水力学(课件)第八章 堰流及闸孔出流
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堰流及闸孔出流课件
闸孔出流在水利工程中的应用
防洪排涝
闸孔出流在防洪排涝工程 中发挥着重要作用，通过 开闭闸门控制洪水与涝水 的排放。
水库泄洪
在水库中，闸孔出流用于 调节水库的蓄水和泄洪， 确保水库的正常运行和下 游安全。
航道通航
闸孔出流结构在航道整治 中应用广泛，如船闸，通 过闸门控制水位，实现船 舶通航。
堰流与闸孔出流联合应用案例
课程目标
掌握堰流及闸孔出流 的原理和基本概念。
掌握堰流及闸孔出流 的工程应用和实际操 作技能。
了解堰流及闸孔出流 的计算方法和设计要 点。
02
堰流概述
堰流的定义
总结词
堰流是指水流在溢过坝顶或闸门时，从自由表面溢流过坝或闸的堰顶，形成无 压流动的现象。
详细描述
堰流是水流在溢过坝顶或闸门时的一种流动现象。当水流达到堰顶时，它会从 自由表面溢流过坝或闸，形成无压流动。这种流动现象通常发生在溢流坝、闸 门等水利工程中。
应用。
堰流的特点
总结词
堰流具有水流连续、流速快、单宽流量大等特点，同时也会受到下游水位、流量等因素的影响。
详细描述
堰流是一种连续性流动现象，水流在溢过坝顶或闸门时形成无压流动，具有流速快、单宽流量大等特点。此外， 堰流的流量和下游水位等因素也会影响堰流的流态和冲刷能力。了解和掌握堰流的特点是进行水利工程设计和运 行管理的重要基础。
05
堰流与闸孔出流的工程应用
堰流在水利工程中的应用
01
02
03
控制水位
堰流作为一种简单而有效 的溢流结构，常用于水库、 水电站等水利工程中，以 调节和控制水位。
水力发电
堰流在水电站中发挥着关 键作用，通过改变水位差 产生水流，驱动水轮机发 电。
水力学第八章堰流及闸孔出流赵
宽顶堰流量系数
对于堰顶头部为圆角形的宽顶堰，流量系数可查表 8-6,或按下式计算。
3− P /H 1 m = 0.36 + 0.01 1 .2 + 1 .5 P / H 1
H
适用条件：
P1
r ≥ 0.2 H 0 ≤ P1 / H ≤ 3
m 当 P1 / H > 3 时， = 0.36
r
对于堰顶头部为直角形和斜面形的宽顶堰，流量系 数可查表8-7或按下式计算：
α
e μ = 0.685 − 0.19 H
对于平底平板闸门： 对于平底弧形闸门： 对于曲线底平板闸门： 对于曲线底弧形闸门：
e μ = 0.60 − 0.176 H
μ = (0.97 − 0.81 α
) − (0.56 − 0.81 e 180 180 H e e μ = 0.65 − 0.186 + (0.25 − 0.357 ) cosθ H H )
当闸底坎为平顶堰或平底时 e ≤ 0.65 为闸孔出流 H e > 0.65 为堰流 H 当闸底坎为曲线型堰时 e ≤ 0.75 为闸孔出流 H e > 0.75 为堰流
H
B
b
H v0 P1
δ
hs ＜ 0 P2 ht
hs
0
ht
堰流的分类
按照堰顶厚度不同，分为三类： 薄壁堰 实用堰 宽顶堰
δ / H < 0.67
b：hs>0，hs稍大于 hk，hc<hk
c：hs>0，hs>hk且 hs>hc’’，hc>hk
淹没条件及淹没系数
淹没出流的条件是：首先 hs > 0 ，且 hs > hc′′ ， 这是形成淹没出流的首要条件；其次 hc > hk ， 这是形成淹没出流的必要条件。 由实验得知：当 hs ≥ (0.75 ~ 0.85) H 0 时，将形成 淹没出流。工程中，一般认为满足下式时， 形成淹没出流(查表8-8)：
第八章 堰流及闸孔出流 8.1-8.2
2、不同点:
堰流: 上部无约束，水面连续,
过流能力大
闸孔出流: 四周均有约束，水
面断开, 过流能力小
三、堰流和闸孔出流的判别 平顶堰:
e H e H 0 . 65 0 . 65
—闸孔出流 —堰流
曲线堰:
