導(dǎo)流水力計(jì)算補(bǔ)充資料

PAGEPAGE5導(dǎo)流水力學(xué)計(jì)算補(bǔ)充資料

導(dǎo)流水力學(xué)計(jì)算目的:擬定泄水建筑物尺寸；確定圍堰高程及高度；為計(jì)算導(dǎo)流方案工程量提供依據(jù)。分為四類介紹：分段圍堰法前期之束窄河床導(dǎo)流水力計(jì)算、導(dǎo)流后期之底孔與缺口導(dǎo)流水力計(jì)算、隧洞導(dǎo)流水力計(jì)算、明渠導(dǎo)流水力計(jì)算。分段圍堰法之前期導(dǎo)流的水力計(jì)算

要求:束窄河床流速校核；確定上、下游圍堰的高程及長度；確定縱向圍堰的高程及長度。1.上游水位計(jì)算(上游水位壅高計(jì)算,其中下游水位按實(shí)測水位流量關(guān)系確定)

繪出束窄河床導(dǎo)流水位計(jì)算簡圖如下：圖中z為上下游水位差，m；v0為上游圍堰前(原河床)水流的行近流速,m/s；vc為束窄河床段水流收縮斷面處的流速,m/s。計(jì)算公式[教材公式(1-3)]

上述計(jì)算簡圖中，可近似假定hc=hd，按能量方程：式中,河床束窄斷面處流vc為：(公式1-4)

QD為導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量,m3/s.

設(shè)上游圍堰前水位壅高后,河床過水面積為Au:

則v0為而Au與河床地形與z有關(guān).

Au=f(Hu)=f(z)試算法求z：

已知:導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量QD;河床水位-面積曲線H-A(或圖上得量H對應(yīng)的A值)；

下游水位-流量關(guān)系曲線hd-Q；K及其它系數(shù)。

計(jì)算步驟:

step1:由QD,K求vc,校核vc是否小于允許流速[vc]，并選定各種系數(shù)值；

step2:設(shè)z=zs,求hu,=hd+zs。并查得Au；step3:求v0=QD/Au；

step4:將vc和v0代入公式(1-3),求出z；step5:比較判定|z-zs|<e,若不滿足，回到step2；e為計(jì)算控制精度,可取0.01m，計(jì)算至滿足精度要求為止.2.圍堰剖面設(shè)計(jì)圍堰剖面設(shè)計(jì)包括：堰頂高程計(jì)算、堰頂寬度擬定、上、下游邊坡擬定、圍堰繪橫剖面圖，并進(jìn)行上、下游圍堰及縱向圍堰布置設(shè)計(jì)。完成習(xí)題時(shí)應(yīng)查閱參照類似工程圍堰設(shè)計(jì)和布置資料。二、分段圍堰法之后期導(dǎo)流的水力計(jì)算(底孔、缺口水力計(jì)算)

在導(dǎo)流水力學(xué)計(jì)算中，常遇到兩個(gè)及以上泄水建筑物聯(lián)合泄流問題。最常見的組合有：底孔+缺口聯(lián)合泄流、隧洞+過水圍堰聯(lián)合泄流、廠房中雙層泄水孔聯(lián)合泄流等。由于不同建筑物泄水狀況相互干擾，對此類問題難以準(zhǔn)確計(jì)算。為了使用計(jì)算需要，通常假定幾種建筑物泄水相互不干擾，即，參與聯(lián)合泄流的幾種建筑物總的泄水能力可由各建筑物單獨(dú)泄水能力曲線疊加而得。導(dǎo)流水力學(xué)計(jì)算中常用聯(lián)解方程法和圖解法解決此類問題。以下以底孔+缺口聯(lián)合泄流為例說明其計(jì)算應(yīng)用，如圖1所示。一般來講，河流枯期流量小時(shí)，底孔引導(dǎo)水流，缺口上升。而汛期流量大時(shí)，缺口與底孔聯(lián)合渲泄洪水。計(jì)算要求:缺口、底孔的過流量及流速、確定二期上、下游圍堰的高程及長度、確定二期縱向圍堰的高程及長度。

河流流量由小到大增加時(shí)的流態(tài)：底孔無壓-底孔有壓-底孔+非淹沒堰流-底孔+淹沒堰流。1.上游水位計(jì)算(聯(lián)合泄流計(jì)算工況)假定：幾種建筑物泄水互不干擾。

(1)計(jì)算簡圖及公式2.圍堰高程及布置

同前

3.導(dǎo)流隧洞洞徑D選擇(洞徑優(yōu)化)

若洞徑D大,可加大泄流量Q,相應(yīng)圍堰高度低；反之，若洞涇D減小,泄流能力Q減小,會(huì)增加圍堰高度高，

一般來講，以隧洞開挖襯砌費(fèi)用+圍堰費(fèi)用→min

應(yīng)結(jié)合導(dǎo)流隧洞臨時(shí)支護(hù)形式,進(jìn)行方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

4.導(dǎo)流隧洞消能防沖略四、明渠導(dǎo)流的水力計(jì)算

計(jì)算要求:明渠的過流量及流速；確定明渠過水?dāng)嗝嫘问郊懊娣e；確定上、下游圍堰的高程及長度；

1.上游水位計(jì)算

明渠進(jìn)水口可初估為堰流形式，即可按堰流公式計(jì)算渠道進(jìn)口泄流能力，進(jìn)而求出相應(yīng)于導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量QD的明渠進(jìn)口上游水位。2.明渠均勻流計(jì)算公式流速v=C√RJ流量Q=Av=AC√(Ri)若C采用曼寧公式計(jì)算，則流速v=R2/3i1/2/n流量Q=AR2/3i1