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1、第八章 堰 流 及 闸 孔 出 流81 有一无侧收缩的矩形薄壁堰，上游堰高P1为0.5m，堰宽L为0.8m，堰顶水头H为0.6m，下游水位不影响堰顶出流。求通过的流量。 解：无侧收缩 则 下游水位不影响堰顶出流， 则 1藤蔓课堂矩形薄壁堰流量系数2藤蔓课堂 82 某河流中有单孔溢流坝如图所示。剖面按WES曲线设计。已知：筑坝处河底高程为12.20m，坝顶高程为20.00m，上游设计水位高程为21.31m，下游水位高程为16.35m，坝前河道近似矩形，河宽B为100m，边墩头部呈弧形。试求上游为设计水位时，通过流量Q为100m3/s所需的堰顶宽度？3藤蔓课堂解：由已知数据可得： 为高坝，可忽略行
2、近流速水头， 4藤蔓课堂当 时，流量系数为 。对边墩头部呈圆弧形，形状系数无闸墩取 故侧收缩系数 非淹没取 流量 5藤蔓课堂 解此方程 故 6藤蔓课堂83 某电站溢洪道拟采用曲线实用堰，今已知： (1)溢流坝上游设计水位高程为267.85m； (2)设计流量 为 ； (3)相应的下游水位高程为 ； (4)筑坝处河底高程为 ； (5)上游河道近似三角形断面，水面宽B为 。 已确定溢流坝作成三孔，每孔净宽b为16m；闸墩头部为半圆形；边墩头部为圆弧形。要求: (1) 设计堰的剖面形状，确定堰顶高程； (2) 当上游水位高程分别是267.0m及269.0m时，所设计的堰剖面通过的流量各为多少（下游水
3、位低于堰顶）？ (3) 当通过流量Q为6000 时，计算所需的上游水位高程。7藤蔓课堂解： (一）设计堰的剖面形状，确定堰顶高程 1 根据已知资料计算设计水头 （1）对WES剖面，先假设为高堰，即 ， 取 ， ， （非淹没） 侧收缩系数 （2） 式中已知： 8藤蔓课堂 边墩形状系数 2型闸墩在 时 ， 代入式（2）得 ， （3） 代（3）式入（1）式得 用试算法由上式求得 堰顶高程为 9藤蔓课堂验证前面的假定是否正确：上游堰高 流量系数 =0.052是正确的。 又 下游水位低于堰顶，为自由出流。取 是正确的。10藤蔓课堂2 设计堰的剖面形状采用WES剖面， 堰顶O点上游三圆弧的半径及水平坐标值
4、为：BO圆弧段： 11藤蔓课堂OC曲线段：曲线方程为 即 (4) 按（）式算得的坐标值列于下表： x123456789y0.0450.1620.3430.5850.8831.2381.6452.112.62110111214161820222426283.1853.8004.6205.9357.5989.44811.48213.69516.08718.65421.39612藤蔓课堂根据表中数值绘得堰顶曲线如解图所示。 值线段：取坡度 ，则 确定的坐标： 又 故有 13藤蔓课堂即 反弧半径按下式计算： 式中：上游水位差 代入（5）式得 14藤蔓课堂取 反弧圆心点O的坐标为： D点的坐标：E的坐标
5、：15藤蔓课堂剖面图见解8-3图（二）当上游水位高程分别是267.0m及269.0m时，所设计的堰剖面通过的流量。上游水位为267.0m时，运行水头H为： 而 故 ，查图 8-12得 ，则 下游水位低于堰顶。为非淹没出流 16藤蔓课堂17藤蔓课堂取查图8-14得 ,则 故 当上游水位为269.0m时： 18藤蔓课堂而 故 ,查图8-12 得 则 取 , 则 19藤蔓课堂（三）当通过流量为6000 时，计算所需的上游水位高程。此时的运行水头为 （6）取 代入（6）式，用试算法得初值 20藤蔓课堂 查图8-12 得 代入（6）式，由此再算得 ， 取 注意到 ，即 ，故上游水位高程为 21藤蔓课堂