e H e H
0 . 75 0 . 75
闸孔出流 堰流
8.1
堰流的类型及计算公式
二、三角形薄壁堰
Q C0H
5/2
式中，C0为直角三角形薄壁堰的流量系数， 可按下式计算：
2 H 0 . 004 0 .2 0 . 14 C 0 1 . 354 0 . 09 H P1 B
第八章
堰流及闸孔出流 (Weir flow and sluice flow)
一、定义
堰流～通过横向边界有约束的堰顶， 自由下泄的水流。
闸孔出流～ 由闸门孔口泄出的水流
实用堰流
弧型闸门闸孔出流
二、堰闸出流特点 1、共同点:
(1) 横向边界有约束 (2) 重力使水流流动
(3) 急变流 (4) 以局部水头损失为主
2、流量计算公式
Q m 0b 2 g H
3/2
流量系数m计算公式：
m 0 0 . 403 0 . 053 H P1 0 . 0007 H
式中P1为上游堰高，H及P1均以米计。上式用于 H≥0.025米， H ≤2及P1≥0.3米条件下。
P1
3、水舌形状特点
①在距堰壁上游3H处，水面降落0.003H， ②在堰顶上，水舌上缘降落了0.15H。 ③水舌下缘在离堰壁0.27H处升得最高，高出堰顶 0.112H，此处水舌的垂直厚度为0.668H。 ④距堰壁0.67H处，水舌下缘与堰顶同高.
第八章 堰流和闸孔出流
第八章 堰流和闸孔出流第一节 概述一、堰流及闸孔出流的概念堰流：顶部闸门完全开启，闸门下缘脱离水面，水流从建筑物顶部自由下泄。
闸孔出流：顶部闸门部分开启，水流受闸门控制而从建筑物顶部与闸门下缘间的孔口流出。
二、堰流及闸孔出流的水流状态比较1、堰流和闸孔出流的区别：堰流的水面线是光滑的降落曲线；闸孔出流的上下游水面是不连续的。
由于边界条件的这种差异，它们的水流特征及过水能力也不相同。
2、堰流和闸孔出流的相同点：引起壅水，然后水面降落，是在重力作用下形成的一种水流运动，都是从势能转化为动能的过程。
都属于明渠急变流，主要是局部水头损失。
3、堰流和闸孔出流的转化： 闸底坎为平顶堰时：65.0≤H e 时为闸孔出流；65.0>He时为堰流。
闸底坎为曲线型堰时：75.0≤He 时为闸孔出流；75.0>H e时为堰流。
式中，e 为闸孔开度；H 为从堰顶算起的闸前水深。
第二节 堰流的类型及水力计算公式一、堰流的类型定义：堰前断面，堰顶水深，行近流速。
堰前断面距上游壁面的距离：H l )5~3(= 1．薄壁堰流：67.0<Hδ，水舌形状不受堰坎厚度的影响，与堰顶呈线接触，水面呈单一的降落曲线。
此时堰顶常为锐缘形。
2．实用堰流：5.267.0<<Hδ，水舌下缘与堰顶呈面接触，水舌受堰顶的压缩与顶托，但影响不大，水流还是在重力作用下的自由跌落。
常用曲线形或折线形。
H 01V 堰顶宽度为b ，水舌厚度为0kH （k 为堰顶水流垂向收缩系数），则：2/302/3001010221)1(21H g mb H g b k gH bkH bV kH Q =-=-+==ξϕξςα式中ϕ为流速系数；m 为流量系数。
2/30H Q ∝。
流量系数：),,(ξϕk f m =，还与堰的边界条件有关。
自由出流/淹没出流； 有侧收缩堰/无侧收缩堰。
则：2/3012H g mb Q s εσ=第三节 薄壁堰流的水力计算一般用作量水工具。
8第八章 堰流和闸孔出流
H
二、闸孔出流
• 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。
三、堰流和闸孔出流的共同点
(1)从力的角度，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。 (2)从能量的观点来看，出流的过程都是一种势能转 化为动能的过程。 (3)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。 (4)都属于明渠急变流,其出流过程的能量损失主要 是局部损失。
