前进主要内容 堰流与闸孔出流堰流与闸孔出流的判别堰流的分类堰流的基本公式薄壁堰流的水力计算实用堰流的水力计算宽顶堰流的水力计算堰流水力计算实例闸孔出流的基本公式底坎为宽顶堰型的闸孔出流底坎为曲线型实用堰的闸孔出流结束闸孔出流水力计算实例既能挡水，又能过水的水工建筑物，称为 堰 。
堰 流闸孔出流堰流不受闸门控制水面为一条光滑的曲线，而闸孔出流受闸门的控制水面在闸门处不连续。
都是上游壅水，水流在重力作用下运动，
将势能转化为动能的过程；
都是急变流，能量损失主要是局部水头损失。
返回堰、闸水流的判别
H e
H e
堰 流闸孔出流
0.75eH?
0.75eH? 0.65eH?
0.65eH?
返回堰流的分类堰的 外形及厚度 不同，其能量损失及过水能力也会不同堰高 P1 堰高 P2
堰顶厚度 δ
δ
堰顶厚度
δ
堰顶厚度堰宽 b
堰顶水头 H H
H
按 δ/H分类
δ/H<0.67 薄壁堰流
0.67<δ/H<2.5 实用堰流
2.5<δ/H<10 宽顶堰流曲线形折线形有坎无坎前进按下游水位是否对过堰水流有顶托阻水的影响自由堰流淹没堰流按有无侧向收缩无侧收缩堰流 b=B
有侧收缩堰流 b≠B
返回堰流的基本公式应用能量方程式可推得
3 2
10 2sQ m b g H
过堰流量堰宽堰顶全水头
2
0
0 2
VHH
g
H
V0
流量系数侧收缩系数淹没系数
1 11s
水力计算类型计算过堰流量 Q
计算堰上水头 H
设计堰宽 b
返回薄壁堰流的水力计算薄壁堰流具有稳定的水头和流量的关系，常作为水力模型或野外测量中一种有效的量水工具。
当矩形薄壁堰无侧收缩，自由出流时，水流最为稳定，测量精度也较高；
堰上水头不宜过小（应大于
2.5m）；
水舌下面的空间通气良好；
H
三角形薄壁堰适用于小流量的量测；
直角三角形薄壁堰的计算公式可简化为
5 2
0Q C H?
返回实用堰流的水力计算剖面形状设计克里格 —— 奥菲采洛夫剖面
WES剖面渥奇剖面
Hd
前进淹没条件,0
2
0
0.15
2
sh
H
P
H
实用堰系数确定
WES堰 md=0.502； 克 — 奥堰 md=0.49；
0
1 1 2 [ ( 1 ) ]aP
HK n K
nb
H hs
ht
3 2
102sQ m b g H
返回宽顶堰流的水力计算 流量系数
1
1
11
3
0,32 0,01
0,46 0,75
0 3,3,0,32
P
Hm
P
H
PP
m
HH
时
1
1
11
3
0,3 6 0,0 1
1,2 1,5
0 3,3,0,3 6
P
Hm
P
H
PP
m
HH
时淹没条件
00.8shH?
