計算說明書(水利工程畢業(yè)設(shè)計_)畢業(yè)論文

1、. . . . 1 / 60目目 錄錄第一章調(diào)洪演算第一章調(diào)洪演算 1 1第二章非溢流壩設(shè)計計算第二章非溢流壩設(shè)計計算 8 82.1 壩高的計算 82.2 壩擋水壩段的穩(wěn)定與應(yīng)力分析 8第三章溢流壩設(shè)計計算第三章溢流壩設(shè)計計算 15153.1 堰面曲線 153.2 中部直線段設(shè)計 163.3 下游消能設(shè)計 163.4 水力校核 183.5 WES 堰面水面線計算 20第四章放空壩段設(shè)計計算第四章放空壩段設(shè)計計算 23234.1 放空計算 234.2 下游消能防沖計算 244.3 水力校核 254.4 水面線計算 27第五章電站壩段設(shè)計計算第五章電站壩段設(shè)計計算 29295.1 基本尺寸擬訂 2

2、9第六章施工導(dǎo)流計算第六章施工導(dǎo)流計算 32326.1 河床束窄度 326.2 一期圍堰計算 326.2 二期圍堰高程的確定 33附錄一經(jīng)濟(jì)剖面選擇輸入與輸出數(shù)據(jù) 36附錄二壩體的穩(wěn)定應(yīng)力計算輸入輸出數(shù)據(jù) 41附錄三調(diào)洪演算源程序與輸入數(shù)據(jù) 52. . . . 1 / 60第一章第一章 調(diào)洪演算調(diào)洪演算（1）基本資料水位-容積曲線（見藍(lán)圖） ；實(shí)測洪水過程線（見藍(lán)圖） ；各類型洪峰值（見 2.2.3 節(jié)）正常（設(shè)計）洪水重現(xiàn)期 1000500 年 對應(yīng)頻率：0.1%0.2%非常（校核）洪水重現(xiàn)期 50002000 年 對應(yīng)頻率：0.02%0.05%（2）限制條件起調(diào)水位:175.8m，對應(yīng)流量

3、 824.7m3/s；參加泄洪的不包括放空流量,要求計入發(fā)電的流量；最大的下泄流量不得大于安全泄量,設(shè)計和校核分別為 2000m3/s 2500m3/s；（3）設(shè)計和校核洪水過程線的推求設(shè)計洪水過程線取頻率為 0.1%的洪水，期洪峰 4750m3/s；校核洪水過程線取0.02%，對應(yīng)洪水期洪峰 5600m3/s。利用按峰控制的同倍比放大法對典型洪水放大得設(shè)計校核洪水過程線。設(shè)計洪水放大系數(shù)：；48. 132204750QQKmmpQ校核洪水放大系數(shù)：；74. 132205600QQKmmpQ可得設(shè)計和校核洪水過程線如圖 1-2 所示（4）演算方案擬訂泄洪方式:采用表孔式泄洪；擬訂演算方案（閘孔

4、寬度和數(shù)量）取允許單寬流量:q=70 m3/s;溢流前凈寬:m71.35702500qQL防 堰上水深 H0根據(jù)公式推求2/3Hg2mq2/30H8 . 9248. 070 則 H0=10.28m 圖 1-1 溢流堰頂形式. . . . 2 / 60堰頂高程Z 堰頂=Z 限-H0=181.20-10.28=170.92m閘門高h(yuǎn)=Z 正常- Z 堰頂=178.00-170.92=7.08m取 7 米根據(jù)以上基本尺寸現(xiàn)擬訂兩個方案:b=11mn=3堰頂高程 170.92b=12mn=3堰頂高程 170.92（5）計算工況計算工況分為校核和設(shè)計兩種。（6）計算方法計算方法：試算法。由于試算過于復(fù)雜

5、且均為重復(fù)性計算，考慮用電算。（7）調(diào)洪演算試算法過程根據(jù)庫容曲線 Z-V(見藍(lán)圖)，的擬訂的泄洪建筑物形式、尺寸，用水力學(xué)公式確定算Q-Z 關(guān)系為;2/32 HgBmq分析確定調(diào)洪開始時的起始條件，即起調(diào)流量 824.7m3/s;利用水量平衡式和蓄泄曲線，按試算法列表解算各是段時段末的 q2、V2。即求解滿足方程式23122121222HgBmqVVtqqtQQ所對應(yīng)的 q2、V2；將入庫洪水 Q-t 和計算的 q-t 點(diǎn)繪在一圖紙上，二者的交點(diǎn)即為所求的下泄洪水流量最大值 qm；根據(jù)公式即可求得此時對應(yīng)的水頭 H 和上游水位 Z。2/32 HgBmq（8）計算與其結(jié)果根據(jù)上面的計算方法，編