• 特征：小桥的底板一般与河床底板齐平。由于桥 墩受侧向收缩的影响，使水流的过水断面变小， 形成局部阻力。水流在桥孔前水位壅高，进入桥 孔后，流速增加，造成水面一次跌落；当水流流 出桥孔后，由于水面变宽，又产生局部阻力，使 水面再一次跌落。 • 计算特点：运用宽顶堰流的理论，水力现象与宽 顶堰水流过程相似。
§8-6 闸孔出流
当闸门对过堰水流有控制作用时为闸孔出流
一、闸门的分类
平板闸门
弧型闸门
实际工程中的水闸，闸底坎一般为宽顶堰或曲 线型实用堰。而且有分为自由出流和淹没出流
二、宽顶堰闸孔出流
闸孔出流受水跃位置的影响可分为自由出流及淹 没出流二种。如图
设收缩水深hc的跃后水深为hc’’。 若ht≤hc’’，则水跃发生在收缩断面处或收缩断面下 游。下游水深的大小不影响闸孔出流，称做闸孔 自由出流 若ht＞hc’’ ，则水跃发生在收缩断面上游，水跃旋 滚覆盖了收缩断面，称为闸孔淹没出流。通过闸 孔的流量随下游水深ht的增大而减小。
第八章：堰流和闸孔出流
1 v 2
0
2
2g
淹没出流
k v h 2 hk hs hs 自由出流
H0
H k
P 1
v0
H
2 0v 0
取1-1，2-2断面写能量方程：
2g
h
v 2
2g
v
2
2g
23 令 则
v
H0 H
v2
0 0
2g 2 v H 0 h (1 ) 2g
， 1.0
堰顶 O 点上游可采用三种曲线连接：
三段复合圆弧型曲线
堰剖面的定型设计水头 Hd的确定： 高堰：P1≥1.33 Hd， Hd=（0.75—0.95）Hmax 低堰：P1<1.33 Hd， Hd=（0.65—0.85）Hmax Hmax-----校核流量下的堰上水头。
第三节 实用堰
二、流量公式
3
2、流体为理想流体时，则=0，即=1.0 ， m=0.385
第四节 宽顶堰
25
二、侧收缩宽顶堰（b<B）
Q bm 2 g H 0
式中的侧收缩系数
3/ 2
，对多孔宽顶堰有经验公式：
H
0
1 0.2[ k (n 1) 0 ]
nb
式中：k 、 0 ——边墩和闸墩形状系数。取值同实用堰。
1、堰顶水头 H；
2、堰宽 b；
3、上游堰高P1、下游堰高P2；
L=(3~5)H H P1 v0 P2 h
4、堰顶厚度 ；
5、上、下水位差 Z；
水舌 Z
6、堰前行近流速v0。
第一节
堰流的分类及水力计算基本公式
矩形堰 三角形堰 梯形堰 折线型实用堰 曲线型实用堰 复合型实用堰
0
2
2g
淹没出流
k v h 2 hk hs hs 自由出流
H0
H k
P 1
v0
H
2 0v 0
取1-1，2-2断面写能量方程：
2g
h
v 2
2g
v
2
2g
23 令 则
v
H0 H
v2
0 0
2g 2 v H 0 h (1 ) 2g
， 1.0
堰顶 O 点上游可采用三种曲线连接：
三段复合圆弧型曲线
堰剖面的定型设计水头 Hd的确定： 高堰：P1≥1.33 Hd， Hd=（0.75—0.95）Hmax 低堰：P1<1.33 Hd， Hd=（0.65—0.85）Hmax Hmax-----校核流量下的堰上水头。
第三节 实用堰
二、流量公式
3
2、流体为理想流体时，则=0，即=1.0 ， m=0.385
第四节 宽顶堰
25
二、侧收缩宽顶堰（b<B）
Q bm 2 g H 0
式中的侧收缩系数
3/ 2
，对多孔宽顶堰有经验公式：
H
0
1 0.2[ k (n 1) 0 ]
nb
式中：k 、 0 ——边墩和闸墩形状系数。取值同实用堰。
1、堰顶水头 H；
2、堰宽 b；
3、上游堰高P1、下游堰高P2；
L=(3~5)H H P1 v0 P2 h
4、堰顶厚度 ；
5、上、下水位差 Z；
水舌 Z
6、堰前行近流速v0。
第一节
堰流的分类及水力计算基本公式
矩形堰 三角形堰 梯形堰 折线型实用堰 曲线型实用堰 复合型实用堰
堰流、闸孔出流及泄水建筑物下游的衔接与消能幻灯片PPT