hs
侧收缩系数
0 4
1
13
1 (1 )
0,2
bb
BBP
H
3 2102sQ m b g H
返回例题 1：如图所示直角进口堰，堰顶厚度 δ=5m，堰宽与上游矩形渠道宽度相同,b=1.28m，求过堰流量。
P1=0.5m
H=0.85m
ht=1.12m解,（ 1）判别堰型
5 5,8 80,8 5H 所以该堰为宽顶堰
（ 2）确定系数
1 0,5 0,5 9 30,8 5PH
1
1
3
0,3 2 0,0 1 0,3 4 6 6
0,4 6 0,7 5
P
Hm
P
H
1 1Bb
2
0
0,7 3 0,8 1s s t sh h h PH H H
（ 3）第一次近似计算流量设 H01=H=0.85m
3322 310 2 0,3 4 6 6 1,2 8 1 9,6 0,8 5 1,5 4 /Q m b g H m s
前进
（ 4）第二次近似计算流量
3322 32 0 22 0,3 4 6 6 1,2 8 1 9,6 0,8 9 1,6 5 /Q m b g H m s
2 22
01 1
02
0
1,5 40,8 5 0,8 9
2 2 1 9,6 (1,2 8 1,3 5 )
V QH H H m
g g A
3322 33 0 32 0,3 4 6 6 1,2 8 1 9,6 0,9 0 1,6 8 /Q m b g H m s
2 22
02 2
03
0
1,6 50,8 5 0,9 0
2 2 1 9,6 (1,2 8 1,3 5 )
V QH H H m
g g A
（ 5）第三次近似计算流量
32
3
1,6 8 1,6 5 1,7 9 %
1,6 8
QQ
Q
符合要求
（ 6）验证出流形式 2
0 3 0 3
0,6 8 9 0,8sth h PHH
仍为自由出流，故所求流量为 1.68m3/s。
前进例题 2：如图所示直角进口堰，堰顶厚度 δ=5m，堰宽与上游矩形渠道宽度相同,b=1.28m，求过堰流量。
P1=0.5m
H=0.85m
ht=1.3m解,（ 1）判别堰型
5 5,8 80,8 5H 所以该堰为宽顶堰
（ 2）确定系数
1 0,5 0,5 9 30,8 5PH
1
1
3
0,3 2 0,0 1 0,3 4 6 6
0,4 6 0,7 5
P
Hm
P
H
1 1Bb
2
0
0,9 4 0,8s s th h h PH H H
（ 3）第一次近似计算流量
3322 31 1 0 12 0,7 0,3 4 6 6 1,2 8 1 9,6 0,8 5 1,0 8 /sQ m b g H m s
设 H01=H=0.85m,查表 8.2得 σs1=0.70
01
0,9 4shH?
前进
（ 4）第二次近似计算流量
3322 32 2 0 22 0,7 8 0,3 4 6 6 1,2 8 1 9,6 0,8 7 1,2 4 /sQ m b g H m s
查表 8.2得 σs2=0.78
02
0,9 2shH?
2 22
01 1
02
0
1,0 80,8 5 0,8 7
2 2 1 9,6 (1,2 8 1,3 5 )
V QH H H m
g g A
（ 5）第三次近似计算流量
3322 33 3 0 32 0,8 2 0,3 4 6 6 1,2 8 1 9,6 0,8 8 1,3 3 /sQ m b g H m s
查表 8.2得 σs3=0.82
03
0.91shH?
2 22
02 2
03
0
1,2 40,8 5 0,8 8
2 2 1 9,6 (1,2 8 1,3 5 )
V QH H H m
g g A
前进
（ 6）第四次近似计算流量
3322 34 4 0 32 0,8 2 0,3 4 6 6 1,2 8 1 9,6 0,8 8 1,3 3 /sQ m b g H m s
查表 8.2得 σs4=0.82
04
0.91shH?
22 2
0 3 3
04 22
0
1,3 30,8 5 0,8 8
2 2 1 9,6 (1,2 8 1,3 5 )
VQH H H m
g g A
43
4
1,3 3 1,3 3 0
1,3 3
QQ
Q
符合要求，故所求流量为 1.33m3/s。
返回闸孔出流的基本公式
02sQ b e g H
过闸流量闸宽闸孔全水头
2
0
0 2
VHH
g
流量系数淹没系数
H e
ht
取决于闸底坎的形式、闸门的类型和闸孔的相对开度 e/H值。
闸门开启高度返回底坎为宽顶堰型的闸孔出流自由出流 —— 水跃在临界式或远离式位置处淹没出流 —— 水跃在淹没式位置处
i1=0
K Kh
t
c
c
流量系数
0,6 0 0,1 7 6 eH平板闸门弧形闸门 ( 0,9 7 0,8 1 ) ( 0,5 6 0,8 1 )
1 8 0 1 8 0
e
H
淹没系数
02sQ b e g H
查图 8.34
前进例题：矩形渠道中修建一水闸，采用平板闸门，闸底板与渠底齐平，闸孔宽等于 3m，已知行近流速 v0=0.8m/s，闸前水深 H=5m，闸门开启高度 e=1.0m，下游水深 ht=3.5m，求过闸流量。
解：（ 1）判别是堰闸出流
1 0,2 0,6 5
5
e
H
故为闸孔出流
（ 2）确定流量系数 0,6 0 0,1 7 6 0,5 6e
H
（ 3）设下游为自由出流，计算过闸流量
302 0,5 6 1 3 1 9,6 5,0 3 1 6,6 8 /Q e b g H m s
htH hc
2 2
0
0
0.85 5.03
2 19.6
VH H m
g
前进
（ 4）判别出流是否淹没 0.2e
H?
