各种堰流水力学计算说明书

1、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，3/HV0.67;（2） 实用堰，0.67V3/HV2.5;（3） 宽顶堰，2.5V3/HV10。式中：3一堰的厚度；H一堰上作用水头。、薄壁堰（1） 流量公式：Qmob2gH3/2（2） 流量系数，用巴赞（Bazin）公式：m0（0.4050.0027/H）10.55（产HP适用范围 H=0.1 0.6m, q=0.2 -式H堰上水头（m,不包括中;0.0027mn 0 40SH-2.0m, HW 2P2Vo/2g ; P一堰高（b 小n na 19 1Bm）o考虑侧收缩

2、时，2H c b n sb?H P B式中： b 堰宽（m）B引水渠宽（m 。word文档可编辑（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：H=H+V2/2g（m,B堰宽，其他:（二）淹学系数其值依赖于淹没高度，水头之比值hs/H。，其关系如下表:hs/H。1800.810.820.830.840.850.860.870.880.89。1.000.9950.990.980.970.960.950.930.900.870.940.950.960.970.98(T0.840.820.780.740.700.650.590.500

3、.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10.2kn1oHo/nbP/Hm0.330.010.460.75P/H式中：Ek一边墩形状系数。直角形八字形圆弧形流线形EkPTTO070704无坎宽顶堰m值已包括翼墙影响， 八字形翼墙，ctg 0 =0, 0.5, 1.0, 0.1 , 0.2,，1.0 之 m 值。3 P/H 0.36 0.01 1.2 1.5P/ H计算侧收缩系数时，不计E2.0,圆角形翼墙r/b=O , 0.2,ko0.3 ,本数据库备有直角翼墙;0.5 ,分别对 B/B=0,（五）根据设计流量和水头计算堰宽时，本程序从流量公式中, 这比试算法、迭代法精度

4、都高。经过适当变换，直接求 出BoE-o-.hs/Ho形状<0.750.800.850.900.95矩形0.800.860.920.981.00尖角形0.450.860.570.630.69半圆形0.450.510.570.630.69尖圆形0.250.320.390.460.53流线型0E。一闸墩形状系数，并受淹没（hs/H。）影响已存入数据库中，可供插值用。异直坎（四）流量系数圆坎：m因前沿形式而四、实用堰（一）堰形WES剖面y/Hd=0.5 (X/Hd)185 X>上游三圆弧大圆狐X2221 +yi =R-b中圆弧X2222 +v? =F?2 2 2-b小圆弧式中参数Xq 4

5、-Vq =Fq-bi< x < 02< x < -b 13< x < -b 2Ri=0.5HdR2=0.2HdR3=0.04Hdb1=0.175Hdb2=0.276Hdb3=0.2818Hd(二)量公式QmB、2gH03式中：m流量系数；m-fCHo/Hd）,为实验曲线。本程序数据库中存有H/Hd=0-1.6,（Ho/Hd）（三）淹没系数（hs/H.）,为数表，本程序存有（hs/Ho）=0.05之b值数据。（四）侧收缩系数&,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Bo用字符变量A$=制。计算Hd用逐次迭代法

6、，（H|V0.001o的m值，可供自动插值用。hs/H o=O.OO-1.OO,"Q，“H，" B"控六、变量说明表变量名TY堰型号：薄壁堰1,实用堰2,宽顶堰3Ml宽顶堰型号：直坎1,圆坎2,无坎3TZ薄壁堰类型号：矩形堰1,三角堰2X1边墩形状号：直角1,折角2,圆角3,流线型4SP闸墩形状号：矩形1,尖角2,圆角3,尖圆角4,流线型5P坎高MJ无坎宽顶堰翼墙形式号：直角形1;八字形2;圆弧形3H水头HS先为淹没水深hs,后为hs/HQ流量QBo上游渠宽B0N闸孔数nM流量系数mSG淹没系数bXK边墩形状系数EkXO闸墩形状系数E。EP侧收缩系数£B

