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。