跌水水力计算

跌水计算书项目名称_____________日期_____________设计者_____________校对者_____________一、计算简图：二、基本设计资料1．依据规范及参考书目：《水闸设计规范》（SL265-2001）《灌溉与排水渠系建筑物设计规范》（SL482-2011）武汉大学水利水电学院《水力计算手册》（第二版）《给水排水设计手册(第7册)城镇防洪》建筑工业出版社，以下简称《手册》《跌水与陡坎》（刘韩生等著，中国水利水电出版社）2．计算参数：跌水设计流量Q ＝5.400 m3/s；跌水级数n ＝3级上游渠底高程▽上游渠底＝100.000 m下游渠道水深h t＝1.300 m上游渠道行近流速v o＝0.000 m/s；动能修正（不均匀）系数α＝1.050消力池末端水跃安全系数σ＝1.050消力坎上第二流量系数M ＝1.860末级消力池型式：挖深式消力池进水口淹没系数σs＝1.000进水口型式：矩形缺口进水口侧向收缩系数ε＝0.900矩形缺口宽度b c＝3.000 m3．跌水消力池参数：矩形缺口计入行近流速的进水口水深Ho ＝[Q/（ε×σs×M×b c）]2/3式中ε——侧收缩系数，一般采用0.85～0.95；M ——宽顶堰的第二流量系数，取为1.62；b c——矩形缺口宽度，m；σs——进水口淹没系数，一般取1.0。

Ho ＝[5.400/（0.900×1.000×1.620×3.000）]2/3＝1.151 m进水口水深H ＝Ho－α×v o2/2/gH ＝1.151－1.050×0.0002/2/9.81 ＝1.151 m四、第一级跌水计算1．消力池共轭水深计算：该级跌水跌深P＝2.500m，采用降低渠底形成消力池，假定坎高C＝0.800To ＝Ho ＋P ＋C ＝1.151＋2.500＋0.800＝4.451 m跃前水深h1可由下式确定：To ＝h1＋Q2 / （2 g φ2 ω12）式中φ——跃前断面流速系数，与跌水壁高度有关，可由《手册》表8.6查得；ω1——跃前断面水流面积，m2；经试算得到跃前水深h1＝0.219 m跃后水深h2可由平底沟渠上水跃基本方程试算得到：αo×Q2/g/ω1＋y1×ω1＝αo×Q2/g/ω2＋y2×ω2式中αo ——动能修正（不均匀）系数，取值在1.0～1.1之间；ω1——跃前断面水流面积，m2；y1——跃前水流断面重心离水面的深度，m；ω2——跃后断面水流面积，m2；y2——跃后水流断面重心离水面的深度，m。

跌水计算书项目名称_____________日期_____________设计者_____________校对者_____________一、计算简图：二、基本设计资料1．依据规范及参考书目：《水闸设计规范》（SL265-2001）《灌溉与排水渠系建筑物设计规范》（SL482-2011）武汉大学水利水电学院《水力计算手册》（第二版）《给水排水设计手册(第7册)城镇防洪》建筑工业出版社，以下简称《手册》《跌水与陡坎》（刘韩生等著，中国水利水电出版社）2．计算参数：跌水设计流量Q ＝5.400 m3/s；跌水级数n ＝3级上游渠底高程▽上游渠底＝100.000 m下游渠道水深h t＝1.300 m上游渠道行近流速v o＝0.000 m/s；动能修正（不均匀）系数α＝1.050消力池末端水跃安全系数σ＝1.050消力坎上第二流量系数M ＝1.860末级消力池型式：挖深式消力池进水口淹没系数σs＝1.000进水口型式：矩形缺口进水口侧向收缩系数ε＝0.900矩形缺口宽度b c＝3.000 m3．跌水消力池参数：矩形缺口计入行近流速的进水口水深Ho ＝[Q/（ε×σs×M×b c）]2/3式中ε——侧收缩系数，一般采用0.85～0.95；M ——宽顶堰的第二流量系数，取为1.62；b c——矩形缺口宽度，m；σs——进水口淹没系数，一般取1.0。