6、寫程序 TBD，編寫語言為 c。源代碼與輸入數(shù)據(jù)見附錄三將計算結(jié)果列于下：. . . . 3 / 60計算工況：設(shè)計情況下，3 孔，每孔 11 米。表表 1-11-1 調(diào)洪演算表一調(diào)洪演算表一可知最大下泄流量出現(xiàn)在 70-75h 之間，用直線插法計算得最大下泄流量為1900.3m3/s,考慮電站的下泄流量為 qmax=1900.3+24000.7=2068.3 m3/s2000 m3/s，不滿足安全下泄流量的要求。. . . . 4 / 60計算工況：校核情況下，3 孔，每孔 11 米。表表 1-21-2 調(diào)洪演算表二調(diào)洪演算表二可知最大下泄流量出現(xiàn)在 70-75h 之間，用直線插法計算得最大

7、下泄流量為. . . . 5 / 602164.3m3/s,考慮電站的下泄流量為 qmax=2164.3+24000.7=2332.3m3/s2500 m3/s，滿足安全下泄流量的要求。計算工況：設(shè)計情況下，3 孔，每孔 12 米。表表 1-31-3 調(diào)洪演算表三調(diào)洪演算表三可知最大下泄流量出現(xiàn)在 70-75h 之間，用直線插法計算得最大下泄流量為. . . . 6 / 601830.84m3/s,考慮電站的下泄流量為 qmax=1830.84+24000.7=1998.84m3/s2000 m3/s，滿足安全下泄流量的要求。計算工況：校核情況下，3 孔，每孔 12 米。表表 1-41-4 調(diào)

8、洪演算表四調(diào)洪演算表四可知最大下泄流量出現(xiàn)在 75-80h 之間，用直線插法計算得最大下泄流量為. . . . 7 / 602110.66m3/s,考慮電站的下泄流量為 qmax=2110.66+24000.7=2278.66m3/s2500 m3/s，滿足安全下泄流量的要求。（7）調(diào)洪演算結(jié)果與其分析將上述結(jié)果整理為下表表表 1-51-5 調(diào)洪演算成果調(diào)洪演算成果方案孔寬(m)起調(diào)流量類型qmax(m3/s)vmax(m3)zmax(m)qmax+q電校核2110.6615.6180.132278.66方案一36804.51設(shè)計1830.8415.1179.31998.84校核2164.31

9、6.2180.742332.3方案二33979.55設(shè)計1900.315.45179.842068.3圖4-2 洪水過程線12345典型洪水過程線2/3-設(shè)計/較核洪水來水過程線4/5-設(shè)計/較核洪水下泄過程線25304045圖 1-2 洪水過程線1-典型洪水過程線2/3-設(shè)計/校核洪水來水過程線4/5-設(shè)計/校核下泄洪水過程線在考慮設(shè)計和校核允許下泄流量的情況下,只有方案二方能滿足限制條件，選用該方案，即 3 個孔,每孔 12 米的方案。并繪制該工況下的洪水過程線如圖 1-2 所示。. . . . 8 / 60第二章第二章 非溢流壩設(shè)計計算非溢流壩設(shè)計計算2.12.1 壩高的計算壩高的計算壩

10、頂高出靜水面 h=2h1+h0+hc2h1波浪高度校核時，V=15m/s2h1=0.0166V5/4D1/3=0.0166155/431/3=0.71m設(shè)計時，V=30m/s2h1=0.0166V5/4D1/3=0.0166305/431/3=1.68mh0波浪中心線高出靜水位高度校核時，2L1=10.4(2h1)0.8=10.41.710.8=7.91mm20. 0L2h4h1210設(shè)計時，2L1=10.4(2h1)0.8=10.41.680.8=15.75mm56. 0L2h4h1210hc安全超高，根據(jù)壩的等級為一等知：校核時，hc=0.4m；設(shè)計時，hc=0.5m。由以上可得壩頂超高為

11、：校核時h=2h1+h0+hc=0.71+0.2+0.4=1.31m設(shè)計時h=2h1+h0+hc=1.68+0.56+0.5=2.74m 則 確定壩頂高程為：校核時 Z壩頂=180.13+1.31=181.44m設(shè)計時 Z壩頂=179.3+2.74=182.04m取其者即 182.04m,作為壩頂高程（如圖 2-1 所示） 。182.04151.00136.00校180.13設(shè)179.3圖 2-1 非溢流壩形式. . . . 9 / 602.22.2 壩擋水壩段的穩(wěn)定與應(yīng)力分析壩擋水壩段的穩(wěn)定與應(yīng)力分析2.2.12.2.1 手算部分（單位：噸手算部分（單位：噸米）米）（1）基本原理與計算公式抗

