正槽溢洪道的水力計(jì)算微課

水工建筑物?微課正槽溢洪道的水力計(jì)算2014.09項(xiàng)目6河岸溢洪道水布埡水電站溢洪道岳城水庫溢洪道上游橋墩水庫溢洪道公伯峽糯扎渡水電站岳城水庫溢洪道下游正槽溢洪道的水力計(jì)算應(yīng)遵照以下步驟進(jìn)行。1.擬定好正槽溢洪道各部分尺寸。2.驗(yàn)算泄流能力。3.推算水面曲線。4.消能計(jì)算。5.判斷布置是否合理?！镌O(shè)計(jì)步驟：正槽溢洪道的水力計(jì)算《SL253-2000溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范》（一）進(jìn)水渠的水力計(jì)算★水力計(jì)算內(nèi)容求▽水庫Q下泄曲線，可先假定不用Q，由Q求水庫水位，計(jì)算步驟如下：由▽水庫Q下泄關(guān)系曲線，校核泄流能力。由水面曲線，確定進(jìn)水渠邊墻高。包括行近流速水頭的堰上水頭（m）流量（m3/秒）閘孔總凈寬（m）流量系數(shù)淹沒系數(shù)側(cè)收縮系數(shù)1.根據(jù)堰流公式，求H0（已知B、Q）2.聯(lián)立求解，堰前水深h和v

進(jìn)水渠為梯形斷面，b為渠底寬。m為進(jìn)水渠邊坡系數(shù)。其余參數(shù)如圖所示：3.計(jì)算水庫水位（2）當(dāng)v=0.5~3.0m/s時(shí)，按明渠均勻流公式進(jìn)行近似計(jì)算。則hω—進(jìn)水渠總水頭損失，為沿程水頭損失hf與局部水頭損失hj之和即hw=hj+hf動(dòng)能改正系數(shù)，一般采用α=1.0局部水頭損失系數(shù)，參見有關(guān)水力學(xué)教材進(jìn)水渠長度（m）（1）當(dāng)v≤0.5m/s時(shí)，進(jìn)水渠水頭損失很小，可忽略不計(jì)，則▽水庫=▽堰頂+其他符號(hào)如圖所示：

（3）當(dāng)進(jìn)水渠流速v≥3.0m/s時(shí)，用明渠非均勻流公式進(jìn)行計(jì)算。

因?yàn)関≥3m/s，水深h在（3~4）H處的降落過大，故求▽水庫應(yīng)先求出起始斷面水深h1、v1，用分段求和法求渠首斷面hn、vn。

（1）求起始斷面h1、v1（距堰前（3~4）H處），用下式計(jì)算。（2）假定分段末端水深為h2，求出流速，計(jì)算其中平均摩阻坡降進(jìn)水邊墻高=水面曲線高+安全超高

繪制水面曲線圖：每段的h和ΣΔL按一定的縱橫比例可繪制渠道的水面曲線動(dòng)能修正系數(shù)，一般采用α=1.0分段的長度，m引水渠縱坡（3）將代入下式得

（4）重復(fù)上述步驟求得ΔL2-3，ΔL3-4……，直至ΣΔL等于引渠全長，推算到渠首斷面n-n計(jì)算hn，vn。水庫水位由下式計(jì)算：

對(duì)應(yīng)取不同Q，分別求出相應(yīng)的▽水庫，從而畫出▽水庫~Q關(guān)系曲線；再根據(jù)已知的Q泄洪（設(shè)計(jì)或校核洪水）和對(duì)應(yīng)的▽水庫查出實(shí)際泄量，最后校核所設(shè)計(jì)引水渠的泄洪量是否滿足±5％要求（二）控制段水力計(jì)算

2.當(dāng)δ＞10H時(shí)，水頭損失已不能忽略，按明渠非均勻流計(jì)算Q。實(shí)用堰（0.67H＜δ＜2.5H）寬頂堰（0.67H＜δ＜2.5H）1.（1）取斷面1-1和2-2列能量方程如下：h、v、hk、vk—分別為2-2斷面和1-1斷面的水深和流速兩斷面間的能量損失（▲）水力計(jì)算示意圖（2）假定h，按下式求流量Q進(jìn)口2-2斷面的渠底寬庫水位與渠底高差流速系數(shù)，視進(jìn)口形狀而定，一般為0.96左右兩斷面間的平均流速兩斷面間的水力半徑1-1斷面的渠底寬其中：（3）求得Q后，按下式求v、hk、vk、hf

