泄槽水面线计算能量方程

1.下挖式消力池水跃形式2.综合式消力池水跃形式3.消力坎式消力池水跃形式假设坎高C1 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8试算：H10 3.3553 3.2553 3.1553 3.0553 2.9553 2.8553判断：hs/H100.65570.64510.63390.62190.60910.5954查表得：σs0.9550.9610.9640.7680.9720.98假设流量系数m0.420.420.420.420.420.42计算：H10 3.1642 3.151 3.1445 3.659 3.1272 3.1102计算坎高C2 1.4911 1.5043 1.51080.9963 1.5281 1.5451 C2-C10.19110.10430.0108-0.6037-0.1719-0.2549取出合适的值 1.4 1.5流量(m3/s)Q 33.6下游水位732.03重力加速度g 9.81下游底高程730.1跃前水深(m)h c 0.165062池宽(m)b 8水跃淹没系数σj 1.05收缩断面流速(m/s)v 125.44498收缩断面弗劳德数F r119.99605池出口下游水深(m)h t 1.93跃后水深(m)h c 4.585934水面跌差(m)ΔZ 0.228671消力池深度(m)S 2.66自由水跃长度(m)Lj 30.50402消力池长度(m)L k流量(m3/s)Q 33.6下游水位732.03重力加速度g 9.81下游底高程730.1跃前水深(m)h c 0.165062池宽(m)b 8坎后下游水深(m)h t 1.93水跃淹没系数σj 1.05单宽流量q 4.2流量系数m 0.42坎后收缩断面水深h c10.706708坎顶总水头(m)H 10 1.720945坎高（m）c 0.980438坎后自由水跃长度L j28.440713坎后消力池长度(m)L 2 6.76坎前收缩断面流速v 125.44498跃后水深(m)h c 4.585934收缩断面1弗劳德数F r 19.99605坎段流速v 20.872232坎段水深H 1 1.682169坎前消力池深度(m)S 2.152624坎后自由水跃长度L j130.50402坎后消力池长度(m)L 124.41流量(m3/s)Q 80下游水位23.5重力加速度g 9.81下游底高程20跃前水深(m)h c0.95消力池出口段流速系数φ0.95消力池出口段流速系数0.95φ一、基本参数0.95注：本公式池计算出的池深和池高是池内及坎后发生临界水跃的池深和池高，实际采用的池深比计算略大，实际采用的坎高比计算略小。

溢洪道加固设计案例目录溢洪道加固设计案例 (1)1.1 溢洪道基本情况 (1)1.2 溢洪道除险加固设计方案 (1)1.3 溢洪道水力计算 (4)1.4 溢洪道结构计算 (8)1.1 溢洪道基本情况水库正常溢洪道为开敞式无闸正槽溢洪道，位于大坝右岸垭口处，堰型为宽顶堰。

原设计堰顶高程149.40m，堰顶及泄槽横断面为矩形，底部宽度10.00m，泄槽纵坡1∶7，最大下泄流量139.6m3/s。

实际堰顶高程149.32m，堰顶控制段平均宽度11.40m，泄槽断面底部宽度10.20m，一级泄槽纵坡1∶77，二级泄槽纵坡1∶5.7。

进水渠未衬砌；控制段底板开挖后无衬砌，左岸边墙为浆砌石结构，右岸边墙部分为浆砌石结构，部分为干砌石结构；泄槽段总长118.81m，底部为砌石结构，水泥砂浆抹面，侧墙为浆砌块石结构；无消能设施，出水渠有跌水，后接天然河沟。

进水渠两侧无导流墙、底板无衬护措施，渠底不平整；控制段底板无衬砌处理，两侧砌石导流墙损坏、垮塌严重，底板淤积严重；泄槽段底板砂浆剥落及老化严重，两侧导流边墙砌石部分损坏、底板淤积严重；底板淤积处杂草丛生；无消能设施；出水渠与天然河沟相接，垮塌严重，危及村级公路安全。

