堰流的基本型式與基本計(jì)算公式

杜 偉，朱國(guó)鋒

( 黑龍江省農(nóng)墾經(jīng)營(yíng)紅興隆管理局水務(wù)局，黑龍江 友誼155811)

在大壩和閘壩水工設(shè)計(jì)中，我們常常會(huì)遇到設(shè)計(jì)堰體并選取適合的堰流形式。作為農(nóng)墾系統(tǒng)的灌排水工程及水庫工程中，也常遇到堰體設(shè)計(jì)問題，本文簡(jiǎn)述堰流的基本概念與計(jì)算的基本公式。

1 堰流的概念

堰流是水流受堰體或兩側(cè)邊墻束窄的阻礙，上游水位壅高，水流經(jīng)過堰頂溢流下泄，其溢流水面上緣不受任何約束而為連續(xù)的自由降落水面的水流狀態(tài)。當(dāng)下游水位超過堰頂并影響其過流能力時(shí)為淹沒堰流，否則為非淹沒堰流。如堰頂寬度小于上游引渠寬度或堰頂設(shè)有邊墩和閘墩等，引起水流的橫向收縮，降低了過水能力，這種堰流叫做有側(cè)收縮堰流，反之為無側(cè)收縮堰流。

2 堰體水流形態(tài)與類型

過堰水流的形態(tài)通常根據(jù)堰體厚度δ 與堰上水頭H 的比值的不同而分為3 種類型即:薄壁堰流δ/H ＜0.67;實(shí)用堰流，0.67 ＜δ/H ＜2.5;寬頂堰流，2.5 ＜δ/H ＜10，見圖1。

圖1 堰流類型

3 計(jì)算公式的代表符號(hào)

H 和z 分別為堰上水頭和落差。

H0和z0分別為用來水流速加以修正的堰上水頭和落差，

來水流速v0取其等于建筑物前面的平均流速，即按公式來定，其中ω 為全部水流的水流斷面面積，見圖2。

P1和P 分別為上游一同堰壁高度和下游一面堰壁高度。

b 為堰寬( 堰檻長(zhǎng)度) 。

圖2 斷面A－A 代表符號(hào)

4 適用各種堰的基本公式

式中:m 為流量系數(shù)，對(duì)于每一種類型的堰，以及堰的的條件不同時(shí)，流量系數(shù)值均不同。

來水流速v0，側(cè)收縮和下游方面的回淹對(duì)流量Q 的大小起著重大的影響。假如下游方面有回淹現(xiàn)象，則堰利潤(rùn)留成為淹沒堰，淹沒堰不同于不淹沒堰，在后者的情況下，下游自由水面的水位相當(dāng)?shù)?，?duì)出流并無影響。

在作初步計(jì)算時(shí)，不淹沒堰的系數(shù)m 之值可以采用下述各值:

1) 薄壁堰m=0.42。

2) 無真空的實(shí)用斷面堰m=0.45。

3) 有真空的實(shí)用斷面堰m=0.50。

4) 寬頂堰m=0.354。

圖3 確定每1 m長(zhǎng)的堰上流量圖的曲線圖

表1 算得的每1 m寬堰上的流量值(即單寬流量)

［1］原蘇聯(lián)п. г. 基謝列夫. 水力計(jì)算手冊(cè)［S］. 北京:電力工業(yè)出版社，1957.

［2］崔宗培，徐乾清，吳以鰲，等. 中國(guó)水利百科全書［M］. 北京:水利電力出版社，1990.