
1.33
0.01
0.129
50.78
0.133
2.4201 1.825183 0.264796
孔数（个） 1 单宽b（m) 10 上游流速水头V0（m) 0.00 不计行进流速的堰上水头H（m) 1.00 计入行进流速的堰上水头H0（m) 1.00 流量系数m 0.39 流量（m3/s) 6.83 试算上游流速V0（m) 0.17 桩号 底宽（b) 边坡（m）
糙率（n）面积（s)
比降（i）水力半径（R）谢才系数（C） 水深（h) 流量（Q）流速v
hs/H0
28+908-29+115
10.0
0
0.014
31.88
0.01
1.947
79.82
3.188
355.08 11.13688 0.421121
孔数（个） 1 单宽b（m) 10 上游流速水头V0（m) 0.08 不计行进流速的堰上水头H（m) 8.00 计入行进流速的堰上水头H0（m) 8.08 流量系数m 0.39 流量（m3/s) 391.18 试算上游流速V0（m) 1.22 桩号 底宽（b) 边坡（m）
糙率（n）面积（s)
比降（i）水力半径（R）谢才系数（C） 水深（h) 流量（Q）流速v
hs/H0
28+908-29+115
10.0
0
0.014
25.21
0.01
1.676
77.85
2.521
254.1 10.07856 0.416222
孔数（个） 1 单宽b（m) 10 上游流速水头V0（m) 0.06 不计行进流速的堰上水头H（m) 6.50 计入行进流速的堰上水头H0（m) 6.56 流量系数m 0.39 流量（m3/s) 286.49 试算上游流速水头V0（m) 1.10 桩号 底宽（b)
宽顶堰流流量计算举例
n
3
宽顶堰流水力分析与计算
案例讲解：
hs ht P2 2.63 0.5 2.13m
1.水流现象分析：堰流
2.流量公式
Q smB
2g
H 3/2 0
3.流量系数m确定 m=0.505
H0
H
v02 2g
H=H1-P1=2.5m
迭代试算判断是否淹没，确定 淹没系数及流量。
4.侧收缩系数ε确定 ε=0.967
3.流量系数m确定 m=0.378
4.侧收缩系数ε确定
1
3
a0 0.2
P1
4
b B0
1
b B0
分别计算边孔、H中孔收缩系数，
然后加权平均计算侧收缩系数。
边墩头部为圆形，B0 b
1
3
a0 0.2
P1
4
b B0
1
b B0
1
3
a0 0.2
P1
4
b b
1
b
b
H
H
1
3
0.1 0.2 0.6
4.侧收缩系数ε确定
水力分析与计算
宽顶堰流水力分析与计算
侧收缩系数ε确定：
1
3
a0 0.2
P1
4
b B0
1
b B0
——单孔
H
1 n
n
2
2
——多孔
B0—上游引水渠宽度； α0—反映墩头形状对侧收缩影响 的系数；墩头为矩 形 α0 =0.19；墩头 为圆弧形， α0 =0.1 。
ε’、ε”分别为中孔、边孔侧收
堰流 ，且为宽顶堰流。
2.流量公式确定
Q smB
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
判断堰型 宽顶堰 宽顶堰 宽顶堰 宽顶堰 宽顶堰 宽顶堰 宽顶堰 宽顶堰 其它堰 其它堰 其它堰 其它堰 其它堰 其它堰 其它堰 其它堰 其它堰 其它堰 其它堰 其它堰 其它堰 其它堰 其它堰 其它堰 其它堰 其它堰 其它堰 δ /H 40.00 13.33 8.00 5.71 4.44 3.64 3.08 2.67 2.35 2.11 1.90 1.74 1.60 1.48 1.38 1.29 1.21 1.14 1.08 1.03 0.98 0.93 0.89 0.85 0.82 0.78 0.75 Q 13.22 69.60 151.73 255.20 380.49 525.19 688.59 870.48 1070.00 1287.14 1521.74 1773.66 2042.83 2329.21 2632.77 2953.50 3292.46 3647.70 4020.22 4410.05 4817.25 5241.90 5685.73 6145.60 6623.14 7118.45 7631.62
返回目录
淹没否 自由出流 自由出流 自由出流 自由出流 自由出流 自由出流 自由出流 自由出流 自由出流 自由出流 自由出流 自由出流 自由出流 自由出流 自由出流 自由出流 自由出流 自由出流 自由出流 自由出流 自由出流 自由出流 自由出流 自由出流 自由出流 自由出流 自由出流
单孔 引渠边坡 边墩头 孔数n 每孔宽b 边墩厚 部 σc m 形式 1 1 26.38 0.80 1:0.00 圆形 1 1 26.73 0.8 1:0.00 圆形 1 1 27.08 0.8 1:0.00 圆形 1 1 27.43 0.8 1:0.00 圆形 1 1 27.78 0.8 1:0.00 圆形 1 1 28.13 0.8 1:0.00 圆形 1 1 28.48 0.8 1:0.00 圆形 1 1 28.84 0.8 1:0.00 圆形 1 1 29.19 0.8 1:0.00 圆形 1 1 29.54 0.8 1:0.00 圆形 1 1 29.89 0.8 1:0.00 圆形 1 1 30.24 0.8 1:0.00 圆形 1 1 30.59 0.8 1:0.00 圆形 1 1 30.94 0.8 1:0.00 圆形 1 1 31.29 0.8 1:0.00 圆形 1 1 31.64 0.8 1:0.00 圆形 1 1 32 0.8 1:0.00 圆形 1 1 32.35 0.8 1:0.00 圆形 1 1 32.7 0.8 1:0.00 圆形 1 1 33.05 0.8 1:0.00 圆形 1 1 33.4 0.8 1:0.00 圆形 1 1 33.75 0.8 1:0.00 圆形 1 1 34.11 0.8 1:0.00 圆形 1 1 34.46 0.8 1:0.00 圆形 1 1 34.81 0.8 1:0.00 圆形 1 1 35.16 0.8 1:0.00 圆形 1 1 35.51 0.8 1:0.00 圆形
单孔时 B 26.38 26.73 27.08 27.43 27.78 28.13 28.48 28.84 29.19 29.54 29.89 30.24 30.59 30.94 31.29 31.64 32.00 32.35 32.70 33.05 33.40 33.75 34.11 34.46 34.81 35.16 35.51
