各种堰流水力学计算说明书D-4.doc

D-4 各种堰流水力学计算序 作者 陈靖齐（水电部天津勘测设计院）校核 潘东海（水电部天津勘测设计院）一、分类和判据 （一）薄壁堰，δ/H＜0.67； （二）实用堰，0.67＜δ/H＜2.5； （三）宽顶堰，2.5＜δ/H＜10式中：δ—堰的厚度；H—堰上作用水头二、薄壁堰 （一）流量公式： （二）流量系数，用巴赞（Bazin）公式：适用范围 H=0.1—0.6m，q=0.2—2.0m，H≤2P式中：H—堰上水头（m），不包括V02/2g；P—堰高（m）考虑侧收缩时，式中：b—堰宽（m）；B—引水渠宽（m） （三）因为作为量测流量的薄壁堰不宜在淹没条件下工作，故本程序不包括薄壁堰的 淹没问题三、宽顶堰 （一）流量公式式中：H0=H+V02/2g（m），B—堰宽，其他： （二）淹没系数σ，其值依赖于淹没高度与水头之比值hs/H0，其关系如下表：hs/H00.80 0.81 0.82 0.83 0.84 0.85 0.86 0.87 0.88 0.89 σ1.00 0.995 0.99 0.98 0.97 0.96 0.95 0.93 0.90 0.87 hs/H00.90 0.91 0.92 0.92 0.94 0.95 0.96 0.97 0.98 σ0.84 0.82 0.78 0.74 0.70 0.65 0.59 0.50 0.40本程序已把他们存入数据库中，可供插值用。

（三）侧收缩系数式中：ξk—边墩形状系数 直角形 八字形 圆弧形 流线形 ξk 1.0 0.7 0.7 0.4 ξ0—闸墩形状系数，并受淹没（hs/H0）影响已存入数据库中，可供插值用 ξ0 hs/H0形状 ≤0.75 0.80 0.85 0.90 0.95 矩 形 尖 角 形 半 圆 形 尖 圆 形 流 线 型0.80 0.86 0.92 0.98 1.000.45 0.86 0.57 0.63 0.690.45 0.51 0.57 0.63 0.690.25 0.32 0.39 0.46 0.53 0 （四）流量系数m因前沿形式而异：直坎：圆坎：无坎宽顶堰m值已包括翼墙影响，计算侧收缩系数时，不计ξk。

本数据库备有直角翼墙；八字形翼墙，ctgθ=0，0.5，1.0，2.0，圆角形翼墙r/b=0，0.2，0.3，0.5，分别对B/B0=0，0.1，0.2，…，1.0之m值 （五）根据设计流量和水头计算堰宽时，本程序从流量公式中，经过适当变换，直接求出B这比试算法、迭代法精度都高四、实用堰 （一）堰形WES剖面 y/Hd=0.5（X/Hd）1.85 X≥0上游三圆弧大圆狐 x12+y12=R12 -b1≤x≤0中圆弧 x22+y22=R22 -b2≤x≤-b1小圆弧 x32+y32=R32 -b3≤x≤-b2式中参数值： R1=0.5Hd R2=0.2Hd R3=0.04Hd b1=0.175Hd b2=0.276Hd b3=0.2818Hd （二）流量公式式中：m—流量系数；m—f（H0/Hd），为实验曲线。

本程序数据库中存有H0/Hd=0～1.6，△（H0/Hd）=0.1的m值，可供自动插值用 （三）淹没系数σ，σ=σ（hs/H0），为数表，本程序存有hs/H0=0.00～1.00，△（hs/H0）=0.05之σ值数据　（四）侧收缩系数ε，计算公式同宽顶堰，并用同一段程序五、程序功能校核流量Q；设计水头Hd；计算溢流宽度B用字符变量A＄=“Q”，“H”，“B”控制计算Hd用逐次迭代法，│△H│＜0.001六、变量说明表 变量名 注 释 TY MI TZ X1 SP P MJ H HS Q B0 N M SG XK X0 EP B堰型号：薄壁堰1，实用堰2，宽顶堰3宽顶堰型号：直坎1，圆坎2，无坎3薄壁堰类型号：矩形堰1，三角堰2边墩形状号：直角1，折角2，圆角3，流线型4闸墩形状号：矩形1，尖角2，圆角3，尖圆角4，流线型5坎高无坎宽顶堰翼墙形式号：直角形1；八字形2；圆弧形3水头先为淹没水深hs，后为hs/H流量Q上游渠宽B0闸孔数n流量系数m淹没系数σ边墩形状系数ξk闸墩形状系数ξ0侧收缩系数ε堰宽七、操作实例 例1，某宽顶堰、直坎，已知n=1，B=2.5m，H=2m，不计淹没，八字形边墙出口，计算流量。