2
水力学与桥涵水文 叶镇国 彭文波 编著
7-1 堰的类型及流量公式
（图7-1）
3
水力学与桥涵水文 叶镇国 彭文波 编著
7-1 堰的类型及流量公式
（图7-2）
4
水力学与桥涵水文 叶镇国 彭文波 编著
7-1 堰的类型及流量公式
堰的类型（按堰壁厚度对泄流能力影响划分）
薄壁堰 ＜0.67 ，如图7-1a，堰壁厚度对水
水力学与桥涵水文 叶镇国 彭文波 编著
堰流、闸孔出流及泄水建 筑物下游的衔接与消能幻
灯片PPT
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水力学与桥涵水文 叶镇国 彭文波 编著
7-1 堰的类型及流量公式
有关概念定义
堰——明渠水流中的局部障壁。可有两种情况
如图7-1a、b、c、d渠底有槛，纵向压缩了过水断面。 如图7-1e、f（桥涵）、渠底无槛，横向压缩了过水断面
堰流——无压缓流过堰时的水力现象。hw=hj
缓流与急流过堰的水力特征
缓流过堰——水位沿程急剧下降（水跌），堰造成上游水 位雍高图7-1a
急流过堰——水位急剧跃高（水跃）,堰对上游水位无影响 图7-2a , 7-2b
bc＜ 1 , 1
b 3
Qmb 2gH02
3
Qm0b2gH2
（7-5） （7-6）
公式（7-5数
三系数（m、ε、σ）定义——反映局部障碍对堰流量的
折减系数
10
水力学与桥涵水文 叶镇国 彭文波 编著
7-2 堰的流量系数、侧收缩系数及淹没系数
水力特性——泄流能力下降 堰流流量公式建立方法
如图7-1a所示，取断面1-1，2-2 能量方程
水力学与桥涵水文 叶镇国 彭文波 编著
7-1 堰的类型及流量公式
（图7-1）
3
水力学与桥涵水文 叶镇国 彭文波 编著
7-1 堰的类型及流量公式
（图7-2）
4
水力学与桥涵水文 叶镇国 彭文波 编著
7-1 堰的类型及流量公式
堰的类型（按堰壁厚度对泄流能力影响划分）
薄壁堰 ＜0.67 ，如图7-1a，堰壁厚度对水
水力学与桥涵水文 叶镇国 彭文波 编著
堰流、闸孔出流及泄水建 筑物下游的衔接与消能幻
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水力学与桥涵水文 叶镇国 彭文波 编著
7-1 堰的类型及流量公式
有关概念定义
堰——明渠水流中的局部障壁。可有两种情况
如图7-1a、b、c、d渠底有槛，纵向压缩了过水断面。 如图7-1e、f（桥涵）、渠底无槛，横向压缩了过水断面
堰流——无压缓流过堰时的水力现象。hw=hj
缓流与急流过堰的水力特征
缓流过堰——水位沿程急剧下降（水跌），堰造成上游水 位雍高图7-1a
急流过堰——水位急剧跃高（水跃）,堰对上游水位无影响 图7-2a , 7-2b
bc＜ 1 , 1
b 3
Qmb 2gH02
3
Qm0b2gH2
（7-5） （7-6）
公式（7-5数
三系数（m、ε、σ）定义——反映局部障碍对堰流量的
折减系数
10
水力学与桥涵水文 叶镇国 彭文波 编著
7-2 堰的流量系数、侧收缩系数及淹没系数
水力特性——泄流能力下降 堰流流量公式建立方法
如图7-1a所示，取断面1-1，2-2 能量方程
8 堰流及闸孔出流课件
宽顶堰流
2.5
H
10
宽顶堰堰顶厚度对水流顶托非常明显。 水流特征：水流在进口附近的水面形成跌落 有一段水流与堰顶几乎平行 下游水位较低时，出堰水流二次水面跌落
如果堰顶宽度继续增加，即δ/H>10，则沿程水头损
失不能忽略，水流特性不再属于堰流，而是明渠流。
按下游水位是否对过堰水流有顶托阻水的影响 自由堰流 淹没堰流
堰上水头不宜过小（应大于2.5cm）；
水舌下面的空间与大气相通。
图8.5是实验室中测得的无侧收缩、非淹没矩形薄壁
堰自由出流的水舌形状。
无侧收缩，非淹没矩形薄壁堰的流量计算公式：
Q m0b 2 g H
伯克（T.Rehbock）公式计算
3/ 2
（8.2）
