溢流壩水力計算說明書

1、溢流壩水力計算說明書基本資料見任務(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（1） 由資料可知，壩址處河道斷面為矩形斷面（2） 計算公式（按明渠均勻流計算，即謝才公式計算）：V=CQ=ACC=R A=bn X=b+2h R=（3） 計算（五十年一遇Q和一百年一遇Q相對應(yīng)的水深，采用迭代法計算水深，即矩形斷面迭代公式為：a、迭代法計算五十年一遇Q=1250/s的水深h 將已知數(shù)據(jù)代入公式（Q=1250/s，i=0.001,n=0.04，b=52m）得：首先設(shè)水深h01=0,代入上式，則得h02=7.759,再將h02代入上式得h03=8.613,用同種方法可有：h04=8.6

2、99,h05=8.708,h06=8.709,h07=8.709,綜上所述最后得h=8.709m.b、用迭代法計算一百年一遇Q=1400/s相對應(yīng)水深h如a所示，用同種方法可解得一百年一遇Q=1400/s相對應(yīng)水深h=9.395m.(4)計算并繪制下游河道“水位流量”關(guān)系曲線(圖一):溢流壩剖面圖序號水深h面積A濕周X水力半徑R謝才系數(shù)C流速v流量Q水位備注11.00052.00054.0000.96324.8430.77140.088406.00022.000104.00056.0001.85727.7171.194124.223407.00033.000156.00058.0002.690

3、29.4821.529238.522408.00044.000208.00060.0003.46730.7561.811376.656409.00055.000260.00062.0004.19431.7472.056534.525410.00066.000312.00064.0004.87532.5542.273709.160411.00077.000364.00066.0005.51533.2302.468898.283412.00088.000416.00068.0006.11833.8092.6441,100.077413.00098.709452.86869.4186.52434.1

4、742.7601,250.004413.70950年一遇109.000468.00070.0006.68634.3132.8061,313.059414.000119.395488.54070.7906.90134.4952.8661,399.992414.395100年一遇129.620500.24071.2407.02234.5952.8991,450.178414.620槽深1310.000520.00072.0007.22234.7582.9541,535.998415.000下游河道水位與流量關(guān)系計算表（表一）（圖二）二、 確定溢流堰得堰頂高程并溢流面剖面（1） 壩頂高程的確定（參考

5、例8-5）a、 壩上水頭H0計算:計算：1、初步估算H0可假定HOH,由于側(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，先按自由出流計算，取=1.0，然后再校核。由題意可知Q=1250/s,設(shè)=0.90，則;=6.25(m)2、計算實(shí)際水頭H。查課本教材8-13及8-14表得邊墩形狀系數(shù)為0.7，閘門形狀系數(shù)為0.45，因<0,應(yīng)按計算。=1-0.2用求得的近似值代入上式重新計算H0又因，仍按其計算，則所求得值不變，則說明以上所求的H0=6.145m是正確的。已知上游河道寬為52m。上游設(shè)計水位為435.00m,河床高程為40

6、5.00m，近似按矩形斷面計算上游過水?dāng)嗝婷娣e：A0=52×(435.00-405.00)=1560()則堰的設(shè)計水頭為3、堰頂高程=上游設(shè)計水位-Hd=435.00-6.125=128.88（m）因下游堰高P2+428.88-405.00=23.88（m）,下游水面比堰頂?shù)停?滿足自由出流條件，說明上述計算結(jié)果是正確的。則最終確定該實(shí)用堰的堰頂高程為428.88m。（2） 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OB段，由三圓弧組成各段半徑和水平距，計算如下：（H

7、d=6.125m） b. 堰頂下游采用冪曲線，按下列方程計算：其中：Hd堰剖面的設(shè)計水頭（Hd=6.125m） n與上游堰坡有關(guān)的指數(shù)(見教材8-1)（n=1.850） k系數(shù)（見課本表8-1）（k=2） x、y圓點(diǎn)下游堰面曲線橫縱坐標(biāo)經(jīng)整理可得方程 依上述方程可繪制出堰頂下游曲線：x123456789y0.1070.3860.821.392.12.943.9165.016.234（表二）（圖三）4、 下游直線段CD和反弧段DE尺寸的確定a、 由任務(wù)指導(dǎo)書可知下游斜坡坡比ma=0.7,則其傾角=。又知CD直線段與曲線OC相切與C點(diǎn)。I.C點(diǎn)坐標(biāo)確定如下：堰曲線 求一階導(dǎo)數(shù) 即=，解得x=10.