Ho ＝[5.400/（0.900×1.000×1.620×3.000）]2/3＝1.151 m进水口水深H ＝Ho－α×v o2/2/gH ＝1.151－1.050×0.0002/2/9.81 ＝1.151 m四、第一级跌水计算1．消力池共轭水深计算：该级跌水跌深P＝2.500m，采用降低渠底形成消力池，假定坎高C＝0.800To ＝Ho ＋P ＋C ＝1.151＋2.500＋0.800＝4.451 m跃前水深h1可由下式确定：To ＝h1＋Q2 / （2 g φ2 ω12）式中φ——跃前断面流速系数，与跌水壁高度有关，可由《手册》表8.6查得；ω1——跃前断面水流面积，m2；经试算得到跃前水深h1＝0.219 m跃后水深h2可由平底沟渠上水跃基本方程试算得到：αo×Q2/g/ω1＋y1×ω1＝αo×Q2/g/ω2＋y2×ω2式中αo ——动能修正（不均匀）系数，取值在1.0～1.1之间；ω1——跃前断面水流面积，m2；y1——跃前水流断面重心离水面的深度，m；ω2——跃后断面水流面积，m2；y2——跃后水流断面重心离水面的深度，m。

1水工常用公式1、明渠均匀流计算公式:Q=A v =AC Ri2、 渡槽进口尺寸（明渠均匀流）Q = ； bhj2gZ 。

z£ b h© 3、 倒虹吸计算公式：Q=mA 2gz（m 3/ 秒）4、跌水计算公式:跌水水力计算公式：Q = mB 2gH 3/2, 式中：—侧收缩系数，矩形进口尸0.85〜0.95;,B —进口宽度（米）；m —流量系数5、流量计算公式：Q=Aw式中Q 通过某一断面的流量，m / s ；v ---- 通过该断面的流速，n / hA ――过水断面的面积，m 。

6溢洪道计算1）进口不设闸门的正流式开敞溢洪道3（1）淹没出流：Q= £（7 MB H3二侧向收缩系数X 淹没系数X 流量系数X 溢洪道堰顶泄流长度X 溢洪水深2C=1R y （一般计算公式）nC= -R® （称曼宁公式）n:渡槽进口的水位降（进出口水位差）:渡槽进口侧向收缩系数，一般£ = 0.8〜0.9:渡槽的宽度 （米） :渡槽的过水深度（米）:流速系数 ©二0.8〜0.9542(2)实用堰出流：Q=£ MB HT3=侧向收缩系数X 流量系数X 溢洪道堰顶泄流长度X 溢洪水深 2) 进口装有闸门控制的溢洪道 (1) 开敞式溢洪道。

3Q = &(T MB H3二侧向收缩系数X 淹没系数X 流量系数X 溢洪道堰顶泄流长度X 溢洪水深 2(2) 孔口自由出流计算公式为Q=Mb . H二堰顶闸门自由式孔流的流量系数X 闸孔过水断面面积X 、H 其中：3 =be7、 放水涵管(洞)出流计算 1) 、无压管流Q=u A 2gH o=流量系数X 放水孔口断面面积X . 2gH 02) 、有压管流Q=卩 A 2gHo=流量系数X 放水孔口断面面积X , 2gH 08、 测流堰的流量计算一一薄壁堰测流的计算 1)三角形薄壁测流堰，其中90°,即5自由出流： 2 47Q= 1.4H 2或 Q = 1.343H .(2-15) 淹没出流：5Q=( 1.4H 2 ) (T(2-16) 淹没系数：° =* 0.756-(虹-0.13)2+0.145 (2-17)2)梯形薄壁测流堰，其中B 应满足tan 9 =丄，以及b > 3H,即3 33自由出流： Q = 0.42b 2g H 2 = 1.86bH^(2-18) 淹没出流：3Q=( 1.86bH 2) (T (2-19) 淹没系数:。