1.2 溢洪道除险加固设计方案（1）进水渠溢洪道进水渠宽10.50m，底板采用现浇混凝土，厚0.30m。

两边布置挡土墙，相关尺寸参考泄槽挡土墙结合实际布置。

（2）控制段控制段采用宽顶堰，根据调洪方案，堰顶高程149.40m，宽10.50m。

宽顶堰厚度δ需满足2.5H≤δ≤10H。

由调洪演算可知，水库校核水位153.18m，1堰顶高程149.40m，H=3.78m，故9.45m≤δ≤37.8m，取宽顶堰厚度δ=10.00m。

宽顶堰采用钢筋混凝土结构，使用C25混凝土，底板厚0.50m。

边墙采用重力式混凝土挡土墙。

根据校核洪水位以及宽顶堰顶部高程，挡土墙高度取4.50m。

挡土墙尺寸见图5.1。

图5.1 控制端挡土墙截面图（3）泄槽溢洪道泄槽分为两级。

捉马沟水库侧槽溢洪道水面线计算作者：王栋郝露宇来源：《建筑工程技术与设计》2014年第36期摘要：本水库为除险加固工程，其侧槽溢洪道水面线计算不同于一般新建工程，它通过对现有溢洪道建筑质量判断，并结合现场实际地形，尽可能额不改变原有建筑物的结构布置形式的前提下，确定适合的加固方式，然后计算其水面线，以解决工程中存在的问题。

该文以捉马沟水库溢洪道加固部分为例，简要介绍了侧槽式溢洪道水面线计算。

关键词：水库，侧槽，溢洪道，水面线侧槽式溢洪道适宜于在山坡陡峻的岸坡上修建，傍山开挖溢洪道侧槽段、调整段、泄槽段、效能段等部分。

其特点是侧槽段基本沿等高线布置，水流过堰后进入侧槽段，经过下游调整段调节水流形态，再进入泄槽段泄流。

1.概况捉马沟水库，是一座以灌溉为主，兼有防洪等综合效益的小（2）型水库。

水库总库容41.9万m3，调洪库容9.9万m3，兴利库容24.0万m3，死库容8.0万m3。

水库坝址距商南县城6km，距下游西安——南京铁路及“312”国道1.0km，坝址处在商南县捉马沟村北，控制流域面积8.5km2。

捉马沟水库原由于当时群众运动期建设，水库工程前期工作基础差，仓促上马。

该工程于1974年开工兴建，1977年建成蓄水，水库的主要任务是下游1500亩弄年灌溉。

2.溢洪道情况捉马沟水库现状侧槽式溢洪道紧靠右岸山体，由侧槽式溢流堰、泄槽段、陡坡段组成。

溢洪道侧堰长22.5m，堰顶宽度1.5m，堰顶高程596.57m，侧槽首段宽2m，末端宽5.8m，泄洪槽下端接陡坡段，陡坡长30.4m，坡比1：2。

溢洪道在右岸岩石岸坡上开凿而成，溢洪道边墙为浆砌石砌筑而成。

加固处理后，溢洪道侧堰长22m，侧槽始端底宽b=1.9m，末端底宽B=5.8，侧槽比降为0.002，泄槽段维持原设计不变，长37.5m，底宽5.8m，边墙为直墙；陡坡段长度24.5m，底宽5.4m。