8、299，y=7.899故C點(diǎn)坐標(biāo)為（10.299，7.899）II.反弧段DE有關(guān)尺寸的確定半徑R的確定： 其中，所以 ，取R=10.00m由圖二可有:求的O點(diǎn)坐標(biāo)為（26.103，13.88）IIID點(diǎn)坐標(biāo)的確定求得D點(diǎn)坐標(biāo)為（17.91，19.62）IV.E點(diǎn)坐標(biāo)的確定：求得E點(diǎn)坐標(biāo)為：（26.103，23.88）5、根據(jù)上述計算結(jié)果可繪制出堰剖面圖，如圖（圖四） （圖五）：三圓弧三、 求水庫的校核洪水位、正常蓄水位與防洪限制水位（1） 計算校核洪水位（Q = 1400/s）1.求壩上水頭 計算：1、初步估算H0可假定HOH,由于側(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，

9、再校核側(cè)收縮系數(shù)的值。因堰頂高程和水頭H0未知，先按自由出流計算，取=1.0，然后再校核。由題意可知Q=1400/sm=0.502,設(shè)=0.90，則;=6.740(m)2、計算實(shí)際水頭H。查課本教材8-13及8-14表得邊墩形狀系數(shù)為0.7，閘門形狀系數(shù)為0.45，因<1,應(yīng)按計算。=1-0.2用求得的近似值代入上式重新計算H0又因，仍按其計算，則所求得值不變，則說明以上所求的H0=6.658m是正確的。已知上游河道寬為52m。上游設(shè)計水位為435.00m,河床高程為405.00m，近似按矩形斷面計算上游過水?dāng)嗝婷娣e：A0=52×(435.00-405.00)=1560()則堰

10、的設(shè)計水頭為3、校核：因下游堰高P2+428.88-405.00=23.88（m）,下游水面比堰頂?shù)停?滿足自由出流條件，說明上述計算結(jié)果是正確的。則相應(yīng)的校核洪水位=428.888+Hd=428.888+6.618=435.506(m)相關(guān)數(shù)據(jù)計算表序號流量假設(shè)值總水頭系數(shù)（）堰上水頭備注116007.3687.3220.9087.272215507.2137.1580.9117.110315007.0576.9920.9136.948414506.9006.8260.9156.783槽深514006.7406.6580.9176.618一百年一遇613506.5796.4880.9196.

11、451713006.4156.3170.9216.282812506.2506.1440.9236.112五十年一遇912006.0825.9700.9255.9401011505.9125.7940.9285.7661111005.7395.6160.9305.5891210505.5645.4350.9325.4111310225.4665.3350.9335.3121410005.3865.2530.9345.231159505.2055.0680.9375.048169005.0204.8800.9394.862178504.8334.6900.9414.673188004.6414.

12、4970.9444.482197504.4464.3000.9464.286207004.2464.0990.9494.087216504.0413.8950.9513.884226003.8313.6850.9543.677235503.6153.4710.9573.464245003.3933.2510.9593.245254503.1633.0250.9623.109264403.1162.9790.9633.112274002.9242.7910.9652.787（表三）(2)、計算正常蓄水位=434.200（m）時流量Q以及下游河道水深Hd=434.200-428.888=5.312

13、（m）查表三可知H0=5.335m,又，得v0=0.671m/s所以Q =（Hd+P1）b v0=1019.479(/s) 求下游河道水深為h t由公式及可推出h t=利用迭代法求h t 令h t=0,得h t1=6.856，再將h t1帶入上式得h t2=7.540，以上述同種方法可得 h t3=7.601， h t4=7.607， h t5=7.608， h t6 =7.608，最終確定h t=7.608m(3)、求防洪限制水位Hd=432.000-428.888=3.112（m）查表三可知H0=3.117m, 又，得v0=0.313m/s所以Q =（Hd+P1）b v0=(23.888+

14、3.112)×52×0.313=439.522(/s)求下游河道水深為h t利用上述公式h t=采用迭代法確定h t，最終確定h t=4.412m即防洪限制水位=405.00+4.412=409.412(m)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（m）流量(/s)堰下游河道水深(m)備注13.117439.5224.412防洪限制水位25.3351019.4797.608正常蓄水位36.14512508.709五十年一遇46.65814009.395一百年一遇四、 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

15、法求解：（如圖所示）計算：求靜水總壓力的大小h1=434.200-428.88=5.32 mh2=434.200-405.00=29.2 mL=h2-h1=29.2-5.32=23.88 m確定壓力中心位置：五、壩下消能設(shè)計（1）水流銜接計算相關(guān)計算公式： 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Qh tE0水流銜接形式- h t13.117439.5228.4524.41227.00510.990.880.5480.548遠(yuǎn)離式2.02625.3351019.47919.6057.60829.22325.490.931.1681.168遠(yuǎn)離式2.48236.145125024.0388.70930.03331.250.941.3911.23遠(yuǎn)離式2.52146.658140026.9239.39530.54635.000.941.5611.55遠(yuǎn)離式3.155（表五）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。（圖七）（2） 挖深式消力池水力計算（如圖七所示）1. 消力池設(shè)計流量的確定由表五數(shù)據(jù)可知消力池設(shè)計流量為Q =1250/s 。2.確定池深S a.估算池深S