由 查表 8.7得
2 0.6 20
则收缩断面水深
2 0,6 2 1 0,6 2ch e m
hc的共轭水深
2
3
2
3
8
( 1 1 )
2
0.62 8 5.56
( 1 1 ) 2.9
2 9.8 0.62
c
c
c
h q
h
gh
m
因 ht=3.5m，故,闸孔为淹没出流
cthh
由潜流比,查图 8.34得3.5 2.9 0.286
5 2.9
tc
c
hh
Hh
0.72s
所以通过闸孔的流量为
0
3
2
0,72 0,56 1 3 19,6 5,03
12,0 1 /
sQ e b gH
ms
返回底坎为曲线型实用堰的闸孔出流
H
e02Q b e g H
流量系数
0,6 5 0,1 8 6 (0,2 5 0,3 7 5 ) c o seeHH平板闸门弧形闸门 查表 8.9
前进例 1：某水库溢流坝，采用曲线型堰，堰顶厚度为 5m，共
5孔，每孔净宽为 7m，坝顶设弧形闸门。试求坝顶水头 H
为 5m，各孔均匀开启，开度为 1m时，通过闸孔的流量
（不计行近流速水头，下游为自由出流）。
解,（ 1）判别堰型 5 15H 所以该堰为实用堰
（ 2）判别堰闸出流 1 0,2 0,7 5
5
e
H
所以为闸孔出流
（ 3）确定系数 由表 8.9查得闸孔流量系数 0.667
（ 4）计算过闸孔流量
32 0,6 6 7 5 7 1 1 9,6 5 2 3 1 /Q b e g H m s
所以该工况下，通过闸孔的流量为 231m3/s。
水库调度图 水库放水时间计算 前进水库调度图
H（ m）
Q（ m3/s）
e=1m
e=2m
e=0.5m
e=1.5m
前进水库放水时间的计算水库是用来蓄洪水的，在洪水到达之前有时需将水库中的水放掉，这就需要计算放水所需要的时间。
△ H
H
Q0
Q
2Q eb g H库水位不变时
2Q eb g H库水位下降△ H时依水量平衡：
02e b g H t Q t H
水库的水面面积，
随水库水位而变
02
Ht
e b g H Q?
i
tt
返回
堰 流闸孔出流堰流不受闸门控制水面为一条光滑的曲线，而闸孔出流受闸门的控制水面在闸门处不连续。
都是上游壅水，水流在重力作用下运动，
将势能转化为动能的过程；
都是急变流，能量损失主要是局部水头损失。
返回堰、闸水流的判别
H e
H e
堰 流闸孔出流
0.75eH?
0.75eH? 0.65eH?
0.65eH?
返回堰流的分类堰的 外形及厚度 不同，其能量损失及过水能力也会不同堰高 P1 堰高 P2
堰顶厚度 δ
δ
堰顶厚度
δ
堰顶厚度堰宽 b
堰顶水头 H H
H
按 δ/H分类
δ/H<0.67 薄壁堰流
0.67<δ/H<2.5 实用堰流
2.5<δ/H<10 宽顶堰流曲线形折线形有坎无坎前进按下游水位是否对过堰水流有顶托阻水的影响自由堰流淹没堰流按有无侧向收缩无侧收缩堰流 b=B
有侧收缩堰流 b≠B
返回堰流的基本公式应用能量方程式可推得
3 2
10 2sQ m b g H
过堰流量堰宽堰顶全水头
2
0
0 2
VHH
g
H
V0
流量系数侧收缩系数淹没系数
1 11s
水力计算类型计算过堰流量 Q
计算堰上水头 H
设计堰宽 b
返回薄壁堰流的水力计算薄壁堰流具有稳定的水头和流量的关系，常作为水力模型或野外测量中一种有效的量水工具。
当矩形薄壁堰无侧收缩，自由出流时，水流最为稳定，测量精度也较高；
堰上水头不宜过小（应大于
2.5m）；
水舌下面的空间通气良好；
H
三角形薄壁堰适用于小流量的量测；
直角三角形薄壁堰的计算公式可简化为
5 2
0Q C H?
