《跌水与陡坡》PPT课件.ppt

第二节 进口段的水力计算,第三节 陡坡段的水力计算,第六章 跌水与陡坡,第四节 跌水与陡坡的下游衔接消能,第一节 概 述,第一节 概 述,一、落差建筑物的类型 定义：当渠道通过地面过陡的 地段时，为了保持渠道的设计 比降，避免大填方或深挖方， 往往将水流落差集中，修建 建筑物联接上下游渠道，这种 建筑物称落差建筑物。 1.落差建筑物类型 跌水、陡坡、斜管式跌水和 跌井式跌水等四种。 （跌水和陡坡应用最广）,2.落差建筑物的设计内容 水力设计、衔接消能 二、跌水 形式：有单级跌水和多级跌水两种形式（超过35米时宜采用多级跌水。） （一）单级跌水（图p132） 组成：进口连接段、跌水口、跌水墙、消力池、出口连接段。 1进口连接段 作用：为使渠水平顺进入跌水口，使泄水有良好的水力条件，常在渠道与跌水口之间设连接段。 型式：扭曲面、八字墙、圆锥形等。,2跌水口（图p133） 又称控制缺口，是设计跌水和陡坡的关键。 形式：有矩形、梯形和底部加台堰等形式。 3跌水墙（图p134） 形式：有直墙和倾斜式两种。多采用重力式挡土墙。4消力池 作用：跌水墙下设消力池，使下泄水流形成水跃，以消减水流能量。 形式:消力池在平面布置上有扩散和不扩散形式，它的横断面形式一般为矩形、梯形和折线形。折线形布置为渠底高程以下为矩形，渠底高程以上为梯形。,5出口连接段 作用：下泄水流经消力池后，在出口处仍有较大的能量，流速在断面上分布不均匀，对下游渠道常引起冲刷破坏。为改善水力条件，防止水流对下游冲刷，在消力池与下游渠道之间设出口连接段。其长度应大于进口连接段。 （二）多级跌水（图p135） 与单级跌水的区别：将消力池作成几个阶梯，各级落差和消力池长度都相等，使每级具有相同的工作条件，并便于施工。 多级跌水的分级数目和各级落差大小划分依据： 应根据地形、地质、工程量大小等具体情况综合分析确定。当受地形地质条件影响较大时，也可修建不连续的多级跌水。,三、陡坡 组成：由进口连接段、控制堰口、陡坡段、消力池和出口连接段组成。 陡坡与跌水区别：在于陡坡段代替了跌水墙。 （一）陡坡段的布置 布置形式：陡坡底可作成等宽的、底宽扩散形和菱形三种。 1.扩散形陡坡 作用：可以使水流在陡坡上发生扩散，以减小单宽流量，这对下游消能防冲有利。 陡坡的比降选择依据：根据修建陡坡处的地形、地质、跌差及流量大小等条件确定。,2.菱形陡坡（图p140） 布置形式：上部扩散下部收缩，在平面上呈菱形。在收缩段的边坡上设置导流肋。 作用：减轻了对下游的冲刷。 3.陡坡段的人工加糙（图p140） 作用：对促使水流紊动扩散，降低流速，改善下游流态及消能均起着重要作用。 加糙形式：有交错式矩形糙条、单人字形槛、双人字形槛、棋布形方墩等。,跌 水,陡 坡,多级跌水示意图,斜管式跌水示意图,多级陡坡示意图,一、缺口控制段的水力计算 二、闸门控制段的水力计算 三、退水与泄洪道进口的水力计算,第二节 进口段的水力计算,一、缺口控制段的水力计算 1.矩形缺口和台堰缺口的水力计算,第二节 进口段的水力计算,矩形缺口,台堰式缺口,2.梯形缺口的水力计算,例 试设计一梯形缺口。已知：上游渠道与水位流量关系曲 线，设计流量Q=9m3/s,相应渠道水深1.79m，连接渐变段为 扭曲面，长5.5m。,二、闸门控制段的水力计算 主要任务：确定闸孔数量和闸孔尺寸 1.堰流计算,b为闸孔宽度，其它参数同水力学,2.孔流计算 1）平板闸门下自由出流计算,实践中常应用下式：,根据试验，0.1e/H0.65,自由孔流流量系数由下述经验 公式计算,2）弧形闸门下自由出流计算,或,对平底 弧形闸门泄流，,3）平底胸墙孔口泄流计算,当闸门局部开启时，其泄流流量按平板闸门闸下出流计算。,三、退水与泄洪道进口的水力计算,流量系数与堰的边缘形状、堰上水头、堰高等有密切关系。,一、起始断面起始水深的确定 二、落差较小的陡坡水力计算 三、落差较大的陡坡水力计算 四、陡坡边墙高度的确定 五、陡坡衬砌（人工护面）的确定,第三节 陡坡段的水力计算,一、起始断面起始水深的确定 对于一般工程：取hk（临界水深）作为控制断面水深。,二、落差较小的陡坡水力计算 设计目的：推求陡坡末端的跃前水深，作为考虑衬砌材料和消能工设计计算的依据。 缺口下泄水流按自由跌落水流计算（ ）：,三、落差较大的陡坡水力计算 1.临界水深的计算,2.正常水深的计算 1）正常水深可按明渠均匀流公式由试算法求得