跌水水力计算(水工结构版)

矩形断面多级跌水水力计算跌水Ⅲ截洪沟设计流量Q=26.300m截洪沟跌水段宽度b=2.700m水深h=3.165m每级跌水跌差Pn=2.000mε=0.900M=1.620堰上水头H0=(Q/εMb)2/3=mT01=P1+H0=mq＝Q/b=m3/(s.m)q2/3/T01＝0.822h1/q2/3=0.2550.775h1=1.163mh2=3.535mH01=(q/M)2/3=m消力槛前的行进流速v01：v01＝q/h2=m/s消力槛上水深H1:α＝1.050（流速系数，一般采用α＝1.05）H1＝H01-αv201/2g=2.609m初步确定消力槛高度C1=d1:σ＝1.050（保证水跃淹没的安全系数，一般采用1.05～1.10）C1=σh2-H1=m采用消力槛高度C1＝1.200m验算第一级消力池的深度：T'01=T01+C1=mq2/3/T'01＝0.676并根据φ＝0.90查附录20得：h'01/q2/3=0.223h'01=1.017m消力池中收缩断面的流速v1:V1=q/h'01=m/s消力槛顶的流速V2:V2=(M2q)1/3=m/s壅高水跃的第二共轭水深h'02:h'02=3.702mv'02=q/h'02=m/sH'1=H01-αv'202/2g=2.645mC'1=σh'02-H'1=m1.20m第一级消力池长度计算：Lc1=L1+0.8L2mFr=v1/(gh'01)1/2=m(侧收缩系数，一般采用0.85～0.95）(无底槛宽顶堰的第二流量系数，一般取1.62）2)、计算第一级跌水：矩形断面多级跌水水力计算L1=1.64(H0(P+d+0.24H0))1/2＝6.2173.0321）跌水口计算。采用无底槛矩形跌水口；根据跌水高度选择流速系数φ＝根据φ、q2/3/T01值差附录20得：3.5475.5479.7411.102h2/q2/3=0.9003.016h2h1,采用降低渠底形成消力池第一级消力槛上的水头H01:（跌水高度大于3m宜采用多级跌水）1.242C1≈C'1,采用C1＝9.5773.230((h'01)2+0.205q(V1-V2))1/2=2.6316.7472.756第1页，共3页矩形断面多级跌水水力计算根据1.7Fr≤9时，L2=9.5h'01(Fr-1)=19.633mLC1=L1+0.8L2=m采用消力池长度LC1＝19.000m3)、计算第二级跌水：T02=P2+H01=5.016mq2/3/T02＝0.909mh1/q2/3=0.278h2/q2/3=0.728h1=1.268mh2=3.320mH02=(q/M)2/3=m消力槛前的行进流速v01：v02＝q/h2=m/s消力槛上水深H2:H2＝H02-αv202/2g=2.555m初步确定消力槛高度C2=d2:C2=σh2-H2=m采用消力槛高度C2＝1.100m验算第二级消力池的深度：T'02=T02+C2=mq2/3/T'02＝0.746并根据φ＝0.90查附录20得：h'01/q2/3=0.235h'01=1.072m消力池中收缩断面的流速v1:V1=q/h'01=m/s消力槛顶的流速V2:V2=(M2q)1/3=壅高水跃的第二共轭水深h'02:h'02=((h'01)2+0.205q(V1-V2))1/2=mv'02=q/h'02=m/sH'2=H02-αv'202/2g=2.620mC'2=σh'02-H'2=m1.10m第二级消力池长度计算：Lc2=L1+0.8L2mFr=v1/(gh'01)1/2=根据1.7Fr≤9时，L2=9.5h'01(Fr-1)=18.355mLC2=L1+0.8L2=m采用消力池长度LC2＝20.000m4)、计算第三级跌水（即最后一级跌水）：最后一级跌水高度P3=2.000m下游水深Ht=3.200mT03=P3+H02=5.016mq2/3/T03＝0.909C1≈C'1,采用C1＝L1=1.64(H01(P+d+0.24H01))1/2＝5.5692.803根据φ、q2/3/T03值差附录20得：3.2303.5842.7181.14320.253第二级消力槛上的水头H02:21.923根据φ、q2/3/T02值差附录20得：h2h1,采用降低渠底形成消力池9.0883.0162.9340.9316.116第2页，共3页矩形断面多级跌水水力计算h01/q2/3=0.278h02/q2/3=0.728h01=1.268mh02=3.320m初步确定消力池深d3:d3=σh02-Ht=m采用消力池深度d3＝0.500m验算第三级消力池的深度：T'03=P3+H02+d3=5.516mq2/3/T'03＝0.827并根据φ＝0.90查附录20得：h'01/q2/3=0.255h'02/q2/3=0.775h'01=1.163h'02=3.535消力池中收缩断面的流速v1:V1=q/h'01=m/s消力槛顶的流速v2：V2=(M2q)1/3=m/s壅高水跃的第二共轭水深h'02:h'02=((h'01)2+0.205q(V1-V2))1/2=md3=σh'02-Ht=m采用消力池深度d3＝0.500m第三级消力池长度计算：Lc3=L1+0.8L2mFr=v1/(gh'01)1/2=根据1.7Fr≤9时，L2=9.5h'01(Fr-1)=16.345mLC3=L1+0.8L2=m采用LC3＝18.000m级数消力池深度(m)11.221.130.520跌水高度(m)2218跌水尺寸汇总消力池长度(m)198.3743.2303.4100.3802L1=1.64(H02(P+d+0.24H02))1/2＝5.1142.47918.189h02ht,采用降低渠底形成消力池0.286第3页，共3页