武水，《小水利》，P141—142，例4-1），答案Q=10.1m3/s） 操作如下： 按 键 显 示DEF C3 回车1 回车Q 回车回 车1 回车2.5 回车0.5 回车2 回车回 车2 回车薄壁堰，实用堰，宽顶堰=1，2，3， TY=？直坎，圆坎，无坎=1，2，3 MI=？A＄=Q，H，B？B0=？N=？B=？P=？H=？Hs=？直角，折角，圆角，流线型=1，2，3，4 X1=？（Q=10.081m3/s） 例2，宽顶堰，圆坎，Q=15m3/s，P=0.5m，上游水位44m，底板高程42m，圆弧形边墙，计算闸孔尺寸（同前，P141—142，例4-2），（答案b=3.44m，选3.5m） 操作如下： 按 键 显 示DEF C3 回车2 回车B 回车回 车1 回车15 回车0.5 回车44—42 回车回 车3 回车3.5 回车薄壁堰，实用堰，宽顶堰=1，2，3， TY=？直坎，圆坎，无坎=1，2，3 MI=？A＄=Q，H，B？B0=？N=？Q=？P=？H=？Hs=？直角1，折角2，圆角3，流线型4=1，2，3，4 X1=？（Lprint：B=3.451m）B=？（Q=15.227m3/s） 例3 梯形排水渠，闸室为平顶堰溢流，上游水位26.4m，闸底高程20.87m，下游水26.29m，Q=72m3/s，梯形底宽40m，边坡1.1，边墙八字形，半圆形墩头。

求闸孔数及闸孔尺寸同前P144—146，例4-3），（n=3，B=10.5m）操作如下： 按 键 显 示DEF C3 回车3 回车B 回车40+26.4-20.87回车3 回车72 回车26.4-20.87 回车26.29-20.87 回车3 回车2 回车1 回车1/3 回车回 车薄壁堰，实用堰，宽顶堰=1，2，3， TY=？直坎，圆坎，无坎=1，2，3 MI=？A＄=Q，H，B？B0=？N=？P=？H=？Hs=？矩形，尖角，圆角，尖圆形，流线型=1，2，3，4，5 sp=？直角形，八字形，圆弧形=1，2，3， MJ=？ctgo=？B/B0=？（B=10.185m）B=？（Q=72.0m3/s） 例4，宽顶堰式进水闸，尖圆形闸墩，45°边墙，B0=30m，底板高程100.0m，坎高程101.5m，圆坎，Q=120m3/s，上游水位105.5m，下游105.2m，求Q和n华水，水力学，下册第二版P31—33，例9.3），大；答案B=12.39m，n=2） 操作如下： 按 键 显 示DEF C3 回车2 回车B 回车29 回车2 回车120 回车101.5-100回车105.5-101.5回车105.2-101.5回车2 回车4 回车回 车薄壁堰，实用堰，宽顶堰=1，2，3， TY=？直坎，圆坎，无坎=1，2，3 MI=？A＄=Q，H，B？B0=？N=？Q=？P=？H=？Hs=？直角，折角，圆角，流线型=1，2，3，4 X1=？矩形，尖角，圆角，尖圆形，流线型=1，2，3，4，5 sp=？（B=12.335m）B=？（Q=119.999m3/s）例5，某进水闸直角形前沿闸坎，坎底高程100m，坎高程103m，两孔，上游水位107m，半圆形闸墩，半圆形边墩，无淹没，B0=20m，Q=200m3/s，求闸孔宽度（清华，水力学下 册，P171-172，例13-4）（答案16.8m）操作如下： 按 键 显 示DEF C3 回车1 回车B 回车20 回车2 回车200 回车103-100回车107-103回车 回 车3 回车3 回车回 车薄壁堰，实用堰，宽顶堰=1，2，3， TY=？直坎，圆坎，无坎=1，2，3 。