式中， m0为包括行近流速影响的流量系数，可按雷
0
堰前断面：堰上游水面无明显下降的0-0 断面
实验资料表明，流过堰顶的水流型态随堰坎厚度δ
与堰顶水头H之比δ/H 而变。 工程上，按δ 与 H 的大小将堰流分为 薄壁堰流 实用堰流
H
0.67
0.67
H
2.5
曲线形 折线形 有坎
宽顶堰流
2.5
H
10
无坎
薄壁堰流
薄壁堰流
折线形实用堰流
8 堰流及闸孔出流
8 堰流及闸孔出流
水利工程中，为防洪、灌溉、航运、发电等要求， 溢流坝、 水闸底槛、桥孔、无压涵洞进口。
需修建溢流坝、水闸等控制水流的水工建筑物。例如，
堰：既能挡水，又能过水的水工建筑物，称为堰。
0 H e b
0
H e
0
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闸孔出流
堰流的分类
堰宽b 堰顶水头H 堰高P1 堰高P2 堰顶厚度δ δ 堰顶厚度 H H δ 堰顶厚度
堰的外形及厚度不同，其能量损失及过水能力也会不同 δ/H<0.67 薄壁堰流
曲线形
按δ/H分类
0.67<δ/H<2.5 实用堰流
2.5<δ/H<10 宽顶堰流
折线形 有坎
无坎
前进
按下游水位是否对过堰 水流有顶托阻水的影响
3 2 3 2
前进
（4）第二次近似计算流量
2 V01 Q12 1.082 H 02 H H 0.85 0.87m 2 2 2g 2 gA0 19.6 (1.28 1.35) hs 0.92 查表8.2得σs2=0.78 H 02
堰
流
闸孔出流
堰流不受闸门控制 水面为一条光滑的 曲线，而闸孔出流 受闸门的控制水面 在闸门处不连续。
都是上游壅水，水 流在重力作用下运动， 将势能转化为动能的 过程； 都是急变流，能量 损失主要是局部水头 损失。
返回
堰、闸水流的判别
H
e H e
e 0.75 H e 0.75 H
堰
流
e 0.65 H e 0.65 H
（2）确定系数
P 0.5 1 0.59 3 H 0.85
hs hs ht P2 0.94 0.8 H0 H H
P 0.46 0.75 1 H
0.3466
（3）第一次近似计算流量 hs 0.94 查表8.2得σs1=0.70 设H01=H=0.85m， H 01 Q1 s1mb 2gH01 0.7 0.3466 1.28 19.6 0.85 1.08m3 / s
前进
主要内容
堰流与闸孔出流 堰流与闸孔出流的判别 堰流的分类 堰流的基本公式 薄壁堰流的水力计算 实用堰流的水力计算 宽顶堰流的水力计算 堰流水力计算实例 闸孔出流的基本公式 底坎为宽顶堰型的闸孔出流 底坎为曲线型实用堰的闸孔出流 闸孔出流水力计算实例
结束
既能挡水，又能过水的水工建筑物，称为堰。
Q2 mb 2gH02 0.3466 1.28 19.6 0.89 2 1.65m3 / s
3 2 3
（5）第三次近似计算流量
2 2 V02 Q2 1.652 H 03 H H 0.85 0.90m 2 2 2g 2 gA0 19.6 (1.28 1.35)
2 Q3 mb 2gH03 0.3466 1.28 19.6 0.90 2 1.68m3 / s 3 3
Q3 Q2 1.68 1.65 1.79% Q3 1.68
符合要求
hs h P t 2 0.689 0.8 H 03 H 03
前进
（6）验证出流形式
（3）第一次近似计算流量 设H01=H=0.85m
Q1 mb 2gH0 2 0.3466 1.28 19.6 0.85 2 1.54m3 / s
3 3
前进
（4）第二次近似计算流量
2 V01 Q12 1.542 H 02 H H 0.85 0.89m 2 2 2g 2 gA0 19.6 (1.28 1.35)
计算过堰流量Q 水力计算类型 计算堰上水头H
设计堰宽b
返回
薄壁堰流的水力计算
薄壁堰流具有稳定的水头和流量的关系，常作为 水力模型或野外测量中一种有效的量水工具。
