陡坡水力计算

陡坡水力计算一、陡坡的纵横断面陡坡段的主要水力特性是陡坡急流。流速高,紊动剧烈，惯性大，对边界条件的变化敏感。陡坡纵断面，工程上常用1:2.5~1:5.0，软基上缓一些，岩基陡一些，应满足下式：tanδ≤tanδc式中:tanδ为陡坡度tanδc为土壤的内摩擦角。陡坡横断面多为矩形和梯形，土基上多为梯形，岩基上多为矩形，碎破程度较高的岩基也可为梯形。陡坡宽度需考虑消力池特性。主要控制消力池来流弗汝德数，其值应大于2.5，最好大于4.5.原因是小于2.5，消能率太低，在2.5~4.5之间消能率不高，在4.5~9.0之间消能率较高。一般底宽大，弗汝德数大，有利于消能。二、陡坡水力计算渠道上的陡坡，底坡都大于临界底坡，陡坡为急流，水面为b2型降水曲线。大落差长陡坡，降水曲线在陡坡途中结束，其后水流一般接近均匀流，末端水深等于均匀流水深，陡坡长度按下式计算：Ln=√P2+(Ptanδ)2式中：P为陡坡段总落差，m；tanδ为陡坡的坡度1、渠道小陡坡水力计算陡坡为矩形断面，消力池为矩形断面，进口为扭坡。（1）进口宽度计算进口宽bc按下式计算：bc=QMH032⁄M=2.1−0.008beH0H0=b0+αV22g(2)出口消力池深度计算消力池深度按下式计算：d=σh2−(h下+∆z)∆z=q2φ22ghF2−q22gh22h2=12h1(√1+8Fr12−1)h1=12h2(√1+8Fr22−1)h1=q∅√2g(E0−h1)取∅=1.0Fr1=q√gh11.5E0=h0+αV22g+∆H+d陡坡、消力池为梯形，消力池深度按下式计算：d=h2−hFh2h1=17.4logφcE0q23⁄−0.28∅c=0.9(m0q23⁄p)0.1m0为消力池边坡系数p=∆H+dh1=0.385pq49⁄φc2E02E0=h0+αV22g+∆H+d跌水水力计算跌水的进口与陡坡相同。垂直式跌水墙，且计入水舌上游侧水垫静水压力作用时，消力池按经验公式计算：跌落水舌长度：Ld=4.30D0.27P水舌后水深：hp=D0.22P收缩水深：hc=0.54D0.425p跃后水深：hc=1.66D0.27P水跃长度：Lj=6.9(hc−hc)池深：S=h−ht池长：Ls=Ld+0.8L;式中：D=q2gp3q为单宽流量。p=∆H+S