第八章 堰流及闸孔出流 水利工程中，为防洪、灌溉、航运、发电等要求，需修建溢流坝、水闸等控制水流的水工建筑物。例如，溢流坝、 水闸底槛、桥孔和无压涵洞进口等。 堰是顶部过流的水工建筑物。 图1、2中过堰水流均未受闸门控制影响 闸孔出流：过堰水流受闸门控制时，就是孔流 堰流和闸孔出流是两种不同的水流现象。它们的不同点在于堰流的水面线为一条光滑曲线且过水能力强，而孔流的闸孔上、下游水面曲线不连续且过水能力弱。它们的共同点是壅高上游水位；在重力作用下形成水流运动；明渠急变流在较短范围内流线急剧弯曲，有离心力；出流过程的能量损失主要是局部损失。 相对性： 堰流和孔流是相对的，堰流和孔流取决于闸孔相对开度，闸底坎及闸门(或胸墙) 型式以及上游来流条件（涨水或落水）。 平顶堰： e /H ≤0.65 孔 流 曲线型堰：e/H ≤ 0.75 孔 流 e/H ＞ 0.75 堰 e/H ＞0.65 堰 流 式中：e 为 闸孔开度； H 为 堰上水头 堰流及孔流是水利工程中常见的水流现象，其水力计算的主要任务是研究过水能力。它包括堰闸出流水力特性和堰闸水力计算。 图4 闸孔出流 e H H v 0 图1 堰流 b H 图2 堰流 b e 图3 堰流及闸孔出流 H
第一节堰流的分类及水力计算基本公式 一、堰流的分类 水利工程中，常根据不同建筑材料，将堰作成不同类型。例如，溢流坝常用混凝土或石料作成较厚的曲线或者折线型；实验室量水堰一般用钢板、木板作成薄堰壁。 堰外形、厚度不同，能量损失及过水能力不同。 堰前断面：堰上游水面无明显下降的0-0 断面 堰上水头：堰前断面堰顶以上的水深，用H 表示 行进流速：堰前断面的流速称为行进流速，用v0表示 堰前断面距离上游壁面的距离：L =（3～5) H 研究表明，流过堰顶的水流型态随堰坎厚度与堰顶水头之比δ/H 而变，工程上，按δ与H的大小将堰流分薄壁堰、实用堰、宽顶堰。 1. 薄壁堰：δ/H＜0.67 越过堰顶的水舌形状不受堰厚影响，水舌下缘与堰顶为线接触，水面呈降落线。由于堰顶常作成锐缘形，故薄壁堰也称锐缘堰。 2. 实用堰流：0.67 ＜δ/H ＜2.5 水利工程，常将堰作成曲线型，称曲线型实用堰。堰顶加厚，水舌下缘与堰顶为面接触，水舌受堰顶约束和顶托，已影响水舌形状和堰的过流能力。折线型实用堰：水利工程，常将堰作成折线形。 3. 宽顶堰：2.5＜δ/ H＜10 宽顶堰堰顶厚度对水流顶托非常明显。 水流特征：水流在进口附近的水面形成降落；有一段水流与堰顶几乎平行；下游水位较低时，出堰水流二次水面降。 4. 明渠水流：堰坎厚度δ＞10H 0 v0 H δ 1 1 图6 曲线型实用堰 P v v H P 1 1 δ 图7 折线型实用堰 当水流接近堰顶，流线收缩，流速加大，自由表面逐渐下降 H P1 v0 1 11v1 P2 δ 图5 薄壁堰
宽顶堰流的水力计算
宽顶堰流的水力计算 https://www.doczj.com/doc/8913847444.html,/zhangj/151/show.aspx?id=255&cid=3 2 如图所示，水流进入有底坎的堰顶后，水流在垂直方向受到堰坎边界的约束，堰顶上的过水断面缩小，流速增大，势能转化为动能。同时堰坎前后产生的局部水头损失，也导致堰顶上势能减小。所以宽顶堰过堰水流的特征是进口处水面会发生明显跌落。从水力学观点看，过水断面的缩小，可以是堰坎引起，也可以是两侧横向约束引起。当明渠水流流经桥墩、渡槽、隧洞〈或涵洞)的进口等建筑物时，由于进口段的过水断面在平面上收缩，使过水断面减小，流速加大，部分势能转化为动能，也会形成水面跌落，这种流动现象称为无坎宽顶堰流，仍按宽顶堰流的方法进行分析、计算。 （一）流量系数
宽顶堰的流量系数取决于堰的进口形状和堰的相对高度，不同的进口堰头形状，可按下列方法确定。 1、进口堰头为直角 (8-22) 2、进口堰头为圆角 (8-23) 3、斜坡式进口 流量系数可根据及上游堰面倾角由表选取。 在公式（8-22）、（8-23）中为上游堰高。当≥3时，由堰高引起的水流垂向收缩已达到相当充分程度，故计算时将不考虑堰高变化的影响，按=3代入公式计算值。 由公式可以看出，宽顶堰的流量系数的变化范围在0.32～0.385之间，当=0时，=0.385，此时宽顶堰的流量系数值最大。 比较一下实用堰和宽顶堰的流量系数，我们可以看到前者比后者大，也就是说实用堰有较大的过水能力。对此，可以这样来理解：实用堰顶水流是流线向上弯曲的急变流，其断面上的动水压强小于按静水压
Ⅰ#溢流堰施工专项方案 一、编制说明 1.1 编制原则 1、安全第一的原则施工组织设计的编制始终按照技术可靠、措施得力、确保安全的原则确定施工方案。在安全措施落实到位，确保万无一失的前提下组织施工。 2、以优质、高效、经济、合理的原则，以业主提供的招标文件和设计图纸为依据，严格执行有关规范。 3、以确保工期为原则，安排施工进度计划。 4、以确保质量目标为原则，安排专业化施工队伍，配备先进的机械设备，采用先进的施工方法。 5、以确保安全生产为原则，制定各项安全措施，严格执行安全操作规程。 6、以节约土地、保护生态环境为目标布置施工总平面。 7、以加强管理，优化工艺，提高效率为原则，降低施工成本。 8、严格遵守国家、行业及当地在施工安全、工地工人健康、保护环境方面的要求及规定标准。 1.2 编制依据 1、《水工混凝土施工规范》SL677-2014； 2、《水工混凝土外加剂技术规程》DL/T5100-2014； 3、《水工混凝土试验规程》SL352-2006； 4、《水工混凝土钢筋施工规范》DL/T 5169-2013； 5、《混凝土强度检验评定标准》GB50107-2010；
