堰流的基本型式与基本计算公式

杜 伟，朱国锋

( 黑龙江省农垦经营红兴隆管理局水务局，黑龙江 友谊155811)

在大坝和闸坝水工设计中，我们常常会遇到设计堰体并选取适合的堰流形式。作为农垦系统的灌排水工程及水库工程中，也常遇到堰体设计问题，本文简述堰流的基本概念与计算的基本公式。

1 堰流的概念

堰流是水流受堰体或两侧边墙束窄的阻碍，上游水位壅高，水流经过堰顶溢流下泄，其溢流水面上缘不受任何约束而为连续的自由降落水面的水流状态。当下游水位超过堰顶并影响其过流能力时为淹没堰流，否则为非淹没堰流。如堰顶宽度小于上游引渠宽度或堰顶设有边墩和闸墩等，引起水流的横向收缩，降低了过水能力，这种堰流叫做有侧收缩堰流，反之为无侧收缩堰流。

2 堰体水流形态与类型

过堰水流的形态通常根据堰体厚度δ 与堰上水头H 的比值的不同而分为3 种类型即:薄壁堰流δ/H ＜0.67;实用堰流，0.67 ＜δ/H ＜2.5;宽顶堰流，2.5 ＜δ/H ＜10，见图1。

图1 堰流类型

3 计算公式的代表符号

H 和z 分别为堰上水头和落差。

H0和z0分别为用来水流速加以修正的堰上水头和落差，

来水流速v0取其等于建筑物前面的平均流速，即按公式来定，其中ω 为全部水流的水流断面面积，见图2。

P1和P 分别为上游一同堰壁高度和下游一面堰壁高度。

b 为堰宽( 堰槛长度) 。

图2 断面A－A 代表符号

4 适用各种堰的基本公式

式中:m 为流量系数，对于每一种类型的堰，以及堰的的条件不同时，流量系数值均不同。

来水流速v0，侧收缩和下游方面的回淹对流量Q 的大小起着重大的影响。假如下游方面有回淹现象，则堰利润留成为淹没堰，淹没堰不同于不淹没堰，在后者的情况下，下游自由水面的水位相当低，对出流并无影响。

在作初步计算时，不淹没堰的系数m 之值可以采用下述各值:

1) 薄壁堰m=0.42。

2) 无真空的实用断面堰m=0.45。

3) 有真空的实用断面堰m=0.50。

4) 宽顶堰m=0.354。

图3 确定每1 m长的堰上流量图的曲线图

表1 算得的每1 m宽堰上的流量值(即单宽流量)

［1］原苏联п. г. 基谢列夫. 水力计算手册［S］. 北京:电力工业出版社，1957.

［2］崔宗培，徐乾清，吴以鳌，等. 中国水利百科全书［M］. 北京:水利电力出版社，1990.