堰流实验

一、实验目的

1．实测自由出流条件下实用堰（或宽顶堰）流量系数m值的大小，点绘流量系数m值和堰上仝水头H0之间的关系曲线，加深对m值影响因素的理解。

2．测定堰流淹没系数，观察堰流从自由出流到淹没出流变化的水流现象。 二、实验原理及设备

1．原理

在明渠中，当设置某一堰型的建筑物后，水流的运动状态发生一有规则变化，根据能量方程导出在无侧收缩自由出流时堰流的基本公式是：

Qmb2gH03/2/2 mQ/b2gH3 0式中：Q——流量，可利用上游的薄壁堰来测量。 b——堰宽。 H0——堰上全水头，H0=HV022g H——堰上水头[在距离堰顶（3-4）H处测量]。 V0=Q/A=Q/b(H+P1)而得，其中P1为上游堰高。 /2淹没出流状态下堰流公式为Qmb2gH3 0mbQ2gH3/20qm2gH3/20 式中：q——是单宽流量 m——为自由出流情况下实测的流量系数，可查 H0~m关系曲线得到。 H0——淹没出流情况下的堰上全水头。 2．设备：（见图10-1） 堰电源开关水泵与控制阀自循环水箱与测流装置大型自循环明渠流实验水槽 图10-1 堰流实验设备简图 三、实验步骤 1．熟悉实验设备，测出量水堰堰顶测针读数，实用堰堰宽，堰顶测针读数，上游堰高等有关数据。 2．打开进水阀门，放入水槽，并调节尾门，保持自由出流，待水流稳定后分别测量量水堰和实用堰堰（3-4）H处的水面测针读数。

3．从小到大依次改变流量，重复以上步骤，共做3-6次。

4．测定最后一次后，调节尾门，改变下游水深，使堰流从自由出流缓缓向淹没出流过渡，并注意观察堰上、下游水位变化情况，对宽顶堰，当

hsH0≥0.8即为淹没出流，对WES

剖面的实用堰当

hsH0≥0.15即为淹没出流。

5．当水流变成淹没出流时，读记该状态下堰上游水面针读数和堰下游水面测针读数。 6．列表计算，并点绘各种流量下的H0~m关系曲线，分析m值随H0的变化规律。 7．在绘好的H0~m关系曲线上，据淹没状态下H0查m值，将淹没状态下的m和H0

/2代入式Q/mb2gH3中去，计算出来。 0注意事项：

（1）实测堰流流量系数时应从小到大依次改变测量，每次的改变量不要太大，尽量使每次的改变量大致相同。

（2）每改变一次流量，都尽可能观察几分钟，待水流稳定后再测量。

（3）实没堰流流量系数时的最小流量，不宜太小，要保持上游量水堰水舌脱离堰板，且保证被测的宽顶堰的/H0>0.67。

（4）实验时流量也不宜过大，流量过大，水流容易外溅，且因强烈紊动而引起水面波动，使测针读数不准。

（5）实测堰流的淹没系数时，应在大流量的情况下，保持来流固定，改变下游水深而形成淹没。

（6）下游尾门在实验时切勿完全关闭，以免引起水流外溢。 四、回答思考题

1．为什么量测堰上水头的断面要大致在堰前（3-4）H处？

2．据本实验，分析影响堰流流量系数m值大小的因素有哪些？

3．当被测的堰流从自由出流转变到淹没出流时，你是从什么地方观察出水流开始发生淹没的？