（1）水利工程中，堰是普遍应用于溢流坝段、溢洪道控制段、无压引水渠及压力前池、拱坝坝身表孔等，既能挡水又能开敞式泄水的一种重要水工建筑物。如图4.69所示。

图4.69　堰流工程实例

（2）按照堰的剖面形状划分，可分成折线形堰与曲线形堰两类；按照堰顶过流的水力特性常分成宽顶堰与实用堰两类。一般折线形堰施工简便，曲线形堰水力条件较好，剖面经济，但施工较复杂（图4.70）。

大中型工程的堰顶设闸门用来调节库水位和下泄流量，对小型工程而言往往堰顶不设闸门，这样结构简单，管理方便。堰还可以结合胸墙及闸门形成大孔口泄流（图4.71），大孔口溢流式上部由于设置胸墙，从而降低了堰顶高程，因此减小了闸门高度，可根据洪水预报提前放水，提高了调洪能力。

图4.70　曲线形实用堰（建设中）

图4.71　曲线形堰过流

（3）在实际工程中，影响堰流的因素较多，如堰上闸墩与闸孔情况、堰型、侧收缩情况、堰高与堰上水头等。

堰流水力计算公式为

式中：c为上游堰面垂直程度影响系数，上游堰面垂直时c取值为1；m为流量系数；B为堰顶闸孔总净宽；ε为侧收缩系数；σ为堰下游淹没系数，自由出流σ=1.0；H0为堰上总水头。

（4）溢流堰的设计，既有结构问题，也有水力学问题，如空蚀、脉动、掺气、消能等。所以溢流堰剖面设计内容就要涉及孔口设计、溢流堰形态以及消能方式等的合理选定。溢流堰的设计要求有如下几点。

1）有足够的孔口尺寸、良好的孔口体形和泄水时具有较高的流量系数。

2）使水流平顺地流过坝体，避免不利的负压和振动，避免发生空蚀现象。

3）保证下游河床不产生危及坝体安全的局部冲刷。

4）溢流坝段在枢纽中的位置，应使下游流态平顺，不产生折冲水流，不影响枢纽中其他建筑物的正常运行。

5）有灵活控制水流下泄的设备，如闸门、启闭机等。

（5）如用闸墩将溢流坝段分隔成若干个等宽的溢流孔口（图4.72），确定孔口尺寸时应考虑的因素有如下几点。

1）满足泄洪要求。

2）孔口宽度越大，闸门尺寸越大，启门力越大，闸门和启闭机的构造就较复杂。

3）孔口高度越大，单宽流量大，溢流坝段越短；孔口宽度越小，孔数多、闸门多，溢流段总长也相应加大。(www.daowen.com)

4）单宽流量大，消能困难，为了对称均衡开启闸门，以控制下游河床流态，孔口数目最好采用奇数。

图4.72　河北省黄壁庄水库溢洪道控制段（7孔）

习题

【思考题】

1.堰流具有哪些水力特性？

2.你认为曲线形堰水力条件比较好的关键原因是什么？

3.例题中曲线形堰的设计一般包含哪些主要步骤？

4.折线形堰的设计与曲线形比较，可能在哪些方面有差异？

5.大孔口溢流堰联合胸墙一起工作，水力条件与WES堰有何差异？

6.堰流计算公式Q=cmBεσ中，如何考虑侧收缩系数与淹没系数的取值？

7.堰流和闸孔出流有哪些特点？如何判别？它们的流量系数与哪些因素有关？

8.堰分为哪三种类型？如何区分？在工程中各有什么应用？

9.什么是WES实用堰的设计水头Hd和设计流量系数md？当其他条件相同时，实际作用水头小于或大于设计水头时，对实用堰过流能力产生什么影响？

10.实用堰和宽顶堰的水流运动有什么区别？对过流能力有何影响？

11.堰流与闸孔出流的过流能力与水头的关系有什么不同？它们在工程中各有什么应用？

12.为什么无坎宽顶堰水力计算，不计算侧收缩系数？

【计算题】

1.有一个矩形薄壁堰，堰上游明渠水面宽与堰宽相同，为1.0m，堰顶水头为0.8m，堰高为0.6m，求自由出流时通过堰的流量大小。

2.修建一无侧收缩的宽顶堰，堰高P1=P2=3.4m，堰顶水头H=0.86m，进口修圆，流量Q=22m3/s，求自由出流时的堰宽b。另外，为保持自由出流，下游最大水深Ht为多少？

3.某单孔溢流坝采用WES堰剖面，已知上游堰高P1=8m，堰上水头H=1.5m，上游河道宽B=100m，边墩头部为圆弧形，求无侧收缩时通过流量为多少？

4.某单孔泄洪道采用具有水平顶的堰，已知条件有：上游堰高P1=2m，堰上水头H=5m，上游河道宽B=10m，边墩修圆，堰宽b=6m，下游堰顶水位超高ht=4.5m，请判断堰的出流类型并计算堰顶通过流量为多少？