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溢洪道水力计算

来源:华佗小知识
一、设计依据:

1、《水力学》2、《溢洪道设计规范》3、水文资料

二、基本资料:

第一段泄槽的角度糙率:闸孔数闸墩厚

校核水位下的流量:设计水位下的流量:30年一遇水位下的流量:校核水位到堰顶高差:下游水位:设计30年一遇水位902.4m

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:校核水位下

Hmax—

的堰上水头堰面曲线定型设计水头(取Hd—0.75Hmax)

采用b型驼峰堰:

2.2906°

0.015

3闸孔宽1.50堰顶高程Q=196(m3/s)校核洪水位Q=

102(m3/s)

设计水位

Q=87.3(m3/s)30年一遇水位2.35m设计水位到堰顶高差:902.65m校核904.04m

30年一遇水位到堰顶高差1.37m

2.35m

Hd=

10.00929.00m931.35m930.52m930.37m1.52m

1.76m

类型上游堰高P1中圆弧半径R1上、下圆弧半径R2b型0.600.632.397流量系数的计算:

P1/H0=0.255<0.34

流量系数的计算为:

m=0.385+0.224(P1/H0)0.934

m=0.448

泄流量的计算:下泄流量的计算按《规范》A.2.3公式进行计算:

Q=meB2gH3/20式中:

Q—流量,m3/s

B—溢流堰总净宽,(m),定义:B=nbb—单孔宽度,(m)n—

闸孔数目;计入行近流速水头的堰上总水头,H0—(m)重力加速度,

g—(m/s2);

总长度L3.6010.00m

3

9.81

30m

2.35m

g=堰流量系m—数;

m=ε—闸墩侧收缩系数,由下式计算得:

e=1-0.2[zk+(n-1)z0]H0nbζ0—中墩形状系数,由《规范》表A.2.1-3查得:

ζK—边墩形状系数,由《规范》图A.2.1-2查得:

根据以上参数计算得:

Q=

208.858m3/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:

haq2k=3igxkgk=aC2Kbk式中:

α—流速不均匀系数

q—泄槽单宽流量(m3/sm)xk—临界湿周(m)R—水力半径(m)Ck—

临界谢才系数bk—临界水深对应水面宽(m)

由上计算得:

0.448

α=q=xk=R=Ck=bk=

校核hk=1.659

ik=

0.0020176

ε=0.975ζ0=0.45ζK=0.7

校核设计1.051.056.5333.40036.31935.1471.5081.00871.38866.75533

33设计hk=

1.074

ik=0.0022330

3、泄槽段起始水深h1计算:

起始计算断面定在堰下收缩断面处:断面水深计算公式为:

hq1=f2g(H0-h1cosq)式中:

校核

设计q—起始计算断面单宽流量,m3

/(s.m);

q=5.9393.091H0—起始计算断面渠底以上总水头,(m);

H0=2.95

2.12θ—泄槽底坡坡角;

θ=2.2906oφ—起始计算断面流速系数;

φ=0.95

校核设计30年一遇假定一个初始值h1(m)h1=1.015

0.595

0.523

计算结果如下:泄槽起始断面水深:

h1=1.015

0.5950.523

4、泄槽段水面线的推算:

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:

a2v2Dl(h2cosq+22g)-(ha1v1cosq+122g)1-2=i-JJ=n2v2R4/3v=vi-1+vi水面曲线的推算见附表一:2R=Ri-1+Ri25、泄槽由缓变陡时抛物线的推求:

30年一遇2.51.97

泄槽在(泄0+037.156)段由缓变陡,采用抛物线连接,方程为:

y=xtgq+x2K(4H0cos2q)x、y—以缓

坡泄槽段末端为原点的抛物线横、式中:

纵坐标,m;θ—缓坡泄槽底坡坡角,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,

K—系数,

以设计水位来推求抛物线:

h=

K=1.3

0.446m

Hh+av20=2gθ=2.2961004°

取α=1.0

v=

14.591m/s

所以:y=0.04x+0.03865x2

求切点得:后接陡坡坡度为K=0.4所以

求切点得:由(1)、(2)式得:

x=y=

6、挑流消能计算:

挑流水舌外缘挑距按下式计算:

H0=

11.308m

1/K(4H0cos2θ)=0.038598

y?=0.04+0.0773x?(1)y=0.4x+b

y?=0.4?(2)4.6571.025

222L=1[vsinqcosq+vcosqvsinq+2g(h1cosq+h2)]111g冲刷坑最大水垫深度计算公式为:

T=kq1/2Z1/4式中:

挑流鼻坎末端至挑流水舌外缘的距离L—(m);

θ—挑流水舌水面出射角,近似可取用鼻坎挑胸:h1—挑流鼻坎末端法向水深(m);

设计校核h1=0.3660.613

h2—鼻坎坎顶至下游河床高程差

鼻坎坎顶水面流速,

(m/s),可按鼻坎处平均流v1—速v的1.1倍

设计校核

v1=20.42223.45

自下游水面至坑底最大水垫深度,T—(m);

鼻坎末端断面单宽流量,q—m3/(s.m);

设计校核

q=6.813.067

Z—上、下游水位差,(m);

k—综合冲刷系数,由《规范》表A.4.2可得

由上可得:

设计校核

L=33.29042.700T=8.38811.569

7、泄槽段水流掺气水深可按下式计算:

30年一遇

0.327

h2=

30年一遇19.599

30年一遇5.820

Z=

30年一遇30.9877.767

θ=20

2.3m

设计校核27.87

27.31k=1.4

30年一遇27.97

根据《规范》A.3.2的计算公式:

zvhb=(1+100)h式中:

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

计算可得:0+003.2500+043.2500+083.250桩号设计水位0.5950.5170.53校核水位1.0150.870.87h=30年一遇水0.5230.460.473位5.1956.6287.285v=设计水位校核水位5.8527.5778.53730年一遇水5.0586.36.966位设计水位0.638270.5970.584051.098160.962290.97398hb=校核水位30年一遇水0.565850.508800.52953位ζ=

0+123.2500.5680.9150.517.72.2087.3610.629451.032950.575751.4s/m

0+163.2500.6281.0050.5658.1169.7497.7210.699361.142170.2110+203.2500.7151.1440.658.50510.2258.0950.800141.307760.743050+266.9790.3660.6130.32718.56521.31817.8170.461130.795950.42459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。

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