附录一泄水建筑物水力设计计算定律

1、附录一泄水建筑物水力设计计算公式、堰面曲线n 1kHs y1.开敞式溢流孔的堰面曲线。采用哥曲线时按下式和附表1计算。(附1)式中 Hs为定型设计水头，按堰顶最大作用水头Hzmax的75%95%计算(m),其它符号见附 图1 ,数值见附表1。附表1上游坝面坡度kn垂直(3 : 0)2.0001.8503 ： 11.9361.836原点上游宜用椭圆曲线，其方程式为 TOC o 1-5 h z 22 HYPERLINK l bookmark0 o Current Document X2 (bHs y)2122(aHs)2(bHs)2式中 aHs和bHs分别为椭圆曲线的长轴和短轴。若上游面垂直，其长

2、轴 aHs和短轴bHs可按以下关系选定:a 028 0300.87 3aaH z maxd 采用倒悬堰顶时（如附图1）,应满足 2定型设计水头选择及堰顶可能出现的最大负压值参照附表2。Hz情况下的流量系数 mz的比值参2.设有胸墙的堰面曲线。当校核情况下最大作用水头Hzmax （孔口中心线上）与孔口 （Wj （D）的定型设计水头Hs情况下的流量系数 m和其他作用水头 照附表3。（附2）75% 95% ;Hzma1,5比值 D 时；或闸门全开时仍属孔口泄流，即可按下式计算:2 x y 42Hs式中H s定型设计水头，一般取孔口中心线至水库校核洪水位的水头的孔口收缩断面上的流速系数，一般取=0.9

3、6 ;若孔前设有检修闸门槽时取=0.95 。其余符号参照附图2。V水军校就洪木附图2原点上游可用单圆，复式圆或椭圆曲线，与胸墙底缘通盘考虑。1.2Hsmax3Hz（P为堰高，m）时,=0.90 0.95;mz流量系数，初设时在定型设计水头作用的情况下，当P3取 mz=m=0.47 0.49 ；当 Hz时，取 m=0.44 0.47；侧收缩系数，根据闸墩厚度及墩头形状而定，初设时可取.孔口泄流按下式计算:（附4）QA.2gHz式中 Ak出口处的面积，m2;H z自由泄流时为孔口中心处的作用水头,m;淹没泄流时为上下游水位差;孔口或管道的流量系数，初设时对设有胸墙的堰顶高孔，当HzD2.0 2.4

4、（D为孔口高，m）时取 =0.740.82 ;对深孔取=0.830.93 ;当为有压流时，值必须计算沿 程及局部水头损失后确定。、挑流消能1.水舌抛距按水舌外缘计算（参照W图3）,其估算公式如下:,12 .2 - 2 二、L一visincos Vicos ；vi sin2g（hh2）（附g5）式中 L 水舌抛距，m ;vi 坎顶水面流速，m/s ,按鼻坎处平均流速 v的1.1倍计，即v1 1.1v 1.12gH 0 （m/S）（H0为水库水位至坎顶的落差,m）;鼻坎的挑角，。；h1坎顶垂直方向水深，m , h1= hcos （h为坎顶平均水深， m）；h2坎顶至河床面高差，m ,如冲坑已经形成

5、，作为计算冲坑进一步发展时，可算至坑底；堰面流速系数。附图3 TOC o 1-5 h z tK 最大冲坑深度，由河床面算至坑底m2.最大冲坑水垫厚度按下式估算： .0.50.25（附6）r q H式中tK水垫厚度，自水面算至坑底，m ;q单宽流量，m 3/s/m ;H上下游水位差， m ;冲坑系数，坚硬完整的基岩=0.91.2;坚硬但完整性较差的基岩=1.21.5;软弱破碎，裂隙发育的基岩=1.52.0。四、护坦消力池长度计算公式Fr1.福氏数Jgh当Fr4.5 ,护坦上不设铺助消能工时:Lc6（h（附7）式中 Lc护坦消力池长度,跃前、跃后共轲水深,2.当 Fr4.5,池首断面平均流速V大于

6、16 18m/s,护坦上可设梳流坎及尾坎，但不宜（附8）时:3.当 Fr4.5,池首断面平均流速v小于16 18m/s,护坦上可设梳流坎、消力墩及尾坎Lc（2.3 2.8）h（附9）设消力墩时:Lc （32 4.3）h五、空蚀指数估算公式（附 10）hd hq hv2/2g式中k 空蚀指数，无量纲;hd 计算断面处的时均动水压力水头（水柱高,hq大气压力水头（水柱高，m）,对于不同高程按 900估算，即相对于海平面每增加高度900m ,较标准大气压力水头降低1m水柱，为海平面以上高度;hv 水的汽化压力水头（水柱高，m）;对于不同水温可参照附表 4数值采用;附表4水温（C）0510152025

