水力计算实训报告.pdf

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溢流坝水力计算说明书
基本资料:
某水利工程在台地形河谷筑坝,主槽设溢流坝。溢流坝
为WES型,上游面垂直,下游直线段坡度为:.,上下游
堰高相等,溢流坝共孔,每孔净宽为m,闸墩头部采用
半圆形,墩厚为m,边墩采用圆弧形,其宽度为m,由平
面闸门控制。坝址附近河段较为顺直,断面为有主槽和边滩
的台地形,主槽断面近似为矩形,并且断面变化较小,平均
,平均宽度为m。拟采用底流式衔接与消能
形式。
()根据《水利水电工程等级划分及防洪标准》
(SL-)规定,本工程等级为五等,主要建筑
物属于五级。
()水库水位:
正常蓄水位:.m
设计洪水位:.m
防洪限制水位:.m
()五十年一遇设计洪水位对应的下泄流量为
.m/s;
()。
()。
:.
()溢流坝轮廓尺寸如下图所示
()河道平均坡降i=.,糙率n=.。

由“基本资料”可知,溢流坝坝址处附近河段较为顺直,河槽
按矩形断面计算。河道的比降i为.,糙率n为.,河槽宽度b
为m,。河槽的设计流量按五十年一遇的设计洪
,;坝址处下
设
。
.计算水库在设计洪水位(五十年一遇)即下泄流量为Q=.m
设
时河槽正常水深的计算
河槽正常水深应按明渠均匀流计算,对矩形断面,各水力要素
为:
:.
过水断面面积:A=bh
过水断面湿周:x=b+h
A
水力半径:R=
x
谢才系数:C=R/
n
断面平均流速:v=ACRi
河槽流量:v=ACRi
河槽这一正常水深h,要求采用试算法。
t
计算:
当Q=.m/s时,依据上述公式,河槽正常水深h
流t
计算结果如表所示:
表:水库设计洪水位时,河槽正常水深h试算表。单位:m
t
序水深面积湿周水力半径谢才系数流速流量
号hAxRCvQ
.....
.....
.....
.......
.......
由表可知,河槽正常水深h=.
t
则坝下游水位为:
V=河槽底高程+h
t
=.+.
=.m
:.
.计算水库在校核洪水位(百年一遇)即下泄流量为
Q=.m/s时河槽正常水深的计算
设
河槽这一正常水深h,要求采用迭代法,即由上述各式
t
解得正常水深h的迭代式为:
t
=nQ(bh)
hj
(j+)()
ib
当Q=.m/s时,根据上述公式,河槽正常水深h计算
t
结果如表所示:
表:水库校核洪水位时,河槽正常水深h计算表。单位:m
t
迭代次数
h.....
j
h.....
j+
由表可知:校核洪水位时,河槽正常水深h=.m则坝
t
下游水位为.+.=.m
.计算并绘制溢流坝下游河槽的“水位~流量”关系曲线。
表:溢流坝下游河槽的“水位~流量”关系曲线计算表.
注:其中
序号点为:防洪限制水位时的坝下游河槽水深和对应的下泄流量。
序号点为:正常蓄水位时的坝下游河槽水深和对应的下泄流量。
序号点为:设计洪水位时的坝下游河槽水深和对应的下泄流量。
序号点为:百年一遇水位时的坝下游河槽水深和对应的下泄流量。
:.
序水深面积湿周水力半径谢才系数流速流量水位
号hAxRCvQm
....
....
....
....
.......
....
....
....
.....
....
......
....
........
....
根据上表建立坐标,按比例绘制曲线.
(二)确定溢流堰的堰顶高程;设计溢流坝剖面
根据“资料”,五十年一遇的设计洪水量为溢流坝的设
计流量,,其对应的设计洪水位为
设
.m,溢流坝按实用堰流计算,并采用WES型实用堰剖
面。
:.
.确定溢流坝坝顶高程
已知溢流坝共设孔,每孔净宽为m,闸墩头部采用
半圆形,墩厚为m,边墩采用圆弧形,其宽度为m,
堰顶设置平板闸门控制流量。
①计算堰上设计水头H=.m
d

Q
堰上全水头H=

mBg
S
采用WES型实用堰,并假定P/H>.,则流量系数
d
m=.,设堰为自由出流,即淹没系数=.,
d
s

Q
H=

mBg
S

=

...
=.m
.;
.。
k

因.<按=.代入计算

bb
H
.(n)
Knb
..()..
.

H=

...
=.m
:.

因.<按=.代入计算
bb
H
.(n)
Knb
..()..
.

