底欄柵壩水力學計算

1、無壓廊道進入廊道的流量按如公式計算：其中：Q為進入廊道的流量，m3/s；p為欄柵間隙系數(shù)，表示欄柵間隙占欄柵總面積的百分比，p=s/（s+t），s為欄柵間隙，t為柵條寬度；l為欄柵垂直水流方向上的寬度，m；b為欄柵的水平投影長度，m；hcp為欄柵上的平均水深，m，hcp=（h1+h2），h1和h2分別為底欄柵的上下游邊緣水深，h1比相應的臨界水深小10%，h2比相應的臨界水深小27%，因此hcp如式；u為流量系數(shù)，u0為柵條水平時的流量系數(shù)，當柵高h與柵隙寬度s比大于4時取u0=0.60.65，小于4時u0=0.5，當柵條傾斜時（i=0.10.2），u=u0-0.1i；當柵頂水流全部進入廊道時

2、，h2=0；則進入廊道的流量如公式：由于柵條間隙可能被堵塞，因此實際采用面積比計算面積大20%30%。底欄柵壩特性表Qlb s(mm)t(mm)h(mm)h/siu0515.51.510153030.10.5水流全部引用時流量計算Qqlbpu5.055813 0.424036 11.923081.50.40.49水流部分引用時流量計算Q上Q引計算Q實際Q下泄lbpuhk155.0237835011.923081.50.40.490.261717通過試算下泄流量使此兩個流量相等有壓廊道2cpQpblghm=28.0kkcphhh +=0.8kQpblghm =23 q k gh =3/22.66

3、()qpbm=hk20其中：Q為進入廊道的流量，m3/s；p為欄柵間隙系數(shù)，表示欄柵間隙占欄柵總面積的百分比，p=s/（s+t），s為欄柵間隙，t為柵條寬度；l為欄柵垂直水流方向上的寬度，m；b為欄柵的水平投影長度，m；hcp為欄柵上的平均水深，m，hcp=（h1+h2），h1和h2分別為底欄柵的上下游邊緣水深，h1比相應的臨界水深小10%，h2比相應的臨界水深小27%，因此hcp如式；u為流量系數(shù)，u0為柵條水平時的流量系數(shù)，當柵高h與柵隙寬度s比大于4時取u0=0.60.65，小于4時u0=0.5，當柵條傾斜時（i=0.10.2），u=u0-0.1i；3/22.66()qpbm=無壓廊道廊

4、道特性表QbLin首端水深h2分段長度分段流量51.5160.0750.0161.0221.79949610.3125廊道后過渡段特性表廊道后接渠道特性表QbLi0Qbhi51.500.0755.0002741.51.250.0051、廊道內(nèi)流態(tài)判別矩形明渠臨界水深計算GLhkpikpiQb臨界水深hk臨界流速vk21.042388 0.1302990.07551.51.042388 3.1977852、廊道出口斷面水深確定（外側(cè)h1、內(nèi)側(cè)h2）當廊道為緩流時，根據(jù)下游渠道水流情況的不同有兩種銜接方式：、渠道正常水深小于廊道出口斷面臨界水深，廊道水流為自由出流。h1=（1.21.3）hkph2

5、h1hkph2v1Fr1.767294 1.302985 1.042388 0.464309 2.558228 1.391963 0.715542、渠道正常水深大于廊道出口斷面水深，渠道為緩坡渠道。由于水深差值大小及過渡段長度的不同，可能出現(xiàn)廊道出口受壅水影響和不受壅水影響兩種情況，先按受壅水影響計算出廊道出口斷面水深，計算方法是以過渡段末端水深為渠道的正常水深，再往上推求廊道出口斷面的水深，如果求得的h1（1.21.3）hkp，則認為廊道出口斷面不受壅水影響，則取出口斷面水深為h1=（1.21.3）hkp，如果過渡段不長，則可以認為壅水曲線近似水平，則h1=h正常-i0L，h正常為渠道的正常