12、滑穩(wěn)定分析主要就是核算壩體沿壩基面或地基深層軟弱結(jié)構(gòu)面抗滑穩(wěn)定的安全度。主要計算方法有兩種：抗剪斷強(qiáng)度公式（Ksh）抗剪強(qiáng)度公式（Ksl） 。此工程屬于大（一）型工程，因此采用抗剪斷強(qiáng)度公式?？辜魯鄰?qiáng)度計算的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)為：K=HAcUVf)( 式中 f抗剪斷摩擦系數(shù)；c抗剪斷凝聚力；KN/m2A滑動面面積；m2U作用于滑動面上的揚(yáng)壓力；H作用于滑動面上壩體的力在水平方向的投影的代數(shù)和；V作用于滑動面上壩體的力在垂直方向的投影的代數(shù)和。設(shè)計的壩體斷面需要滿足規(guī)定的應(yīng)力條件：在基本荷載組合下，重力壩壩基面的最大垂直正應(yīng)力應(yīng)小于壩基允許壓應(yīng)力，最小垂直正應(yīng)力應(yīng)大于零；對于壩體應(yīng)力，在基本荷載組

13、合下，下游面最大主壓應(yīng)力不大于混凝土的允許壓應(yīng)力值，上游面的最小主壓應(yīng)力應(yīng)大于零。. . . . 10 / 60WP1P2P3P4P5P6U水平力垂直力力矩1231212圖 2-2 壩體荷載示意圖（2）計算工況在這里分兩種工況進(jìn)行計算：設(shè)計洪水位+揚(yáng)壓力；設(shè)計洪水為+揚(yáng)壓力。（3）基本資料壩基高程：Zj=136壩頂高程：Zd=182.04壩頂寬度：B=6上游折坡點(diǎn)：Zuz=151坡度：n=0.2下游折坡點(diǎn)：Zdz=172.67坡度：m=0.7淤沙高程：Zs=151.5水的容重：0=1混凝土容重：c=2.4泥沙浮容重：s=0.4排水管距上游壩面距離：Lp=9.5滲透折減系數(shù)：=0.3設(shè)計時，浪高

14、：hl=1.68浪長：ll=15.75波浪中心高：zl=0.56上游水位：zu=179.3下游水位：zd=146.58校核時，浪高：hl=0.71浪長：ll=7.91波浪中心高：zl=0.2上游水位：zu=180.13下游水位 zd=147.13抗剪斷摩擦系數(shù)：f=0.8 抗剪斷凝聚力：c=51.02壩基長度： l=36.169（4）基本荷載與其力臂計算為了方便計算，將個別力按如圖所示的虛線切割。計算過程列于表 2-1。. . . . 11 / 60表表 2-12-1 壩體基本荷載計算表壩體基本荷載計算表荷載值(P)力臂(L)計算公式設(shè)計校核設(shè)計校核W1= (Zuz-Zj)2nc215415.

15、085W2=(Zd-Zj) Bc662.97610.585W3= (Zdz-Zj)2mc211129.54-0.972自重W=W1+W2+W31873.51U1=Lp(zu-zj)+ (zu-zd)+(zd-zj)021302.5636.17-13.904-13.896U2=(l-lp)(zu-zd)+2(zd-zj)021413.05309.513.3413.382揚(yáng)壓力U=U1+U2715.61428.84P1=(zu-zj)2021937.45973.73-14.433-14.71上游水P2=(zu-zuz+zu-zj)(zuz-zj)n21161.1168.8415.99215.989

16、P3=(zs-zj)2s2148.05-5.167泥沙P4=(zs-zuz+zs-zj) (zuz-zj) ns2114.416.538P5=(zd-zj)202155.9761.943.5273.71下游水P6=(zd-zj)2mc2139.1843.36-17.027-15.488浪0202)2ll(22ll)zlhl2ll(Pl8.821.80-43.36-44.13水平力 H=P1+P3-P5+Pl961.64總和鉛直力 V=W+P2+P4+P62096.11注：力臂和力矩同號（逆時針為正）（5）穩(wěn)定分析抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)為設(shè)計時：3.0137. 3HA c)UV( fK校核時：2.50

