宽顶堰流量计算明渠流量测量与Excel电子表格
宽冠堰背景
如左图所示，宽顶堰是典型的平顶障碍物，用于测量明渠流量。可以从本文后面的链接下载的Excel电子表格可用于宽顶堰流量计算。电子表格还可以计算出宽顶堰所需的最低高度，以确保临界流量超过堰顶。文章中提供了更多的背景和示例计算。明渠流量测量3:宽冠堰”。
图片来源:格兰德保护区中部
宽顶堰流量计算公式
宽顶堰流量的计算公式非常简单:Q = 1.6 L H3/2，
其中Q是流量，单位为cfs, L是堰的长度，单位为ft, H是堰上方的头部(如右侧图表所示)，单位为ft。然而，这个简单的方程也有一个警告。一定有临界流越过堰顶，才能使用这个方程。
根据明渠流动的基本原理，下列四个方程可用于计算确保越过堰顶的临界流量所需的最小堰高P(见图)。这四个方程是:
- y1 + V12/2g = y2 + P + V22/2g，能量方程的表达式，使用图中所示变量。P y1 y2单位为ft, V1 V2单位为ft/s, g = 32.17 ft/sec2。
- 由明渠平均流速的定义V1 = Q/y1B，假设明渠横截面近似为矩形。B为河道宽度，一般等于堰长L。
- Vc = Q/ycB -这与前面的方程相同，但适用于流经堰顶的流量。
- yc = [Q2/gB2]1/3，这是基于临界流动条件下比能最小的事实。
的宽冠堰件上面提到了这些方程的更多细节，以及在Q、y1和B的指定值下P的计算示例。
宽顶堰流量计算Excel电子表格
左边的图像显示了一个Excel电子表格，可用于计算临界流量所需的最小宽顶堰高度，具有指定的通道宽度B，最大预期流量Qmax和接近流量深度y1。Excel公式也将计算明渠流量为指定的头部超过堰，H，假设临界流量发生在堰。
所示的Excel电子表格和所给出的方程是美国单位。对于si单位，计算P的四个公式保持不变，流量单位为m3/s，速度单位为m/s，深度和宽度单位为m, g = 9.81 m/s2。流量方程为:Q = 0.886 L H3/2, Q单位为m3/s, L和H单位为m。所示的电子表格可通过以下链接以美制或国际单位获取。
参考文献
进一步资料参考:
1.美国内政部，垦务局，水量测量手册， 2001年修订，1997年第三版。
2.曼森，B. R.， Young, D. F.， & Okiishi, T. H.，流体力学基础，第四版，纽约:约翰·威利父子公司，2002。
3.法国香颂,休伯特,明渠水力学导论-基本原理、泥沙运动、水力建模、水工结构设计、第二版，纽约，爱思唯尔，2004。
这篇文章是该系列的一部分:用于明渠流量测量计算的Excel电子表格
这些包含Excel电子表格，可以下载明渠流量测量设备，如v形缺口堰和矩形堰。该Excel电子表格可以用作堰流量计算在每种情况下。
