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溢洪道水力

溢洪道水力
溢洪道水力

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

929.00m Q=196(m 3/s)校核洪水位931.35m Q=

102(m 3/s)

设计水位

930.52m Q=87.3(m 3/s)30年一遇水位930.37m

2.35m 1.52m

下游水位:设计902.65m 校核904.04m 30年一遇水位902.4m 30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:H max —校核水位下的堰上水头 2.35m H d —堰面曲线定型设计水头(取0.75H max )H d =

1.76m

流量系数的计算为:

m=0.385+0.224(P 1/H 0)0.934

m=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=0.255<0.34

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:

2/30

2H

g B m Q e =

式中:

Q—B—30m

b—10.00m

n—3

H 0—

计入行近流速水头的堰上总水头,(m)

2.35m

g—重力加速度,(m/s 2); g=9.81

m—堰流量系数;

m=

0.448

ε—ε=0.975

ζ0—ζ0=0.45ζ

K —

ζ

K =

0.7

Q=

208.858m 3/s

2、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= 1.05 1.05q—q= 6.533 3.400x k —x k =36.31935.147R—R= 1.508 1.008C k —

C k =71.38866.755b k —b k =

33

33校核

设计

闸孔数目;

闸墩侧收缩系数,由下式计算得:

流量,m 3/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(m 3/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:

2/30

2H

g B m Q e =nb

H k n 0

])1([2.010z z e -+-=3

2

g

q k h a =k

K k

b

C gx k i 2

a =

h k = 1.659h k =

1.074

i k =

0.0020176

i k =0.0022330

式中:

校核

设计30年一遇q—q=5.939 3.091 2.645H 0—H 0=2.95

2.12

1.97

θ—θ= 2.2906o

φ—φ=0.95

校核设计30年一遇h 1=1.0150.5950.523泄槽起始断面水深:

h 1=1.015

0.595

0.523

4、泄槽段水面线的推算:

3、泄槽段起始水深h 1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h 1(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,m 3

/(s.m);

)

cos (2110q f

h H g q

h -=J

i h h g

v g

v l -+

-+

-=

D )

cos ()cos (212211122222a a q q 3

/42

2R v n J =

2

1i i v v v +-=

2

1i

i R R R +-=

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°

H 0—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=0.446m v=

14.591m/s

所以:

H 0=

11.308m

1/K(4H 0cos 2θ)=0.03864598

y=0.04x+0.03865x 2

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 (2sin cos cos sin [212

211211h h g v v v L g

+++=q q q q q )

cos 4(20

2

q q H K x xtg y +=g

v

h H 202

a +=)

2(4.0?=¢y )1(0773.004.0?+=¢x y

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=20

h 1—设计校核30年一遇

h 1=0.3660.6130.327

h 2—h 2=

2.3m

v 1—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

v 1=20.42223.4519.599

T—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,m 3/(s.m);

设计校核

30年一遇q= 6.813.067

5.820

设计校核30年一遇Z—Z=

27.87

27.3127.97

k—k=1.4

由上可得:

设计校核

30年一遇L=33.29042.70030.987T=8.38811.569

7.767

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 (2sin cos cos sin [212

211211h h g v v v L g

+++=q q q q q 4

/12/1Z kq T =h

h v

b )1(100z +=

式中:

h 、h b —v —ζ—ζ=

1.4s/m

由上计算可知,h b 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 。

泄槽计算断面的水深及掺气水深,(m )不掺气情况下泄槽计算断面的流速,(m/s);修正系数,取值为:h

h v

b )1(100z +=

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