溢流坝水力计算说明书

1、溢流坝水力计算说明书工程水力计算学实训报告书指导教师：鄂军良水利工程27班赵文瑾基本资料见任务指导书一、按明渠均匀流计算并绘制下游河道“水位 流量” 关系曲线 资料可知，坝址处河道断面为矩形断面计算公式： V=CRiQ=ACRiC=R1/6 A=bn X=b+2h R=1nA X计算得：h 3/5(52.2h)3/5 52首先设水深 hO仁0,代入上式，则得h02=,再将h02代入上式得 h03=,用同种方法可有： h04=,h05=,h06=,h07=,综上所述最后得h= b、用迭代法计算 一百年一遇 Q=1400m3/s相对hh=如a所示，用同种方法可解得一百年一遇Q=1400m3/s相(

2、4)计算并绘制下游河道“水位 流量”关系曲线第1页(图一)：溢流坝剖面图工程水力计算学实训报告书指导教师：鄂军良水利工程27班赵文瑾下游河道水位与流量关系计算表水力序谢才系流速水深 h面积A湿周X半径号 数C vR 12 3 4 5 6 7 8 9 流量Q水位 备注 50年一遇 100 年一遇槽深 1,1, 101, 111,121, 131,水位流量关系曲线，0001,20XX,4001,6001, 流量 单位水位单位水位第2页工程水力计算学实训报告书指导教师：鄂军良水利工程27班赵文瑾二、确定溢流堰得堰顶高程并溢流面剖面坝顶高程的确定a、坝上水头H0计算：H0(QmB2g)2/3计算：1、

3、初步估算H0可假定Hg H,于侧收缩系数与 上游作用水头有关，侧可先假设侧收缩系数& ,求出H,再校核侧收缩系数的值。因堰顶高程和水头H0未知，先按自出流计算，取a =然后再校核。题意可知 Q=1250m3/s,设£ =则；1250H0 2/3=(m)582、计算实际水头Ho查课本教材8-13及8-14表得边墩形状系数为，闸门形状系数为，因Hb0<0,应按计算。£ =k(n1)01(51)nb58用求得的£近似值代入上式重新计算H01250H0 2/3(m)582又因H0仍按其计算，则所求得&值不变，则说明以上所求的H0=。b是正确的。已知上

4、游河道宽为52m。上游设计水位为，河床高程为， 近似按矩形断面计算上游过水断面面积：A0=52X =1560(m2)v0Q1250(m/s) (m) 则堰的设计水头为 HdH02g2第3页工程水力计算学实训报告书指导教师：鄂军良水利工程27班赵文瑾3、堰顶高程=上游设计水位-Hd=因下游堰高 P2+=,顶 低。,下游水面比堰，满足自出流条件，说明上述计算结果是 正确的。H0则最终确定该实用堰的堰顶高程为。溢流坝剖面设计1、方案：a.溢流坝采用 WES型抛面b.堰前沿采用三圆弧 c. 抛面各段确定如图一所示 2、堰上游设计为垂直段 3、堰 顶段BC的设计a.前沿0B段，三圆弧组成各段半径和水平距

5、，计算如下：R1 b1R2 b2R3 b3b.堰顶下游采用幕曲线，按下列方程计算:nlxnkHdy其中：Hd堰剖面的设计水头n 与上游堰坡有关的指数（见教材8-1）k系数x、y圆点下游堰面曲线横纵坐标经整理可得方程y第4页工程水力计算学实训报告书指导教师：鄂军良水利工程27班赵文瑾依上述方程可绘制出堰顶下游曲线：x 1 2 3 4 5 6 7 8 9 y堰顶下游曲线图 7654y3y210024x68104、下游直线段CD和反弧段DE尺寸的确定a、任务指导书可知下游斜坡坡比ma=,则其倾角X=550。又知 CD直线段与曲线 0C相切与C点。点坐标确定如下：堰曲线y求一阶导数即dydx=dydx

