第九章 堰流与闸孔出流 工程中常修建水闸或溢流坝等建筑物以控制渠道水位及流量。当这类建筑物顶部闸门部分开启，水流受闸门控制而从建筑物顶部与闸门下缘间的孔口流出时，这种水流状态叫做闸孔出流，如图9-1a。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，如图9-1b。 (a) (b) 图9-1 堰流与闸孔出流 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。出流过程是一种势能转化为动能的过程，另外，水流在较短距离内流线发生急剧弯曲，都属于明渠急变流，其出流过程的能量损失主要是局部损失。 堰流和闸孔出流都有自由出流和淹没出流之分。当泄流量不受下游水位影响时为自由出流，反之，则为淹没出流。 §9.1 堰流的类型及计算公式 9 .1 .1 堰流的类型 水利工程中，常根据不同的建筑条件及使用要求，将堰做成不同的类型。例如，溢流坝常用混凝土或石料砌成厚度较大的曲线型或折线型；而实验室内使用的量水堰，一般用钢板或木板做成很薄的堰壁。 如图9-2 所示，水流接近堰顶时，由于流线收缩，流速加大，自由表面逐渐下降。通常，把堰前水面无明显下降的0-0 断面称为堰前断面；该断面堰顶以上的水深叫做堰顶水头，用H 表示；堰前断面的流速称为行近流速 v0。根据实测数据，堰前断面距上游堰面的距离为l=(3~5)H。 流过堰顶的水流形态随堰顶厚度δ 与堰上水头 H 的比值不同而变化，按照δ /H 比值范围，将堰流分作薄壁堰流、实用堰流、宽顶堰流三种类型。 1．薄壁堰流 67.0H 当水流趋向堰壁时，堰顶下泄的水流形如舌状，不受堰顶厚度的影响，这种堰称为薄壁堰。水舌下缘与堰顶只有线接触，水面呈单一的降落曲线，如图9-2a、b。 2．实用堰流 5.2H67.0 由于堰顶加厚，水舌下缘与堰顶呈面接触，水舌受到堰顶的约束和顶托。但这种影响还不大，越过堰顶的水流主要还是在重力作用下自由跌落。为了减小水流的阻力，某些大型的溢流坝的剖面形状常做成曲线型，使堰面形状尽量与水舌相吻合，称为曲线型实用堰,如图9-2c。某些小型的水利工程，为了施工方便，常采用折线型实用堰如图9-2d。 3．宽顶堰流 10H5.2 如图9-2e，在此条件下，堰顶厚度对水流的顶托作用已经非常明显。进入堰顶的水流，受到堰顶垂直方向的约束，过流断面逐渐减小，流速增大，由于动能增加，势能必然减小，再加上水流进入堰...