（4）將h、v、hk、vk、hf代入（▲）式如左右相等，則h、Q即為所求值，否則重新假定h值重新試算。（三）過渡段的水力計(jì)算1.作用：連接控制段和泄槽（即泄槽中的收縮段）2.分類漸變槽式過渡段（布置在陡槽上）3.設(shè)計(jì)要求不能影響控制段的設(shè)計(jì)過流能力不能因收縮或改變流向而引起水流擾動(dòng)（如沖擊波等）傳向下游泄槽和消能防沖設(shè)施簡化過渡段型式，減小長度、寬度和深度縮窄陡槽過渡段縮窄陡槽過渡段（1）漸變槽式過渡段，求L、i

1-1斷面水深認(rèn)為近似等于臨界水深，1-1到2-2斷面水深，按能量方程求解：4.計(jì)算方法水平方向長度水力計(jì)算示意圖能量方程：其中h1、h2為兩斷面的水深v1、v2為兩斷面的流速兩斷的平均流速平均謝才系數(shù)平均水力半徑1—1斷面到2—2斷面列能量方程以上計(jì)算較麻煩，目前常用已設(shè)定好的計(jì)算機(jī)程序完成。

先求h1（假定1—1斷面水深）≈hk（臨界水深）i1，要求（i1＞ik）再設(shè)h2，試算E2，直至滿足能量方程。驗(yàn)算（2）縮窄陡槽型過渡段

基本假定：上游控制段為寬頂堰或平底渠，通過設(shè)計(jì)流量Qk時(shí)，上下游斷面水深都等于臨界水深hk，中間不存在水躍。已知Qk，以及上下游斷面尺寸（可假設(shè)Qk為設(shè)計(jì)流量或校核流量）。

收縮段長度調(diào)整段長度調(diào)整段挖深過渡段下游斷面槽底與上游溢流堰高差△Zk或用簡化計(jì)算公式其中收縮角水力學(xué)計(jì)算內(nèi)容：確定過渡段各部分尺寸1.計(jì)算目的：推求水面線，確定邊墻高度已知Q設(shè)計(jì)和Q校核確定i和斷面尺寸求槽內(nèi)h和v推求水面線2.泄槽中的水面曲線i＞0i＜iki＞iki=ik，i=0，i＜0，有12種不同水面曲線，而泄槽屬于i＞ik。（四）泄槽水力計(jì)算《水力學(xué)》中學(xué)過，“棱柱形明渠水面線”根據(jù)：故泄槽的水面曲線有以下三種：

以泄槽底坡線、均勻流的水面線（N-N線）和臨界水深的連線（K-K線）三者的位置來區(qū)分，則可將泄槽渠底以上的空間分成（a）、（b）、（c）三個(gè)區(qū)域。（a）區(qū)為緩流區(qū)，（b）、（c）區(qū)為急流區(qū)。泄槽中可以發(fā)生aⅡ型壅水曲線、bⅡ型降水曲線及cⅡ型壅水曲線三種，出現(xiàn)最多的是bⅡ型降水曲線

。

（1）泄槽上游接寬頂堰、或緩坡明渠、或過渡段，起始斷面水深等于臨界水深hk。如圖所示：起始斷面的確定：3.計(jì)算泄槽水面線—分段求和法

（2）泄槽上接實(shí)用堰、陡坡明渠，起始計(jì)算斷面水深分別定在堰下收縮斷面或泄槽首端以下3hk處，起始計(jì)算斷面水深小于hk，可按下式計(jì)算：泄槽底坡坡角起始計(jì)算斷面流速系數(shù)，取0.95

起始計(jì)算斷面渠底以上總水頭，m

起始計(jì)算斷面單寬流量，m3/（s·m）

（五）消能設(shè)計(jì)水力計(jì)算

溢洪道通常的消能方式

1.先求起始斷面（常為泄槽起點(diǎn)）的水深h1

2.用分段