水力学综合计算说明书

水力学综合计算说明书

学校：广东水利电力职业技术学院 系别：水利系 班级：施工监理2班 姓名：黄荣基 学号：110317211 指导老师：杨栗晶

目录

资料……………………………………………………………..3 任务一 …………………………………………………………………4

1.水面曲线分析……………………………………………………...5 (1)水平段（i=0）…………………………………………………5 (2)第一陡坡段（i=0.258）……………………………………….7 (3)第二陡坡段（i=0.281）……………………………………….10 2.边墙高设计……………………………………………………….11 3.校核……………………………………………………………….13 4.陡坡段纵剖面水面曲线图………………………………………16

任务二 ……………………………………………………………….18

1.绘制Z-e/H-Q关系曲线………………………………………..19

Z-e/H-Q关系计算 …………………………………………19 2.绘制Z-Q关系曲线……………………………………………..21 3.绘制堰流Z~Q关系曲线………………………………………..21 堰流Z~Q关系曲线图……………………………………….23

任务三………………………………………………………………..25

溢洪道下游挑流式消能计算……………………………………..25

任务四……………………………………………………………….28

输水涵管过流量计算……………………………………………..29 输水涵管过流量计算表…………………………………………..30

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资料

某水库是一宗以灌溉为主、结合防洪、发电的综合利用工程。设带 平板闸门的宽顶堰开敞式河岸溢洪道。

1. 水库设计洪水标准

工程等别为Ⅲ等，永久性主要建筑物为3级，永久性挡水建筑物、泄水和输水建筑物的洪水标准按50年洪水重现期设计，1000年洪水重现期校核。相应设计洪水标准为：

p= 2%设计洪水位为54.97米，泄量Q=251.40m3/s； p=0.1%校核洪水位为57.31米，泄量Q=313.60 m3/s。

1、正常水位为52.52m，泄量125.61 m3/s ；汛前限制水位51.52米；输水涵管有关资料

输水涵管主管长147米，直径1.50米；灌溉支管长80米，直径1.00米；发电支管长47米，直径0.80米。涵管进口底高程34.50米，出口底高程34.50米；灌溉支管出口高程27.50米，下游尾水位30.40米。 (糙率n=0.012) 局部水头损失系数：

⑴ 进口拦污闸ξ=0.693 ⑵ 进 口 ξ=0.50 ⑶ 弯 管 ξ=0.40 ⑷ 渐变段 ξ=0.25 ⑸ 闸 阀 ξ=0.20 ⑹ 闸 槽 ξ=0.10 4.其他资料

溢洪道下游河床高程为25.00米；

水库水位～容积～泄量关系（见表1）；溢洪道下泄流量～下游水位关系（见表2）；起挑流量为Q=37.23m3/s；河道糙率n=0.033；下游河道岩石软弱破碎，冲刷坑系数k=1.6;水库下游无防洪任务。

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51.52米时，闸门全开。

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任务一：分析溢洪道水平段和陡坡段的水面曲线形式，考虑高速水流掺气所增加的水深，算出陡坡段边墙高。边墙高按设计洪水流量设计，校核洪水流量校核；绘制陡坡纵剖面上的水面曲线。

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的型式，然后按50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（ν>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时陡坡段的水面曲线，将各断面水深与边墙高比较，若水深大于边墙高，则应加高边墙，若水深均小于边墙高，则原设计合理。

判别水面曲线型式：

A2/3Q?Ri 正常水深h0的试算：

nA R?

x 矩形断面临界水深 ： hk?3?q2g

已知该水库工程等别为Ⅲ等，永久性主要建筑物为3级，永久性挡水建筑物、泄水和输水建筑物的洪水标准按50年洪水重现期设计，1000年洪水重现期校核。相应设计洪水标准为：

（1)水面分析： p= 2%设计洪水位为54.97米，泄量Q=251.40m3/s；堰顶设两扇平板闸门，溢洪道共设2孔，每孔净宽 6.6米,闸孔高度为3.85m, 从图中可以得知该泄洪闸的高程为49m.

因此 h=54.97-49=5.97（m) e=3.85(m) e/H=3.85/5.97=0.64<0.65，故为闸孔出流 查《水力学》书中得垂直收缩系数??=0.672， 所以

hc???e=0.672*3.85=2.595(m)

单宽流量q=Q/B=251.40/13.2=19.05(m3/s)

hc8??q2???hc(1??1）3则其的共轭水深：=2.59/2*（（1+8*1*19.052/2ghc（9.8*2.593））1/2-1）=4.33（m）

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???hc)=6.9*（4.33-2.59）=12.01假设水平段发生水跃，则水跃长度Lj=6.9(hc（m），但是在实际工程中一般认为hc发生离闸门（0.5~1）e的断面处，则实际水跃的位置为13.935m~15.86m<水平段长度（20.685m），故发生水跃。

计算临界水深hk：根据矩形断面渠道临界水深hk的计算，其水面宽度与底宽

相等，即B=b=13.2m

hk?3?q2g21*19.05?3?3.33（m）

9.8 a—为动能修正系数，一般取1.0 q—为单宽流量

水面类型：

根据以上条件，加上该段为平坡，hc=2.595m，hk=3.33m，hc

以闸后断面为控制断面向下游推算，将渠道分成5段。已知1-1断面水深h1=2.595m，h2=2.625m，h3=2.638m，h4=2.668m，h5=2.693m，根据已知渠道全长（即L=20.685m），其中n取0.015。将上述成果绘于图上联起来就得到水面曲线。具体计算结果如下：

取1-1断面和2-2断面为例计算，计算断面1--1=2.595m，断面2--2=2.625m 下游断面 A2=bh2=13.2*2.625=34.65（m2） V2=Q/A2=251.4/34.65=7.255（m2）

Es2=h2+ɑv2/2*g=2.625+7.2552/(2*9.8)=5.31（m） 上游断面 A1= bh1=13.2*2.595=34.188（m2） V1=Q/A1=251.4/34.188=7.353（m2）

Es1=h1+ɑv1/2*g=2.595+7.3532/(2*9.8)=5.349（m） 则两断面的断面比能之差为

?ES=ES2-ES1=5.349-5.31=0.039（m）

计算其平均水力坡降J，采用 J=1/2（J1+J2),J=v/(C*R)计算

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下游断面 X2=b+2h2=13.2+2*2.625=18.45（m）

R2=A2/X2=34.386/18.41=1.878（m）

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