第八章 堰 流 及 闸 孔 出 流8—1 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 8—2 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 8—3 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为：•BO圆弧段： 11藤蔓课堂 OC曲线段：•曲线方程为 •即 (4) •按（４）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ＯＣ如解８－３图所示。
ＣＤ值线段：•取坡度 ，则 •确定Ｃ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：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 8—4 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8—4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 8—5 某拦河闸共9孔，每孔宽为14m；闸墩厚d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Δ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 8—5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8—5得 •边孔流量系数 : •查表8—5得 •加权平均值 29藤蔓课堂 •流量 30藤蔓课堂 8—6 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： 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8—2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8—2 得 35藤蔓课堂 •第三次近似计算流量： ,淹没出流查表8—2 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，通过闸孔的流量（不计行近流速的影响） 题 8—7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8—8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8—34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 8—9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 8—11 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 8—11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8—9得 •则流量 49藤蔓课堂 Thank you for coming!50藤蔓课堂 。