H
当矩形薄壁堰无侧收缩，自由 出流时，水流最为稳定，测量精 度也较高； 堰上水头不宜过小（应大于 2.5m）； 水舌下面的空间通气良好；
仍为自由出流，故所求流量为1.68m3/s。
例题2：如图所示直角进口堰，堰顶厚度δ=5m，堰宽与 上游矩形渠道宽度相同，b=1.28m，求过堰流量。 解：（1）判别堰型
H 5 5.88 0.85
H=0.85m P1=0.5m ht=1.3m
所以该堰为宽顶堰
B b 1 1
m 0.32 0.01 3 P 1 H
淹没条件 侧收缩系数
1 1
3
hs 0.8H 0
0
0.2 P 1 H
4
b b (1 ) B B
返回
例题1：如图所示直角进口堰，堰顶厚度δ=5m，堰宽与 上游矩形渠道宽度相同，b=1.28m，求过堰流量。 解：（1）判别堰型
H 5 5.88 0.85
H=0.85m P1=0.5m ht=1.12m
自由堰流 淹没堰流
无侧收缩堰流 b=B 按有无侧向收缩 有侧收缩堰流b≠B
返回
堰流的基本公式
应用能量方程式可推得
H
V0
Q s1mb 2g H0 2
3
过 堰 流 量
淹 没 系 数
侧 收 缩 系 数
流 堰 量 宽 系 数
堰 顶 全 水 头
H0 H
V02
2g
s 1 1 1
三角形薄壁堰适用于小流量的 量测； 直角三角形薄壁堰的计算公式 可简化为 5
Q C0 H
2
返回
实用堰流的水力计算
剖面形状设计
克里格——奥菲采洛夫剖面 WES剖面
渥奇剖面
Hd
前进
实用堰系数确定
Q s1mb 2gH0 2
3
WES堰 md=0.502； 克—奥堰 md=0.49；
H0 1 1 2[ K a (n 1) K P ] nb
所以该堰为宽顶堰
B b 1 1
m 0.32 0.01 3 P 1 H
（2）确定系数
P 0.5 1 0.59 3 H 0.85
hs hs ht P2 0.73 0.8 s 1 H0 H H
P 0.46 0.75 P2 2 H0
hs ht
H
返回
宽顶堰流的水力计算
Q s1mb 2gH0
3 2
流量系数
m 0.32 0.01
3
P 1 H
0.46 0.75 0
P 1 H
hs
P P 1 3, 1 3时, m 0.32 H H P 3 1 H m 0.36 0.01 P 1.2 1.5 1 H P P 0 1 3, 1 3时, m 0.36 H H
闸孔出流
堰流的分类
堰宽b 堰顶水头H 堰高P1 堰高P2 堰顶厚度δ δ 堰顶厚度 H H δ 堰顶厚度
堰的外形及厚度不同，其能量损失及过水能力也会不同 δ/H<0.67 薄壁堰流
曲线形
按δ/H分类
0.67<δ/H<2.5 实用堰流
2.5<δ/H<10 宽顶堰流
折线形 有坎
无坎
前进
按下游水位是否对过堰 水流有顶托阻水的影响
3 2 3 2
前进
（4）第二次近似计算流量
2 V01 Q12 1.082 H 02 H H 0.85 0.87m 2 2 2g 2 gA0 19.6 (1.28 1.35) hs 0.92 查表8.2得σs2=0.78 H 02
堰
流
闸孔出流
堰流不受闸门控制 水面为一条光滑的 曲线，而闸孔出流 受闸门的控制水面 在闸门处不连续。
都是上游壅水，水 流在重力作用下运动， 将势能转化为动能的 过程； 都是急变流，能量 损失主要是局部水头 损失。
返回
堰、闸水流的判别
H
e H e
e 0.75 H e 0.75 H
堰
流
e 0.65 H e 0.65 H
（2）确定系数
P 0.5 1 0.59 3 H 0.85
hs hs ht P2 0.94 0.8 H0 H H
P 0.46 0.75 1 H
0.3466
（3）第一次近似计算流量 hs 0.94 查表8.2得σs1=0.70 设H01=H=0.85m， H 01 Q1 s1mb 2gH01 0.7 0.3466 1.28 19.6 0.85 1.08m3 / s
前进
