宽顶堰相关计算
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。
宽顶堰自由出流公式(二)
宽顶堰自由出流公式(二)
宽顶堰自由出流公式
简介
宽顶堰自由出流公式是一种用于计算宽顶堰水流出口断面流量的
公式。
它在水利工程领域有着重要的应用，能够准确预测水流出口的
流量，并为工程设计提供重要参考。
公式推导
宽顶堰自由出流公式的推导过程比较复杂，其中涉及到流体力学
的相关理论。
在此，我们只给出最终的公式结果：
Q = C * L * H^
其中，Q表示流量，C为流量系数，L为出口的有效长，H表示出
口水位高度。
公式参数解释
•流量系数C：它体现了宽顶堰出流特性，与堰体形状、出水流态以及流量特性有关。
常用的具体数值可通过实测或经验公式得出。
•有效长L：它指的是宽顶堰出口有效的横向长度，通常与堰体宽度相等。
•出口水位高度H：它是从堰顶到出口水位的垂直距离，即水头。
示例说明
假设有一个宽顶堰，其有效长（L）为10米，出口水位高度（H）为3米。
已知流量系数（C）为。
我们可以通过宽顶堰自由出流公式计算出水流出口的流量。
根据公式：Q = C * L * H^
代入参数：Q = * 10 * 3^ = * 10 * = m^3/s
因此，当宽顶堰的有效长为10米，出口水位高度为3米时，水流出口的流量约为立方米每秒。
总结
宽顶堰自由出流公式是一种重要的工程计算公式，能够准确预测宽顶堰的水流出口流量。
通过公式中的参数，我们可以根据实际情况进行计算，并为水利工程的设计和运营提供帮助。
两种不同表达式的水闸淹没宽顶堰流量计算公式计算结相一致的讨论
两种不同表达式的水闸淹没宽顶堰流量计算公式计算结相一致的讨论水闸淹没宽顶堰流量计算公式有两种表达形式：一种是 Q=φsεBh…………（0-1）另一种是Q=σsεBm H03/2 …………（0-2）式中：Q－过闸流量；ε－侧收缩系数；B－闸室净过水宽度；h－闸室水深，比势能；g－重力加速度；H0－闸上游翼墙前河道末收缩断面（后简称断面1－1）单位水体总能量；m－流量系数；φs－淹没流速系数；σs－淹没流量系数。
从水力学知，式（0－1）是由闸室过水断面（后简称断面2－2）与断面1－1建立能量关系方程H0=h++ξ…………（0－3）推导而来；而式（0－2）又是引进参数K=,m=φK由式（0－1）演变而得，二式同根同源。
然而水闸设计工程师都知道，此二公式在相同条件下计算结果是不等的。
对某闸过闸流量核算淹没度hs/h0=0.965，用【参1】按式（0－1）计算得Q=470m3/s;用【参2】按式（0-2）计算得Q=394 m3/s，相差近20％。
式（0－1）、（0－2）本同根同源，它们计算结果却不一致，这是不合理的，也不是必然的。
对一个具体的水闸来说，其闸室q~h关系曲线只有一条，即在某一水深只能通过一个流量。
一、室矩形过水断面的水力特性特性方程：E s=h+=h+（1-1）式中：E s－闸室收缩断面2－2单位水体总能量；V2－平均流速；q－单宽流量；a2－动能改正系数；－断面2－2比动能；h－同前。
式（1－1）即式（0－3）等号右边的前两项。
式（1－1）E s＝f(h,q),令q=常量，使其变为平面问题，（如q=5，10，15，25）可作E~h关系曲线，见图1s图1中相应于每一个流量q的曲线就是一条E s~h关系曲线。
该曲线以横坐标和与横坐标成45°的线oa为渐近线，并且有一断面单位能量最小的点k,该点将曲线分为上、下两支。
在下支为急流，E s随h增大而减小；在上支属缓流，E s随h增大而增大。
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
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
宽顶堰流淹没系数计算公式
宽顶堰流淹没系数计算公式引言：在水利工程中，宽顶堰是一种常见的水利结构，用于控制河流的水位和流量。
而在设计和计算宽顶堰时，需要考虑到水流的淹没情况，即水流是否会淹没整个堰顶。
为了评估宽顶堰的淹没情况，我们可以使用宽顶堰流淹没系数来进行计算。
本文将介绍宽顶堰流淹没系数的计算公式及其相关内容。
一、什么是宽顶堰流淹没系数？宽顶堰流淹没系数是用来描述水流淹没宽顶堰的程度的指标。
当水流的淹没系数接近于1时，表示水流已经完全淹没了堰顶；而当淹没系数接近于0时，表示水流没有淹没堰顶。
通过计算宽顶堰流淹没系数，可以评估宽顶堰的设计是否合理，以及对水流的控制效果。
二、宽顶堰流淹没系数的计算公式宽顶堰流淹没系数的计算公式如下：K = h / H其中，K表示宽顶堰流淹没系数；h表示水流的淹没高度；H表示堰顶高度。
三、如何计算宽顶堰流淹没系数？计算宽顶堰流淹没系数需要确定水流的淹没高度和堰顶高度。
水流的淹没高度可以通过水位的测量或者流量的计算来获得。