终端自由跌水的长天沟水力计算
长天沟是国家重点综合治理地区之一，位于黑龙江省齐齐哈尔市境内。

长天沟位于海拔较高，缺水情况严重，沟内水温太低，水的流动特性和水力学特性复杂，因此，计算其终端自由跌水的水力是非常必要的。

本文针对长天沟的治理，采用传统的水力方法和统计学方法，进行终端自由跌水水力计算，为沟内水资源开发提供参考。

首先，综合调查收集长天沟河床及水体特征数据。

根据河床高低起伏，河段总长度分为短段、中段和长段，并完成其水体特征的检测和测量。

其次，采用水力模型，建立终端自由跌水的水力模型。

根据河床的高低变化和水体的水力特性，将其划分为不同的流速区域，并采用适当的水力公式进行计算。

最终，通过传统的水文测量和统计学方法，对河道水力进行计算，得出终端自由跌水的水力值。

经过多次计算，最终计算出长天沟水深最大比值为2.12，采用独特的形态变化，河道的水力学特性好，河道的最小流阻抗比大。

这表明，长天沟河流拥有较高的水力发电性能，有利于利用水力发电资源，为治理长天沟提供参考。

总之，本文采用了水力学模型和统计学方法，对长天沟终端自由跌水水力做出了详细的计算，可为此区域水资源和水力发电服务。

同时，本文也可以为类似河流的研究提供参考价值。

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跌水水利计算一、跌水口的泄流能力计算跌水口的泄流能力可按堰流公式计算：式中：m ——流量系数，采用m=0.42～0.45；选取m=0.43ε——侧收缩系数，采用ε=0.85～0.95；选取ε=0.90H 0—上游总水头（m ）， ，H 为上游渠道水深（m ），v 0值可以忽略不计，故取H 0=H计算结果见下表：跌水泄流流量数据表二、消力池长度L 计算消力池长度L 计算可按下式计算：——射流距离（m ），——池内水跃长度（m ），可按闸后消力池一样计算 式中各尺寸详见下图。

Cl l L -+=21gv H H 2200+=2/302H g mb Q ε=1l 2l对于珲春灌区跌水工程，取C 值为零，则上式可简化为 （1）求水跃长度2l其中：φ——流速系数，通常选取0.95～1.0，这里选取95.0=φ。

c h ——跃前水深，即为收缩断面处水深。

"h ——跃后水深q ——单宽流量（2）求挑流距离1l当跌水口为平底时，按下式计算挑流距离：)24.0(74.1001H P H l ⨯+⨯⨯=其中：P ——跌差0H ——跌水坎上总水头据上述公式，可计算得到消力池长度值见下表：2v 0/2g21l l L +=2202c c h g q h P H φ+=+)181(232"-+⨯=cc gh q h h )9.1(5.28.0"2c h h l -⨯⨯=图-1三、消力墙高度d 计算（见图-1）（1）消力墙按淹没堰流设计，需要试算。

即假定一个d 值，求墙上水深采用：d h H -⨯="105.1，采用Excel 试算结果如下：四、海漫长度的计算海漫长度可按南京水利科学院研究总结一些已建成水闸所得出的经验公式计算：HL∆=Kq式中：L——海漫长度（m） q——单宽流量 K——系数，对于粗沙及粘性土壤，K=8～9，H∆——上下游水位差。

（注：范文素材和资料部分来自网络，供参考。

跌水水利计算一、跌水口的泄流能力计算跌水口的泄流能力可按堰流公式计算：Q mb 2gH3/2式中：m ---- 流量系数，采用m=〜；选取m=£--- 侧收缩系数，采用& =〜；选取& =2V oH o—上游总水头（m）,H o H-^g , H为上游渠道水深（m）, v o值可以忽略不计，故取H o=H 计算结果见下表：跌水泄流流量数据表、消力池长度L计算消力池长度L计算可按下式计算:L l i 12 C-射流距离（m）,池内水跃长度（m）,可按闸后消力池一样计算式中各尺寸详见下图图-1对于珲春灌区跌水工程，取 C 值为零，则上式可简化为 L I , 12(1)求水跃长度12H oP h e2q 2g h ； IIh e(r 8q 2和 h(131)2 VgheI 2 0.8 2.5 (1.9h " h e )其中： 一一流速系数，通常选取〜，这里选取0.95h c ――跃前水深，即为收缩断面处水深。

h "――跃后水深 q ――单宽流量 (2)求挑流距离I ,当跌水口为平底时，按下式计算挑流距离： I ,1.74 • H 。

—(p —0.24一H 。

)其中：P ――跌差H o ——跌水坎上总水头据上述公式，可计算得到消力池长度值见下表:消力池K：度计算农三、消力墙高度d计算(见图-1)(1)消力墙按淹没堰流设计，需要试算。

即假定一个d值，求墙上水深采用：出1.05 h" d，采用Excel试算结果如下:四、海漫长度的计算海漫长度可按南京水利科学院研究总结一些已建成水闸所得出的经验公式计算：L K 一q—H式中：L――海漫长度(m) q――单宽流量K系数，对于粗沙及粘性土壤，K=8〜9，H ――上下游水位差海漫长度计算成果表。