堰流

水工建筑物

堰流（weir flow）是在明渠中设置障壁（堰）后，缓流经障壁顶部溢流而过的水流现象称为堰流。

堰流与闸孔出流

闸孔出流：过堰水流受闸门控制时，就是孔流。

堰流和闸孔出流是两种不同的水流现象。它们的不同点在于堰流的水面线为一条光滑曲线且过水能力强，而孔流的闸孔上、下游水面曲线不连续且过水能力弱。它们的共同点是壅高上游水位；在重力作用下形成水流运动；明渠急变流在较短范围内流线急剧弯曲，有离心力；出流过程的能量损失主要是局部损失。

相对性：堰流和孔流是相对的，堰流和孔流取决于闸孔相对开度，闸底坎及闸门 (或胸墙 )型式以及上游来流条件（涨水或落水）。

堰流及孔流是水利工程中常见的水流现象，其水力计算的主要任务是研究过水能力。它包括堰闸出流水力特性和堰闸水力计算。

堰流分类

按比值分类

（1）薄壁堰：堰顶厚度与堰前水头比值小于0.67。水流越过堰顶时，堰顶厚度不影响水流的特性。根据堰上的形状，有矩形堰、三角堰和梯形堰等。

（2）实用断面堰：堰顶厚度与堰前水头比值介于0.67与2.5之间。堰顶厚度影响水舌的形状。它的纵剖面可以是曲线，也可以是折线形。

（3）宽顶堰：堰顶厚度与堰前水头比值介于2.5与10之间。堰顶厚度对水流的影响比较明显。堰流的特点是可以忽略沿程水头损失。

按作用分类

按上游渠宽对过堰水流的收缩作用分为：上游渠宽B大于堰宽b的有侧收缩堰，B=b时的无侧收缩堰。按下游水位对过堰水流的淹没作用分为：自由堰流和淹没堰流。当一定流量流经堰时，若下游水位较低（墹<0)，下游水位不影响上游水位，称为自由堰流；若下游水位较高(墹>0)，下游水位影响上游水位，称为淹没堰流。

流量计算

堰流流量公式为

或

式中H0=H+v02/2ɡ；

m为堰流流量系数,与堰的进口尺寸和δ/H有关，一般分别按薄壁堰、实用断面堰和宽顶堰通过实验求得经验公式或数据；

m0为计及趋近流速水头v02/2ɡ的流量系数；

ε为侧收缩系数，与引水渠及堰的尺寸有关,亦由实验求得，当无侧收缩时，ε=1；

σ为淹没系数，一般分别按薄壁堰、实用断面堰和宽顶堰由实验求出σ与墹/H0的关系,当为自由堰流时，σ=1；

ɡ为重力加速度。

薄壁堰　主要用作量测流量的设备，在距离堰壁上游三倍以上水头的地方测出水头H,可直接计算流量。堰口为矩形的无侧收缩自由薄壁堰的流量公式为

堰口为直角三角形的流量公式为Q=AH^2.5A为流量系数，与堰底夹角有关适用范围为H1≥2H，B≥(3～4)H。

工程应用

实用断面堰

主要作为蓄水挡水构筑物的溢流坝和净水构筑物的溢流设备，用途较广，形式多样。低溢流堰的堰身断面常为折线形；而用混凝土修筑的中、高溢流堰的堰身则做成适合水流情况的曲线形。流量系数m，根据堰顶剖面外形而采取不同值。沿用较广的克-奥曲线型剖面，适用于H1/H≥3～5的高堰,流量系数m=0.49。美国WES标准剖面,其设计水头的流量系数m=0.502。实验流量计算也要考虑上游收缩和下游淹没条件。

宽顶堰

在工程中是很常见的，如小桥涵过水构筑物，当闸门全开时的节制闸、分洪闸等均是。当满足墹=h－h1<0.8H0时为自由式宽顶堰。无侧收缩自由式宽顶堰的流量系数m为H1/H的经验函数关系，直角进口H1/H>3时,m=0.32；H1/H<3时,m=0.32+0.01。

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