而堰顶高度通常是在设计宽顶堰时确定的。
为了更好地理解宽顶堰流淹没系数的计算过程，我们可以通过一个具体的例子来说明。
假设某宽顶堰的堰顶高度为5米，水流的淹没高度为3米。
那么，宽顶堰流淹没系数的计算如下：K = 3 / 5 = 0.6根据计算结果可知，该宽顶堰的流淹没系数为0.6，表示水流淹没了堰顶的60%。
四、宽顶堰流淹没系数的意义和应用宽顶堰流淹没系数的大小反映了水流对宽顶堰的淹没程度。
当宽顶堰流淹没系数较大时，说明水流淹没了大部分的堰顶，这可能导致水流过堰时的能量损失增加，降低了宽顶堰的出流能力。
因此，在设计宽顶堰时，需要根据实际情况和需要进行合理的淹没系数的选择。
宽顶堰流淹没系数的应用主要体现在以下几个方面：1. 水利工程设计：宽顶堰流淹没系数的计算可以为水利工程的设计提供参考，确保宽顶堰在设计水位和流量下的安全运行。
2. 环境保护：通过合理设计宽顶堰的流淹没系数，可以减少对生态环境的影响，保护水生态系统的平衡。
宽顶堰稳定计算
设计洪水位堰顶宽度2堰底长度10下游坡比2g9.8溢流堰高度4γ24埋深1抗滑系数0.4上游水深（超堰面） 2.05下游水深（超堰面） 1.33计算基本值力臂合力力矩分项系数渗透压力（kn）7.06-1.67-35.28-58.80 1.20浮托力（kn）62.030.00-620.340.00 1.00上游水压力（kn）20.09-2.50-100.45-251.13 1.0069.09-1.67-122.50-204.17 1.00下游水压力（kn）13.03 2.5065.17162.93 1.0062.03 1.67122.50204.17 1.00堰顶水重（kn）13.03 4.0026.07104.27 1.0013.03 1.00104.27-104.27 1.0039.20-2.33156.80-365.87 1.00堰体自重（kn）96.00 4.00192.00768.00 1.0096.000.33384.00128.00 1.0024.000.00240.000.00 1.00弯矩合计383.13结构重要系数0.90竖直方向力合计447.52结构系数 1.20水平方向力合计-35.2844.75222.988179.008正常蓄水位堰顶宽度2堰底长度10下游坡比2g9.8溢流堰高度4γ24埋深1抗滑系数0.4上游水深（超堰面）0下游水深0.7计算基本值力臂合力力矩渗透压力（kn）32.34-1.67-161.70-269.50浮托力（kn）16.660.00-166.600.00上游水压力（kn）0.00-2.500.000.0049.00-1.67-122.50-204.17下游水压力（kn）0.00 2.500.000.0016.660.5741.6523.60堰顶水重（kn）0.00 4.000.000.000.00 1.000.000.000.00-2.330.000.00堰体自重（kn）96.00 4.00192.00768.0096.000.33384.00128.0024.000.00240.000.00弯矩合计445.94竖直方向力合计487.70水平方向力合计-80.8548.7726.7561195.08合力-42.34-70.56 -620.340 -100.45-251.125 -122.50-204.16765.17162.925122.50204.166726.07104.272104.27-104.272156.80-365.867192.00768384.00128240.000371.37 440.46-35.2844.046422.2824 190.2804。
宽顶堰流量计算公式(一)
宽顶堰流量计算公式(一)
宽顶堰流量计算公式
1. 简介
宽顶堰流量计算公式是用来计算水流通过宽顶堰时的流量的公式。
宽顶堰一般用于水利工程中，如水坝、闸门等。
2. 公式推导
宽顶堰流量计算公式的推导过程如下：
1.先根据流体力学的基本原理，可以得出宽顶堰的流量
公式为： [宽顶堰流量公式](
其中，Q是流量，C是流量系数，g是重力加速度，H 是水头高度，B是堰顶的宽度，θ是堰顶上的缺口角。
2.根据经验公式，可以计算流量系数C： [流量系数公
式](
其中，h是水深。
3.综合以上两个公式，就可以得到最终的宽顶堰流量计
算公式： [最终公式](
3. 示例解释
假设宽顶堰的水头高度H为10米，宽度B为5米，缺口角θ为30°，水深h为8米。
根据以上参数，可以使用宽顶堰流量计算公式计算流量Q如下：
Q = (2 / sqrt(1 - (2 * 10 / 8)^4)) * sqrt(2 * * 10) * (5 * 30)
计算得到的流量Q约为立方米/秒。
通过这个示例，我们可以看到宽顶堰流量计算公式可以在已知堰的几何参数和水头参数的情况下，准确地计算出流量大小。
以上就是关于宽顶堰流量计算公式的相关内容。