返回实用堰流的水力计算剖面形状设计克里格 —— 奥菲采洛夫剖面
WES剖面渥奇剖面
Hd
前进淹没条件,0
2
0
0.15
2
sh
H
P
H
实用堰系数确定
WES堰 md=0.502； 克 — 奥堰 md=0.49；
0
1 1 2 [ ( 1 ) ]aP
HK n K
nb
H hs
ht
3 2
102sQ m b g H
返回宽顶堰流的水力计算 流量系数
1
1
11
3
0,32 0,01
0,46 0,75
0 3,3,0,32
P
Hm
P
H
PP
m
HH
时
1
1
11
3
0,3 6 0,0 1
1,2 1,5
0 3,3,0,3 6
P
Hm
P
H
PP
m
HH
时淹没条件
00.8shH?
hs
侧收缩系数
0 4
1
13
1 (1 )
0,2
bb
BBP
H
3 2102sQ m b g H
返回例题 1：如图所示直角进口堰，堰顶厚度 δ=5m，堰宽与上游矩形渠道宽度相同,b=1.28m，求过堰流量。
P1=0.5m
H=0.85m
ht=1.12m解,（ 1）判别堰型
5 5,8 80,8 5H 所以该堰为宽顶堰
（ 2）确定系数
1 0,5 0,5 9 30,8 5PH
1
1
3
0,3 2 0,0 1 0,3 4 6 6
0,4 6 0,7 5
P
Hm
P
H
1 1Bb
2
0
0,7 3 0,8 1s s t sh h h PH H H
（ 3）第一次近似计算流量设 H01=H=0.85m
3322 310 2 0,3 4 6 6 1,2 8 1 9,6 0,8 5 1,5 4 /Q m b g H m s
前进
（ 4）第二次近似计算流量
3322 32 0 22 0,3 4 6 6 1,2 8 1 9,6 0,8 9 1,6 5 /Q m b g H m s
2 22
01 1
02
0
1,5 40,8 5 0,8 9
2 2 1 9,6 (1,2 8 1,3 5 )
V QH H H m
g g A
3322 33 0 32 0,3 4 6 6 1,2 8 1 9,6 0,9 0 1,6 8 /Q m b g H m s
2 22
02 2
03
0
1,6 50,8 5 0,9 0
2 2 1 9,6 (1,2 8 1,3 5 )
V QH H H m
g g A
（ 5）第三次近似计算流量
32
3
1,6 8 1,6 5 1,7 9 %
1,6 8
Q
符合要求
（ 6）验证出流形式 2
0 3 0 3
0,6 8 9 0,8sth h PHH
仍为自由出流，故所求流量为 1.68m3/s。
前进例题 2：如图所示直角进口堰，堰顶厚度 δ=5m，堰宽与上游矩形渠道宽度相同,b=1.28m，求过堰流量。
P1=0.5m
H=0.85m
ht=1.3m解,（ 1）判别堰型
5 5,8 80,8 5H 所以该堰为宽顶堰
（ 2）确定系数
1 0,5 0,5 9 30,8 5PH
1
1
3
0,3 2 0,0 1 0,3 4 6 6
0,4 6 0,7 5
P
Hm
P
H
1 1Bb
2
0
0,9 4 0,8s s th h h PH H H
（ 3）第一次近似计算流量
3322 31 1 0 12 0,7 0,3 4 6 6 1,2 8 1 9,6 0,8 5 1,0 8 /sQ m b g H m s
设 H01=H=0.85m,查表 8.2得 σs1=0.70
01
0,9 4shH?
前进
（ 4）第二次近似计算流量
3322 32 2 0 22 0,7 8 0,3 4 6 6 1,2 8 1 9,6 0,8 7 1,2 4 /sQ m b g H m s
查表 8.2得 σs2=0.78
02
0,9 2shH?
2 22
01 1
02
0
1,0 80,8 5 0,8 7
2 2 1 9,6 (1,2 8 1,3 5 )
V QH H H m
g g A
（ 5）第三次近似计算流量
3322 33 3 0 32 0,8 2 0,3 4 6 6 1,2 8 1 9,6 0,8 8 1,3 3 /sQ m b g H m s
查表 8.2得 σs3=0.82
03
0.91shH?