6、有关法律、法规、规章和技术标准。 7、青铜峡市黄河金岸旅游带项目东部水系连通工程（罗家河整治工程）施工招标文件、有关协议、纪要、公文及补充文件； 8、工程所在地区和河流的自然条件、施工电源、水源及水质、 9、工程所在地区有关基本建设的法规或条例，地方政府、业主对本工程建设的要求。 10、本公司的施工设备、管理水平和技术特点。 11、工程所在地区和河流的自然条件、施工电源、水源及水质、交通、环保、防洪、灌溉等现状和近期发展规划。 12、当地城镇现有修配、加工能力，生活、生产物资和劳动力供应条件。 13、工程有关工艺试验或生产性试验结果。 14、设计、施工合同中与施工组织设计编制有关的条款。 1.3 编制内容 青铜峡市黄河金岸旅游带项目东部水系连通工程（罗家河整治工程）施工组织设计包括下列主要内容： 1、工程任务情况及施工条件分析； 2、施工方案、主要施工方法、工程施工进度计划和施工力量、机具及部署； 3、施工组织技术措施，包括工程质量、施工进度、安全防护、文明施工以及环境污染防治等措施； 4、施工平面布置图等。 二、工程概况 2.1工程地质条件
溢流坝段既是挡水建筑物，又是重力坝枢纽中最重要的泄水建筑物。设计时，除了应满足稳定和强度要求外，还要满足因泄水带来的一系列要求，包括：（1）具有足够的孔口体形尺寸和较高的流量系数，，以使之具有足够的溢流能力。 （2）应具有良好的孔口体形，以使水流平顺地过坝，不产生有害的负压、震动和空蚀等。 （3）保证下游河床不产生危及坝体安全的局部冲刷。 （4）溢流坝段在枢纽中的位置，应使下游水流流态平顺，不产生折冲水流，不影响枢纽中的其他建筑物的正常运行。 （1）又灵活可靠的下泄水流控制设备，如闸门启闭机等 确定溢流断面长度 4.1.1 设计单宽流量 溢流重力坝的单宽流量q需综合考虑地质条件、枢纽布置、下游河道水深和消能工设计等因素，通过技术经济比较后选定。单宽流量愈大，所需的溢流前缘愈短，对枢纽布置有利，但下泄水流动能大，对下游消能防冲不利，。近年来随着消能工技术的进步，选定的单宽流量也不断增大。 本设计中，三峡坝之下游段地质条件优良，故可假定单宽流量q=200m3/s，据此可假定溢流坝段长度。 （1）设计洪水位工况下：Q = 23540 m3/s 则可假定 （2）校核洪水位工况下：Q = 35260 m3/s 则可假定 选取二者中的最大值，确定溢流段长度为176.3m 本设计选用平面钢闸门形式，因其结构简单，而且闸墩受力条件良好。取孔口净宽为b = 8 米。 a、计算孔口数： （1）设计洪水位工况下： （2）校核洪水位工况下： 由此可确定孔口数为22孔。 据此计算Q溢= 22×8×200 = 35300 m3/s，满足设计洪水位和校核洪水位工况下所需的下泄流量。 b、闸门布置： 溢流坝段表孔采用平面钢闸门，常用的布置有跨缝布置和跨墩布置，其中跨缝布置可以减少闸墩长度，但对地基要求较严格，若产生地基不均匀沉降则对闸门启闭运行极为不利，而跨墩布置可以适当放松对地基的要求，然而却增加了闸门的长度，使整个溢流坝段长度增大，对其经济性产生影响。综合各方面因素，鉴于三峡工程所在地地基条件优良，故选用跨缝布置。经考虑论证后选取闸墩厚度为13m，则每段坝长为13+8=21m。 c、溢流坝段前缘总长： 溢流坝顶装设闸门时，用坝墩将溢流坝段分割成若干个等宽的孔口。设孔口宽度为b,则孔口数n = L/b。，令闸墩厚度为d。 闸门段长L = 22×8+(22－1)×13 = 449m
实用堰水力计算 实用堰流的水力计算 [日期:06/21/200620:09:00]来源:作者:[字 体:[url=javascript:ContentSize(16)]大 [/url][url=javascript:ContentSize(14)]中 [/url][url=javascript:ContentSize(12)]小[/url]] (一)实用堰的剖面形状 实用堰是工程中既可挡水又可泄水的水工建筑物，根据修筑的材料，实用 堰可分为两大类型:一是用当地材料修筑的中、低溢流堰，堰顶剖面常做成折线型，称为折线形实用堰。一是用混凝土修筑的中、高溢流堰，堰顶制成适合水 流情况的曲线形，称为曲线形实用堰。 曲线型实用堰又可分为真空和非真空两种剖面型式。水流溢过堰面时，堰 顶表面不出现真空现象的剖面，称为非真空剖面堰;反之，称为真空剖面堰。真空剖面堰在溢流时，溢流水舌部分脱离堰面，脱离部分的空气不断地被水流带走，压强降低，从而造成真空。由于真空现象的存在，堰面出现负压，势能减少，过堰水流的动能和流速增大，流量也相应增大，所以真空堰具有过水能力 较大的优点。但另一方面，堰面发生真空，使堰面可能受到正负压力的交替作用，造成水流不稳定。当真空达到一定程度时，堰面还可能发生气蚀而遭到破坏。所以，真空剖面堰一般较少使用。 一般曲线型实用堰的剖面系由以下几个部分组成:上游直线段，堰顶曲线段，下游直线段及反弧段，如图所示。 上游段常作成垂直的;下游直线段的坡度由堰的稳定和强度要求而定，一般取1:0.65~1:0.75;圆弧半径可根据下游堰高和设计水头由表查得。当10m时， 可采用=0.5;当9m时，近似用下式计算，式中为设计水头。在工程设计中，一 般选用=(0.75-0.95)(为相应于最高洪水位的堰顶水头)，这样可以保证在等于 或小于的大部分水头时堰面不会出现真空。当然水头大于时，堰面仍可能出现
