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1、堰 流1 1概 述 既能壅高水位又能从自身溢水的建筑物称为堰。 通过堰顶溢流的水力现象，称为堰流。 2 2工程中常根据堰顶厚度与堰上水头H 的比值大小 ，将相应的堰流分为三类 ：1）薄壁堰流：当/H0.67 时，过堰的水流下泄完 全不受堰顶厚度的影响 ，堰顶常被做成锐缘形 。2）实用堰流：当0.67/H2.5时 ，称为实用堰 流 ，纵剖面可以为曲线形或折线形。3）宽顶堰：当2.5/H10时，称为宽顶堰 。 3 3堰流的基本公式应用能量方程可推导出堰流水力计算的基本公式 。 0 00 04 4如图列00和11能量方程式为式中：v1为11断面的平均流速；0、1是相应断面的动 能修正系数；为局部水头
2、损失系数令 ，称为堰上全水头令 ，k1为一修正系数，称为压强系数。则能量方程可写为 5 5即其中 ，称为流速系数。 因为11断面一般为矩形，设其宽度为b ，水舌 厚度为K2H0，K2 为堰顶水流的水股收缩系数。则 11断面的面积为 ，通过的流量为令 ， 称为堰的流量系数，则 堰流的基本公式 6 6对于薄壁堰、实用堰可推导出一样形式的流量公 式，只是流量系数所代表的数值有所不同。7 7如果下游水位较高，影响到11断面的水流条件 时，则在相同水头H时，其过流量Q将小于右式的 计算值，这时称为淹没出流。用淹没系数s反映 其影响 当堰顶存在边墩或闸墩时, 即堰顶宽度小于上游河 渠宽度时，过堰水流在平面
3、上受到横向约束，流 线将出现横向收缩，使水流的有效宽度小于实际 的堰顶净宽，局部水头损失hj增大，过堰流量将 有所减小。用侧收缩系数1反映其影响 8 8研究堰流的过水能力，关键在于基本公式中几个 系数的确定，但影响流量系数、侧向收缩系数和 淹没系数的因素是很复杂的，不同类型的堰流， 系数选取也是不同的，可参见相关资料。9 9薄壁堰溢流堰顶厚度/H0.67时，属于薄壁堰流。 由于薄壁堰流具有稳定的水头流量关系，因此 ，常被作为水力模型实验和野外测量中的一种有 效易行的量水设备。 根据其堰口形状，薄壁堰又可分为矩形薄壁堰、 三角形薄壁堰、梯形薄壁堰和比例薄壁堰。 10101111矩形薄壁堰流无侧收
4、缩、自由出流时的流量计算公式为便于使用直接测得的堰上水头H计算流量，可将 式中行近流速水头的影响归集于流量系数中一并 考虑，即改写上式为 ，称为包含行近流速水头影响在内的 流量系数，可按下列经验公式计算： 巴赞（Bazin）公式1212适用范围为：H = 0.10.6 m，堰宽b = 0.22.0 m 及H/ P12 其中：H为堰上水头，P1为上游堰高，均以m计。 当下游水位超过堰顶、并在堰下游形成淹没水流 时，下游水位将影响过堰流量，形成淹没出流 。 淹没出流时，下游水位波动很大，使过堰流量不 稳定。因此，用来测量流量的薄壁堰不宜在淹没 情况下工作。 13131414直角三角形薄壁堰流当所测
5、流量较小时，若用矩形薄壁堰测量，则水 头过小，测量误差很大。改为三角形薄壁堰后， 增大了堰上水头，故可提高小流量的测量精度。 在流量小于100l/s时，宜用三角薄壁堰作为量水堰 。 常用的三角形薄壁堰多为直角三角形薄壁堰 。其 流量可按下式计算式中：H以m计，Q以m3/s计。 适用范围为： H=0.050.25m 1515另一个较为精确的经验公式为适用范围为： H=0.060.55m 建议：在H=0.050.25m时，采用前式，在 H=0.250.55m时采用上式。1616说明：当上述薄壁堰作为量水设备时，测量水头 H 的位置应选在上游距堰板约为（35）H的距 离处。此外，为了减小水面波动，提高量测精度 ，在上游水槽中应设置平水栅 。1717