17、48. 3HA c)UV( fK均符合穩(wěn)定要求。（6）應(yīng)力分析. . . . 12 / 60垂直正應(yīng)力 yu和 yd2yuTM6TW2ydTM6TW式中：W作用在計算截面以上全部荷載的垂直分力總和。設(shè)計時：W=V-U=1372.59;校核時：W=V-U=1357.76;M作用在計算截面以上全部荷載的對截面形心的力矩總和。設(shè)計時：W=PL=-7445.75;校核時：W=PL=-7912.79;T壩體計算截面沿上下游方向的長度，T=l=36.169。帶入求得： 設(shè)計時：yu=3.80yd=72.10校核時：yu=1.25 yd=73.83均未出現(xiàn)負(fù)值（拉應(yīng)力） ，符合應(yīng)力要求。剪應(yīng)力 u，d設(shè)計時

18、：u=(p-yu-puu)n=(43.3-3.80-43.3)0.3=1.14d =(yd+ pudp)m=(72.10+10.58-10.58)0.7=50.47校核時：u=(p-yu-puu)n=(44.13-1.25-44.13)0.3=0.375d =(yd+ pudp)m=(73.83+11.13-11.13)0.7=51.681水平正應(yīng)力 xu,xd設(shè)計時:xu=（p-puu）-(p-yu -puu)n2=(43.3-43.3)-(43.3-3.80-43.3)0.32=0.342xd=（p-pud）+(yd+pud- p)m2=(10.58-10.58)-(72.10+10.58

19、-10.58)0.72=35.329校核時：xu=（p-puu）-(p-yu -puu)n2=(44.13-44.13)-(44.13-1.25-44.13)0.32=0.1125xd=（p-pud）+(yd+pud- p)m2=(11.13-11.13)-(73.83+11.13-11.13)0.72=36.177第一主應(yīng)力 p1u,p1d設(shè)計時:. . . . 13 / 60p1u=yu(1+n2)-(p-puu)n2=3.8(1+0.32)-(43.3-43.3)0.32=4.412p1d=yd(1+m2)-(p-pud)m2=73.83(1+0.72)-(10.58-10.58)0.7

20、2=110.0校核時:p1u=yu(1+n2)-(p-puu)n2=1.25(1+0.32)-(44.13-44.13)0.32=1.3625p1d=yd(1+m2)-(p-pud)m2=72.10(1+0.72)-(11.13-11.13)0.72=107.429第二主應(yīng)力設(shè)計時:p2u=p-puu=43.3-43.3=0p2d=p-puu=10.58-10.58=0校核時:p2u=p-puu=44.13-44.13=0p2d=p-puu=11.13-11.13=0（5）成果分析由以上可以看出壩體邊緣應(yīng)力狀態(tài)良好，未出現(xiàn)拉應(yīng)力的情況。2.2.22.2.2 電算部分（其中單位均為噸電算部分（其

21、中單位均為噸米）米）（1）計算工況：正常洪水位+揚(yáng)壓力；設(shè)計洪水位+揚(yáng)壓力；校核洪水位+揚(yáng)壓力。（2）輸入與輸出數(shù)據(jù)參見附錄二（3）計算結(jié)果整理與分析。將計算結(jié)果整理如表 2-2 所示。表表 2-22-2 應(yīng)力計算（電算）成果整理表應(yīng)力計算（電算）成果整理表計算工況:正常水位+揚(yáng)壓力xyxy12高程minmaxminmaxminmaxminmaxminmax172.67015.838.432.31022.628.448.1400.31165011.3821.2923.23016.2621.2934.6207.51158016.2321.9633.13023.1949.3721.96011.90

22、151021.170.222.48032.1221.6968.36016.13143029.1715.5359.52-3.6441.6616.6288.68014.371366.5432.969.9767.27-1.1347.0910.31100.23010.84計算工況:設(shè)計水位+揚(yáng)壓力xyxy12高程minmaxminmaxminmaxminmaxminmax172.67018.741.4338.24026.771.4356.9800.76165014.4814.2529.54020.6814.2544.0200.95. . . . 14 / 60158019.5014.6639.8002

23、7.8614.6659.30011.431510.225.8714.2052.79036.9514.278.66014.531433.8931.668.8064.61-1.6245.239.2996.27010.991365.9635.453.5572.350.8050.656.2107.8008.51計算工況:校核水位+揚(yáng)壓力xyxy12高程minmaxminmaxminmaxminmaxminmax172.67017.982.3136.70025.692.2154.6800.93165014.6513.4329.90020.9313.4344.5507.78158020.2312.7741