6、1,解得x= , y=故C点坐标为II.反弧段DE有关尺寸的确定半径R的确定：R()(HdZmax)其中。Zmax(m)所以R(6125)，取R=图二可有：第5页工程水力计算学实训报告书指导教师：鄂军良水利工程27班赵文瑾180'x0xcma(p2yc)Rcos '0P2R 求的 0 点坐标为 III . D 点坐标的确定x'DXORsiny'cos DyOR 求得D点坐标为 点坐标的确定：'xExO EP2 求得E点坐标为：5、根据上述计算结果可绘制出堰剖面图，如图第6页三圆弧工程水力计算学实训报告书指导教师：鄂军良水利工程27班赵文瑾三、求水库的校核

7、洪水位、正常蓄水位与防洪限制水位计算校核洪水位1.求坝上水头H0(QmB2g)2/3计算：1、初步估算H0可假定Hg H,于侧收缩系数与 上游作用水头有关，侧可先假设侧收缩系数& ,求出H,再校核侧收缩系数的值。因堰顶高程和水头H0未知，先按自出流计算，取a =，然后再校核。题意可知Q=1400m3/sm=设& =，则;1400H0 2/3=(m)582、计算实际水头Ho查课本教材8-13及8-14表得边墩形状系数为，闸门形状系数为，因HbO计算。1,应按8bH01 & =k(n1)01(51)nb5用求得的&近似值代入上式重新计算 H01400H0 2/3(m

8、)582又因H0仍按其计算，则所求得&值不变，则说明以上所求的H0=。b是正确的。已知上游河道宽为52mo 上游设计水位为，河床高程为， 近似按矩形断面计算上游过水断面面积：A0=52X =1560(m2)v0Q1400(m/s) A01560 第 7 页工程水力计算学实训报告书指导教师：鄂军良水利工程27班赵文瑾(m)则堰的设计水头为 HdH02g2校核：因下游堰高P2+=, 游水面比堰顶低。,下，满足自出流条件，说明上述计算结果是正确的。H0则相应的校核洪水位=+Hd=+=(m)相关数据计算表 序号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假设值 总水头 第8页系数堰上水头备注 槽深一百年一遇五十年一遇工程水力计算学实训报告书指导教师：鄂军良水利工程27班赵文瑾(2)、计算正常蓄水位=时流量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)求下游河道水深为 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=，再将h t1带入上式得 h t2=，以上 述同种方法可得h t3= ， h t4= ， h t5= ， h t6 =，最终确定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 为h tQ(2h52)2/3 利用上述公式 h t=5/325523/5 采用迭代法确定h t，最终确定h t=即防洪限制水位 =+=(m)第

11、9页工程水力计算学实训报告书指导教师：鄂军良水利工程27班赵文瑾综上所述可得表四：几个流量与堰上水头和堰下游河道水深计算成果表序号堰上水头流量(m3/s)堰下游河道水深(m) 1 2 3 41250 1400 备注 防洪限制水位 正常蓄水位 五十年一遇 一百年一遇 四、计算在正常蓄水位闸门关闭的情况下，每米宽溢流坝段上所受的静水总压力利用图解法求解：计算：求静水总压力的大小h1= m h2= m第10页工程水力计算学实训报告书指导教师：鄂军良水利工程27班赵文瑾L=h2-h1= mPb11r(h1h2)bL 1(KN) 22确定压力中心位置：eL2h13h1五、坝下消能设计水流衔接计算相关计算

12、公式：E0H0P1(P1) q 1''Q nbP1q2ghc根据以上公式列表进行水流衔接计算：水流衔接计算表序号 堰上 水头 Q q0 h t E0 qC $ hC hc'' 水流 衔hc''- h t接形式 1 2 3 4远离式 远离式1250 1400远离式 远离式从表中数据可知，水流衔接形式均为远离式水跃衔接，故需设置底流式消能。第11页工程水力计算学实训报告书指导教师：鄂军良水利工程27班赵文瑾挖深式消力池水力计算1.消力池设计流量的确定表五数据可知消力池设计流量为Q =1250m3/s。2.确定池深S a.估算池深S ( 6 =)Shc

