水力计算与测试技术综合练习设计说明书.docx
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水力计算与测试技术综合练习设计说明书
广东水利电力职业技术学院
水力计算与测试技术综合练习
设计说明书
班级:
____14水利2班___
姓名:
___陈志聪_______
学号:
___140321206____
目录
资料………………………………………………………3
一、计算原理………………………………………………………5
1．方法…………………………………………………………5
2、公式…………………………………………………………5
（1）判别水面曲线型式……………………………………………5
（2）边墙高设计……………………………………………………6
二、水面曲线分析……………………………………………………7
1．水平段（i=0）…………………………………………………7
2．第一陡坡段（i=0.1）……………………………………………9
（1）判别水面曲线型式…………………………………………………9
（2）分段求和法求水面曲线…………………………………………10
3、第二陡坡段（i=1/3.02）…………………………………………12
（1）判别水面曲线型式………………………………………………12
（2）分段求和法求水面曲线…………………………………………13
三、边墙高设计……………………………………………………15
（1）第一陡坡段（i=0.1）……………………………………………15
（2）第二陡坡段（i=1/3.02）…………………………………………16
资料
某水库以灌溉为主，结合防洪，供水和发电、设计带弧形闸门的驼峰开敞式河岸溢洪道。
1.水库设计洪水标准
本水库的水工建筑物为Ⅱ级工程，相应设计洪水标准为：
百年一遇洪水（P=1%）设计
相应设计泄流量Q=633.8m³/s
相应闸前水位为25.39米
相应下游水位为4.56米
千年一遇洪水（P=0.1%）
相应校核泄流量Q=752.5m³/s
相应上游水位为26.3米
相应下游水位为4.79米
2.溢洪道的相关资料
驼峰剖面选用广东省水科所1979年提出的形式（参考武汉水院水力学教研室编的水力计算手册，P156图3-2-16a）.
堰流量系数：
堰顶设两扇弧形闸门，转轴高程23.2米；
溢洪道共两孔，每孔净宽10米；
闸墩头为圆形，墩厚2米；边墩为半圆形；混凝土粗率可取n=0.012—0.015;
堰顶高程为18.70米；堰底高程为17.45米；
堰后设陡坡段：
陡坡段边墙高度要求比掺气水深超高2米；
3.其他资料
闸门运用情况：
洪水来临，用闸门控制下泄流量等于进库流量，保持汛前限制水位不变；当闸门底提升到汛前限制水位22.9米时，闸门全开。
一、计算原理
（一）方法:
先根据水面曲线的性质判别各坡段水面曲线型式，然后按百年一遇洪水流量。
采用分段求和法计算各坡段水面曲线。
在此基础上，考虑掺气水深（v>7m/s时）设计陡坡段边墙高（比掺气水深超高0.5米）。
再按千年一遇洪水校核，即计算出校核洪水流量通过是陡坡段的水面曲线，将各断面水深与边墙高比较，如水深大于边墙高，则应加高边墙，若水深均小于边墙高，则原设计合理。
（二）采用公式（参考《水利计算手册》与教材）
1.判别水面曲线型式：
矩形断面正常水深h0：
矩形断面临界水深：
2.边墙高设计
按百年一遇洪水流量，当断面平均流速v>7m/s时，须考虑掺气水深，在此基础上来设计边墙。
掺气水深：
陡槽的边墙高度：
H=ha+安全超高△h
二、水面曲线分析
（1）水平段（i=0）
H=23.20-18.70=4.5m
①用分段求和法计算水面曲线
设断面1处即陡坡开始断面的水深为临界水深,从这断面开始分段向上游推算,将陡坡分成10段,已知断面1水深h1=3.46m,并假定断面2到断面11的水深分别为h2=3.462m、h3=3.464m、h4=3.466m、
h5=3.468m、h6=3.47m、h7=3.472m、
h8=3.474m、h9=3.476m、h10=3.478、
h11=3.48m算出其相邻两断面的距离△l1、△l2、△l3、……△l9、△l10，最后求出陡坡末端水深和断面平均流速。
下游断面：
上游断面
平均水力坡降、流段长度△l计算
△l2、△l3……各值均可按上述方法求得;
计算结果见表3所列。
陡坡末端即Σ△l=5m处的水深。
由表得临界水深hk=.3.47m
（2）第一陡坡段（i=1/10）
①判断水面曲线型式
正常水深h0计算表表1
b（m）
h0（m）