24、.29028.9012.7761.52011.081510.226.9511.6454.99038.4911.6481.94013.471433.6432.536.0266.39-0.746.476.2698.9209.271365.7236.380.8374.251.6151.986.2110.640.347.27注：max 代表最大值；min 代表最小值；表中單位均以噸.米計。并繪制應(yīng)力分布圖與主應(yīng)力分布圖如圖 2-3 和 2-4。從以上成果與程序的輸出結(jié)果中可以看出壩體部應(yīng)力條件良好：沒有出現(xiàn)應(yīng)力為負(fù)值的，即拉應(yīng)力的情況，也沒出現(xiàn)壓應(yīng)力超過混凝土極限承載能力的情況。. . . . 15

25、/ 60 xy圖 2-4 主應(yīng)力分布圖圖 2-3 應(yīng)力分量分布圖. . . . 16 / 60第三章第三章 溢流壩設(shè)計計算溢流壩設(shè)計計算3.13.1 堰面曲線堰面曲線 溢流壩頂部溢流曲線，應(yīng)使水流平順的通過堰頂，在堰面不產(chǎn)生過大的負(fù)壓，溢流能力較大。我國先行規(guī)推薦采用 WES 曲線，其曲線方程（在上游面垂直時）為：85. 0s85. 1H2xy 式中：x,y堰頂曲線的水平和垂直坐標(biāo)，原點(diǎn)為堰頂?shù)淖罡唿c(diǎn)；Hs 定型設(shè)計水頭，按堰頂最高水頭的 7595%計算Hs =80%(180.13-170.92)=7.37則 WES 曲線為85. 185. 085. 185. 0s85. 1x0915. 03

26、7. 72xH2xyWES 曲線原點(diǎn)上游采用 1/4 橢圓曲線，其方程為： 1)hb()yhb()ha (x2s2s2s2式中：a,b因?yàn)樯嫌蚊娲怪?，所以，a=0.3,178. 0a378. 0abhs定型設(shè)計水頭，在這里為 7.37m所以帶入得橢圓曲線方程為1131)31. 1y(21. 2x22223.23.2 中部直線段設(shè)計中部直線段設(shè)計溢流壩的中部為直線段，要求和非溢流壩的基本三角形的下游邊相重合，上端和堰頂 圖 3-1 WES 曲線體型 圖 3-2 堰頂橢圓體型. . . . 17 / 60曲線相切，下端和反弧相切，坡度和非溢流壩保持一致，為 1：0.7。其作用是使水流平順的按要求的

27、消能方式與下游水位銜接。下面求 WES 曲線和直線段切點(diǎn)。由于曲線和直線相切，那么切點(diǎn)處 WES 曲線的導(dǎo)數(shù)的值為 1/0.7。對 WES 求導(dǎo)，y=(0.0915x1.85)=0.169x0.85=1/0.7由此求得切點(diǎn)位于(12.3,9.5)3.33.3 下游消能設(shè)計下游消能設(shè)計（1）消能形式：連續(xù)式的挑流鼻坎；（2）要求結(jié)果：挑射角、鼻坎高程、反弧半徑；（3）基本要求：連續(xù)式的挑流鼻坎的挑射角，根據(jù)我國的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，以 2025為宜，定采用 25的挑射角。鼻坎高程以高于下游水位 12 米為宜。初可將坎底最底點(diǎn)高程定為下游最高水位，即下游校核水位 147.13 米，可以保證鼻坎的高程高出

28、下游水位少許。鼻坎反弧段半徑 R 以 812 倍的 hc 為宜，hc 為鼻坎上的水深，定為 R=8hc.（4）計算過程：下面求鼻坎最低點(diǎn)處的水深。建立該壩段水流的能量方程（圖中 0-0 至 1-1 斷面）：較180.13較147.13圖 3-3 溢流壩能量分析簡圖. . . . 18 / 6022c0g2vhcE式中：E0 =180.13-147.13=33m流速系數(shù)，對于該樞紐為中等長度的溢流面，取為 0.95Vc該斷面流速hc該斷面處水深帶入得：22c95. 08 . 92vhc33斷面流速cchqV 式中：q該處單寬流量，q=Q/B=2110.66/（36+23）=50.25m3/s即c

29、ch25.20V 聯(lián)列、兩式解得：Vc=23.36m/shc=2.15m則反弧段半徑為R=8hc =82.15=17.21m鼻坎高程為147.13+R(1-cos)=147.13+17.21（1-cos25）=147.13+1.61=148.74m高出下游水位 1.61 米，滿足要求。綜上，擬訂的挑流消能的鼻坎型式為連續(xù)式鼻坎；反弧半徑 R=17.21m；挑射角度=25；鼻坎高程頂部 148.74m。3.43.4 水力校核水力校核（1）計算工況：校核工況和設(shè)計工況。（2）基本原理：鼻坎設(shè)計完畢后，還需驗(yàn)算該挑流消能是否會危與建筑物的安全，常用沖坑上游坡做為標(biāo)準(zhǔn)，即：ckiLti. . . .

