水力学计算说明书Word文档格式.docx
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以闸后断面为控制断面向下游推算。
将渠道分为4段，已知1-1断面水深h1=3.63米，假定h2=3.634米、h3=3.648、h4=3.642、h5=3.6455米，根据已知渠道全长（即L=5m）。
将上述成果绘于图上联起来就得到水面曲线。
具体计算结果如下：
取1-1和2-2为例计算，上游断面1-1h1=3.63米
A1=bh1=3.63×
20=72.6m2
v1=Q/A1=633.8/72.68=8.73（α=1）
Es1=h1+v12/2g=3.63+8.732/（2×
9.8）=7.518m
同理，可算出h2=3.634m，A2=72.68m2，v2=8.72m2/s，Es2=7.514ΔEs=-0.0046
计算平均水力坡降
计算
同理：
J1=0.003489
=1/2（J1+J2）=0.0348
=
=1.31
。
其他断面如表所示
以图可知5-5断面水深可得为3.646m
依据断面数据，画出水面曲线图，如图所示
陡坡段水面曲线计算（1：
10）
1.
（1）试算法和图表法求正常水深
1试算法。
假设一系列的正常水深h0值，代入天然河道公式Q=AC
，计算出相应的流量Q值。
根据水深和流量值绘出h0~Q关系曲线，然后根据已知流量Q，在曲线上查出需求解得天然河道水深h0.
求h0，hk,判别水面线类型。
设h0=2.49，2.485，2.475，2.465，2.45.，分别计算出相应的面积A，湿周X，水利半径R，谢才公式C及流量Q值，见表。
水深试算1
h0（m）
A（m2）
χ（m）
R（m）
C（m1/2/s）
Q=√Ri（m3/s）
2.49
54.78
26.98
2.030393
26.03068
642.5361239
2.485
54.67
26.97
2.027067
25.98804
639.6710004
2.475
54.45
26.95
2.020408
25.90267
633.9601409
2.465
54.23
26.93
2.013739
25.81717
628.2751439
2.45
53.9
26.9
2.003717
25.68869
619.7961729
由表数据绘出h0~Q曲线，如图所示。
根据设计流量Q=633.8m3/s，在曲线上差的渠道正常水深h0=2.474m临界水深令
hk=（q2/g）1/3=4.39m。
（3）判断水面曲线的型式
hk>
h>
h0,渠道为陡坡,故水曲线为B2型降水曲线
（4）水面曲线计算
断面为控制断面向下游推算。
将渠道分为4段，已知1-1断面水深h1=3.646米，假定h2=3.21米、h3=2.966、h4=2.775、h5=3.633米，根据已知渠道全长（即L=20.1）。
取1-1和2-2为例计算，上游断面1-1h1=3.646米
20=80.201m2v1=Q/A1=633.8/80.201=7.9026（α=1）
Es1=h1+v12/2g=3.646+7.92/（2×
9.8）=6.831m
同理，可算出h2=3.21m，A2=70.62m2，v2=8.97m2/s，Es2=7.319ΔEs=0.4877计算平均水力坡降
J1=0.002755
=1/2（J1+J2）=0.0034
=5.04
以图可知5-5断面水深可得为2.633m
边墙高计算：
已知各断面水深h、流速v、水利半径R，查表可知掺气水深系数k=0.005可求出个断面边坡高墙
1-1断面高强计算：
已知h1=3.646m、v1=7.902m2/s、R1=2.738m
β=
=0.89764
ha=
=3.646÷
0.89764=4.54364
陡坡段边墙高度要求比掺气水深超高2m
故边坡墙高度为：
6.5m
同理，可求出2-2、3-3、4-4、5-5断面边坡墙高度，如表所示：
断面
h（m）
A（m^2）
x（m）
C（m^0.5/s）
v（m/s）
β
h墙
1-1断面
3.6455
80.201
29.291
2.7380765
90.983836
7.9026446
0.89576
6.54126
2-2断面
3.21
70.62
28.42
2.4848698
89.524229
8.9747947
0.858087
6.068087
3-3断面
2.966
65.252
27.932
2.336102
88.607799
9.7131122
0.829154
5.795154
4-4断面
2.775
