在工程中关于堰流、闸孔出流的问题多种多样。一般可以归纳为三类典型问题。

（1）已知水工建筑物的形状、尺寸，在一定的上游水位情况下，求堰、闸的过水能力。

（2）已知堰、闸的形状及尺寸，当Q一定时，求相应的上游水头H。

（3）已知堰、闸的上游水位，在要求通过一定流量Q的情况下，对堰、闸形状和尺寸（孔数n及净宽b等）进行设计。

在求解以上问题时，首先要对出流的类型进行判别，然后看是否受侧收缩以及淹没等因素的影响。通过以上的判断，最后选择相应的公式和系数。在对出流类型等情况判断时，往往会涉及待求问题本身，这样就会涉及试算和迭代的问题，同时还会涉及跟试算和迭代相关的精度问题。下面通过两个例题来进行说明。

例8.4.1 某灌溉渠道进水闸如图8.4.1所示。进水闸共2孔，每孔3.0m，闸后接一引水渠，渠底坡i=0.0008，梯形断面的底宽7.0m，边坡系数1.5，粗糙系数n=0.03，若考虑侧收缩影响后的流量系数为0.32，求上游水位为6.5m时引入渠中的流量Q。

解：

首先按照明渠均匀流公式Q= AC算出渠道能通过的流量与堰、闸下游水位的关系。结果见表8.4.1。绘成图8.4.2中的曲线a。

图8.4.1

表8.4.1

然后按照以下步骤进行计算：

（1）按图8.4.1所示，闸门开度e=1.35m，水头H=6.5-5.0=1.5m，则e/H=0.9＞0.65，故为堰流。

（2）由于δ/H=10.5/1.5=7，故为宽顶堰流。

（3）考虑侧收缩影响后的流量系数为0.32，即εm=0.32。

（4）按宽顶堰自由溢流公式计算Q自（忽略行近流速水头的影响）。

图8.4.2

表8.4.2

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例8.4.2 某水库的泄洪闸如图8.4.3所示。共4孔每孔宽6.0m，闸底板高程为20m，设计流量为845m3/s，相应的下游水位为25.78m，设上游水位已定为35.0m，问胸墙下缘的高程应为多少？

图8.4.3

解：

计算步骤如下。

1）判别是堰流还是闸孔出流，首先假定e=3.5m、4.0m、4.5m，注意到闸前水头H=35.0-20.0=15.0m，则有：

闸孔开度e=3.5m、4.0m、4.5m；

闸孔相对开度e/H=0.233、0.267、0.30；

因为e/H 均小于0.65，故均为闸孔出流。

2）按宽顶堰上闸孔出流选用相应的公式及系数。垂向收缩系数ε1及流速系数φ可分别由表8.3.2和表8.31查得。当e=3.5m、4.0m、4.5m时，ε1=0.621、0.623、0.625。流速系数均取φ=0.9。

3）判别属于自由出流还是淹没出流。为此，对各种e计算下述数据：

闸孔开度e=3.5m、4.0m、4.5m；

收缩水深hc=ε1e=2.174m、2.492m、2.813m；

单宽流量q=845/ （4×6）=35.2 （m2/s）、35.2 （m2/s）、35.2 （m2/s）；

下游水深ht=25.78-20.0=5.78 （m）、5.78 （m）、5.78 （m）；

因为h″均大于下游水深ht=5.78m，故均为闸孔自由出流。

4）按宽顶堰上闸孔自由出流相应流量计算公式（8.3.3）计算各种闸孔开度情况下的过闸流量（忽略行近流速的影响）。

闸孔开度e=3.5m、4.0m、4.5m；

5）所以闸门开度应为e=4.0m，因此时过闸流量与要求的Q0=845m3/s几乎一致。相应的胸墙下缘高程应为20.00+4.0=24.0 （m）。