7、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，P141142,例4-1）,答案Q=10.1m3/s）操作如下：按键示DEFC薄壁堰，实用堰，宽顶堰=1,2,3,TY=?3回车直坎，圆坎，无坎=1,2,3Ml=?1回车A$=Q,H,B?Q回车Bo=?回车N=?1回车B=?2.5回车P=?0.5回车H=?2回车Hs=?回车直角，折角，圆角，流线型=1,2,3,4X仁？2回车3(Q=10.081m/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

8、142,例42）,（答案b=3.44m,选3.5m）。操作如下：按键显示DEFC3回车2回车B回车回车115回车0.5E4442回车回车33.5回车薄壁堰，实用堰，宽顶堰=1,2,3TY=9直坎，圆坎，无坎=1,2,3Ml=9A$=,HB?Bo=9N=?Q=?P=?H=?Hs=9*直角1,折角2,圆角3,流线型4=1,2,3,4X1=?(LprintB=3.451m)B=?(Q=15.2Q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=72n3/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P144146,例

9、4-3),(n=3,B=10.5m)操作如下：DEFc3回车3回车B回车40+26.4-20.87回车3回车7226.4-20.87回车26.29-20.87回车3回车21回车1/3回车回车薄堰，实用堰，宽顶堰=1,2,3,TY=9直坎，圆坎，无坎=1,2,3Ml=?A$=Q,HB?Bo=9N=?P=?H=?Hs=9矩形，尖、在1圆角，尖圆形，流线型=1,2,3,4,5sp=9直角形，八字形，圆弧形=1,2,3,MJ=?ctgo_?B/B_?(B=10.185m)B=?(Q例4,宽顶堰式进水闸，尖圆形闸墩,45°边墙，Bo=3Om底板高程100.0m,坎高程101.5m,圆坎，Q=1

10、20rr/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P3133,例9.3),大；答案B=12.39m,n=2)操作DEFC3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回车如下显Zjx薄壁堰，实用堰，宽顶堰薄，2,3,TY=?直坎，圆坎，无坎=1,2,3Ml=?A$=QH,B?B)=?N=?Q=?P=?H=?Hs=?直角，折角，圆角，流线型=1,2,3,4X1=?矩形，尖角,圆角，尖圆流线型=1,2,3,4,5sp=?(B=12.335m)B=?31QQQQm/ci)例5

11、,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，Bo=2Om,Q=2OOMs,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DEFC3回车1回车B回车201薄壁堰，实用堰，宽顶堰=1,2,TY=9直2回车200回车103-100回车107-103回车回车3回车3回车坎，圆坎，无坎=1,2,3Ml=9A$=C,HB?Bo=9N=?Q=?P=?回车H=?Hs=9直角，折角，圆角，流线型=1,2,3,4X仁9矩形，尖、角，圆角，尖圆形，流线型=1,2,3,4,5sp=?(B=16.8

12、23m)B=?(Q=200.On./例6,某溢流坝，WES堰剖面，半圆形闸墩，圆弧形边墩，设计流量Q=5500寿s,上、下游水位分别为55.0与39.2m,河床高程22.0m,挑坎高程29m,Bo=160m单宽流量q=80mf/so求（1）溢流宽度，溢流孔数；（2）坝高（华水，水力学，下册，第二版P23-25,例9.2）（答案B=68.8m,n=7,Hd=11.47m,坝顶高程43.53m）操作如下:DEF薄壁C堰，2实用回车堰，H宽顶回车堰160=1,回车2,3,7TY=回车95500A/80$=Q回车,H5500B?回车Bo=55-292N=?回车（试39.2选-227,回车Q/9)3B=