§5-2-4 总水头线和测压管水头线的绘制 §5-2-4-1绘制总水头线和测压管水头线的具体步骤 测压管水头线与能头线的绘制的具体步骤(观看动画) 绘制管道的测压管水头线，是为了了解管中动水压强沿程变化的情况。 ，计算相应的流速υi、沿程水头损失h fi和１、根据和顺利完成的流量Ｑ ｉ 局部水头损失h ji。 ２、自管道进口到出口,算出第一管段两端的总水头值,并绘出总水头线. ３、在绘制测压管水头线之前，常先绘制总水头线，这是因为任一断面的测压管水头等于该断面的总水头与流速水头之差。 在绘制总水头线时，局部水头损失可作为集中损失绘在边界突然变化的断面上，沿程水头损失则沿程逐渐增加的，因此总水头线在有局部水头损失的地方是突然下降的，而在有沿程水头损失的管段中则是逐渐下降的。从总水头线向下减去相应断面的流速水头值，便可绘出测压管水头线。 也可算出各断面的测压管水头值，即可绘出管道的测压管水头线。 管道出口断面压强受到边界条件的控制。 由总水头线，测压管水头线和基准线三者的相互关系可以明确地表示出管道任一断面各种单位机械能量的大小。 §5-2-4-2 绘制总水头线和测压管水头线应注意的问题 沿管长均匀分布。 １、在绘制总水头线和测压管水头线时，等直径管段的ｈ ｆ
２、在等直径管段中，测压管水头线与总水头线平行。 ３、在绘制水头线时，应该注意管道出口的边界条件条件，如图５－６所示。 图５－６ 图５－７ 当上游行近流速水头时，总水头线的起点在上游液面，如图５－ ６（ａ），当时，总水头线在起点较上游液面高出，如图５－６（ｂ）。 ４、此外，还应注意管道出口的边界条件，如图５－７所示。
1、堰坝堰上水头计算 该堰为折线型实用堰，通过公式： 堰坝堰上水头根据排洪渠渠顶高程H 和水位高程h 得： T 0=H-h=13.39-13.05=0.34m 2、下游消力池计算 1、判别下游水流衔接形式： 堰坝过流量s m H g BM /9.234.08.925.065.62Q 32323=????== 单宽流量m s m B Q q ?===/44.065.6/9.2/3 总水头E=P+T 0=0.8+0.34=1.14m 临界水深m g q h k 27.032== 用试算法计算收缩水深h c 由公式： 溢流堰流速系数：93.044 .014.11.011.01312131 21=-=-=q P φ 14.193.08.9244.02222222 =???+=+=c c c c h h h g q h E φ 通过试算得：h c =0.094m 跃后水深：（下游水深）15.0604.0181232">=??? ? ??-+=c c c gh q h h 故会发生远离式水跃，需要修建消力池。 2、消力池长度的计算 ()() 53.034.095.01121120=?--?=?--?=T m G 消力池斜坡段水平投影长度Ls ： ()()()()m 609.053.05.08.053.05.034.095.025.05.020=?+??-??=+?-??=G P G T Ls ? 式中：α——流速系数，取0.95； m ——过堰流量系数，取0.95；
P ——堰高(m); 水跃长度L ：()()m 553.3094.0604.09.6"9.6=-?=-?=hc hc L 消力池长L sj ：m L Ls Lsj 273.3553.375.0609.0=?+=+=β 取长度为3.3m 。 3、消力池深度计算 消力池尾部出口水面跌落△Z ： 式中：α——水流动能矫正系数1.0~1.05，取1.0； φ——消力池出口段流速系数，取0.95； 消力池深度： m Z h h d t c 026.0462.0-15.0-604.005.1"=?=?--??= 取深度为0.1m 。 m gh q h g q Z c t 462.0604.08.9244.0115.095.08.9244.01"22222 2222222=???-????=-=?αφα
1、 游水位较低，水流在流出堰顶时将产生第二次跌落。 2、 4、 100 >H δ时，用明渠流理论解决不能用堰流理论。f h 不可忽略。 同一堰，当堰上水头H 较大时，视为实用堰；当堰上水头较小时，视为宽顶堰。 §8-2 堰流的基本方程 以宽顶堰为例来推求堰流的基本方程 取渐变流断面1-1 C-C （近似假设渐变流） 以堰顶为基准面， 列两断面能量方程： g v g v h g v H c c c 2222 2 000? α α++=+ 02H g v H =+ α作用水头 c h 与H 有关，引入一修正系数k 。则 00 H h k c = 机0kH h co =。修正系数k 取决于堰口的 形状和过流断面的变化。 代入上式，整理得： 21211 gH k gH k v c -=++= ?? α 2 3 0021H g b k k b RH v b h v Q c c c -===? 2 3 02H g mb = 式中：b ——堰宽 ?——流速系数 ?α?+= 1 m ——流量系数，k k m -=1? 适用：堰流无侧向收缩 注：堰流存在侧向收缩或堰下游水位对堰流的出水能力产生影响时，可对此公式进行修正。 §8-3 薄壁堰 一、一、分类： 矩形薄壁堰→较大流量 按堰口形状： 三角形薄壁堰→较小流量 梯形薄壁堰→较大流量 1、 1、 矩形薄壁堰 ① ① 矩形薄壁堰的自由出流；在无侧向收缩的影响时，其流量公式为： 2 3 02H g mb Q = 上式为关于流速的隐式方程，了；两边均含有流速，一 般计算法进行计算，较复杂，于是，为计算简便，将上式改写成： 2 3 02H g b m Q =