主要内容
堰流与闸孔出流 堰流与闸孔出流的判别 堰流的分类 堰流的基本公式 薄壁堰流的水力计算 实用堰流的水力计算 宽顶堰流的水力计算 堰流水力计算实例 闸孔出流的基本公式 底坎为宽顶堰型的闸孔出流 底坎为曲线型实用堰的闸孔出流 闸孔出流水力计算实例
结束
既能挡水，又能过水的水工建筑物，称为堰。
Q2 mb 2gH02 0.3466 1.28 19.6 0.89 2 1.65m3 / s
3 2 3
（5）第三次近似计算流量
2 2 V02 Q2 1.652 H 03 H H 0.85 0.90m 2 2 2g 2 gA0 19.6 (1.28 1.35)
2 Q3 mb 2gH03 0.3466 1.28 19.6 0.90 2 1.68m3 / s 3 3
Q3 Q2 1.68 1.65 1.79% Q3 1.68
符合要求
hs h P t 2 0.689 0.8 H 03 H 03
前进
（6）验证出流形式
（3）第一次近似计算流量 设H01=H=0.85m
Q1 mb 2gH0 2 0.3466 1.28 19.6 0.85 2 1.54m3 / s
3 3
前进
（4）第二次近似计算流量
2 V01 Q12 1.542 H 02 H H 0.85 0.89m 2 2 2g 2 gA0 19.6 (1.28 1.35)
计算过堰流量Q 水力计算类型 计算堰上水头H
设计堰宽b
返回
薄壁堰流的水力计算
薄壁堰流具有稳定的水头和流量的关系，常作为 水力模型或野外测量中一种有效的量水工具。
H
当矩形薄壁堰无侧收缩，自由 出流时，水流最为稳定，测量精 度也较高； 堰上水头不宜过小（应大于 2.5m）； 水舌下面的空间通气良好；
仍为自由出流，故所求流量为1.68m3/s。
例题2：如图所示直角进口堰，堰顶厚度δ=5m，堰宽与 上游矩形渠道宽度相同，b=1.28m，求过堰流量。 解：（1）判别堰型
H 5 5.88 0.85
H=0.85m P1=0.5m ht=1.3m
所以该堰为宽顶堰
B b 1 1
m 0.32 0.01 3 P 1 H
淹没条件 侧收缩系数
1 1
3
hs 0.8H 0
0
0.2 P 1 H
4
b b (1 ) B B
返回
例题1：如图所示直角进口堰，堰顶厚度δ=5m，堰宽与 上游矩形渠道宽度相同，b=1.28m，求过堰流量。 解：（1）判别堰型
H 5 5.88 0.85
H=0.85m P1=0.5m ht=1.12m
自由堰流 淹没堰流
无侧收缩堰流 b=B 按有无侧向收缩 有侧收缩堰流b≠B
返回
堰流的基本公式
应用能量方程式可推得
H
V0
Q s1mb 2g H0 2
3
过 堰 流 量
淹 没 系 数
侧 收 缩 系 数
流 堰 量 宽 系 数
堰 顶 全 水 头
H0 H
V02
2g
s 1 1 1
三角形薄壁堰适用于小流量的 量测； 直角三角形薄壁堰的计算公式 可简化为 5
Q C0 H
2
返回
实用堰流的水力计算
剖面形状设计
克里格——奥菲采洛夫剖面 WES剖面
渥奇剖面
Hd
前进
实用堰系数确定
Q s1mb 2gH0 2
3
WES堰 md=0.502； 克—奥堰 md=0.49；
H0 1 1 2[ K a (n 1) K P ] nb
所以该堰为宽顶堰
B b 1 1
m 0.32 0.01 3 P 1 H
（2）确定系数
P 0.5 1 0.59 3 H 0.85
hs hs ht P2 0.73 0.8 s 1 H0 H H
P 0.46 0.75 P2 2 H0
hs ht
H
返回
宽顶堰流的水力计算
Q s1mb 2gH0
3 2
流量系数
m 0.32 0.01
3
P 1 H
0.46 0.75 0
P 1 H
hs
P P 1 3, 1 3时, m 0.32 H H P 3 1 H m 0.36 0.01 P 1.2 1.5 1 H P P 0 1 3, 1 3时, m 0.36 H H