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：
Q?m0b2gH3/2 （二）流量系数，用巴赞（Bazin）公式：
H2??m0?(0.405?0.0027/H)?1?0.55()?H?P??
适用范围 H=0.1—0.6m，q=0.2—2.0m，H≤2P
2
式中：H—堰上水头（m），不包括V0/2g；P—堰高（m）。考虑侧收缩时，
22?0.0027?b????H??b??m0??0.405??0.03?1?????1?0.55??????HBH?P???????B?????
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
3/2Q???mB2gH0
2
式中：H0=H+V0/2g（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/H0 0.80 0.81 0.82 0.83 0.84 0.85 0.86 0.87 0.88 0.89 σ 1.00 0.995 0.99 0.98 0.97 0.96 0.95 0.93 0.90 0.87 hs/H0 0.90 0.91 0.92 0.92 0.94 0.95 0.96 0.97 0.98 σ 0.84 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
??1?0.2??k??n?1??0?H0/nb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 1.00 0.45 0.86 0.57 0.63 0.69 0.45 0.51 0.57 0.63 0.69 0.25 0.32 0.39 0.46 0.53 0
（四）流量系数m因前沿形式而异：
直坎：
m?0.33?0.01圆坎：
3?P/H0.46?0.75P/H3?P/H1.2?1.5P/Hm?0.36?0.01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
1.85 y/Hd=0.5（X/Hd） X≥0
上游三圆弧
222
大圆狐 x1+y1=R1 -b1≤x≤0
222
中圆弧 x2+y2=R2 -b2≤x≤-b1
222
小圆弧 x3+y3=R3 -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
Q??m?B2gH02/3
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 堰型号：薄壁堰1，实用堰2，宽顶堰3 MI 宽顶堰型号：直坎1，圆坎2，无坎3 TZ 薄壁堰类型号：矩形堰1，三角堰2 X1 边墩形状号：直角1，折角2，圆角3，流线型4 SP 闸墩形状号：矩形1，尖角2，圆角3，尖圆角4，流线型5 P 坎高 MJ 无坎宽顶堰翼墙形式号：直角形1；八字形2；圆弧形3 H 水头 HS 先为淹没水深hs，后为hs/H Q 流量Q B0 上游渠宽B0 N 闸孔数n M 流量系数m SG 淹没系数σ XK 边墩形状系数ξk X0 闸墩形状系数ξ0 EP 侧收缩系数ε B 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
3
算流量。（武水，《小水利》，P141—142，例4-1），答案Q=10.1m/s） 操作如下： 按 键 显 示 DEF C 薄壁堰，实用堰，宽顶堰=1，2，3， TY=？ 3 回车 直坎，圆坎，无坎=1，2，3 MI=？ 1 回车 A＄=Q，H，B？ Q 回车 B0=？ 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=1，2，3，4 X1=？ 32 回车 （Q=10.081m/s）
3
例2，宽顶堰，圆坎，Q=15m/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 C 3 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=？ 3（Q=15.227m/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
3
26.29m，Q=72m/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 C 3 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=？ 3（Q=72.0m/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
3
101.5m，圆坎，Q=120m/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 C 薄壁堰，实用堰，宽顶堰=1，2，3， TY=？ 3 回车 直坎，圆坎，无坎=1，2，3 MI=？ 2 回车 A＄=Q，H，B？ B 回车 B0=？ 29 回车 N=？ 2 回车 Q=？ 120 回车 P=？ 101.5-100回车 H=？ 105.5-101.5回车 Hs=？ 105.2-101.5回车 直角，折角，圆角，流线型=1，2，3，4 X1=？ 2 回车 矩形，尖角，圆角，尖圆形，流线型=1，2，3，4，5 sp=？ 4 回车 （B=12.335m） B=？ 3回 车 （Q=119.999m/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，
各种堰流水学计算说明书D-4