7、3040hv （水柱高，m）0.060.090.130.170.240.320.430.752V /2g 计算断面处的流速水头（水柱高，m）。六、波动及掺气水深估算公式（适用于溢流坝面）vhb 1 h100（附 11） TOC o 1-5 h z 式中 h不计入波动及掺气的水深，m ；hb计入波动及掺气的水深，m ;v不计入波动及掺气的计算断面上平均流速，m/s ;修正系数，一般为1.01.4,视流速和断面收缩情况而定，当流速大于20m/s时，宜采用较大值。七、护坦、鼻坎上脉动压力估算公式2VPmam 2g（附 12）式中 Pm 脉动压力，沿法线方向作用于建筑物表面，t/m 2;水的容重，t/

8、m 3;am 脉动压力系数，根据水流缓急程度分别取0.050.10。八、护坦上消力墩所受冲击力计算护坦上如设有消力墩（包括梳流坎及尾坎）时，其所受冲击力 Pd,可按下式估算：Pd kdv2Ad 2g（附 13）式中 Pd消力墩（包括梳流坎及尾坎）的冲击力，t;Ad墩、坎迎水面在流速方向上的投影面积，m2;kd阻力系数，视墩、坎形状及流速大小，取kd=1.2 2.0 。附录二荷载计算公式、垂直作用于坝体表面的静水压力（附 14）Pn（附 15）式中 n = 1 一 （1 一 n）,i为泥沙的干容重，n为泥沙的孔隙率;式中 H 计算点的水深，m;水（或含泥沙水）的容重，t/m 3。二、水平泥沙压力

9、 TOC o 1-5 h z h2-nhn 2n 、tg （45）22hn坝前泥沙防积高度，m;n泥沙的内摩擦角,当缺乏资料时可按下式计算:三、浪压力h2Pn 71.浪高、波长可按官厅水库公式计算 （适用于山区峡谷水库库缘地势高峻，风速4吹程113公里）。2h|510.0166v4D32L10.4（2h1）0.8（附 16）16m/s ,（附 17）（附 18）2 Li波长，m ;f计算风速， m/s ;Df吹程，由坝前沿水面至岸的最大直线距离，km。2.浪压力计算：Pi,可按照立波概念，用下式计(1)坝前水深Hi满足HijVHivLH,铅直坝面上的浪压力算:（Hi 2hi ho）（Hi Pi

10、）2Hi2（附 i9）式中 ho波浪中心线至水库静水位的高度，可按下式计算:ho4 hi22L1cth（附 20）Pi坝基面的浪压力剩余强度，其值为:HiP2 hi sech（附 2i）LiHij乃使波浪破碎的临界水深，其值为:HijnA22Li 4 hi（35）hi（附 22）浪压力的分布图形可假定在水库静水位上下各近似作直线分布，见附图4 a。附图4(2)坝前水深H i Li时，在距水库静水位深 Li以下各点的浪压力可以忽略，铅直坝面的浪压力可按下式计算:Pl(Li 2hi h0)Li222(附 23)浪压力的分布见附图 4b。四、冰压力.静冰压力，按附表 5数值计算:在确定开始升温时的气

11、温及气温上升率后，可由附表5选用单位面积上的静冰压力，乘以冰厚，即为作用在单位长度坝体的静冰压力（t/m）。附表5静冰压力表最低温度（C）一 40-3530 一252520-1510气温上升率（C/h）2.52.52.52.02.02.02.0静冰压力（t/m 2）28 4025 3523 3020 2815 2213 1812 14.动冰压力:（1）冰块撞击在坝面上所产生的压力。当冰的运动方向垂直或接近垂直于铅直坝面时（运动方向与坝轴线的交角=80 -90 ）,动冰压力值Pbd可按下式计算:(附 24)Pbdhvbdb . Ab (t)式中kb系数，决定于流冰的抗碎强度Rb值（当Rb=100

12、t/m 2, kb=4.3 ; Rb=50t/m 2Rb=3.0 ; Rb=30t/m 2, kb=2.36);Vb 冰块流速，对于大水库应该通过研究决定，一般不大于 0.6m/s ;d b冰块厚度，m；Ab 冰块面积，m2。（2）冰块撞击在闸墩上所产生的压力。作用于铅直的闸墩上的动冰压力巳，可按下式计算：Pbd m用Bdb（t）（附 25）式中 Rb冰的抗碎强度，当无试验资料时，可采用下值：结冰初期为75t/m 2,末期45tzm 2；B闸墩在冰层平面处的宽度，m ;m 与闸墩平面形状有关的系数，对于半圆形闸墩，采用m=0.9 ；对三角形闸墩根据其平面上的顶端角度 2a按附表6采用。附表6 m值表2a4560 75 90 120 m0