河溢洪道水力计算（44清楚明了）

§3河岸溢溢洪道道水力力计算算实例例一、资资料及及任务务某水库库的带带胸墙墙的宽宽顶堰堰式河河岸溢溢洪道，用用弧形形闸门门控制制泄流流量，，如图图17.7所示，溢溢洪道道共三三孔，，每孔孔净宽宽10米。闸闸墩墩头为为尖圆圆形，，墩厚厚2米，翼翼墙为为八字字形.闸底板板高程程为33.00米。胸胸墙墙底部部为圆圆弧形，圆圆弧半半径为为0.53米，墙墙底高高程为为38.0米。闸闸门圆圆弧半半径为为7.5米，门门轴高高程为为38.00米。闸后接接第一一斜坡坡段，，底坡坡i1=0.01，长度度为100米。第一斜斜坡段段后接接第二二斜坡坡段，，底坡坡i2=1/6，水平平长度度为60米。第二斜斜坡段段末端端设连连续式式挑流流坎，，挑射射角。。上述述两斜斜坡段段的断断面均均为具具有铅铅直边边墙，，底宽的矩矩形断断面。。其余余尺寸寸见图图7。溢洪洪道用用混凝凝土浇浇筑，，糙率率n=0.014。溢洪道道地基基为岩岩石，，在闸闸底板板前端端设帷帷幕灌灌浆以以防渗渗。水库设设计洪洪水位位为42.07米，校校核洪洪水位位为42.40米，溢洪道道下游游水位位与流流量关关系曲曲线见见图17.8。当溢溢洪道道闸门全全开，，要求求：1.绘制库库水位位与溢溢洪道道流量量关系系曲线线；2.绘制库库水位位为设设计洪洪水位位时的的溢洪洪道水水面曲曲线；；3.计算溢溢洪道道下游游最大大冲刷刷坑深深度及及相应应的挑挑距。。图17.7二、绘绘制库库水位位与溢溢洪道道流量量关系系曲线线（一））确定定堰流流和孔孔流的的分界界水位位宽顶堰堰上堰堰流和和孔流流的界界限为为：闸门全全开时时，闸闸孔高高度：：则堰流流和孔孔流分分界时时的相相应水水头为为：所以，，堰流流和孔孔流的的分界界水位位即：库库水位位在40.7米以下下按堰堰流计计算；；库水水位在在40.7米以上上按孔孔流计计算。。（二））堰流流流量量计算算因闸后后为陡陡坡段段，下下游水水位较较低，，不致致影响响堰的过水水能力力，其其流量量可按按宽顶顶堰自自由出出流流流量公公式（8.11）计算算：式中溢溢流宽宽度因溢洪洪道上上游为为水库库，，，则则溢洪道道进口口为上上游面面倾斜斜的宽宽顶堰堰，上上游堰堰高斜面坡坡度为为1：5，则（（为为斜面面与水水平面面的夹夹角））宽顶堰堰流量量系数数m可按及及由表表9.4查得侧收缩缩系数数ε按式（（9.12）计算算：其中孔孔数n=3；对尖圆圆形闸闸墩墩墩头，，；对八字字形翼翼墙，，设一系系列库库水位位，计计算相相应的的H,m,ε和Q,计算成果列列于表8。表835.02.02.832.50.3820.98414237.04.08.001.250.3830.96539439.06.014.700.830.3830.95271340.77.721.360.650.3840.9381024（三））孔流流流量量计算算因胸墙墙底缘缘为圆圆弧形形，闸闸孔流流量可可按具具有圆圆弧底底缘的的平面面闸门门下自自由孔孔流流流量公公式计计算：：已知；；；；自由孔孔流流流量系系数，由由表9.14取闸孔孔流速速系数数，，垂垂向收收缩系系数按按式计计算：：其中系系数而门底底（即即胸墙墙底））圆弧弧半径径则:设一系系列库库水位位，计计算一一系列列相应应的H,εε，μ，及Q,计算成成果列列于表表17.9.表17.9备注40.707.700.6500.8300.78898841.508.500.5880.8210.780108642.079.070.5510.8150.7741150为设计洪水位42.409.400.5320.8130.7721186为校核洪水位按表17.8及表17.9的数据据绘制制库水水位与与溢洪洪道流流量关关系曲曲线于于图17.9.三、绘绘制库库水位位为设设计洪洪水位位时的的溢洪洪道水水面曲曲线水库设设计洪洪水位位为42.07，由表表17.9知相应应闸上上水头为9.07米及相相应设设计流流量为为1150米3/秒。溢洪道道水面面曲线线：闸门后后水平平段第一斜斜坡段段第二斜斜坡段段现分别别计算算各段段的水水面曲曲线十二条条水面面曲线线十二条条水面面曲线线十二条条水面面曲线线十二条条水面面曲线线十二条条水面面曲线线水面曲曲线计算方方法分段求求和法法水力指指数法法数值积积分法法（一））闸门门后水水平段段1、判断断水面面曲线线形式式由图17.7知闸门门后水水平段段长度度为14.1米。当库水水位为为设计计洪水水位时时，由由表17.9知垂向向收缩缩系数ε′=0.815故闸门门后收收缩断断面水水深闸孔单单宽流流量临界水水深因，，闸后后水平平段水水面曲曲线为为型型壅壅水曲曲线。。（一））闸门门后水水平段段收缩断断面至至闸门门的水水平距距离约约为已接近近水平平段末末端，，曲曲线线长仅仅1.6米，，不必必计算算。参照值值，取取水平平段末末端水水深为为4.1米。（二））第一一斜坡坡段1.判别底底坡类类型底坡的的类型型：正正坡（（i＞0）平坡（（i=0）负坡（（i＜0）正坡的的类型型：陡陡坡（（i＞ik）--h0＜hk，N-N在K-K线之下下临界坡坡（i=ik）--h0=hk，N-N与K-K线重合合缓坡（（i＜ik）--h0＞hk，N-N在K-K线之上上先求正常水水深h0:底坡i1=0.01，底宽B1=34米，矩形形断面边坡坡系数m=0，糙率n=0.014，均匀流流流量模数由附录图解解Ⅱ查得，，则H0=0.0785B=0.0785×34=2.67(米)再求临界水水深hk:求得hk=5.04(米)。因h0＜hk，故底坡为为陡坡（i＞ik）。2.用水力指数数法计算水水面曲线因第一斜坡坡段控制断断面水深(即闸后水平平段末端水水深)，则水力指数水面曲线按下下式计算：式中；；按按及及值值由附录表Ⅰ查得。设一系系列h值，计算相应应的及值值。计算成果列于于表17.10.第一斜坡段长长100米，用内插法求得得其末端水深深为3.85米。如：h1=4.1m,h2=4.0mη1=h1/h0=4.1/2.67=1.536η2=h2/h0=4.0/2.67=1.498Φ(η1)=0.240Φ(η2)=0.255Δη=1.498-1.536=-0.038Δφ(η)=0.255-0.240=0.0155.15Δφφ(η)=5.15×0.015=0.0773Δη+5.15Δφ(ηη)=-0.038+0.0773=0.0393l=267[Δη+5.15Δφ(η)]=267×0.0393=10.49(m)表17.10