2 22
02 2
03
0
1,2 40,8 5 0,8 8
2 2 1 9,6 (1,2 8 1,3 5 )
V QH H H m
g g A
前进
（ 6）第四次近似计算流量
3322 34 4 0 32 0,8 2 0,3 4 6 6 1,2 8 1 9,6 0,8 8 1,3 3 /sQ m b g H m s
查表 8.2得 σs4=0.82
04
0.91shH?
22 2
0 3 3
04 22
0
1,3 30,8 5 0,8 8
2 2 1 9,6 (1,2 8 1,3 5 )
VQH H H m
g g A
43
4
1,3 3 1,3 3 0
1,3 3
Q
符合要求，故所求流量为 1.33m3/s。
返回闸孔出流的基本公式
02sQ b e g H
过闸流量闸宽闸孔全水头
2
0
0 2
VHH
g
流量系数淹没系数
H e
ht
取决于闸底坎的形式、闸门的类型和闸孔的相对开度 e/H值。
闸门开启高度返回底坎为宽顶堰型的闸孔出流自由出流 —— 水跃在临界式或远离式位置处淹没出流 —— 水跃在淹没式位置处
i1=0
K Kh
t
c
c
流量系数
0,6 0 0,1 7 6 eH平板闸门弧形闸门 ( 0,9 7 0,8 1 ) ( 0,5 6 0,8 1 )
1 8 0 1 8 0
e
H
淹没系数
02sQ b e g H
查图 8.34
前进例题：矩形渠道中修建一水闸，采用平板闸门，闸底板与渠底齐平，闸孔宽等于 3m，已知行近流速 v0=0.8m/s，闸前水深 H=5m，闸门开启高度 e=1.0m，下游水深 ht=3.5m，求过闸流量。
解：（ 1）判别是堰闸出流
1 0,2 0,6 5
5
e
H
故为闸孔出流
（ 2）确定流量系数 0,6 0 0,1 7 6 0,5 6e
H
（ 3）设下游为自由出流，计算过闸流量
302 0,5 6 1 3 1 9,6 5,0 3 1 6,6 8 /Q e b g H m s
htH hc
2 2
0
0
0.85 5.03
2 19.6
VH H m
g
前进
（ 4）判别出流是否淹没 0.2e
H?
由 查表 8.7得
2 0.6 20
则收缩断面水深
2 0,6 2 1 0,6 2ch e m
hc的共轭水深
2
3
2
3
8
( 1 1 )
2
0.62 8 5.56
( 1 1 ) 2.9
2 9.8 0.62
c
c
c
h q
h
gh
m
因 ht=3.5m，故,闸孔为淹没出流
cthh
由潜流比,查图 8.34得3.5 2.9 0.286
5 2.9
tc
c
hh
Hh
0.72s
所以通过闸孔的流量为
0
3
2
0,72 0,56 1 3 19,6 5,03
12,0 1 /
sQ e b gH
ms
返回底坎为曲线型实用堰的闸孔出流
H
e02Q b e g H
流量系数
0,6 5 0,1 8 6 (0,2 5 0,3 7 5 ) c o seeHH平板闸门弧形闸门 查表 8.9
前进例 1：某水库溢流坝，采用曲线型堰，堰顶厚度为 5m，共
5孔，每孔净宽为 7m，坝顶设弧形闸门。试求坝顶水头 H
为 5m，各孔均匀开启，开度为 1m时，通过闸孔的流量
（不计行近流速水头，下游为自由出流）。
解,（ 1）判别堰型 5 15H 所以该堰为实用堰
（ 2）判别堰闸出流 1 0,2 0,7 5
5
e
H
所以为闸孔出流
（ 3）确定系数 由表 8.9查得闸孔流量系数 0.667
（ 4）计算过闸孔流量
32 0,6 6 7 5 7 1 1 9,6 5 2 3 1 /Q b e g H m s
所以该工况下，通过闸孔的流量为 231m3/s。
水库调度图 水库放水时间计算 前进水库调度图
H（ m）
Q（ m3/s）
e=1m
e=2m
e=0.5m
e=1.5m
前进水库放水时间的计算水库是用来蓄洪水的，在洪水到达之前有时需将水库中的水放掉，这就需要计算放水所需要的时间。
△ H
H
Q0
Q
2Q eb g H库水位不变时
2Q eb g H库水位下降△ H时依水量平衡：
02e b g H t Q t H
水库的水面面积，
随水库水位而变
02
Ht
e b g H Q?
i
tt
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