溢流壩水力計算說明書

1、溢流壩水力計算說明書工程水力計算學(xué)實訓(xùn)報告書指導(dǎo)教師：鄂軍良水利工程27班趙文瑾基本資料見任務(wù)指導(dǎo)書一、按明渠均勻流計算并繪制下游河道“水位 流量” 關(guān)系曲線 資料可知，壩址處河道斷面為矩形斷面計算公式： V=CRiQ=ACRiC=R1/6 A=bn X=b+2h R=1nA X計算得：h 3/5(52.2h)3/5 52首先設(shè)水深 hO仁0,代入上式，則得h02=,再將h02代入上式得 h03=,用同種方法可有： h04=,h05=,h06=,h07=,綜上所述最后得h= b、用迭代法計算 一百年一遇 Q=1400m3/s相對hh=如a所示，用同種方法可解得一百年一遇Q=1400m3/s相(

2、4)計算并繪制下游河道“水位 流量”關(guān)系曲線第1頁(圖一)：溢流壩剖面圖工程水力計算學(xué)實訓(xùn)報告書指導(dǎo)教師：鄂軍良水利工程27班趙文瑾下游河道水位與流量關(guān)系計算表水力序謝才系流速水深 h面積A濕周X半徑號 數(shù)C vR 12 3 4 5 6 7 8 9 流量Q水位 備注 50年一遇 100 年一遇槽深 1,1, 101, 111,121, 131,水位流量關(guān)系曲線，0001,20XX,4001,6001, 流量 單位水位單位水位第2頁工程水力計算學(xué)實訓(xùn)報告書指導(dǎo)教師：鄂軍良水利工程27班趙文瑾二、確定溢流堰得堰頂高程并溢流面剖面壩頂高程的確定a、壩上水頭H0計算：H0(QmB2g)2/3計算：1、

3、初步估算H0可假定Hg H,于側(cè)收縮系數(shù)與 上游作用水頭有關(guān)，側(cè)可先假設(shè)側(cè)收縮系數(shù)& ,求出H,再校核側(cè)收縮系數(shù)的值。因堰頂高程和水頭H0未知，先按自出流計算，取a =然后再校核。題意可知 Q=1250m3/s,設(shè)£ =則；1250H0 2/3=(m)582、計算實際水頭Ho查課本教材8-13及8-14表得邊墩形狀系數(shù)為，閘門形狀系數(shù)為，因Hb0<0,應(yīng)按計算。£ =k(n1)01(51)nb58用求得的£近似值代入上式重新計算H01250H0 2/3(m)582又因H0仍按其計算，則所求得&值不變，則說明以上所求的H0=。b是正確的。已知上

4、游河道寬為52m。上游設(shè)計水位為，河床高程為， 近似按矩形斷面計算上游過水?dāng)嗝婷娣e：A0=52X =1560(m2)v0Q1250(m/s) (m) 則堰的設(shè)計水頭為 HdH02g2第3頁工程水力計算學(xué)實訓(xùn)報告書指導(dǎo)教師：鄂軍良水利工程27班趙文瑾3、堰頂高程=上游設(shè)計水位-Hd=因下游堰高 P2+=,頂 低。,下游水面比堰，滿足自出流條件，說明上述計算結(jié)果是 正確的。H0則最終確定該實用堰的堰頂高程為。溢流壩剖面設(shè)計1、方案：a.溢流壩采用 WES型拋面b.堰前沿采用三圓弧 c. 拋面各段確定如圖一所示 2、堰上游設(shè)計為垂直段 3、堰 頂段BC的設(shè)計a.前沿0B段，三圓弧組成各段半徑和水平距

5、，計算如下：R1 b1R2 b2R3 b3b.堰頂下游采用幕曲線，按下列方程計算:nlxnkHdy其中：Hd堰剖面的設(shè)計水頭n 與上游堰坡有關(guān)的指數(shù)（見教材8-1）k系數(shù)x、y圓點下游堰面曲線橫縱坐標(biāo)經(jīng)整理可得方程y第4頁工程水力計算學(xué)實訓(xùn)報告書指導(dǎo)教師：鄂軍良水利工程27班趙文瑾依上述方程可繪制出堰頂下游曲線：x 1 2 3 4 5 6 7 8 9 y堰頂下游曲線圖 7654y3y210024x68104、下游直線段CD和反弧段DE尺寸的確定a、任務(wù)指導(dǎo)書可知下游斜坡坡比ma=,則其傾角X=550。又知 CD直線段與曲線 0C相切與C點。點坐標(biāo)確定如下：堰曲線y求一階導(dǎo)數(shù)即dydx=dydx