30、19 / 60式中tk沖坑深度（米） ；L沖坑最深深度距建筑物距離；i沖坑上游坡；ic安全臨界坡，可取 1/31/4。（3）計算過程校核情況下挑距計算：) )hh(g2sinvcosvcossinv(g1L21221121式中： L水舌拋距，按水舌外緣計算（m）v1 坎頂水面流速，s/m92.2539.318 . 9295. 01 . 12gH1.11.1vv01鼻坎挑射角，=25q 鼻坎處的單寬流量，q=50.25m3/sh1坎頂垂直方向水深，h1=hc/cos=2.15/cos25=2.37mh2坎頂與河床間的高差，h2=148.74-136=12.74m帶入計算得：L=75.15m沖刷坑

31、計算：25. 05 . 01kHqt式中： 1 沖坑系數(shù)，由于該樞紐地基巖石完整堅硬，取 1.0q單寬流量，q=50.25H 上下游水位差，H=180.13-147.13=33m帶入計算：tk=1.050.250.5330.25=16.99m沖坑上游坡4123. 015.7599.16Ltik滿足要求。設(shè)計情況下挑距計算：. . . . 20 / 60) )hh(g2sinvcosvcossinv(g1L21221121式中： L水舌拋距，按水舌外緣計算（m）v1 坎頂水面流速，sm/464.2672.328 . 9295. 01 . 12gH1.11.1vv01鼻坎挑射角，=25q 鼻坎處的

32、單寬流量，q=43.59m3/sh1坎頂垂直方向水深，h1=hc/cos=1.82/cos25=2.01mh2坎頂與河床間的高差，h2=148.74-136=12.74m帶入計算得：L=77.167m沖刷坑計算：25. 05 . 01kHqt式中：1 沖坑系數(shù)，由于該樞紐地基巖石完整堅硬，取 1.0q單寬流量，q=43.59H 上下游水位差，H=179.3-146.58=32.72m帶入計算：tk=1.043.590.532.720.25=15.791m沖坑上游坡4121. 0167.77791.15iLtk滿足要求。（4）成果分析在校核和設(shè)計兩種工況下，前面設(shè)計的消能可以滿足安全要求。3.5

33、3.5 WESWES 堰面水面線計算堰面水面線計算（1）水面線計算的目的閘墩高度的設(shè)計、導(dǎo)墻高度、弧形閘門門軸高程的確定都需要知道溢流面的水面線。（2）基本資料WES 曲線為，堰頂高程 170.92，直線段坡度 1：0.7。85. 1x0915. 0y. . . . 21 / 60定型設(shè)計水頭 Hd，按堰頂最高水頭的 7595%計算 Hd =80%(180.13-170.92)=7.37m。校核水位：180.13m。對應(yīng)下泄流量：Q=2110.66m3/s。要求計算校核水位情況下的水面線。（3）計算過程在這里使用水工設(shè)計手冊 6泄水與過壩建筑物 （以下簡稱手冊 6 ）中提供的計算水面線的方法。

34、不摻氣水面線頭部的計算該堰為高堰，采用手冊 6表 27-2-4 計算。堰上水深 H=180.13-170.92=9.21，則 H/Hd=9.21/7.37=1.25。該表中無相應(yīng)的數(shù)據(jù)，采用插法予以補(bǔ)充如表 3-1 中第 4 列所示。表表 3-13-1 水面線頭部計算水面線頭部計算H/Hd1.001.331.25x/Hdy/HdHdxy-1-0.94-1.23-1.167.37-7.37-8.55-0.8-0.93-1.22-1.157.37-5.90-8.45-0.6-0.91-1.19-1.137.37-4.42-8.30-0.4-0.89-1.16-1.107.37-2.95-8.08-