1、明渠均匀流计算公式： Q=Aν=AC Ri 1 n y R （一般计算公式）C= 1 n R 1 6 C= （称曼宁公式）2、渡槽进口尺寸(明渠均匀流) Q＝bh 2gZ 0 z：渡槽进口的水位降（进出口水位差） ε：渡槽进口侧向收缩系数，一般ε＝0.8～0.9 b：渡槽的宽度（米） h：渡槽的过水深度（米） φ：流速系数φ＝0.8～0.95 3、倒虹吸计算公式： Q=mA2gz (m 3/秒） 4、跌水计算公式：
跌水水力计算公式：Q＝εmB 3/2 2gH ， 式中：ε—侧收缩系数，矩形进口ε＝0.85～0.95；， B—进口宽度（米）；m—流量系数 5、流量计算公式： Q=Aν 式中Q——通过某一断面的流量，m 3／s； ν——通过该断面的流速，m／h 2 A——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＝εσMBH2 3 ＝侧向收缩系数×淹没系数×流量系数×溢洪道堰顶泄流长度×溢洪水深2 3
（2）实用堰出流：Q=εMBH 2 1
3 =侧向收缩系数×流量系数×溢洪道堰顶泄流长度×溢洪水深2 2）进口装有闸门控制的溢洪道 （1）开敞式溢洪道。 3 Q＝εσMBH2 3 ＝侧向收缩系数×淹没系数×流量系数×溢洪道堰顶泄流长度×溢洪水深2 （2）孔口自由出流计算公式为 Q=MωH =堰顶闸门自由式孔流的流量系数×闸孔过水断面面积×H 其中：ω=be 7、放水涵管(洞)出流计算 1）、无压管流 Q=μA2gH =流量系数×放水孔口断面面积×2gH 2）、有压管流
洋县卡房水利枢纽工程溢流堰 施工组织设计 1.概况及工程量 1.1概况 溢流堰是卡房水库工程的主要泄洪建筑物，分布在大坝7#、8#、9#坝段，开敞式表孔溢流结构，共6孔，每坝段2孔，各孔堰首宽度均为10m，各坝段右表孔堰尾宽度分别为11.23m，11.7m和10.94m，左表孔堰尾宽度均为 2.5m。堰顶高程▽886.2m，各坝段右表孔堰尾高程为▽866.2m，左表孔堰尾高程为▽859.52m；堰面长度均为25.38m，其中桩号0+12.8m上游侧为C30普通混凝土浇筑，下游侧为C30高强耐磨粉煤灰混凝土浇筑。各坝段右表孔堰面0-1.0 m至0+0.41m、0+14.62m至0+24.38m和各坝段左表孔堰面0-1.0m至0+0.41m、0+17.3m至0+24.38m均为圆弧线段，各表孔0+0.41m至0+12.8m是函数关系式为y=0.1273x1.85的曲线段，其余部位均为坡比1：0.5的斜直线段。各表孔堰顶部位设平板闸门，闸顶设交通桥，桥面宽度5m。 1.2工程量 ——1——
卡房水库溢流堰的主要工程量为混凝土浇筑11243m3，其中普通混凝土5686m3，高强耐磨粉煤灰混凝土5557m3，钢筋制安305 T，模板制安9500 m2，铜止水制安230m。 2.0施工程序及方法： 溢流堰总的施工程序是：沿堰面长度方向，以桩号0+12.8为界，按先下游、后上游，先堰面、后墩墙的顺序进行施工。 2.1堰面施工程序及方法： 0+12.8m桩号下游部分堰面：先对各坝段右表孔进行施工，混凝土浇筑分四期完成，一、二期混凝土浇筑高度分别为3m、3.73m，高程分别为▽858—▽861，▽861—▽864.73，三、四期混凝土为堰面部分分两次浇筑完成，每期浇筑长度为5—6m。再对各坝段左表孔进行施工，堰面混凝土浇筑自下而上分两期完成。按堰面长度方向每期浇筑长度为5—6m。 0+12.8m桩号上游部分堰面：堰面混凝土施工以孔为施工单元，由右向左逐孔进行施工，每孔混凝土分五期进行施工，一、二、三期混凝土为堰首底部▽883以下部位的混凝土，浇筑高度分别为1.5m、1.47m、3.13m，高程段分别为▽876.7—▽878.20，▽878.20—▽879.87，▽879.87—▽883，四、五期混凝土为堰面 ——2——
1、定性绘出图示管道（短管）的总水头线和测压管水头线。 2、绘出图中的受压曲面AB上水平分力的压强分布图和垂直分力的压力体图。 3、图示圆弧形闸门AB(1/4圆), A点以上的水深H＝ 1.2m，闸门宽B=4m，圆弧形闸门半径R=1m，水面均为大气压强。确定圆弧形闸门AB上作用的静水总压力及作用方向。 解：水平分力P x=p c×A x=74.48kN 铅垂分力P y=γ×V=85.65kN, 静水总压力P2= P x2+ P y2, P=113.50kN, tan = P y/P x=1.15 ∴ =49° 合力作用线通过圆弧形闸门的圆心 4、图示一跨河倒虹吸管，正方形断面面积为A=0.64 m2，长l =50 m，两个30。折角、进口和出口的局部水头损失系数分别为ζ1=0.2，ζ2=0.5，ζ3=1.0，沿程水力摩擦系数λ=0.024，上下游水位差H=3m。求通过的流量Q ? 测 压管水头线 总水头线 v0=0
