剖面設(shè)計計算公式

本文格式為Word版，下載可任意編輯——剖面設(shè)計計算公式附錄C溢流壩段設(shè)計及水力計算

不設(shè)閘門的堰頂高程就是水庫的正常蓄水位，庫水位超過堰頂后就溢過堰頂泄向下游，這種型式結(jié)構(gòu)簡單、管理便利，適用洪水流量大、上游吞噬損失不大的中小型工程。

壩頂表孔溢洪道優(yōu)點：（便于排除漂泊物，不易堵塞，（但表孔位置較高，它不能滿足排砂、放庫等要求。

C.1溢流堰泄流能力計算基本公式：式中：Q—流量，mB—溢流堰凈寬，Hw—堰頂以上作用水頭，g—重力加速度，m—流量系數(shù)，根據(jù)1435.5-1380=55.5m,HC—上游面為鉛直時，ε—側(cè)收縮系數(shù)；δs—吞噬系數(shù)，取曲線型實用堰設(shè)置中墩，共曲線型實用堰的側(cè)收縮系數(shù)可由以下公式計算：??1?0.2?k為邊墩形狀系數(shù)，邊墩取為圓弧形，系數(shù)為?0為中墩形狀系數(shù)，中墩也同樣取為圓弧形，系數(shù)為代入數(shù)據(jù):

；m；m/sd=H1.0[?k?(n4）泄流量與堰頂水頭不能及時加大泄量降低庫水位。3Q?Cm?sB2gHw2Hw=(1439.1-1435.5)

d?3時，可取m=mP/Hd=55.5/2.9=19,C取1.0；；

2孔，每孔凈寬)?0]Hwnb1

3）另外(C-1)(C-2)。所以原式1）結(jié)構(gòu)簡單，檢查維修便利，（2）水流平順，（H的3/2次，超泄?jié)摿Υ?。在開始泄流時流量很小，3/s

?90%=3.2m；P/Hd=0.47～0.49,本設(shè)計中壩高為w,取0.49；13m。

2

??10.7；

0.45Hw=(1439.1-1435.5)?90%=3.2m

ε=1-0.2×[0.7+(2-1)×0.45]×3.2/(2×13)=0.97

Q?Cm?s?B2gH?0.49?0.97?26?2?9.8?3.2?313m3/s

有導(dǎo)流洞參與調(diào)洪，參與q=100m/m3,故Q泄?Q校核=319m3/s,滿足要求。

C.2溢流壩剖面設(shè)計

溢流壩段的堰面曲線，當(dāng)設(shè)置開敞式溢流孔時可采用實用堰WES曲線。設(shè)計水頭可以取0.75～0.95倍的校核水位時的堰上水頭。

Hd=Hmax×90%=(1439.1-1435.5)×90%=3.2m堰頂o點上游三段圓弧的半徑及其水平坐標值為X1=0.175Hd=0.175×3.2=0.56mR1=0.5Hd=0.5×3.2=1.6mR2=0.2Hd=0.2×3.2=0.64mX2=0.276Hd=0.276×3.2=0.88mR3=0.04Hd=0.04×3.2=0.13mX3=0.282Hd=0.282×3.2=0.90m

C.2.1反弧半徑的計算

查溢洪道設(shè)計規(guī)范《SL253-2000》2.5.4挑流消能可用于巖石地基的高中水頭樞紐。根據(jù)實際資料，下游地質(zhì)狀況符合。溢洪道挑流消能設(shè)施的平面型式可采用等寬式擴散式收縮式挑流鼻坎可選用連續(xù)式差動式和各種異型鼻坎等。2.5.8面流消能可用于下游尾水大于躍后水深且水位變幅不大河床及兩岸在一定范圍內(nèi)有較高的抗沖能力或有排冰要求的樞紐，但本工程中下游水位不穩(wěn)定，故不選用。2.5.9消力戽或戽式消能工可用于下游水深大于躍后水深下游河床及兩岸有一定抗沖能力的樞紐有排泄漂泊物要求時不宜采用消力戽下游宜設(shè)置導(dǎo)墻。

根據(jù)資料以及下游狀況選擇挑流消能，挑流消能可大大減少工程量。

2

32w32通過查自然河道水位與流量關(guān)系圖，可估算出下游水位約為1393.2m。工程中一般取坎底高程等于或略高于下游水位的1～2米。以坎底最低點為基準面,高程為1395m，列上游斷面與收縮斷面的能量方程。

hc為校核洪水位時反弧最低點處的水深（m）。hc用迭代公式計算。

hci?1?q(C-3)