61.05
27.55
2.215971
87.831573
10.381654
0.801186
5.576186
5-5断面
2.633
57.926
27.266
2.1244774
87.216502
10.941546
0.776694
5.409694
3.02）
2试算法。
设h0=2，1.9，1.897，1.85，1.8，分别计算出相应的面积A，湿周X，水利半径R，谢才公式C及流量Q值，见表。
水深试算2
2
44
26
1.692308
21.69625
714.6174
1.9
41.8
25.8
1.620155
20.77122
635.9355
1.897
41.734
25.794
1.617973
20.74325
633.6492
1.85
40.7
25.7
1.583658
20.3033
598.3954
1.8
39.6
25.6
1.546875
19.83173
562.0565
根据设计流量Q=633.8m3/s，在曲线上差的渠道正常水深h0=1.896m临界水深hk=（q2/g）1/3=4.39m。
（5）判断水面曲线的型式
因为渠道为陡坡，且hk>
h0,故水曲线为c0型降水曲线
（6）水面曲线计算
将渠道分为4段，已知1-1断面水深h1=2.633米，假定h2=2.3米、h3=2、h4=1.8、h5=1.62米，根据已知渠道全长（即L=28.97m）。
取1-1和2-2为例计算，上游断面1-1h1=2.633米
A1=bh1=2.633×
22=57.926m2
v1=Q/A1=633.8/57.926=10.94（α=1）
同理，可算出h2=2.3m，A2=50.6m2，v2=12.5m2/s，Es2=10.3ΔEs=1.56
J1=0.0074
=1/2（J1+J2）=0.093
=4.85
以图可知5-5断面水深可得为1.62m
已知h1=2.633m、v1=10.9m2/s、R1=2.1m
=0.77
0.77=3.4
5.4m
2.3
50.6
26.6
1.9022556
85.625173
12.525692
0.703828
5.003828
1.6923077
83.972394
14.404545
0.615175
4.615175
82.724189
16.005051
0.542036
4.342036
1.62
35.64
25.24
1.4120444
81.476314
17.783389
0.466705
4.086705
综上所述：
两陡坡相接及平坡与陡坡相接各断面墙高分别为6.5m，5.4m及下游墙高4.1m,按千年一遇洪水流量校核，可得陡坡各断面曲线图如下：
（方法与百年计算相同）
一陡坡
二陡坡段
一陡坡渗气水深
h渗气
9.382676
0.859076
4.504576
3.46
76.12
28.92
2.6320885
90.387158
9.8857068
0.840736
4.300736
3.26
71.72
28.52
2.5147265
89.702616
10.492192
0.817428
4.077428
3.07
67.54
28.14
2.4001421
89.008089
11.141546
0.791218
3.861218
2.892
63.624
27.784
2.2899511
88.313619
11.827298
0.762389
3.654389
二陡坡渗气水深
2.56
56.32
27.12
2.0766962
86.886468
13.361151
0.695125
3.255125
2.25
49.5
26.5
1.8679245
85.36566
15.20202
0.613035
2.863035
2.02
44.44
26.04
1.7066052
84.090221
16.932943
0.538449
2.558449
1.862
40.964
25.724
1.5924429
83.12544
18.369788
0.480502
2.342502
依表可知，千年一遇渗气水深均低于其相对应边墙高度如：
一陡坡：
h1渗=4.5m<
h1墙=6.5，h5渗=3.65<
h5墙=5.4.二陡坡：
h1渗=3.65m<
h1墙=5.4，h5渗=2.3<
h5墙=4.1.陡坡纵剖面上的水面曲线：
1、闸孔出流计算已知断面正常水位为24m，汛前限制水位为22.9m，现假设e/H=0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6，当e/H=0.1，Z=24时，H=24-18.7=5.3m故e=e/H*H=0.53mμ0=0.685-0.19*e/H=0.685-0.19*0.1=0.666Q=μ0be