解： 按短管计算，取下游水面为基准面，对上下游渠道内的计算断面建立能量方程 g v R l h H w 2)4(2∑+==ξλ 计算圆管道断面的水力半径和局部水头损失系数 9.10.15.022.0 , m 2.04/=++?====∑ξχd A R 将参数代入上式计算，可以求解得到 /s m 091.2 , m /s 16.4 3===∴ vA Q v 即倒虹吸管内通过的流量为2.091m 3/s 。 5、如图从水箱接一橡胶管道及喷嘴，橡胶管直径D=7.5cm ，喷嘴出口直径d=2.0cm ，水头 H=5.5m ，由水箱至喷嘴出口的水头损失h w =0.5m 。用压力表测得橡胶管与喷嘴接头处的压 强p=4.9N/cm 2。行近流速v 0≈0，取动能、动量修正系数均为1。 （1）计算通过管道的流量Q ； （2）如用手握住喷嘴，需要多大的水平力？方向如何？ 解：（1）通过流量 以喷嘴出口中心所在水平面为基准面0—0，选取水箱内接近管道入口 满足渐变流条件的1—1断面、喷嘴出口处的2—2断面及橡胶管与喷嘴接 头处的3—3断面。对1—1与2—2列能量方程： w h g v H +=222 2α s m s m h H g v w 8995.9)5.05.5(8.92)(22=-??=-= s m s m v d Q 3 33 222101100.38995.902.044-?=??==π π （2）手握住喷嘴需要的水平力 橡胶管流速s m s m D v d v 7040.08995.9)5.72(22223=?== 对喷嘴段3—3与2—2间水体列水平方向的动量方程： F P P v v Q --=-233322)(ββρ P 2=0 N N D p P 4754.216075.0410 9.442423=??==-ππ
溢流堰设计说明书Last revision on 21 December 2020
第4章 溢流坝段表孔设计 溢流坝段既是挡水建筑物，又是重力坝枢纽中最重要的泄水建筑物。设计时，除了应满足稳定和强度要求外，还要满足因泄水带来的一系列要求，包括： （1）具有足够的孔口体形尺寸和较高的流量系数，，以使之具有足够的溢流能力。 （2）应具有良好的孔口体形，以使水流平顺地过坝，不产生有害的负压、震动和空蚀等。 （3）保证下游河床不产生危及坝体安全的局部冲刷。 （4）溢流坝段在枢纽中的位置，应使下游水流流态平顺，不产生折冲水流，不影响枢纽中的其他建筑物的正常运行。 （1） 又灵活可靠的下泄水流控制设备，如闸门启闭机等 确定溢流断面长度 4.1.1 设计单宽流量 溢流重力坝的单宽流量q 需综合考虑地质条件、枢纽布置、下游河道水深和消能工设计等因素，通过技术经济比较后选定。单宽流量愈大，所需的溢流前缘愈短，对枢纽布置有利，但下泄水流动能大，对下游消能防冲不利，。近年来随着消能工技术的进步，选定的单宽流量也不断增大。 本设计中，三峡坝之下游段地质条件优良，故可假定单宽流量q=200m 3/s ，据此可假定溢流坝段长度。 （1）设计洪水位工况下：Q = 23540 m 3/s 则可假定 m q Q L 7.117200 23540=== （2）校核洪水位工况下：Q = 35260 m 3/s
则可假定 m q Q L 3.176200 35260=== 选取二者中的最大值，确定溢流段长度为176.3m 本设计选用平面钢闸门形式，因其结构简单，而且闸墩受力条件良好。取孔口净宽为b = 8 米。 a 、计算孔口数： （1） 设计洪水位工况下：71.1487 .117== n （2）校核洪水位工况下：94.218 3 .176==n 由此可确定孔口数为22孔。 据此计算Q 溢 = 22×8×200 = 35300 m 3/s ，满足设计洪水位和校核洪水位工况下所需的下泄流量。 b 、闸门布置： 溢流坝段表孔采用平面钢闸门，常用的布置有跨缝布置和跨墩布置，其中跨缝布置可以减少闸墩长度，但对地基要求较严格，若产生地基不均匀沉降则对闸门启闭运行极为不利，而跨墩布置可以适当放松对地基的要求，然而却增加了闸门的长度，使整个溢流坝段长度增大，对其经济性产生影响。综合各方面因素，鉴于三峡工程所在地地基条件优良，故选用跨缝布置。经考虑论证后选取闸墩厚度为13m ，则每段坝长为13+8=21m 。 c 、溢流坝段前缘总长： 溢流坝顶装设闸门时，用坝墩将溢流坝段分割成若干个等宽的孔口。设孔口宽度为b,则孔口数n = L/b 。，令闸墩厚度为d 。 闸门段长L = 22×8+(22－1)×13 = 449m
薄壁堰流的水力计算 [日期：06/21/2006 来源：作者：[字体：大中小] 20:09:00] 根据堰口形状的不同，薄壁堰可分为矩形薄壁堰、三角形薄壁堰等。由于薄壁堰流具有稳定的水头与流量关系，一般多用于实验室及小河渠的流量测量；另外，曲线型实用堰的剖面型式和隧洞进口曲线常根据薄壁堰流水股的下缘曲线确定，因此研究薄壁堰流具有实际意义。 （一）矩形薄壁堰流 利用矩形薄壁堰测流时，为了得到较高的量测精度，一般要求： （1）无侧收缩（堰宽与上游引水渠宽度相同，即=）； （2）下游水位低，不影响出流量； （3）堰上水头>2.5cm。因为当过小时，出流将不稳定； （4）水舌下面的空间应与大气相通。否则由于溢流水舌把空气带走，压强降低，水舌下面形成局部真空，出流将不稳定。故在无侧收缩、自由出流时，矩形薄壁堰流的流量公式为 为应用方便，可以把行进流速的影响包括在流量系数中去。为此，把上式改写为 （8-17） 式中一考虑行近流速水头影响的流量系数。 无侧收缩的矩形薄壁堰的流量系数可由雷保克公式计算 (8-18) 适用条件≥0.025m ，≤2 ，式中为堰顶水头，为上游堰高。 有侧收缩的矩形薄壁堰的流量系数可用板谷一手岛公式确定 式中为堰顶水头；为上游堰高, 为堰宽，为引水渠宽。 适用条件为：=0.5m～6.3m，=0.15m～5m, =0.03m～0.45m , ≥0.06。
