9.3 泄水口水力计算

9.3.1 泄水口的水力计算，应包括依据设计流量和截流要求确定泄水口的尺寸和布设间距等内容。
9.3.2 在纵坡坡段上的开口式泄水口，设计泄水量应根据开口长度L_i、低凹区的宽度B_w、下凹深度h_a以及过水断面的纵向坡度i_z和横向坡度i_h确定，如图9.3.2所示。可利用附录C中图C-1～图C-6查取截流率（Q₀/Q_c）后，按过水断面泄水能力Q_c确定其设计泄水量Q₀，泄水口开口长度、下凹区宽度和下凹深度取值应根据喇叭口的形状和尺寸确定。

图9.3.2 开口式泄水口周围的水流状况
1-拦水带或缘石；2-低凹区

9.3.3 在凹形竖曲线底部的开口式泄水口的设计泄水量，应按泄水口处的水深和泄水口的尺寸确定。
    1 开口处设有低凹区，当开口处的净高h₀大于或等于由图9.3.3-1确定的满足堰流要求的最小高度h_m时，可利用图9.3.3-2确定开口的泄水量Q₀或最大水深h_i。

图9.3.3-1 开口式泄水口满足堰流要求的最小开口高度h_m计算图

图9.3.3-2 开口处净高h₀大于或等于h_m时开口的泄水量Q₀或最大水深h_i计算图

    2 不设低凹区时可按式（9.3.3-1）确定其泄水量Q₀。

   （9.3.3-1）

3 当开口处水深h_i超过净高h₀的1.4倍时，可按式（9.3.3-2）确定其泄水量Q₀。

Q₀＝13.14h₀L_i（h_i－0.5h₀）          （9.3.3-2）

9.3.4 在纵坡坡段上的格栅式泄水口，其设计泄水量为过水断面中格栅宽度B_g所截流的部分，如图9.3.4 所示，可利用式（9.2.4-1）确定。格栅孔口所需的最小净长度L_g可按式（9.3.4）确定。

L_g＝0.91v_g（h_i＋d）^0.5                （9.3.4）

    式中：L_g——格栅孔口的最小净长度（m）；
          v_g——格栅宽度范围内水流的平均流速（m/s）；
          d——格栅栅条的厚度（m）。

图9.3.4 格栅式泄水口过水断面
1-格栅；2-水面

9.3.5 在凹形竖曲线底部的格栅式泄水口，其泄水量计算应符合以下规定：
    1 当格栅上面的水深h_i小于0.12m时，泄水量Q₀可按下式（9.3.5-1）计算。

（9.3.5-1）

    式中：p_g——格栅的有效周边长，为格栅进水周边边长之和的一半（m）。
    2 当格栅上面的水深h_j大于0.43m时，泄水量Q₀可按下式（9.3.5-2）计算。

（9.3.5-2）

    式中：S_i——格栅孔口净泄水面积的一半（m²）。
    3 当格栅上的水深处于0.12～0.43m之间时，其泄水量介于式（9.3.5-1）和式（9.3.5-2）的计算结果之间，可按水深通过直线内插得到。
9.3.6 在纵坡坡段上，上方第一个泄水口的位置按保证过水断面或沟内的水面宽度不超出第4.2.1条第4款规定的允许范围的原则确定，随后各泄水口的间距按该段长度内所产生的径流量与该泄水口的泄水量相等的原则计算确定。坡段上最后一个泄水口的溢流量计入进入凹形竖曲线底部的泄水口的流量。
9.3.7 拦水带或缘石泄水口水力计算的过程，可按图9.3.7进行；其他情况的泄水口，可参考进行。

图9.3.7 泄水口水力计算框图

条文说明

9.3 泄水口水力计算
9.3.2 在纵坡坡段上，开口式泄水口的截流率主要随开口长度的增加而增大，也同开口处是否设置低凹区有关。低凹区越宽，下凹深度越大，截流量便越大。由于计算公式较烦琐，因此，本规范推荐采用诺模图的形式，并列出了几种常用开口长度和低凹区尺寸组合条件下的截流率计算用图（见附录C）。
9.3.3 在凹形竖曲线底部，表面水由前后两个方向向下流入泄水口。水流进入泄水口的状态，同该处的水深有关。当水深低于泄水口的孔口高度（即拦水带或缘石高度）时，水流呈堰流状态。而当水深淹没开口，超过1.4倍孔口高度时，水流呈孔口流状态。水深在这二者之间时，水流处于中间状态。图9.3.3-1中的曲线所示为通过试验确定的满足堰流条件的孔口最小高度要求。此曲线也可用于判别水流状态。
9.3.4 在纵坡坡段上，格栅式泄水口会拦截所有流经该格栅宽度范围内的水流，而流经该格栅宽度范围外的水流则溢流到泄水口的下方，会同下方的径流流向下一个泄水口。因而，格栅的泄水量可利用浅三角形沟或过水断面的流量计算公式，先确定其过水断面后，按格栅宽度所截取的过水断面面积确定，如图9.3.4 所示。
    格栅的铁条平行于水流方向布置，其孔口间隙应至少占格栅宽度的一半以上。同时，孔口应有足够的长度，使水能自由落入，以保证格栅的泄水效率。为此，提出了满足孔口最小净长度的要求。
9.3.5 在凹形竖曲线底部，泄水口有前后两个方向的进水。其水流状态同格栅上面的水深有关。当水深小于0.12m时，进入泄水口的水流为堰流状态，堰顶的长度大致等于格栅进水周边的边长。靠缘石或拦水带一侧的周边不计入内。当水深超过0.43m时，进入泄水口的水流呈孔口流状态，其泄水量同格栅的孔口净面积有关。而当水深处于0.12～0.43m之间时，由于紊流和其他干扰，进入泄水口的水流呈不确定状态，其泄水量在两种状态的泄水量之间，可按水深通过直线插值近似确定。
    因为格栅孔口的空隙有可能被杂物堵塞，因此，规定进水周边边长和孔口净进水面积的有效值均按实际数值除以安全系数2后取用。