6、84 某灌溉进水闸为3孔，每孔宽为10m；闸墩头部为半圆形，闸墩厚为3m；边墩头部为圆弧形，边墩计算厚度为2m；闸前行进流速 ；其它数据如图所示。试确定相应于不同下游水位时过闸流量： （1）下游水位高程为17.75m （2） 下游水位高程为16.70m 解： （一）当下游水位高程为17.75m时： 堰型： ， 22藤蔓课堂因 ，故该水闸为宽顶堰流流态： 水流为淹没出流 由此查表84得 流量系数： 23藤蔓课堂侧收缩系数 中孔 边孔 24藤蔓课堂取加权平均值 流量 （二）当下游水位高程为16.70m时 ，为自由出流 25藤蔓课堂取 则 26藤蔓课堂 85 某拦河闸共9孔，每孔宽为14m；闸墩厚d
7、为3.5m，闸墩头部为圆形，边墩迎水面为圆弧形，圆弧半径r=5m，计算厚度为3m；闸前水位高程为18m；闸底板高程为6m；闸前行近流速v0为3m/s；下游水位不影响出流。试确定闸门全开时的过闸流量。题 85图27藤蔓课堂解：该水闸当闸门全开时可按无坎宽顶堰计算，水头 因下游水位不影响出流，可视为自由出流，即 流量系数对多孔闸采用加权平均值：中孔流量系数 : 28藤蔓课堂查表85得 边孔流量系数 : 查表85得 加权平均值 29藤蔓课堂流量 30藤蔓课堂 86 一具有水平顶的堰，各部分尺寸如图示（图中单位为米）。试求： (1) 判断堰的类型。 (2)计算通过堰的流量。解： (一）判断堰的类型：
8、为宽顶堰 31藤蔓课堂(二）计算流量： 为低堰，要考虑行进流速的影响。但流量未知，因此要采用逐步近似计算法。 首先假设 查表82得淹没系数 32藤蔓课堂流量系数 侧收缩系数 33藤蔓课堂第一次近似计算流量：34藤蔓课堂第二次近似计算流量： , 为淹没出流。查表82 得 35藤蔓课堂第三次近似计算流量： ,淹没出流。查表82 得再计算流量就与第三次相接近，故取 36藤蔓课堂8- 7 某水利枢纽设平底冲沙闸，用弧形闸门控制流量。闸孔宽b为10m，弧门半径R为15m，门轴高程为16.0m，上游水位高程为18.0m，闸底板高程为6.0m。试计算：闸孔开度e为2m，下游水位高程为8.5m及14.0m时，
9、通过闸孔的流量（不计行近流速的影响）。 题 87图37藤蔓课堂解：（一）求当下游水位为8.5m时的流量因不计行进流速 的影响，可取 ，为闸孔出流 门轴高 38藤蔓课堂弧形闸门的流量系数为判别闸下是否淹没：弧形闸门的垂直收缩系数 由 ，查表88得 则 39藤蔓课堂故 当下游水位高程为8.5m时，下游水深 因 ，故闸下游为自由出流 40藤蔓课堂流量 （二）求当下游水位高程为14m时的流量 ，闸下游为淹没出流淹没系数 潜流比 查图834得淹没系数 流量 41藤蔓课堂 8-8 某平底水闸，采用平板闸门。已知：水头H为4m，闸孔宽b为5m，闸门开度e为1m，行近流速v0为1.2m/s。试求下游为自由出流
10、时的流量。解： ，为闸孔出流 流量系数： 流量： 42藤蔓课堂 8-9 在底宽b1为6.8m，边坡系数m为1的梯形渠道中，设置有两孔水闸，用平板闸门控制流量。闸坎高度为零，闸孔为矩形断面，闸墩头部为半圆形，墩厚d为0.8m；边墩头部为矩形。试求闸孔开度e为0.6m、闸前水深H为1.6m时，保证通过流量Q为9m3/s所需的闸宽B（下游为自由流） 。题 89图43藤蔓课堂解： ，为闸孔出流 平板闸门流量系数为由 44藤蔓课堂得 故 45藤蔓课堂 8-10 实用堰顶部设平板闸门以调节上游水位。闸门底缘的斜面朝向上游倾斜角为60。试求所需的闸孔开度e。已知：流量Q为30m3/s，堰顶水头H为3.6m，闸孔净宽b为5m（下游水位低于堰顶，不计行近流速）。解： 对闸底坎为曲线实用堰型闸孔出流流量系数按下列经验公式计算 46藤蔓课堂由 得 即 解以上方程得 取 47藤蔓课堂 811 一溢流坝为曲线型实用堰，今在坝顶设弧形闸门。已知：上游水头H为3m，闸孔净宽b为5m，下游为自由出流，不计行近流速。试求闸孔开度e为0.9m时的流量。题 811图48藤蔓课堂解： ，为闸孔出流 对曲线形实用堰顶弧形闸门的流量系数 值查表89得 则流量 49藤蔓课堂Thank you for coming!50藤蔓课堂