4.104.003.903.804.003.903.803.701.5361.5001.4611.4251.5001.4611.4251.3860.2400.2550.2720.2900.2550.2720.2900.313-0.036-0.075-0.111-0.1500.0140.0310.0490.0720.07210.15970.25200.37100.03610.08470.14100.22109.6022.637.659.09.6032.269.8128.8（三）第二斜斜坡段因底坡i2=1/6，i2＞i1，故第二斜坡段段为陡坡。第二斜坡段水水平长度为60米，始末高程程差=32-22=10（米），则第第二斜坡段长长度=（602+102）1/2=60.8(米)以第一斜坡段段末端水深h=3.85m作为第二斜坡坡段的控制断面水水深，用水力力指数法计算算该段的水面面曲线。省略计计算过程，其其计算成果列列于表17.11.用内插法求得得第二斜坡段段末端水深为为1.98米。表17.113.853.403.002.602.202.003.403.002.602.202.001.904.105.0012.420.316.212.14.109.1021.541.858.070.1根据表17.10和17.11的水面曲线计计算成果即可可确定溢洪道道边墙高度。。由于第二斜斜坡段上水流流流速较大，，水中可能掺掺气，在确定定边墙高度时时应考虑由于于掺气增加的的水深，一般般可增加纯水水水深的20%。四、计算溢洪洪道下游最大大冲刷坑深度度及相应挑距，并并核算冲坑对对建筑物安全全的影响（一）计算最最大冲刷坑深深度T1、先计算冲刷刷坑最低高程程冲坑高程=下游水位-冲坑水深tp而tp可按下式计算算：式中q为单宽流量；；Z为上下游水位位差，可根据据流量分别由由图17.9及图17.8查得。设一系列流量量值，求出一一系列相应的的冲刷坑高高程，绘制冲冲刷坑高程与与流

量关系系曲线，即可可找出冲刷坑坑最低高程及及相应流量。。计算成果列列于表17.12.按表17.12的数据绘制冲冲刷坑高程与与流量关系曲曲线于图17.10.由图查得冲刷刷坑最低高程程为6.3米，相应的流流量为.表17.12115033.85.6142.0722.020.072.1215.406.60100029.45.4240.5520.719.852.1114.326.3890026.55.1540.0320.020.032.11513.626.3880023.54.8539.5019.520.002.11512.836.6770020.64.5438.9319.019.932.1111.987.0250014.73.8337.7018.019.702.10510.