当下游水位超过堰顶一定高度时，堰的过水能力开始减小，这种溢流状态称为淹没堰流。在淹没出流 时，水面有较大的波动，水头不易测准，故作为测流工具的薄壁堰不宜在淹没条件下工作。为了 保证薄壁堰不淹没，一般要求>0.7。其中指上下游水位差，指下游堰高。 （二）三角形薄壁堰流 当测量较小流量时，为了提高量测精度，常采用三角形薄壁堰。三角形薄壁堰在小水头时堰口水面宽度较小，流量的微小变化将引起水头的显著变化，因此在量测小流量时比矩形堰的精度较高。 根据试验，直角三角形薄壁堰的流量计算公式为 (8-20) 适用条件：=0.05m～0.25m; 堰高≥2H，渠宽B0≥(3～4) 。 例8-6某矩形渠道设有一矩形无侧收缩薄壁堰，已知堰宽=1m,上、下游堰高==0.8m,堰上水头=0.5m,为自由出流，求通过薄壁堰的流量。 解： 按公式（8-18）计算流量系数 =0.4034+0.0534 ＝0.4034+0.0534=0.4398 ==0.43981=0.689m3/s 径流总量时段Δt通过河流某一断面的总水量。它的单位是立方米(m3)或亿立方米。以所计算时段的时间乘以该时段内的平均流量，就得径流总量W，即W=QΔt。式中，Δt 为时段长（如日、月、年、多年等）；Q为T时段内的平均流量（立方米/秒）。以时间为横坐标，以流量为纵坐标点绘出来的流量随时间的变化过程就是流量过程线。流量过程线和横坐标所包围的面积即为径流量。
流体力学课后答案 一、流体静力学实验 1、同一静止液体内的测压管水头线是根什么线 答：测压管水头指，即静水力学实验仪显示的测压管液面至基准面的垂直高度。测压管水头线指测压管液面的连线。从表的实测数据或实验直接观察可知，同一静止液面的测压管水头线是一根水平线。 2、当时，试根据记录数据确定水箱的真空区域。 答：以当时，第2次B点量测数据（表）为例，此时，相应容器的真空区域包括以下3三部分：（1）过测压管2液面作一水平面，由等压面原理知，相对测压管2及水箱内的水体而言，该水平面为等压面，均为大气压强，故该平面以上由密封的水、气所占的空间区域，均为真空区域。（2）同理，过箱顶小杯的液面作一水平面，测压管4中该平面以上的水体亦为真空区域。（3）在测压管5中，自水面向下深度为的一段水注亦为真空区。这段高度与测压管2液面低于水箱液面的高度相等，亦与测压管4液面高于小水杯液面高度相等，均为。 3、若再备一根直尺，试采用另外最简便的方法测定。 答：最简单的方法，是用直尺分别测量水箱内通大气情况下，管5油水界面至水面和油水界面至油面的垂直高度和，由式，从而求得。 4、如测压管太细，对测压管液面的读数将有何影响 答：设被测液体为水，测压管太细，测压管液面因毛细现象而升高，造成测量误差，毛细高度由下式计算 式中，为表面张力系数；为液体的容重；为测压管的内径；为毛细升高。常温（）的水，或，。水与玻璃的浸润角很小，可认为。于是有 一般说来，当玻璃测压管的内径大于10mm时，毛细影响可略而不计。另外，当水质不洁时，减小，毛细高度亦较净水小；当采用有机玻璃作测压管时，浸润角较大，其较普通玻璃管小。 如果用同一根测压管测量液体相对压差值，则毛细现象无任何影响。因为测量高、低压强时均有毛细现象，但在计算压差时。相互抵消了。 5、过C点作一水平面，相对管1、2、5及水箱中液体而言，这个水平是不是等压面哪一部分液体是同一 等压面 答：不全是等压面，它仅相对管1、2及水箱中的液体而言，这个水平面才是等压面。因为只有全部具备下列5个条件的平面才是等压面： （1）重力液体； （2）静止； （3）连通； （4）连通介质为同一均质液体； （5）同一水平面 而管5与水箱之间不符合条件（4），因此，相对管5和水箱中的液体而言，该水平面不是等压面。 ※6、用图装置能演示变液位下的恒定流实验吗 答：关闭各通气阀，开启底阀，放水片刻，可看到有空气由C进入水箱。这时阀门的出流就是变液位下的恒定流。因为由观察可知，测压管1的液面始终与C点同高，表明作用于底阀上的总水头不变，故为恒定流动。这是由于液位的的降低与空气补充使箱体表面真空度的减小处于平衡状态。医学上的点滴注射就是此原理应用的一例，医学上称之为马利奥特容器的变液位下恒定流。 ※7、该仪器在加气增压后，水箱液面将下降而测压管液面将升高H，实验时，若以时的水箱液面作为测量基准，试分析加气增压后，实际压强（）与视在压强H的相对误差值。本仪器测压管内径为,箱体内径为20cm。