6、水深，i0、L為過渡段的底坡和長度。a、受壅水影響過渡段長L（m）計算得LQi0nbh1h正常VK00.71158250.0750.0161.51.0423881.253.197785h2h1h2v1Fr1.767294 1.302985 0.464309 2.558228 1.391963 0.715542b、不受壅水影響h2h1Lh正常i0h2v1Fr1.7994961.2501.250.0750.549496 2.666667 1.516094 0.7615163、廊道出口斷面水頭損失計算廊道出口斷面有明顯的水頭損失，用h2表示，其值按局部水頭損失計算，見式；式中v1為出口斷面流速；為水

7、頭損失系數(shù)，其值隨出口斷面水流的佛汝德Fr數(shù)變化，F(xiàn)r0.7時，=2.7（Fr-0.2）4、廊道水面曲線推求（差分法）因廊道內(nèi)的水流狀態(tài)與側(cè)槽溢洪道側(cè)槽內(nèi)的水流情況基本相同，因此其計算方法采用計算側(cè)槽溢洪道側(cè)槽內(nèi)的水面曲線的計算方法1221211221()()()2 QQzJ sgQQnnnnnn+-D =-+ D+ 距首端距離x(m)底寬b(m)間距s(m)底部高程差z/(m)計算的z值(m)假定水面高程差z(m)水深h(m)過水斷面積()流量Q(m3/s)123456789161.51.7992.6992445151.510.0750.0382390.0381.7622.6437444.6

8、875141.510.0750.0373430.0371.7242.5867444.375131.510.0750.0363950.0361.6852.5282444.0625121.510.0750.035380.0351.6452.4682443.75111.510.0750.0342810.0341.6042.4067443.4375101.510.0750.0330750.0331.5622.3437443.12591.510.0750.0317340.0321.5192.2792442.812581.510.0750.030150.031.4742.2117442.571.510.0

9、750.0284180.0281.4272.1412442.187561.510.0750.0264830.0261.3782.0677441.87551.510.0750.0242670.0241.3271.9912441.562541.510.0750.0216690.0221.2741.9117441.2531.510.0750.0185330.0191.2181.8277440.937521.510.0750.0147150.0151.1581.7377440.62511.510.0750.0099420.011.0931.6402440.312501.510.0750.0037070

10、.0041.0221.5337440-11.510.075-0.004570.0350.9821.473744 -0.3125-21.510.075-0.015140.0260.9331.400244-0.625-31.510.075-0.029730.0110.8691.304244 -0.9375-41.510.0750.0055791.0111.8052.708244-1.25-51.510.0750.0038792.0113.7415.612244 -1.5625-61.510.0750.0011853.0116.67710.01624-1.875-71.510.0750.000422

11、4.01110.61315.92024 -2.1875-81.510.0750.000185.01115.54923.32424-2.5-91.510.0758.78E-056.01121.48532.22824 -2.8125-101.510.0754.77E-057.01128.42142.63224-3.125-111.510.0752.81E-058.01136.35754.53624 -3.4375-121.510.0751.76E-059.01145.29367.94024-3.75-131.510.0751.16E-0510.01155.22982.84424 -4.0625-1

12、41.510.0757.98E-0611.01166.16599.24824-4.3751221211221()()()2 QQzJ sgQQnnnnnn+-D =-+ D+ nv0.0162.666813水力半徑R糙率n謝才系數(shù)c臨界底坡ik0.4361730.01654.42809 0.007914VK+1RKRK+1V平KR平Kc平KJ平K2.666667 0.436173 0.46875 2.932226 0.452461 54.7617 0.0063372 1 22 v h gxD=、渠道正常水深大于廊道出口斷面水深，渠道為緩坡渠道。由于水深差值大小及過渡段長度的不同，可能出現(xiàn)廊道出

13、口受壅水影響和不受壅水影響兩種情況，先按受壅水影響計算出廊道出口斷面水深，計算方法是以過渡段末端水深為渠道的正常水深，再往上推求廊道出口斷面的水深，如果求得的h1（1.21.3）hkp，則認為廊道出口斷面不受壅水影響，則取出口斷面水深為h1=（1.21.3）hkp，如果過渡段不長，則可以認為壅水曲線近似水平，則h1=h正常-i0L，h正常為渠道的正常水深，i0、L為過渡段的底坡和長度。因廊道內(nèi)的水流狀態(tài)與側(cè)槽溢洪道側(cè)槽內(nèi)的水流情況基本相同，因此其計算方法采用計算側(cè)槽溢洪道側(cè)槽內(nèi)的水面曲線的計算方法流速v(m/s)水力半徑R（m）V平R平c平J平臨界水深hkv1+v2(m/s)(v1+v2)/2