13、?回车Q=?3H1=回车9H2=回?车直回角，车折角，圆角，流线型=1,2,3,4X仁9矩形，尖、角，圆尖圆形，流线型=1,2,3,4,5sp=9(He=11.786mP=21.213m)H1=?H2=9(Q=5504.076例7,某溢流坝，WES标准剖面，Qd=28000rm/s,上游水位125m下游50m,河床30m,弧形闸门，单宽15m,16孔，求坝顶高程(Hd=15mP=80n),校核流量，上游水位127.2m,下游56m,(Q=34676rAs),(3)校核流量，上游水位121.6m,下游51m(Q=18906As(清华，水力学，下册，P163-166,例13-3)。半圆形闸墩，圆角

14、形边墩。操作如下：按显键示DEF薄c堰，2实用回车堰，H宽顶回车堰l"l=1,车2,3,16TY=回车9*15*1A6$=Q回车,H2800B?0Bo=回车9125-N=?30B=?回车Q=?50-3H1=09*回车H2=39*回车直3角，回车折角，127.圆2-30角，回车流线56-型3(=1,GOT2,a4”回X1=车?121.矩6-30形，回车尖、51-3角，0圆回车角，尖圆形，流线型=1,2,3,4,5sp=9(He=14.955mP=80.044m)H1=?H2=9(Q34629.638m/s)H1=9(校核第二个流量)H2=9(Q1870例8,薄壁堰，矩形，B=0.5m,

15、堰高P=0.5m,H=0.2。求流量(选自华水，水力学,3下册P11,例9-1),答案(Q=0.0847m/s)操作如下：DEFC1回车1回车0.2回车0.5回车0.5回车薄壁堰，实用堰，宽顶堰=1,2,3TY=?矩形堰，三角堰=1,2Tz=?H=?B=?Bo=?p=?LprintH,P,BM=0.4370cn（注：清华用公式与华水不同，本程序用清华书）例1的计算结果文件为D-4.0UT:*)(*米(*米一、基本资料与计算假定宽顶堰闸孔数n:堰宽B:坎高P：堰上水头H:堰上设计水头Hd:淹没水深hs:二、计算简图见附图一。三、公式与算法(宽顶堰)(1)流量公式Q=a*£*m*B*SQ

16、R(2*g)*HoA(3/2)式中SQR-开方号Ho=H+Vo*Vo/2/g(米)；B堰宽(米)m-流量系数a-淹没系数e一侧收缩系数(2)淹没系数a,其值依赖于淹没高度与水头之比值hs/HO,关系如下表:|hs/Ho|0.80|0.81|0.82|0.83|0.84|0.85|0.86|0.87|aI1.00I0.995I0.99|0.98|0.97|0.96|0.95|0.93|hs/Ho|0.88|0.89|0.90|0.91|0.92|0.92|0.94|0.95|a|0.90|0.87|0.84|0.82|0.78|0.74|0.70|0.65|hs/Ho|0.96|0.97|0.9

17、8|a|0.59|0.50|0.40|(3)侧收缩系数e=1-0.2*(Zk+(n-1)*Zo)*Ho/(n*b)式中Zk-边墩形状系数，其值如下:|直角形|八字形|园弧形|流线形|Zk|1.0|0.7|0.7|0.4|ZZZZZZZZZZZ0-闸墩形状系数，受淹没(hs/Ho)影响，其值如下：Ihs/Ho|IIIII|Zo|<=0.75|0.80|0.85|0.90|0.95|I形状'矩形|0.80|0.86|0.92|0.98|1.00|尖角形|0.45|0.51|0.57|0.63|0.69|半园形|0.45|0.51|0.57|0.63|0.69|尖园形|0.25|0.32|0.39|0.46|0.53|流线形|0|(4)流量系数m因前沿形式而异：直坎m=0.33+0.01*(3-P/H)/(0.46+0.75*P/H)园坎m=0.36+0.01*(3-P/H)/(1.2+1.5*P/H)无坎宽顶堰m值已包括翼墙影响，计算侧收缩系数时，不计Zko本程序中已备有直角形翼墙；八字形翼墙，ctg9=0,0.5,1.0,2.0,园角形翼墙17b=0,0.2,0.3,0.5