(2.5<δ /H<10)
δ 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 P1 9.8 9.8 9.8 9.8 9.8 9.8 9.8 9.8 9.8 9.8 9.8 9.8 9.8 9.8 9.8 9.8 9.8 9.8 9.8 9.8 9.8 9.8 9.8 9.8 9.8 9.8 9.8
α
0
A 13.19 40.10 67.70 96.01 125.01 154.72 185.12 216.30 248.12 280.63 313.85 347.76 382.38 417.69 453.71 490.42 528.00 566.13 604.95 644.48 684.70 725.63 767.48 809.81 852.85 896.58 941.02
b/B 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00
求侧收缩 时 P1/H 3.00 3.00 3.00 2.80 2.18 1.78 1.51 1.31 1.15 1.03 0.93 0.85 0.78 0.73 0.68 0.63 0.59 0.56 0.53 0.50 0.48 0.46 0.44 0.42 0.40 0.38 0.37
0.5 19.60 1.5 6.53 2.5 3.92 3.5 2.80 4.5 2.18 5.5 1.78 6.5 1.51 7.5 1.31 8.5 1.15 9.5 1.03 10.5 0.93 11.5 0.85 12.5 0.78 13.5 0.73 14.5 0.68 15.5 0.63 16.5 0.59 17.5 0.56 18.5 0.53 19.5 0.50 20.5 0.48 21.5 0.46 22.5 0.44 23.5 0.42 24.5 0.40 25.5 0.38 26.5 0.37
320.5 320.5 320.5 320.5 320.5 320.5 320.5 320.5 320.5 320.5 320.5 320.5 320.5 320.5 320.5 320.5 320.5 320.5 320.5 320.5 320.5 320.5 320.5 320.5 320.5 320.5 320.5
宽顶堰 宽顶堰 宽顶堰 宽顶堰 宽顶堰 宽顶堰 宽顶堰 宽顶堰 宽顶堰 宽顶堰 宽顶堰 宽顶堰 宽顶堰 宽顶堰 宽顶堰 宽顶堰 宽顶堰 宽顶堰 宽顶堰 宽顶堰 宽顶堰 宽顶堰 宽顶堰 宽顶堰 宽顶堰 宽顶堰 宽顶堰
14.29 12.50 11.11 10.00 9.09 8.33 7.69 7.14 6.67 6.25 5.88 5.56 5.26 5.00 4.76 4.55 4.35 4.17 4.00 3.85 3.70 3.57 3.45 3.33 3.23 3.12 3.03
0.360 0.361 0.362 0.362 0.363 0.364 0.364 0.365 0.365 0.366 0.366 0.367 0.367 0.367 0.368 0.368 0.369 0.369 0.369 0.369 0.370 0.370 0.370 0.371 0.371 0.371 0.371
水位 设计水位 H 547 548 549 550 551 552 553 554 555 556 557 558 559 560 561 562 563 564 565 566 567 568 569 570 571 572 573 546.5 546.5 546.5 546.5 546.5 546.5 546.5 546.5 546.5 546.5 546.5 546.5 546.5 546.5 546.5 546.5 546.5 546.5 546.5 546.5 546.5 546.5 546.5 546.5 546.5 546.5 546.5
9.35 11.44 13.68 16.05 18.55 21.17 23.91 26.76 29.72 32.78 35.95 39.21 42.58 46.03 49.58 53.21 56.94 60.74 64.64 68.61 72.67 76.80 81.01 85.30 89.66 94.10 98.61
0.2529 0.2212 0.1965 0.1768 0.1606 0.1472 0.1358 0.1261 0.1176 0.1103 0.1037 0.0979 0.0928 0.0881 0.0839 0.0801 0.0766 0.0734 0.0704 0.0677 0.0652 0.0628 0.0606 0.0586 0.0567 0.0549 0.0533
0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 3 3.1 3.2 3.3
2.86 2.50 2.22 2.00 1.82 1.67 1.54 1.43 1.33 1.25 1.18 1.11 1.05 1.00 0.95 0.91 0.87 0.83 0.80 0.77 0.74 0.71 0.69 0.67 0.65 0.62 0.61
10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10
2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
321.2 321.3 321.4 321.5 321.6 321.7 321.8 321.9 322 322.1 322.2 322.3 322.4 322.5 322.6 322.7 322.8 322.9 323 323.1 323.2 323.3 323.4 323.5 323.6 323.7 323.8
1.宽顶堰
判断堰型 宽顶堰 宽顶堰 δ /H 20.00 16.67 Q 5.64 7.41
(2.5<δ /H<10)
δ 10 10 P1 2 2
堰顶入口为圆角
P1/H 4.00 3.33 m 0.360 0.360 σs 1 1 hs 0.20 0.20 hs/H0 0.3541 0.2951