A（m2）
χ（m）
R（m）
22
1
22
24
0.917
70.400
468.924
22
1.05
23.1
24.1
0.959
70.926
507.240
22
1.1
24.2
24.2
1.000
71.429
546.622
22
1.15
25.3
24.3
1.041
71.910
587.041
22
1.2
26.4
24.4
1.082
72.373
628.471
22
1.25
27.5
24.5
1.122
72.817
670.887
22
1.3
28.6
24.6
1.163
73.245
714.264
22
1.35
29.7
24.7
1.202
73.657
758.580
n=0.012-0.015,b=22m,i=1/10.取n=0.014计算
当h0=1时，
根据设计流量Q=633.8m3/s,渠道的正常水深取h0=1.23m,
②用分段求和法计算水面曲线
设断面1处即陡坡开始断面的水深为临界水深,从这断面开始分段向下游推算,将陡坡分成9段,已知断面1水深h1=3.47m,并假定断面2到断面10的水深分别为h2=3.3m、h3=3.2m、h4=3.1m、h5=2.9m、
h6=2.8m、h7=2.7m、h8=2.6m、h9=2.5m，算出其相邻两断面的距离△l1、△l2、△l3、……△l8、△l9，最后求出陡坡末端水深和断面平均流速。
上游断面：
下游断面：
平均水力坡降、流段长度△l计算
△l2、△l3……各值均可按上述方法求得；
计算结果见表4所列。
陡坡末端即Σ△l=20m处的水深。
由表得临界水深hk=.2.7m>h0=1.23m,
故水面曲线为b2型降水曲线。
（3）第二陡坡段（i=1/3.02）
①判断水面曲线型式
正常水深h0计算表表2
b（m）
h0（m）
A（m2）
χ（m）
R（m）
22
0.5
11
23
0.478
63.166
276.506
22
0.55
12.1
23.1
0.524
64.131
323.174
22
0.6
13.2
23.2
0.569
65.021
372.534
22
0.65
14.3
23.3
0.614
65.847
424.481
22
0.7
15.4
23.4
0.658
66.618
478.916
22
0.75
16.5
23.5
0.702
67.340
535.751
22
0.8
17.6
23.6
0.746
68.020
594.906
22
0.85
18.7
23.7
0.789
68.663
656.305
22
0.9
19.8
23.8
0.832
69.271
719.878
22
0.95
20.9
23.9
0.874
69.850
785.562
22
1
22
24
0.917
70.400
853.294
n=0.012-0.015,b=22m,i=1/3.02.取n=0.014计算：
当h0=0.5时，
根据设计流量Q=752.5m3/s,渠道的正常水深取h0=0.92m,
②用分段求和法计算水面曲线
设断面1处即陡坡开始断面的水深为临界水深,从这断面开始分段向下游推算,将陡坡分成12段,已知断面1水深h1=2.7m,并假定断面2到断面13的水深分别为h2=2.6m、h3=2.5m、h4=2.4m、h5=2.3m、h6=2.2m、h7=2.1m、h8=2.0m、h9=1.9m、h10=1.8m、h11=1.7m、h12=1.6m、h13=1.5m，算出其相邻两断面的距离△l1、△l2、△l3……，最后求出陡坡末端水深和断面平均流速。
上游断面：
下游断面：
平均水力坡降、流段长度l计算
△l2、△l3……各值均可按上述方法求得,
计算结果见表5所列。
陡坡末端即Σ△l=27.5m处的水深。
由表得临界水深hk=1.78m>h0=0.92m,
故水面曲线为b2型降水曲线。
2、边墙高的设计
（1）第一陡坡段（i=1/10）
按百年一遇洪水流量，断面平均流速v>7m/s,需考虑掺气水深，以断面1为例计算如下：
掺气水深：
陡槽的边墙高度:
安全超高Δh=2m
H=ha+Δh=3.792+2=5.792m
其余各断面计算结果列于表9中。
（2）第二陡坡段（i=1/3.02）
按百年一遇洪水流量,断面平均流速v>7m/s,需考虑掺气水深。
以断面21为例计算如下
掺气水深：
陡槽的边墙高度：
安全超高Δh=2m
H=ha+Δh=2.7+3.04=5.04m
其余各断面计算结果列于表10中。
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