3.泄水流量根据本水库校核洪水来水量为138m3/s，用加固的新方案中溢流堰进行调洪水迹，调洪后确定水库校核水位598.65m，相应最大下泄流量118m3/s。

项 目单位数值计算公式备注g——重力加速度m/s²9.81 Array水库正常蓄水位m62.5校核洪水位m63.58Q——最大洪水流量m³/s39L0——侧堰溢流前缘长度m25堰顶高程m62.5H——堰上水头m 1.08溢流堰采用宽顶堰形式m——流量系数/0.32（一）、侧槽长度计算L——侧槽长度m24.51L=Q/[m（2*g）^0.5*H^1.5]取侧槽L m24.50槽端长度m0.50（二）、拟定侧槽尺寸b0——起始断面底宽m2b L——末端断面底宽m4n1——溢流堰侧的坡比/0.5n2——靠岸侧的坡比/0.5i——底坡坡比/0.001（三）、选定侧槽末端水深h k及控制段尺寸1、控制断面临界水深及相应流速计算h k——控制断面临界水深m 2.13h k=[aQ^2/(g*b L^2)]^(1/3)侧槽段及控制段近似按矩形断面计算V k——控制断面临界水深的相应流速m/s 4.57V k=Q/（b L*h k）侧槽末端底宽b L同控制段2、侧槽末端水深及相应流速计算b L/b0/2b L/b0=5时，b L/b0=1.5；η——h L/h k的系数/ 1.28b L/b0=1时，b L/b0=1.2；其余内插计算h L——侧槽末端水深m 2.72h L=η*h kV L——侧槽末端的相应流速m/s 3.59V L=Q/（b L*h L）3、控制段末端坎高ζ——局部水头损失系数/0.2d——控制段末端坎高m0.09d=(h-h k)-(1+ζ)[(V k2-V L2)/(2*g)]L4、计算侧槽各断面水深q——溢流堰单宽流量m³/s 1.56h i-1=h i +Δy-i ΔX V i-1=Q i-1/（b i-1*h i-1）糙率n 0.0140.0140.0140.0140.014水面宽B4.00 3.49 3.00 2.50 2.00过水断面面积（m²）10.8711.5610.949.717.99湿周Х（m）9.4410.1110.3010.279.99水力半径R（m） 1.15 1.14 1.060.950.80临界坡度i k0.00432680.00532270.0064775460.0080576560.01035临界水深h k2.1319651.92942031.6457955871.2008786630.249356试算法计算各断面间的水位差及各断面水深（忽略水流阻力影响）项目单位数值Q i ——i断面流量m³/s 39.00Q i-1——i-1断面流量m³/s 29.33b i ——i断面底宽m 4.00b i-1——i-1断面底宽m 3.49h i ——i断面水深m 2.72h i =h i+1h i-1——i-1断面水深m3.09ΔX——断面间的距离m 6.2Δy——断面间的水位差m 0.378试算值V i ——i断面流速m 3.59V i =V i+1V i-1——i-1断面流速m 2.72Δy——断面间的水位差m0.566281()()⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+-++⨯=∆------111111i i i i i i ii ii i Q Q Q V V V Q Q V V g Q y。

岸边溢洪道设计6.3.1溢洪道说明溢洪道其主要任务是泄洪，土石坝不允许水过坝顶，需要专门修建泄洪建筑物。

根据本工程的地形条件，上游坝址左岸沿河流方向有一道呈现弧形的纵向凹槽，所以选择溢洪道设置在大坝左岸，为带胸墙孔口式岸边溢洪道。

溢洪道由引渠段、堰闸段、泄槽段、挑流鼻坎段组成。

6.3.2 溢洪道引水渠为了使水流平缓，减小或不发生漩涡和翻滚现象，进口采用喇叭口，进口宽度B=50m.设计流速4m/s，横断面在岩基上接近矩形，边坡根据稳定要求确定这里选择边坡坡度为1:0.5；采用梯形断面，进水渠的纵断面做成平底。