=0.666×
20×
0.53×
=71.95253m3/s同理可算出水位23.8、23.5、23.2及22.9m时的下泄流量如表：
”
Z（m）
e/H
H（m）
e
u0
Q（m3/s）
24
0.1
5.3
0.53
0.666
71.95253
23.8
5.1
0.51
67.91841
23.5
4.8
0.48
62.01462
23.2
4.5
0.45
56.29256
22.9
4.2
0.42
50.7582
正常水位到汛前限制水位~相对开度~下泄流量的关系曲线如图所示。
e/HZQ
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
71.95
139.8
203.54
263.18
318.71
417.45
67.92
131.96
192.13
248.42
300.84
394.05
62.01
120.49
175.43
226.83
274.69
359.8
56.29
1O9.37
159.242
205.9
249.34
326.6
50.76
98.62
143.58
185.656
224.83
294.5
2、绘制汛前限制水位以上水库水位~下泄流量的关系曲线
已知汛前限制水位为22.9m，水库水位为26.3m，
当Z=22.9时，H0=22.9-18.7=4.2m≈HP=18.7－17.45=1.25m
故P/H=1.25/4.2=0.298>
0.24m0=0.414（P/H）-0.0652=0.414×
（0.298）-0.0652=0.45
当P/H<
0.24时，m0=0.385+0.171×
（P/H）0.657
ε=1－0.2[ξk+（n-1）ξ0]H/nb=1－0.2×
[0.7+（2－1）×
0.45]×
4.2÷
2÷
10=0.952
因为下游水位比堰顶低的多，应为自由出流，故δs=1.0
Q=δsεm0B
H3/2=1.0×
0.952×
0.45×
×
4.23/2=326.5m3/s
同理可求出当Z=23.5、24.5、25.5、26.3m时的下泄流量，如表：
Z
H
P/H
m0
ε
0.297619
0.448041
0.9517
324.9748
23.9
5.2
0.240385
0.454324
0.9402
448.4856
24.5
5.8
0.215517
0.391202
0.9333
451.5674
25.3
6.6
0.189394
0.390697
0.9241
542.0426
26.3
7.6
0.164474
0.390193
0.9126
660.5998
汛前限制水位以上水库水位~下泄流量的关系曲线图：
h=hc=1.62mq=Q/B=633.8÷
22=28.89m3/s
hc″=1.62÷
2×
（
-1）=9.48m>
4.56
为远离式消能，建挑流式消力池。
基本数据：
Q=633.8m3/s
S1=25.39-6.6=18.79
z=26.3-4.56=20.83m
a=6.6m
=0.375
=0.927
=0.695
流能比：
K=
K=28.89÷
÷
18.791.5=0.124
流速系数φ=
=
=0.945
入水角β
=0.875
β=28.9°
tanβ=0.552
（1）空中挑距
L0=
=28.49m
（2）冲刷坑深度
因基岩软弱破碎，裂隙发育，故取Ks=1.6
T=Ksq0.5Z0.25-4.56=1.6×
28.890.5×
15.290.25-4.56=14.68m
（3）水下挑距L1=
=34.86m
（4）总挑距L=L0+L1=28.49+34.86=62.45m
冲刷坑后坡i=
=0.235<
ic=1/3～1/4,故不会危及建筑物安全。
同理可得出下游按千年校核的冲刷坑后坡，如表所示：
Q
q
S1
z
a
K
φ1
L0
T
L1
L
i
752.5
34.2
19.7
21.51
0.137
0.948
28
28.48
16.35
39.73
68.2
0.24
633.8
25.39
28.8
18.79
20.83
0.124
0.945
28.9
27.6
14.68
34.86
62.46
0.235
千年校核均满足标准，该水坝符合标准。
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