溢流堰专项施工方案 1、工程概况 溢洪闸位于大坝设计桩号0+570.50处，溢洪闸为开敞式，共3孔，每孔净宽5.0m，中墩厚1.4m，总宽度17.8m，闸底板高程111.50m，设WES堰，堰顶高程114.00m，墩顶高程118.9m。堰面曲线控制坐标点图见后附图。 为保证溢洪闸溢流面混凝土体形尺寸及表面质量的要求，通过对滑模浇筑和翻模浇筑两种施工。 2、施工方案 2．1总体布置 堰体分3次浇筑，第一次浇筑A区域，浇筑至设计高程108.9m，第二次浇筑B区域，浇筑至设计高程111.50m，第三次浇筑C区域，浇筑至设计高程113.5m，堰体表面混凝土以闸室中墩为界分为3个工作面，先对左堰进行施工，后对右堰进行施工，最后施工中间堰体。 2.2施工方法 2.2.1施工放线 在安装钢筋和支模前将溢流堰纵断面轮廓线放样到已成型闸墩上，再在两侧对应点上拉线绳，以此来确定钢筋及模板位置。具体是在背水侧堰面曲面部位每隔1m标志放样点。 2.2.2模板工程 迎水侧堰面两侧为平面，采用钢模支立，钢管加固，保证堰体两
侧平整，偏差在允许范围内，堰面采用滑模施工技术，滑模是由拉力拉动滑轨滑动的模板控制混凝土浇筑后成形，能使混凝土连续浇筑的一种模板技术，主要由滑行模板、滑模滑轨、和牵引系统组成。（1）滑行模板 由平面钢板作为底模，顶部由工字钢固定，模板断面为梯形断面。溢洪闸堰面每孔宽度为5m，组装完成后滑模总长4.9m。模板上的2个牵引点分别距模板两端1m处。距模板底面为20cm。滑升模板面板为5mm厚钢板，主梁采用2根工字10槽钢，腹板采用10mm钢板，间距50cm。每节模体两端堵头板为15mm厚钢板，根据有关钢结构设计规范要求进行校核验算，滑模的刚度满足规范的有关要求。滑模模体断面见下图： （2）滑模轨道 滑模轨道布置在分缝模板外侧，紧贴分缝模板，模板轨道采用10mm 钢板，根据WES堰面纵断面轮廓线焊制加工完成。轨道与滑升模板之间滑动受力。轨道用直径25mm 钢筋做锚筋，支撑钢筋与堰体设计钢筋连接牢固。钢筋轨道支撑间隔每2m左右增加一道斜撑，保证滑模在轨道不发生下沉和侧斜。 （3）滑模牵引系统 溢流堰进行3次分层浇筑，在浇筑到设计高程111.50m处在仓内设置锚桩，每孔闸室左右各两个锚桩，直径为0.5m，锚桩内预埋25mm 拉筋，拉筋延伸到滑模开始滑动处，随着滑模的不断提升，拆除多余
水力学常用计算公式精 选文档 TTMS system office room 【TTMS16H-TTMS2A-TTMS8Q8-
1、明渠均匀流计算公式： Q=A ν=AC Ri C=n 1R y （一般计算公式）C=n 1 R 61 （称曼宁公式） 2、渡槽进口尺寸(明渠均匀流) z ：渡槽进口的水位降（进出口水位差） ε：渡槽进口侧向收缩系数，一般ε＝～ b ：渡槽的宽度（米） h ：渡槽的过水深度（米） φ：流速系数φ＝～ 3、倒虹吸计算公式： Q=mA z g 2(m 3/秒） 4、跌水计算公式： 5、流量计算公式： Q=A ν 式中Q ——通过某一断面的流量，m 3／s ； ν——通过该断面的流速，m ／h A ——过水断面的面积，m 2。 6、溢洪道计算 1）进口不设闸门的正流式开敞溢洪道 （1）淹没出流：Q ＝εσMBH 2 3 ＝侧向收缩系数×淹没系数×流量系数×溢洪道堰顶泄流长度×溢洪水深2 3 （2）实用堰出流：Q=εMBH 2 3 gZ 2bh Q ＝跌水水力计算公式：Q ＝εmB 2 /30g 2H ， 式中：ε—侧收缩系数，矩形进口ε＝0.85～0.95；， B —进口宽度（米）；m —流量系数
=侧向收缩系数×流量系数×溢洪道堰顶泄流长度×溢洪水深2 3 2）进口装有闸门控制的溢洪道 （1）开敞式溢洪道。 Q ＝εσMBH 2 3 ＝侧向收缩系数×淹没系数×流量系数×溢洪道堰顶泄流长度×溢洪水深2 3 （2）孔口自由出流计算公式为 Q=M ωH =堰顶闸门自由式孔流的流量系数×闸孔过水断面面积×H 其中：ω=be 7、放水涵管(洞)出流计算 1）、无压管流 Q=μA 02gH =流量系数×放水孔口断面面积×02gH 2）、有压管流 Q ＝μA 02gH =流量系数×放水孔口断面面积×02gH 8、测流堰的流量计算——薄壁堰测流的计算 1）三角形薄壁测流堰，其中θ＝90°，即 自由出流：Q ＝2 5或Q ＝（2-15） 淹没出流：Q ＝（25 ）σ（2-16） 淹没系数：σ=2)13.0( 756.0--H h n +（2-17） 2）梯形薄壁测流堰，其中θ应满足tan θ=4 1 ，以及b ＞3H ，即 自由出流：Q ＝g 22 3＝2 3（2-18）
第4章 溢流坝段表孔设计 溢流坝段既是挡水建筑物，又是重力坝枢纽中最重要的泄水建筑物。设计时，除了应满足稳定和强度要求外，还要满足因泄水带来的一系列要求，包括： （1）具有足够的孔口体形尺寸和较高的流量系数，，以使之具有足够的溢流能力。 （2）应具有良好的孔口体形，以使水流平顺地过坝，不产生有害的负压、震动和空蚀等。 （3）保证下游河床不产生危及坝体安全的局部冲刷。 （4）溢流坝段在枢纽中的位置，应使下游水流流态平顺，不产生折冲水流，不影响枢纽中的其他建筑物的正常运行。 （1） 又灵活可靠的下泄水流控制设备，如闸门启闭机等 确定溢流断面长度 4.1.1 设计单宽流量 溢流重力坝的单宽流量q 需综合考虑地质条件、枢纽布置、下游河道水深和消能工设计等因素，通过技术经济比较后选定。单宽流量愈大，所需的溢流前缘愈短，对枢纽布置有利，但下泄水流动能大，对下游消能防冲不利，。近年来随着消能工技术的进步，选定的单宽流量也不断增大。 本设计中，三峡坝之下游段地质条件优良，故可假定单宽流量q=200m 3/s ，据此可假定溢流坝段长度。 （1）设计洪水位工况下：Q = 23540 m 3/s 则可假定 m q Q L 7.117200 23540=== （2）校核洪水位工况下：Q = 35260 m 3/s 则可假定 m q Q L 3.176200 35260=== 选取二者中的最大值，确定溢流段长度为176.3m 本设计选用平面钢闸门形式，因其结构简单，而且闸墩受力条件良好。取孔口净宽为b = 8 米。 a 、计算孔口数： （1） 设计洪水位工况下：71.1487 .117==n （2）校核洪水位工况下：94.218 3 .176==n 由此可确定孔口数为22孔。 据此计算Q 溢 = 22×8×200 = 35300 m 3/s ，满足设计洪水位和校核洪水位工况下所需的下泄流量。 b 、闸门布置： 溢流坝段表孔采用平面钢闸门，常用的布置有跨缝布置和跨墩布置，其中跨缝布置可以减少闸墩长度，但对地基要求较严格，若产生地基不均匀沉降则对闸
总水头线和测压管水头线 绘制注意 Prepared on 24 November 2020
●绘制总水头线和测压管水头线的具体步骤 绘制管道的测压管水头线，是为了了解管中动水压强沿程变化的情况。 在绘制测压管水头线之前，常先绘制总水头线，这是因为任一断面的测压管水头等于该断面的总水头与流速水头之差。 在绘制总水头线时，局部水头损失可作为集中损失绘在边界突然变化的断面上，沿程水头损失则沿程逐渐增加的，因此总水头线在有局部水头损失的地方是突然下降的，而在有沿程水头损失的管段中则是逐渐下降的。从总水头线向下减去相应断面的流速水头值，便可绘出测压管水头线。 由总水头线，测压管水头线和基准线三者的相互关系可以明确地表示出管道任一断面各种单位机械能量的大小。 ●绘制总水头线和测压管水头线应注意的问题 １、在绘制总水头线和测压管水头线时，等直径管段的ｈｆ沿管长均匀分布。 ２、在等直径管段中，测压管水头线与总水头线，如图1所示。当时，总水头线在起点较上游液面高出，如图1（ｂ），当上游行近流速水头时，总水头线的起点在上游液面，如图1（ａ）。 图1
３、在绘制水头线时，应该注意管道出口的边界条件条件，如图2所示。 图2 图2（ａ）为自由出流，测压管水头线的终点应画在出口断面的形心上； 图2（ｂ）为淹没出流，且下游流速水头，测压管水头线的终点应与下游液面平齐； 图2（ｃ）亦为淹没出流，且下游流速水头，表示管流出口的动能没有全部损失掉，一部分转化为动能，为尚有一部分转化为下游势能，使下游液面抬高，高于管道出口断面的测压管水头，故测压管水头线的终点应低于下游液面。 4、测压管水头线沿程可以上升或下降，但总水头线沿程只能下降。 负压段的判别 测压管水头高于管轴线的部分其压强水头正，否则为负。 图3 .
许昌市建安区西水东引备用水源工程（小洪河至高铁北站） 溢流堰施工方案 编制： 审核： 许昌市建安区西水东引备用水源工程项目部 2020年3月18
溢流堰施工方案 一、工程概况 本项目为石梁河、老潩水水系连通（西水东引项目）项目，引水线路为：自石梁河末端引水至汉风路，再向北沿汉风路至农大路，然后沿规划农大路向东至高铁北站，全长约16.5㎞。在石梁河石寨桥西侧建设一座蓄水60万方的蓄水坝，为西水东引、进驻高铁北站提供水源支持，在老潩河新元大道至许鄢快速通道段清淤疏浚17公里，提升沿河两岸景观，新建蓄水坝、湿地等工程。本次施工范围自许昌京港澳高速北站附近的小洪河至高铁北站，管线总长4.867km, 其中桩号K0+600-K3+285长2.685km为顶管，K0+000-0+600、K3+285-4+867长2.182km 为埋管。跨许开路、西航路顶管施工；管材选用钢筋混凝土管，管子采用橡胶圈接口，管径为DN1200。K4+867至启航路为明渠开挖段，长度1486m。本方案任务为两个溢流堰，位于明渠段。 二、施工方案 溢流堰主要施工内容为：土方开挖→基底平整打夯→模板工程→混凝土工程→拆模→土方开挖→基底土方平整分层打夯→格宾石笼网箱拼装→土工布铺设→浆砌石护坡护脚铺设→土方回填 1、土方开挖 1.1 测量放线 测量人员做好技术准备，外围控制线施工放样到实地，并随时跟踪挖土标高加强标高控制，严禁超挖。 1.2 土方开挖 本工程土方采取挖掘机挖土，挖出的土方堆置在指定的空场地内。 2、施工降水 基坑四周地下水汇集到基坑中，我方现使用如下设备用于基坑抽水：
现场抽水由专人记录好抽水设备的类型及数量、工作起始和终止时间、施工降水的区域，计量以机械连续工作8小时为一个台班计算，降水结束做好计量单并交由监理方核对签字。 3、基底土方平整打夯 打夯采用汽油立式打夯机由最靠近基础边由里向外来回分层夯实。边角窄小处，一夯压半夯依次进行。 4、模板工程 溢流堰的施工涉及到模板的安装，采用木胶板，规格为 2440×1220×14，用于侧模板以及顶模板；松木方料，规格为60×80用于模板连接排挡；钢管（Φ48×3.5）：围楞和搭支模架；扣件：用于支模钢管架体的连接与紧固。 根据测量放样提供的尺寸和控制点进行模板安装。模板安装要有足够的强度、钢度和稳定性，以保证混凝土浇筑后结构物的形状和相互位置等符合设计要求。因此，在模板安装过程中，设置足够的临时固定设施，以防模板变形和倾覆。 模板安装前要清理其表面的杂物，对已变形的模板进行较正。模板表面涂脱模剂以保证其光洁平整；模板拼接严密紧闭，以免漏浆。浇筑过程中派人对模板值班巡视，加强保护。