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堰流及闸孔出流

水利工程中为了泄水或引水，常修建水闸或溢流坝等建筑物，以控制河流或渠道的水位及流量。

水流受闸门控制而

从建筑物顶部与闸

门下缘间孔口流出

时，这种水流状态

叫做闸孔出流。

当顶部闸门完全开

启，闸门下缘脱离水面，闸门对水流不起控制作用时，水流从建筑物顶部自由下泄，这种水流状态称为堰流。;

堰流和闸孔出流是两种不同的水流现象。

堰流与闸孔出流也存在着许多共同点。首先，堰流和闸孔出流都是因水闸或溢流坝等建筑物壅高了上游水位，在重力作用下形成的水流运动。其次，这两种水流都是在较短的距离内流线发生急剧弯曲，离心惯性力对建筑物表面的压强分布及建筑物的过水能力均有一定影响。

其出流过程的能量损失主要是局部损失。

;闸底坎平顶堰时

为闸孔出流；

为堰流；

闸底坎为曲线型堰流时

为闸孔出流；

为堰流；

式中：e为闸孔开度；H为从堰顶算起的闸前水深。

;8-1堰流的类型及计算公式

一、堰流的类型

水利工程中常根

据不同的建筑材

料和使用要求作

成不同的堰。堰

坎外形及厚度不

同其能量损失

及过水能力也

会不同。;

工程上通常按照堰坎厚度δ与堰上水头H的

比值大小及水流的特征将堰流分作：

1．薄壁堰流：即。

2．实用堰：即。

3．宽顶堰流：即。

;8-2薄壁堰流的水力计算

薄壁堰流具有稳定的水头和流量关系，因此常作为水力模型试验或野外测量中一种有效的量水工具。常用的薄壁堰顶部过水断面常作成矩形或三角形，分别称为：

一、矩形薄壁堰流

薄壁堰流由于具有稳定的水头和流量关系，因此，常作为水力模型试验或外测量中一种有效的量水工具。有些临时性的挡水建筑，如叠梁闸门（见图8-4）也可近似作薄壁堰流计算。;另外，工程上广泛应用的曲线型实用堰，其外形一般按照矩形薄壁堰流水舌缘曲线设计。所以，薄壁堰流的研究是具有实际意义的。

常用的薄壁堰，堰坎顶部的过水断面常作成矩形或三角形，分别称为薄壁堰或三角形薄壁堰。

;

一矩形薄壁堰流

实验证明：当矩形薄壁堰流为无侧收缩，自由出流时，水流最为稳定，测量精度也较高。所以用来量水的矩形薄壁堰应使上游梁宽与堰宽相同；下游水位低于堰顶。此外为了保证堰为自由出流，还应满足：;1.堰上水头不宜过小（一般应使H2.5厘米），否则溢流水舌受表面张力作用，使出流很不稳定。

2.水舌下面的空间与大气相通。否则由于溢流水舌把空气带走，压强降低，水舌下面形成局部真空。这种出流也是不稳定的。

;图8-5是实验室中测得的无测收缩，非淹没矩形薄壁堰自由出流的水舌形状。;无测收缩，非淹没矩形薄壁堰的流量按（8-1）式计算，即

??

为了便于根据直接测出的水头来计算流量，可改写（8-1）式，把行近流速的影响包括在流量系数中去：

;

令??????????????????????????????????????

则得?????????????????????????????????????????????????????????????（8-2）

式中，包括行近流速影响的流量系数m0可按下列经验公式计算

?????????????????????????????????????????????????????????????????????（8-3）

式中P1为上游堰高，H及P1均以米计。上式用于H≥0.025米，≤2及P1≥0.3米条件下。

;二直角三角形薄壁堰流

当所需测量的流量较小（例如Q0.1米3/秒）时，若应用矩形薄壁堰流则水头过小，误差增大。一般可改用直角三角形薄壁堰（图8-6），其计算公式为

????????????????Q=C0H5/2