35、0.2-0.85-1.12-1.067.37-1.47-7.790-0.80-1.07-1.017.370.00-7.410.2-0.74-1.02-0.957.371.47-6.980.4-0.65-0.94-0.877.372.95-6.430.6-0.54-0.85-0.777.374.42-5.690.8-0.39-0.73-0.647.375.90-4.741-0.20-0.56-0.487.377.37-3.511.20.02-0.36-0.277.378.84-1.971.40.27-0.10-0.017.3710.32-0.091.60.520.170.267.3711.791

36、.891.80.860.470.567.3713.274.13注：表中 x,y 為水面線的橫縱坐標(biāo)，坐標(biāo)系如圖 3-4 所示。整個壩面（包括直線段）上的不摻氣水面線的計算 求曲線長度 Lc：對于 WES 堰，根據(jù) X/Hd 由手冊 6圖 27-2-7 查算，由此查得的為曲線總長 Lc,t.堰上游段的曲線長度 Lc,u=0.315Hd=0.3157.37=2.32 米； 求直線段長度 Ls：從切點(diǎn)到直線段上任意一點(diǎn)的距離為 Ls,i=(Yi-Yt)/sina. . . . 22 / 60式中，Yt切點(diǎn)縱坐標(biāo),為 9.5；a直線段壩面與水平方向的夾角，為 55； 從堰頂曲線起點(diǎn)到計算點(diǎn)(Xi,Yi

37、)的壩面距離：L=Lc,t+Ls；計算邊界層厚度 ：按 Bauner 公式計算，=0.024L(L/K)-0.13 ,式中，K壩面粗糙高度，對于混凝土壩面，建議取 0.4270.691，這里取 0.5；計算單寬流量，對于閘墩(Xi14.05),q=Q/(36+6)=50.25 m3/s； 按下式，推求勢流水深 hp。H+Yi=hpcosa+q2/2ghp2 ； 正交于壩面的水深為 h=hp+0.18。按照上述計算過程將計算列于表 3-2。表表 3-23-2 壩面不摻氣水深計算壩面不摻氣水深計算分段i XiYi斜率Xi/HdLc/HdLcLsLqhphWES 段1 6.002.520.78 0.

38、811.08 7.965.640.1058.634.67 4.692 8.004.290.99 1.091.30 9.587.260.1258.634.06 4.083 10.006.481.20 1.361.37 10.107.780.1358.633.62 3.644 12.009.081.40 1.631.60 11.799.470.1658.633.27 3.305 12.309.501.43 1.671.85 13.6311.310.1858.633.23 3.26直線段6 14.0011.93 1.4313.632.97 14.280.2258.633.00 3.047 16.00

39、14.79 1.4313.636.46 17.770.2750.252.39 2.43注：表中單位均為國際單位。 摻氣與波動水深計算當(dāng)弗氏系數(shù) Fr2 時，應(yīng)考慮波動幾摻氣后水面升高的影響。摻氣水深公hgqFr式hb=h(1+v/100)式中h，hb摻氣與波動前、后水深（m） ；v摻氣與波動前計算斷面上的平均流速(m/s)；修正系數(shù)，一般為 1.01.4。采用 1.2。計算過程整理如表 3-3 所示表表 3-33-3 摻氣與波動水深計算摻氣與波動水深計算XiYiqhFrhb6.002.5258.634.691.495.398.004.2958.634.081.794.79. . . . 23

40、/ 6010.006.4858.633.642.064.3512.009.0858.633.302.334.0112.309.5058.633.262.363.9714.0011.9358.633.042.583.7516.0014.7950.252.433.523.0517.1616.4550.252.353.662.97（4）成果整理將上述的計算結(jié)果整理并繪制，得到如圖 3-4 所示的水面線。閘墩校180.13170.92圖 3-4 溢流壩水面線. . . . 24 / 60第四章第四章 放空壩段設(shè)計計算放空壩段設(shè)計計算4.14.1 放空計算放空計算（1）放空要求放空形式：從正常水位放空到

41、死水位；從正常水位放到溢流堰頂為表孔和深孔聯(lián)合泄水；從溢流堰頂?shù)剿浪粸樯羁讍为?dú)泄水。要求在 40 天放空。放空時段擬選在最枯時段（14 月） 。防空時需考慮河流的來流量。（2）基本資料多年月平均來流量（見說明書表 2.3.1） ；水位庫容曲線（見藍(lán)圖）堰頂高程：170.92；表孔尺寸：三孔，寬 12 米；深孔尺寸：一孔，3.54；孔中心線高程：153；壩基高程：136正常水位：178.0死水位：166.28（3）計算過程將放空過程分為若干小段（7 段，每 2.5 米一段） ，以方便計算和提高計算精度。同時在水位-庫容曲線上差出相應(yīng)的庫容。計算出堰頂平均水頭和堰流流量。平均水頭為兩水位的平均值