6、1,解得x= , y=故C點坐標(biāo)為II.反弧段DE有關(guān)尺寸的確定半徑R的確定：R()(HdZmax)其中。Zmax(m)所以R(6125)，取R=圖二可有：第5頁工程水力計算學(xué)實訓(xùn)報告書指導(dǎo)教師：鄂軍良水利工程27班趙文瑾180'x0xcma(p2yc)Rcos '0P2R 求的 0 點坐標(biāo)為 III . D 點坐標(biāo)的確定x'DXORsiny'cos DyOR 求得D點坐標(biāo)為 點坐標(biāo)的確定：'xExO EP2 求得E點坐標(biāo)為：5、根據(jù)上述計算結(jié)果可繪制出堰剖面圖，如圖第6頁三圓弧工程水力計算學(xué)實訓(xùn)報告書指導(dǎo)教師：鄂軍良水利工程27班趙文瑾三、求水庫的校核

7、洪水位、正常蓄水位與防洪限制水位計算校核洪水位1.求壩上水頭H0(QmB2g)2/3計算：1、初步估算H0可假定Hg H,于側(cè)收縮系數(shù)與 上游作用水頭有關(guān)，側(cè)可先假設(shè)側(cè)收縮系數(shù)& ,求出H,再校核側(cè)收縮系數(shù)的值。因堰頂高程和水頭H0未知，先按自出流計算，取a =，然后再校核。題意可知Q=1400m3/sm=設(shè)& =，則;1400H0 2/3=(m)582、計算實際水頭Ho查課本教材8-13及8-14表得邊墩形狀系數(shù)為，閘門形狀系數(shù)為，因HbO計算。1,應(yīng)按8bH01 & =k(n1)01(51)nb5用求得的&近似值代入上式重新計算 H01400H0 2/3(m

8、)582又因H0仍按其計算，則所求得&值不變，則說明以上所求的H0=。b是正確的。已知上游河道寬為52mo 上游設(shè)計水位為，河床高程為， 近似按矩形斷面計算上游過水?dāng)嗝婷娣e：A0=52X =1560(m2)v0Q1400(m/s) A01560 第 7 頁工程水力計算學(xué)實訓(xùn)報告書指導(dǎo)教師：鄂軍良水利工程27班趙文瑾(m)則堰的設(shè)計水頭為 HdH02g2校核：因下游堰高P2+=, 游水面比堰頂?shù)汀?下，滿足自出流條件，說明上述計算結(jié)果是正確的。H0則相應(yīng)的校核洪水位=+Hd=+=(m)相關(guān)數(shù)據(jù)計算表 序號1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1314 15 16 17 1

9、8 19 20 21 22 23 24 25 26 27 流量 1600 1550 1500 1450 1400 1350 1300 1250 1200 1150 1100 1050 10221000 950 900 850 800 750 700 650 600 550 500 450 440400假設(shè)值 總水頭 第8頁系數(shù)堰上水頭備注 槽深一百年一遇五十年一遇工程水力計算學(xué)實訓(xùn)報告書指導(dǎo)教師：鄂軍良水利工程27班趙文瑾(2)、計算正常蓄水位=時流量Q以及下游河道水深Hd=v查表三可知 H0=,又HdH0Q得v0=/s2g2所以Q =b V0=(m3/s)求下游河道水深為 h t公式 QA0

10、v0(bht)v0 及 vcRii2/3ibhtR(2htb) 可推出 nn3/5Q(2h52)2/3h t=5/32552利用迭代法求h t令h t=0,得h t1=，再將h t1帶入上式得 h t2=，以上 述同種方法可得h t3= ， h t4= ， h t5= ， h t6 =，最終確定h t= (3)、求防洪限制水位Hd=v查表三可知H0=,又HdH0Q得v0=/s2g2所以 Q =b v0=(+) x 52 x =(m3/s)求下游河道水深 為h tQ(2h52)2/3 利用上述公式 h t=5/325523/5 采用迭代法確定h t，最終確定h t=即防洪限制水位 =+=(m)第

11、9頁工程水力計算學(xué)實訓(xùn)報告書指導(dǎo)教師：鄂軍良水利工程27班趙文瑾綜上所述可得表四：幾個流量與堰上水頭和堰下游河道水深計算成果表序號堰上水頭流量(m3/s)堰下游河道水深(m) 1 2 3 41250 1400 備注 防洪限制水位 正常蓄水位 五十年一遇 一百年一遇 四、計算在正常蓄水位閘門關(guān)閉的情況下，每米寬溢流壩段上所受的靜水總壓力利用圖解法求解：計算：求靜水總壓力的大小h1= m h2= m第10頁工程水力計算學(xué)實訓(xùn)報告書指導(dǎo)教師：鄂軍良水利工程27班趙文瑾L=h2-h1= mPb11r(h1h2)bL 1(KN) 22確定壓力中心位置：eL2h13h1五、壩下消能設(shè)計水流銜接計算相關(guān)計算

12、公式：E0H0P1(P1) q 1''Q nbP1q2ghc根據(jù)以上公式列表進(jìn)行水流銜接計算：水流銜接計算表序號 堰上 水頭 Q q0 h t E0 qC $ hC hc'' 水流 銜hc''- h t接形式 1 2 3 4遠(yuǎn)離式 遠(yuǎn)離式1250 1400遠(yuǎn)離式 遠(yuǎn)離式從表中數(shù)據(jù)可知，水流銜接形式均為遠(yuǎn)離式水躍銜接，故需設(shè)置底流式消能。第11頁工程水力計算學(xué)實訓(xùn)報告書指導(dǎo)教師：鄂軍良水利工程27班趙文瑾挖深式消力池水力計算1.消力池設(shè)計流量的確定表五數(shù)據(jù)可知消力池設(shè)計流量為Q =1250m3/s。2.確定池深S a.估算池深S ( 6 =)Shc

