溢洪道水力计算

一、设计依据：1、水力学2、溢洪道设计规范3、水文资料 二、基本资料： 第一段泄槽的角度2.2906 糙率：0.015 闸孔数3闸孔宽10.00 闸墩厚1.50堰顶高程929.00 m 校核水位下的流量：Q=196 (m3/s)校核洪水位931.35 m 设计水位下的流量：Q=102 (m3/s)设计水位930.52 m 30年一遇水位下的流量：Q=87.3 (m3/s)30年一遇水位930.37 m 校核水位到堰顶高差：2.35m设计水位到堰顶高差：1.52m 下游水位：设计902.65 m校核904.04 m 30年一遇水位902.4 m30年一遇水位到堰顶高差1.37 m 三、计算内容： 1、溢洪道泄流能力计算： 溢流堰采用驼峰堰面曲线： Hmax校核水位下的堰上水头2.35m Hd堰面曲线定型设计水头（取0.75Hmax)Hd=1.76 m 采用b型驼峰堰： 类型上游堰高P1中圆弧半径R1上、下圆弧半径R2总长度L b型0.600.632.3973.60 流量系数的计算： P1/H0=0.2550.34 流量系数的计算为： m=0.385+0.224(P1/H0)0.934 m= 0.448 泄流量的计算： 下泄流量的计算按规范A.2.3公式进行计算： 式中： 2/3 0 2 HgBmQ Q 流量，m3/s B 溢流堰总净宽，(m)，定义：B=nb30 m b 单孔宽度，(m)10.00 m n 闸孔数目； 3 H0 计入行近流速水头的堰上总水头，(m)2.35m g 重力加速度，（m/s2)； g= 9.81 m 堰流量系数； m=0.448 闸墩侧收缩系数，由下式计算得： = 0.975 0 中墩形状系数，由规范表A.2.1-3查得：0= 0.45 K 边墩形状系数，由规范图A.2.1-2查得：K = 0.7 根据以上参数计算得： Q=208.858 m3/s 2、泄槽段临界水深及临界底坡计算： 临界水深及临界底坡的计算公式为： 式中：校核设计 流速不均匀系数=1.051.05 q 泄槽单宽流量（m3/sm）q=6.5333.400 xk 临界湿周（m）xk=36.31935.147 R 水力半径（m）R=1.5081.008 Ck 临界谢才系数Ck=71.38866.755 bk 临界水深对应水面宽（m）bk=3333 由上计算得：校核设计 hk=1.659hk=1.074 nb H k n 0 ) 1( 2 . 01 0 3 2 g q k h kK k bC gx k i 2 ik=0.0020176ik= 0.0022330 3、泄槽段起始水深h1计算： 起始计算断面定在堰下收缩断面处：断面水深计算公式为： 式中：校核设计30年一遇 q 起始计算断面单宽流量，m3/(s.m)；q= 5.9393.0912.645 H0 起始计算断面渠底以上总水头，（m）；H0= 2.952.121.97 泄槽底坡坡角； =2.2906 o 起始计算断面流速系数；= 0.95 校核设计30年一遇 假定一个初始值h1(m)h1= 1.0150.5950.523 计算结果如下： 泄槽起始断面水深：h1= 1.0150.5950.523 4、泄槽段水面线的推算： 泄槽水面线根据能量方程，采用分段求和法进行计算，计算公式如下： 水面曲线的推算见附表一： 5、泄槽由缓变陡时抛物线的推求： )cos(2 1 10 hHg q h Ji hh g v g v l )cos()cos( 21 2 2 1 1 1 2 2 2 2 2 3/4 22 R vn J 2 1ii vv v 2 1ii RR R 泄槽在（泄0+037.156)段由缓变陡,采用抛物线连接，方程为： 式中：x、y以缓坡泄槽段末端为原点的抛物线横、纵坐标，m； 缓坡泄槽底坡坡角，=2.2961004 H0抛物线起始断面比能，m； h抛物线起始断面水深，m； v抛物线起始断面流速，m/s； 流速分布不均匀系数，取= 1.0 K系数，K= 1.3 以设计水位来推求抛物线： h=0.446 mv=14.591 m/s 所以：H0=11.308 m1/K(4H0cos2)= 0.038645976 y=0.04x+0.03865x2 求切点得： 后接陡坡坡度为K=0.4 所以y=0.4x+b 求切点得： 由（1）、（2）式得： x=4.657 y=1.025 6、挑流消能计算： 挑流水舌外缘挑距按下式计算： 冲刷坑最大水垫深度计算公式为： )cos(2s incoscoss in 21 22 11 2 1 1 hhgvvvL g )cos4( 2 0 2 HK x xtgy g v hH 20 2 )2(4.0 y ) 1 (0773. 004. 0xy 式中： L 挑流鼻坎末端至挑流水舌外缘的距离（m）； 挑流水舌水面出射角，近似可取用鼻坎挑胸：= 20 h1 挑流鼻坎末端法向水深（m）； 设计校核30年一遇 h1=0.3660.6130.327 h2 鼻坎坎顶至下游河床高程差h2=2.3 m v1 鼻坎坎顶水面流速，（m/s），可按鼻坎处平均流速v的1.1倍 设计校核30年一遇 v1= 20.42223.4519.599 T 自下游水面至坑底最大水垫深度，（m）； q 鼻坎末端断面单宽流量，m3/(s.m)； 设计校核30年一遇 q=6.813.0675.820设计校核30年一遇 Z 上、下游水位差，（m）；Z=27.8727.3127.97 k 综合冲刷系数，由规范表A.4.2可得k= 1.4 由上可得： 设计校核30年一遇 L=33.29042.70030.987 T=8.38811.5697.767 7、泄槽段水流掺气水深可按下式计算： 根据规范A.3.2的计算公式： 式中： h、hb 泄槽计算断面的水深及掺气水深，（m） 4/12/1 ZkqT hh v b )1 ( 100 v 不掺气情况下泄槽计算断面的流速，(m/s); 修正系数，取值为： =1.4 s/m 计算可得： 桩号0+003.2500+043.2500+083.2500+123.2500+163.2500+203.2500+266.979 h= 设计水位0.5950.5170.530.5680.6280.7150.366 校核水位1.0150.870.870.9151.0051.1440.613 30年一遇水位0.5230.460.4730.510.5650.650.327 v= 设计水位5.1956.6287.2857.7288.1168.50518.565 校核水位5.8527.5778.5379.2089.74910.22521.318 30年一遇水位5.0586.3896.9667.3617.7218.09517.817 hb= 设计水位0.638270.564970.584050.629450.699360.800140.46113 校核水位1.098160.962290.973981.032951.142171.307760.7