14、g (m/s)1011121314151617181.852370.5293681.0423881.773054 0.526119 1.812712 0.527744 56.18459 0.001972 0.99849 3.625424 0.1847821.691315 0.522681 1.7321840.524456.1251 0.001816 0.953604 3.464369 0.1765731.606846 0.519041 1.649081 0.520861 56.06179 0.001661 0.907636 3.298162 0.1681021.519299 0.515184

15、1.563073 0.517113 55.99435 0.001507 0.860473 3.126145 0.1593351.428278 0.511095 1.4737880.51314 55.92242 0.001354 0.811979 2.947577 0.1502331.333337 0.506756 1.380807 0.508926 55.84562 0.001201 0.76199 2.761615 0.1407551.233962 0.502148 1.283649 0.50445255.7635 0.00105 0.710304 2.567298 0.1308511.13

16、0330.497134 1.182146 0.49964155.6745 0.000902 0.656663 2.364291 0.1205041.021602 0.491676 1.075966 0.494405 55.57683 0.000758 0.600733 2.151932 0.1096810.906785 0.485729 0.964194 0.488702 55.46948 0.000618 0.542064 1.928388 0.0982870.784685 0.479241 0.845735 0.482485 55.35124 0.000484 0.480024 1.691

17、471 0.0862120.653853 0.472153 0.719269 0.475697 55.22068 0.000357 0.413672 1.438538 0.073320.512927 0.464249 0.583390.468201 55.07469 0.00024 0.341479 1.166781 0.0594690.359662 0.455265 0.436295 0.459757 54.90789 0.000137 0.260597 0.872589 0.0444740.190520.444873 0.275091 0.450069 54.71334 5.62E-05

18、0.164166 0.550182 0.02804200.432651 0.095260.438762 54.48181 6.97E-0600.19052 0.009711-0.21204 0.425324 -0.10602 0.428987 54.27762 8.89E-06 0.164166 -0.21204 -0.01081-0.44635 0.415874 -0.32920.420599 54.09927 0.000088 0.260597 -0.6584 -0.03356-0.718810.40267 -0.58258 0.409272 53.85367 0.000286 0.341

19、479 -1.16516 -0.05939-0.46155 0.529886 -0.59018 0.466278 55.03693 0.000247 0.413672 -1.18036 -0.06016-0.27841 0.624763 -0.36998 0.577325 57.03175 7.29E-05 0.480024 -0.73996 -0.03771-0.18720.674268 -0.23280.649516 58.16275 2.47E-05 0.542064 -0.46561 -0.02373-0.13740.700499 -0.16230.687384 58.71466 1.

20、11E-05 0.600733 -0.3246 -0.01654-0.107180.71549 -0.12229 0.707995 59.00448 6.07E-06 0.656663 -0.24459 -0.01247-0.08727 0.724703 -0.09723 0.720096 59.17139 3.75E-06 0.710304 -0.19445 -0.00991-0.07330.730717 -0.080280.72771 59.27521 2.52E-06 0.76199 -0.16057 -0.00818-0.06303 0.734841 -0.06817 0.732779

21、 59.34383 1.8E-06 0.811979 -0.13633 -0.00695-0.05520.737783 -0.05911 0.736312 59.39142 1.35E-06 0.860473 -0.11823 -0.00603-0.04904 0.739952 -0.05212 0.738867 59.42572 1.04E-06 0.907636 -0.10423 -0.00531-0.04408 0.741594 -0.04656 0.740773 59.45123 8.28E-07 0.953604 -0.09312 -0.00475v2-v1(m/s)Q2-Q1(m3/s)Q1+Q2(m3/s)(Q2-Q1)/(Q1+Q2)192021220.0793170.31259.68750.0322580.0817380.31259.06250.0344830.0844690.31258.43750.0370370.0875480.31257.81250.040.091021