溢洪道水力计算

一、设计依据：二、基本资料：第一段泄槽的角度2.2906°糙率：0.015闸孔数3闸孔宽10.00闸墩厚1.50堰顶高程929.00mQ=196(m3/s)校核洪水位931.35mQ=102(m3/s)设计水位930.52mQ=87.3(m3/s)30年一遇水位930.37m2.35m1.52m下游水位：设计902.65m校核904.04m30年一遇水位902.4m30年一遇水位到堰顶高差1.37m三、计算内容：1、溢洪道泄流能力计算：溢流堰采用驼峰堰面曲线：Hmax—校核水位下的堰上水头2.35mHd—堰面曲线定型设计水头（取0.75Hmax)Hd=1.76m采用b型驼峰堰：类型上游堰高P1中圆弧半径R1上、下圆弧半径R2总长度Lb型0.600.632.3973.60流量系数的计算：流量系数的计算为：m=0.385+0.224(P1/H0)0.934m=0.448下泄流量的计算按《规范》A.2.3公式进行计算：3、水文资料2、《溢洪道设计规范》1、《水力学》30年一遇水位下的流量：设计水位到堰顶高差：P1/H0=0.2550.34校核水位下的流量：设计水位下的流量：校核水位到堰顶高差：泄流量的计算：2/302HgBmQe=式中：Q—B—30mb—10.00mn—3H0—计入行近流速水头的堰上总水头，(m)2.35mg—重力加速度，（m/s2)；g=9.81m—堰流量系数；m=0.448ε—ε=0.975ζ0—ζ0=0.45ζK—ζK=0.7Q=208.858m3/s2、泄槽段临界水深及临界底坡计算：临界水深及临界底坡的计算公式为：式中：校核设计α—α=1.051.05q—q=6.5333.400xk—xk=36.31935.147R—R=1.5081.008Ck—Ck=71.38866.755bk—bk=3333校核设计闸孔数目；闸墩侧收缩系数，由下式计算得：流量，m3/s溢流堰总净宽，(m)，定义：B=nb单孔宽度，(m)中墩形状系数，由《规范》表A.2.1-3查得：边墩形状系数，由《规范》图A.2.1-2查得：临界谢才系数临界水深对应水面宽（m）流速不均匀系数泄槽单宽流量（m3/sm）临界湿周（m）水力半径（m）根据以上参数计算得：由上计算得：2/302HgBmQe=nbHkn0])1([2.010zze-+-=32gqkha=kKkbCgxki2a=hk=1.659hk=1.074ik=0.0020176ik=0.0022330式中：校核设计30年一遇q—q=5.9393.0912.645H0—H0=2.952.121.97θ—θ=2.2906oφ—φ=0.95校核设计30年一遇h1=1.0150.5950.523泄槽起始断面水深：h1=1.0150.5950.5234、泄槽段水面线的推算：3、泄槽段起始水深h1计算：水面曲线的推算见附表一：起始计算断面渠底以上总水头，（m）；假定一个初始值h1(m)起始计算断面定在堰下收缩断面处：断面水深计算公式为：泄槽水面线根据能量方程，采用分段求和法进行计算，计算公式如下：计算结果如下：起始计算断面流速系数；泄槽底坡坡角；起始计算断面单宽流量，m3/(s.m)；)cos(2110qfhHgqh-=Jihhgvgvl-+-+-=D)cos()cos(212211122222aaqq3/422RvnJ=21iivvv+-=21iiRRR+-=5、泄槽由缓变陡时抛物线的推求：泄槽在（泄0+037.156)段由缓变陡,采用抛物线连接，方程为：式中：x、y—以缓坡泄槽段末端为原点的抛物线横、纵坐标，m；θ—缓坡泄槽底坡坡角，θ=2.2961004°H0—抛物线起始断面比能，m；h—抛物线起始断面水深，m；v—抛物线起始断面流速，m/s；α—流速分布不均匀系数，取α=1.0K—系数，K=1.3以设计水位来推求抛物线：h=0.446mv=14.591m/s所以：H0=11.308m1/K(4H0cos2θ)=0.03864598y=0.04x+0.03865x2求切点得：后接陡坡坡度为K=0.4所以y=0.4x+b求切点得：由（1）、（2）式得：x=4.657y=1.025挑流水舌外缘挑距按下式计算：6、挑流消能计算：])cos(2sincoscossin[212211211hhgvvvLg+++=qqqqq)cos4(202qqHKxxtgy+=gvhH202a+=)2(4.0?=y)1(0773.004.0+=xy冲刷坑最大水垫深度计算公式为：式中：L—挑流鼻坎末端至挑流水舌外缘的距离（m）；θ—θ=20h1—设计校核30年一遇h1=0.3660.6130.327h2—h2=2.3mv1—鼻坎坎顶水面流速，（m/s），可按鼻坎处平均流速v的1.1倍设计校核30年一遇v1=20.42223.4519.599T—自下游水面至坑底最大水垫深度，（m）；q—鼻坎末端断面单宽流量，m3/(s.m)；设计校核30年一遇q=6.813.0675.820设计校核30年一遇Z—Z=27.8727.3127.97k—k=1.4由上可得：设计校核30年一遇L=33.29042.70030.987T=8.38811.5697.767根据《规范》A.3.2的计算公式：7、泄槽段水流掺气水深可按下式计算：综合冲刷系数，由《规范》表A.4.2可得挑流水舌水面出射角，近似可取用鼻坎挑胸：上、下游水位差，（m）；鼻坎坎顶至下游河床高程差挑流鼻坎末端法向水深（m）；])cos(2sincoscossin[212211211hhgvvvLg+++=qqqqq4/12/1ZkqT=hhvb)1(100z+=式中：h、hb—v—ζ—ζ=1.4s/m计算可得：桩号0+003.2500+043.2500+083.2500+123.2500+163.2500+203.2500+266.979设计水位0.5950.5170.530.5680.6280.7150.366校核水位1.0150.870.870.9151.0051.1440.61330年一遇水位0.5230.460.4730.510.5650.650.327设计水位5.1956.6287.2857.7288.1168.50518.565校核水位5.8527.5778.5379.2089.74910.22521.31830年一遇水位5.0586.3896.9667.3617.7218.09517.817设计水位0.638270.564970.584050.629450.699360.800140.46113校核水位1.098160.962290.973981.032951.142171.307760.7959530年一遇水位0.565850.508800.529530.575750.642110.743050.42459由上计算可知，hb最大值为1.308m,所以考虑泄槽边墙的超高，所以泄槽的边墙高度取2.5m。h=v=泄槽计算断面的水深及掺气水深，（m）hb=不掺气情况下泄槽计算断面的流速，(m/s);修正系数，取值为：hhvb)1(100z+=H0=3.94m=0.483P1/H0=0.99788P1=3.931645