H=

...
=.m

因.<按=.代入计算
bb
H

.(n)
Knb
..()..
.
此时,所求得的不变,为.。说明H=.m
已知上游河槽宽为m,,河床高
,河槽断面近似为矩形,故上游过水断面面积
为:
A=(-)=m

Q
V.m/s
A
V.
堰上设计水头H=H
d..
g.
计算溢流坝坝顶高程
:.
坝顶高程=堰上设计洪水位-H
d
=-.
=.m
.设计溢流坝剖面
按资料溢流坝采用WES剖面如图溢流坝剖面由上
游垂直段AB,上游曲线段AO,下游曲线段OC,下游直线
段CD,下游反弧段DE组成。
①下游斜坡段CD坡度md=.а=°—°
②堰的前沿即堰顶点上游段BO采用三圆弧,其半径与水
平尺寸确定如下:
堰顶O点上游三圆弧的半径及其水平坐标值为:
R=.H=..=.m
d
X=—.H=—..=.m
d
R=.H=..=.
d
X=—.H=.m
d
R=.H=.m
d
X=—.H=.m
d
O点下游的曲线方程为:
yx
()=.().
HH
dd
.
y=.=

.,.
:.
由已知得OC曲线段计算结果表:
x.
m
y
........
m
x.
m
y
........
m
x
m
y
...
m
根据表中数值可绘得堰顶下游曲线OC
坡度m=.的下游直线段CD与曲线OC相切于C点,C点
d
坐标XY可如下求得:
CC
对堰面曲线求一阶导数
d.
y=X.=.X.
d.
x
直线CD坡度为:
d
y==
dm.
xx
故有
.
.X=
c
.
.
X==.
c
..
..
Y==.
c
.
坝下游反弧半径r按下式计算
r=(.~.)(H+Z)
dmax
:.
式中上下游水位差Z=—.=.故
max
r=(.~.)(.+.)=.~.
取r=m
反弧曲线的上端与直线CD相切与D点下端与河床相切于
E点,D点E点及反弧曲线圆心O点得坐标,可用作图法法
或下面的分析法确定。
()反弧曲线圆心O’点

X’=X+m(P—y)+rcot()
cx
Y’=P—r
P为下游堰高
X’=.m
Y’=.m
()E点
X’=X’=.m
E
Y’=P=.m
E
()D点
X=.m
D
Y=.m
D
根据上述计算结果可绘得堰剖面曲线图。
(三)确定水库的校核洪水位;计算水库在正常蓄水位防
洪限制水位时的过堰流量;绘制水库(堰上)的“水位~流量”
关系曲线。(计算数据在表中)
:.
.确定水库的校核洪水位。
p
已知流量为m/s,计算堰上水头,先假定.,可不考
H
虑行进流速水头,;;流量系数取为.,假定侧收缩系数为..先
按自由出流,取淹没系数.

H.m

...
查表得,闸墩形状系数为.,边墩形状系数为.


.(n).
knb


H.m

...
Hm
.查表可得.即m=.
Hm
dd
和上面假定近似所以假定成立。
、求正常蓄水时的下泄流量
,因为计算水头不等于设计水头,所
以HH即mm
dd
H.-.=.m
H
由上面可知堰为自由出流,侧收缩系数.(n)
knb
.HH
.根据.查表可得m.
H
d
=m/s
QmbgH
s
:.
、求防洪限制水位时的下泄流量
,因为计算水头不等于设计水头,
所以HH即mm
dd
H.-.=.m
H
由上面可知堰为自由出流,侧收缩系数.(n)
knb
.HH
.根据.查表可得m.
H
d
=m/s
QmbgH
s
.绘制水库(堰上)“水位~流量”关系曲线如图。
(四)计算水库在正常蓄水位、防洪限制水位时溢流坝下游
河槽的正常水深。
表水库(堰上)与坝(堰)下游河槽“水位~流量”
关系曲线坐标表单位:m
序号堰上水头堰上水位河槽水深河槽水位流量Q备注
Hh
防洪限制
水位
....
正常蓄水
位
....
设计(
年)洪水
....
水位
校核(
年)洪水
....
水位
(五)计算水库在正常蓄水位闸门关闭的情况下,每米宽溢
:.
流坝段上所受的静水总压力。
净水总压力P=KN作用点(压力中心)D=.m
绘制静水压强分布图于溢流坝剖面图。
(六)坝下消能设计。
.水流衔接计算
q
坝址处hc计算公式为:h
c(i)g(Eh)
c(i)
公式中Eo=P+Ho
其中P=.m堰上水头Ho=H+Vo∕
=.采用迭代法计算
水流衔接形式计算如下表单位:m
行进流收缩水流衔
堰上面流堰上全坝前断面单宽共轭下游
流量断面接形式
水头积速速Vo水头总能量流量水深水深
Q水深hc〞
HAoVoHoEoqhc〞ht
∕ghc-ht
..........
..........
..........
..........
根据表计算结果证明,该坝水流衔接形式均发生远离式水
跃,则需采取消能措施,采用挖深式消力池
.消力池设计及其计算
()消力池设计流量的确定
:.
消力池设计流量由表的计算结果确定消力池设计流
量为m/s。
()估算池深.
dh''h
jctj
即d=..-.=.m

()建池后:采用迭代法进行跃前水深试算
q
h取.

cigEh
ci
q
h=.
c
gE
q
h=.
c
gEh
c
q
h=.
c
gEh
c
所以取h=.
c
hq
h''c.
cgh
c
=..-.=.m
dh''h
jct

q
=.
z
g'h''
h
tjc
hdh...
校核:Ttz.符合要求
jh''h''.
cc

''m
L.hh....
icc
L...m
k
绘制消力池于溢流坝剖面图上.
:.
杨凌职业技术学院水利工程学院
工程水力计算综合实训报告书
专业班级:工程监理班
姓名:杨艺丰
学号:
指导老师:鄂军良
完成时间://
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