13、''ht= x =(m)c.計算建池后的hc'''EOEOS(m)將E0'、q、$代入公式hc''q2g(E0hc),經(jīng)計算求的hc=, 則將相關(guān)數(shù)hc8q2據(jù)代入公式 hc(131)求得hc''=。2ghc3.計算 Zq21Z'2ght2110.394m 22''22hc14. 計算 6第12頁工程水力計算學(xué)實訓(xùn)報告書指導(dǎo)教師：鄂軍良水利工程27班趙文瑾Sht ''6在范圍內(nèi)，所以池深滿足要求，為方便施工池深取S= 5.確定池長Lk()LjLj(hc”hc)=x =(m)L

14、k()Lj= x x 二即池長取L k=57m即消力池長度為 57米。附錄：任務(wù)指導(dǎo)書第13頁工程水力計算學(xué)實訓(xùn)報告書指導(dǎo)教師：鄂軍良水利工程27班趙文瑾基本資料見任務(wù)指導(dǎo)書一、按明渠均勻流計算并繪制下游河道“水位流量”關(guān)系曲線資料可知，壩址處河道斷面為矩形斷面計算公式： V=CRiQ=ACRiC=R1/6 A=bn X=b+2h R=1nA X計算得：h 3/5(52.2h)3/5 52首先設(shè)水深 hO仁0,代入上式，則得h02=,再將h02代入上式得 h03=,用同種方法可有： h04=,h05=,h06=,h07=,綜上所述最后得h= b、用迭代法計算 一百年一遇 Q=1400m3/s相

15、對h=女口 a所示，用同種方法可解得一百年一遇Q=1400m3/s相(4)計算并繪制下游河道“水位 流量”關(guān)系曲線第1頁(圖一)：溢流壩剖面圖工程水力計算學(xué)實訓(xùn)報告書指導(dǎo)教師：鄂軍良水利工程27班趙文瑾下游河道水位與流量關(guān)系計算表水力序謝才系流速水深 h面積A濕周X半徑號 數(shù)C vR 12 3 4 5 6 7 8 9 流量Q水位 備注 50年一遇 100 年一遇槽深 1,1, 101, 111,121, 131,水位流量關(guān)系曲線，0001,20XX,4001,6001, 流量 單位水位單位水位第2頁工程水力計算學(xué)實訓(xùn)報告書指導(dǎo)教師：鄂軍良水利工程27班趙文瑾二、確定溢流堰得堰頂高程并溢流面剖面

16、壩頂高程的確定a、壩上水頭H0計算：H0(QmB2g)2/3計算：1、初步估算H0可假定Hg H,于側(cè)收縮系數(shù)與上游作用水頭有關(guān)，側(cè)可先假設(shè)側(cè)收縮系數(shù)£,求出H再校核側(cè)收縮系數(shù)的值。因堰頂高程和水頭H0未知，先按自出流計算，取a =然后再校核。題意可知Q=1250m3/s,設(shè) &=則；1250H0 2/3=(m)582、計算實際水頭Ho查課本教材8-13及8-14表得邊 墩形狀系數(shù)為，閘門形狀系數(shù)為，因Hb0<0,應(yīng)按計算。£二k(n1)01(51)nb58用求得的£近似值代入上式重新計算H0 1250H0 2/3(m)582又因H0仍按其計算，則所

17、求得£值不變，則說明以上所求的H0=ob是正確的。已知上游河道寬為52m。上游設(shè)計水位為，河床高程為， 近似按矩形斷面計算上游過水?dāng)嗝婷娣e：A0=52X =1560(m2)v0Q1250(m/s) (m)則堰的設(shè)計水頭為 HdH02g2第3頁工程水力計算學(xué)實訓(xùn)報告書指導(dǎo)教師：鄂軍良水利工程27班趙文瑾3、堰頂高程二上游設(shè)計水位-Hd=因下游堰高 P2+=,頂,下游水面比堰，滿足自出流條件，說明上述計算結(jié)果是正確的。H0則最終確定該實用堰的堰頂高程為。溢流壩剖面設(shè)計1、方案：a.溢流壩采用 WES型拋面b.堰前沿采用三圓弧 c.拋面各段確定如圖一所示 2、堰上游設(shè)計為垂直段 3、堰 頂段BC的設(shè)計a.前沿0B段，三圓弧組成各段半徑和水平距，計算如下：R1 b1R2 b2R3 b3b.堰頂下游采用幕曲線，按下列方程計算：nlxnkHdy其中：Hd堰剖面的設(shè)計水頭n 與上游堰坡有關(guān)的指數(shù) （見教材8-1）k系數(shù)x、y圓點下游堰面曲線橫縱坐標(biāo)經(jīng)整理可得