??2g(E0?hci)其中φ取0.95，P2=1435.5－1385=50.5

q?QB?31324?13m/s3,E0=P2+Hw-h=50.5+3.2－10=43.7h為最低點終究面的高程；解得hc=0.5m

反弧半徑取4～10h，則R的范圍是2m～5m之間。初步選擇半徑為反弧段流速大，反弧半徑也宜選用較大值。長江科學(xué)院曾提出影響自由挑射的最小反弧半徑R23hmin?Fr,式中h為挑坎上的水深，F(xiàn)r為挑坎上的弗勞德數(shù)，F(xiàn)r=v/gh

坎上的流速可根據(jù)水力學(xué)公式，EV20?hc?2g?2(C-4)代入數(shù)據(jù)得

V243.7=0.5＋2?9.8?0.952

得V=28m/s計算可知Fr=12,Rmin=1m。

o點下游的曲線方程為??y?1.85???0.5??x?H

d??H?d?3

5m。即y?0.5?x1.85?3.2?0.85x1.85?5.4按上式算得的坐標值如下表C-1：

x/m1234567y/m0.1850.671.412.413.645.106.78根據(jù)表中數(shù)值可繪得堰頂下游曲線OC

坡度ma=0.7的下游直線段CD與曲線相切于C點。C點坐標對堰面曲線求一階導(dǎo)數(shù)dy1.850.85d?x5.4x直線CD的坡度為dy1d?1xm?0.7a故有

0.34x0.851c?0.7即

xc?5.4m

y(4.6)1.85c?5.4?4.2m

反弧曲線的上端與直線CD相切于D點，下端與河床相切于點及反弧曲線圓心O'點的坐標，可用分析法確定：

C.2.2挑流計算基本資料：

挑角θ=20°；

4

89108.6710.7813.11xc,yc可如下求得：E點。D點、E下泄流量Q=313m3/s；

上游水位高程1439.1m；下游水位高程1393m；

下游河床高程1385m；挑坎高程1395.6m;

為了減小沖深，以選取15°～20°的小挑角為好，對于一般非深水河槽，可采用20°～30°。C.2.2.1射流挑距的計算，由公式

L?Vc2sin?cos??Vccos?Vc2sin2??2g(h1?h2)g(C-5)

式中L——水舌拋距，m；

Vc——坎頂水面流速，m/s，按鼻坎處平均流速υ的1.1倍計，

即Vc=1.1ν=1.1φ

2gS1（S1為水庫水位至坎頂?shù)?/p>

落差，根據(jù)幾何關(guān)系，坎頂?shù)母叱虨?395.6m,1439.1-1395.6=43.5m）Vc=30.5m/s。

θ——應(yīng)是射流與水平的夾角，一般取為鼻坎挑射角。

h1——是坎頂垂直方向水深，單位m。h2是坎頂至河床面高差，

單位m。根據(jù)幾何關(guān)系，坎頂?shù)母叱虨?395.6m,h2為1395.6-1385=10.6m

代入數(shù)據(jù)得

30.52sin20?cos20??30.5?cos20?30.52sin220??2?9.8?(0.5?cos20??10.6)L?9.8

5

=83m

C.2.2.2沖坑深度計算公式（巖石河床）

tk?k·q0.5·H0.25式中：tk—水墊厚度，自水面算至坑底，q—單寬流量，m3/H—上下游水位差，k—沖刷系數(shù)，其值查值

查《水力學(xué)》第三版下冊由已知數(shù)據(jù)求得ht=(1393-1385)m=8ma=（1395.6-1385）m=10.6mq=Q/b=313/26=12m/sB0=7+6.89+35.26=49.25mS0=?1400?1390.1?2?49.52=50.24m

z=（1435.5-1388）m=47.5ms1=（1435.5-1390.1）m=45.2m流速系數(shù)φ=1?0.0077?q2/3S0?1.15

（s·m）；m；

SL319-2023表9.3有壩下基巖屬Ⅰ類。?0.00770.1306?0.9416

6)

基巖沖刷系數(shù)kks=0.9；(C-m；

表A.4.2P28?1沖刷坑深度