13、''ht= x =(m)c.计算建池后的hc'''EOEOS(m)将E0'、q、$代入公式hc''q2g(E0hc),经计算求的hc=, 则将相关数hc8q2据代入公式 hc(131)求得hc''=。2ghc3.计算 Zq21Z'2ght2110.394m 22''22hc14. 计算 6第12页工程水力计算学实训报告书指导教师：鄂军良水利工程27班赵文瑾Sht ''6在范围内，所以池深满足要求，为方便施工池深取S= 5.确定池长Lk()LjLj(hc”hc)=x =(m)L

14、k()Lj= x x 二即池长取L k=57m即消力池长度为 57米。附录：任务指导书第13页工程水力计算学实训报告书指导教师：鄂军良水利工程27班赵文瑾基本资料见任务指导书一、按明渠均匀流计算并绘制下游河道“水位流量”关系曲线资料可知，坝址处河道断面为矩形断面计算公式： V=CRiQ=ACRiC=R1/6 A=bn X=b+2h R=1nA X计算得：h 3/5(52.2h)3/5 52首先设水深 hO仁0,代入上式，则得h02=,再将h02代入上式得 h03=,用同种方法可有： h04=,h05=,h06=,h07=,综上所述最后得h= b、用迭代法计算 一百年一遇 Q=1400m3/s相

15、对h=女口 a所示，用同种方法可解得一百年一遇Q=1400m3/s相(4)计算并绘制下游河道“水位 流量”关系曲线第1页(图一)：溢流坝剖面图工程水力计算学实训报告书指导教师：鄂军良水利工程27班赵文瑾下游河道水位与流量关系计算表水力序谢才系流速水深 h面积A湿周X半径号 数C vR 12 3 4 5 6 7 8 9 流量Q水位 备注 50年一遇 100 年一遇槽深 1,1, 101, 111,121, 131,水位流量关系曲线，0001,20XX,4001,6001, 流量 单位水位单位水位第2页工程水力计算学实训报告书指导教师：鄂军良水利工程27班赵文瑾二、确定溢流堰得堰顶高程并溢流面剖面

16、坝顶高程的确定a、坝上水头H0计算：H0(QmB2g)2/3计算：1、初步估算H0可假定Hg H,于侧收缩系数与上游作用水头有关，侧可先假设侧收缩系数£,求出H再校核侧收缩系数的值。因堰顶高程和水头H0未知，先按自出流计算，取a =然后再校核。题意可知Q=1250m3/s,设 &=则；1250H0 2/3=(m)582、计算实际水头Ho查课本教材8-13及8-14表得边 墩形状系数为，闸门形状系数为，因Hb0<0,应按计算。£二k(n1)01(51)nb58用求得的£近似值代入上式重新计算H0 1250H0 2/3(m)582又因H0仍按其计算，则所

17、求得£值不变，则说明以上所求的H0=ob是正确的。已知上游河道宽为52m。上游设计水位为，河床高程为， 近似按矩形断面计算上游过水断面面积：A0=52X =1560(m2)v0Q1250(m/s) (m)则堰的设计水头为 HdH02g2第3页工程水力计算学实训报告书指导教师：鄂军良水利工程27班赵文瑾3、堰顶高程二上游设计水位-Hd=因下游堰高 P2+=,顶,下游水面比堰，满足自出流条件，说明上述计算结果是正确的。H0则最终确定该实用堰的堰顶高程为。溢流坝剖面设计1、方案：a.溢流坝采用 WES型抛面b.堰前沿采用三圆弧 c.抛面各段确定如图一所示 2、堰上游设计为垂直段 3、堰 顶段BC的设计a.前沿0B段，三圆弧组成各段半径和水平距，计算如下：R1 b1R2 b2R3 b3b.堰顶下游采用幕曲线，按下列方程计算：nlxnkHdy其中：Hd堰剖面的设计水头n 与上游堰坡有关的指数 （见教材8-1）k系数x、y圆点下游堰面曲线横纵坐标经整理可得