42、。堰頂流量，式中：m=0.48，B=312=36。只有在正常水位到堰頂水位的過2/30H2gBmQ程放考慮此流量。計算出深孔的平均水頭極其流量。平均水頭為兩水位的平均作用水頭。深孔流量,式中：孔口流量系數(shù)，對于深孔取 0.830.93，擬取 0.9；Ak gH2AQk出口處面積，為 3.54=14m2。計算下泄總流量，對于從正常高水位到堰頂高程為堰流流量加上深孔流量；從堰頂?shù)剿浪粸樯羁琢髁?。放空的庫容，為此段時間所防空的時間。時間，放空所用的時間，為庫容除以總流量。. . . . 25 / 60表表 4-14-1 放空計算放空計算水位庫容堰頂平均水頭堰流流量深孔平均水頭深孔流量總流量放空庫容

43、時間(s)正1781.37E+09177.51.34E+096.831365.53524.75277.51481570.5519101.591.91E+041751.14E+095.33941.3748423.25268.97391137.849180164.61.80E+05172.59.55E+082.83364.2096320.75254.1017545.8114329784.33.30E+05頂170.928.35E+080.7953.71708218.71241.2879222.5049539313.95.39E+051707.95E+080017.46233.0884160.588

44、42490842.49E+05167.56.40E+080015.75221.3802148.880210411051.04E+06死166.285.75E+080013.89207.8977135.3977480067.24.80E+05注：流量和庫容的單位分別為 m3/s， m3總共所花費(fèi)時間：2838621 秒，折算為 32.85（in.dat 輸入數(shù)據(jù)out.dat 輸出數(shù)據(jù)-readdat()-讀取數(shù)據(jù)search()-插入法求值test()-每時段的試算main()-主程序和輸出程序-程序設(shè)計：9900126徐林 2003.4*/#include #include#include#

45、define MAXMN 50/*定義最大的數(shù)組維數(shù)-50*/#define DATA 5 /*允許誤差*/float B,MC,ZY;int N,M,NUM;/* N-插值的基值點(diǎn)數(shù) M-時段數(shù) MC-系數(shù),NUM-孔數(shù),B-孔寬,ZY-堰頂水頭*/int readdat(float fzvq3MAXMN,float ftq2MAXMN,float * limz) /*讀文件中的數(shù)據(jù)*/FILE * fp;int i=0;char temp50;fp=fopen(in.dat,r);fscanf(fp,%d,&N); /*讀出表 3-2*/for(i=0;iN;i+)fscanf(fp,%f

46、%f,&fzvq0i,&fzvq1i);fscanf(fp,%d,&M); /*讀出表 3-3*/for(i=0;iM;i+)fscanf(fp,%f%f,&ftq0i,&ftq1i);fscanf(fp,%f,limz);/*讀出初始泄洪流量*/fscanf(fp,%s%f,temp,&MC);/*讀出公式中的系數(shù)*/fscanf(fp,%s%f%s%d,temp,&B,temp,&NUM);/*讀出孔寬和孔數(shù)*/fscanf(fp,%s%f,temp,&ZY);/*讀出堰頂高程*/close(fp);/*在 fzvqz 中找到第 t 個參數(shù)等于 bs 的數(shù)值，并通過數(shù)組 zvq 返回*/i

47、nt search(int t,float bs,float fzvq3MAXMN,float zvq3)int i=0,tmp=0;if(t=2). . . . 55 / 60zvq2=bs;bs=pow(bs/(MC*NUM*B*sqrt(2*9.8),2.0/3)+ZY;/*printf(nbs=%f,pow(bs/(MC*NUM*B*sqrt(2*9.8),2.0/3);*/t=0;tmp=1;while(fzvqtiq1)Z2=Z1+0.4;elseZ2=Z1;Z1=Z1-0.4;dosearch(0,Z2,fzvq,zvq);V2=zvq1;q2=zvq2;aq=(q1+q2)/2;dv=(aQ-aq)*(ftq0i+1-ftq0i)*60*60/10000;vqz0=V1+dv;if(aQq1)if(vqz0V2)Z1=Z2;Z2=(Z1+Z3)/2;if(!max)Z2=0.4+Z2;elseif(vqz0V2)Z1=Z2;Z2=(Z1+Z3)/2;if(!min)Z1=Z1-0.4;while(abs(vqz0-V2)DATA);/*做該循環(huán)直到小于允許允許誤差-10*/