在靠近溢流堰前断区，由于流速较大，为了防止冲刷和减少水头损失，可采用混泥土护面厚度为0.5m。

6.3.3 控制段控制段包括溢流堰及两侧连接建筑物，溢流堰通常可以选择宽顶堰、实用堰、驼峰堰。

溢流堰的体形应尽量满足增大流量系数，溢流堰作用是控制泄流能力，本次设计采用实用堰，优点是流量大，在相同的泄流条件下需要的堰流前缘长，工程量小。

采用弧形闸门。

初步拟定堰顶高程H=设计洪水位—堰顶最大泄水位H0堰顶高程H=1838=1858.22—H 0，则H 0=20.22m 胸墙式孔口溢流堰形式的下泄流量Q 公式为：320=Q ε溢式中：ε ——闸墩侧收缩系数，0.9； m ——流量系数，0.48:； g ——重力加速度，9.81 2m/s ； B ——堰宽，12m;水位为设计洪水位1858.22m 时，堰顶高程1838m ，设计Q 溢=4645m3/s.则由上面公式计算得出的B=26.69m,取B=14m.表6.3-1溢洪道宽顶堰堰宽计算（忽略流速）计算取b=28m,孔口数2孔，弧形工作闸门取值14x19m(宽x 高)。

中墩厚3m,边墩宽1m,闸室宽度=14x2+3+2x1=33m.堰面曲线的确定开敞式堰面曲线，幂曲线按式（7-2）计算：1n n d x KH y -= （7-2）式中 Hd ——堰面曲线定型设计水头，对于上游堰高P1≥1.33Hd 的高堰，取Hd=(0.75～0.95)Hmax ，对于P1<1.33Hd 的低堰，取Hd=(0.65～0.85)Hmax ，Hmax 为校核流量下的堰上水头.x 、y ——原点下游堰面曲线横、纵坐标； n ——与上游堰坡有关的指数，见表A.1.1；k ——当p1/Hd>1.0 时，k 值见表A.1.1，当P1/Hd ≤1.0 时，取k=2.0～2.2。

溢洪道泄槽底坡i的定义及其对水面线推算的影响王治朋【摘要】溢洪道泄槽水面线的推算是工程设计的重要内容,其关系到溢洪道边墙的顶高程,对溢洪道安全运行及投资有重大影响.而泄槽底坡i直接关系到泄槽水力计算及水面线的推算,故底坡i的定义对水库溢洪道工程关系重大.根据多种参考资料,对底坡i不同的定义,计算出泄槽水面线,将各种结果进行对比,从而验证明确了泄槽底坡的精确定义.【期刊名称】《人民珠江》【年(卷),期】2017(038)007【总页数】4页(P45-48)【关键词】溢洪道;泄槽底坡;水面线【作者】王治朋【作者单位】浙江正源水利水电勘测设计研究院有限公司,浙江杭州310051【正文语种】中文【中图分类】TV651.1水面线推算的理论依据为能量方程，表达式为ΔES=ES2-ES1=Δs(i-J)。

其中，Es 为断面比能，Es=hcosθ+，ΔS为流段长度，i、J分别为底坡与水力坡降，θ为底坡线与水平线的夹角。

由公式可看出，断面比能的增量等于势能水头的降低值减去水头损失。

溢洪道泄槽底坡i是水面线推算的重要参数，但规范定义的i与水力学教材中定义不同。

笔者翻阅过多种参考文献资料，相互对比佐证，并且根据这些不同的定义计算水面线，计算成果经过对比后，纠正对底坡及断面距离含糊不清的描述，确定较为正确的定义，为以后溢洪道泄槽段水面线的推算提供依据。

《水力学》[1]对明渠底坡i的定义，文献描述为“底坡以符号i表示，i等于渠底线与水平线夹角θ的正弦，即i=sinθ”，且进一步说明，“并用渠段的水平投影长度L代替渠段的实际长度L′，当底坡i≤0.1(θ≤6°左右)时，这样做对水深和长度引起的误差均小于1%。

但当渠道坡度很大时，将引起显著的误差。

” 该定义示意见图1。

《水力学》[2]对明渠底坡i的定义，文献描述为“渠底高程沿水流方向单位距离的降落值称为底坡，以i表示。

按定义，底坡i表示为i=-dz0/ds=sinθ，式中θ为渠底线与水平线之间的夹角。