溢洪道水利计算书.docx
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溢洪道水利计算书
1溢洪道水力计算
溢洪道水力计算共分以下几段:
入口段、陡坡段、消能防冲段、海漫段水面线推求和消力池段消能防冲计算等。
按照调洪演算结果,溢洪道20年一遇洪水流量Q=s,50年一遇设计洪水流量Q=s,500年一遇校核洪水流量Q=s。
溢洪道底流消能洪水设计标准按20年一遇。
1.1计算依据
(1)《溢洪道设计规范》SL253—2000。
1.2溢洪道水面线推求
1.2.1计算方式及计算公式
采用明渠恒定非均匀渐变流水面曲线的计算方式,计算公式为:
式中:
△s——上、下断面间长度(m);
i——渠底比降;
J——上、下断面间平均水力坡度;
Esd、Esu——上、下游断面的断面比能。
1.2.2水面线推求
溢洪道水面线推求采用新疆水利厅编制的《D-7明渠恒定非均匀渐变流水面曲线计算程序》进行计算。
本程序计算时需输入起算已知断面水位及各流段的大体数据。
由明渠水流分析知,溢洪道明渠段结尾即陡坡段始端将发生临界水深,把该断面作为控制断面来推求上下游水面曲线。
1.2.2.1程序计算原理
采用人工渠槽断面单位能量沿程转变的微分方程进行推求,公式如下:
其差分格式为:
即:
式中:
其中:
h1为已知,h2为欲求之水深
为此,将差分方程改成下列函数表达式
为求h2设试算水深h下限与h上限,用二分法求解
若D、G同号,令h上限=h2;D=G
若D、G异号,令h上限=h下限;h上限=h2;D=G
继续二分,直到∣h1-h2∣≤允许误差为止
1.2.2.2临界水深计算
临界水深计算公式如下:
式中:
Q——计算流量(m3/s);
Ak——临界水深时的过水断面面积(m2);
Bk——临界水深时的水面宽度(m);
G——重力加速度,g=s2。
利用明渠均匀流公式计算临界坡降ik:
式中:
A——过水断面面积,A=b×hk;
C——谢才系数,C=1/n×R1/6;
R——水力半径;
N——糙率,n=;
经计算,500年一遇陡坡顶临界水深hk=,50年一遇临界水深hk=,20年一遇临界水深hk=。
1.2.2.3程序原始数据输入
入口段水面线推求从陡坡段起点开始,由下游向上游推算,起始水深采用临界水深,临界水深计算公式同上。
20年
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*****恒定非均匀渐变流水面曲线计算书D-7X*****
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一.原始数据:
流量分段数断面类型数起始断面水深流速散布不均匀系数
31
断面水力要素:
215
各分段之断面类型:
1111
各分段之长度:
0202030
各分段之纵坡:
二.计算结果:
分段水深h正常水深ho临界水深hk流速v分段长dL累计长L曲线类型
0bo
1bo
2bo
3bo
50年
一.原始数据:
流量分段数断面类型数起始断面水深流速散布不均匀系数
31
断面水力要素:
215
各分段之断面类型:
1111
各分段之长度:
0202030
各分段之纵坡:
二.计算结果:
分段水深h正常水深ho临界水深hk流速v分段长dL累计长L曲线类型
0bo
1bo
2bo
3bo
500年
一.原始数据:
流量分段数断面类型数起始断面水深流速散布不均匀系数
31
断面水力要素:
215
各分段之断面类型:
1111
各分段之长度:
0202030
各分段之纵坡:
二.计算结果:
分段水深h正常水深ho临界水深hk流速v分段长dL累计长L曲线类型
0bo
1bo
2bo
3bo
1.3消能防冲计算
依照溢洪道设计规范要求,消能防冲设施按20年一遇防洪标准设计。
1.3.1池深计算
①跃后水深计算:
跃后水深h2为陡坡收缩水深的共轭水深。
陡坡h最小
跃后水深计算采用下式:
式中:
q——单宽流量;
②消力池池深d计算:
采用公式:
式中:
δj——消力池出口流速系数;δj=;
ht——消力池下游水深;
φ——水跃淹没系数;φ=;
其余符号同前。
1.3.2池长计算
自由水跃长度:
消力池长度Lk=×Lj。
消力池
一、大体资料与计算假定
底流消能、消力池
坎上水头H:
(米)
坝高P:
(米)
上下游河床高程差D:
(米)
下游水深ht:
(米)
单宽流量q:
(立方米/秒)
泄流系数phi:
(下游)水跃处流速系数phi1:
二、计算简图
见附图1
三、算法与公式(底流消能、消力池)
1.收缩断面水深:
hc=q/Vc(持续性方程)
式中q---单宽流量(平方米/秒)
Vc---流速(米/秒)
2.共轭水深:
hc〃=hc/2*(SQR(1+8*Frc)-1)
式中费鲁德数Frc=Vc*Vc/g/hc
SQR---开方号
3.上游至收缩断面间的能量方程:
Eo=hc+Vc*Vc/2/g//ö
式中Eo包括上游水头加行进流速水头Vo*Vo/2/g。
---泄流流速系数
hc---出口水深(或射流口水深)
4.水跃极点至下游间能量方程:
腪=V*V/(2*g*觥*觥)-V2*V2/2/g
式中'---(下游)水跃处流速系数
5.两个断面的持续性方程:
Vt=q/ht
式中ht---下游水深
V2=q/h〃
6.几何关系(跃后水深、应产生稍为淹没的水跃):
h〃=ht+S+腪=6*hc〃=
式中S---消力池深度
7.消力池长度:
Lk=~*Lj
式中Lj---水跃长度Lj=*(hc〃-hc)
四、计算结果
上游行进流速Vo:
(米/秒)
收缩水深hc:
(米)
共轭水深hc2:
(米)>下游水深ht=(米)
收缩水深hc:
(米)
共轭水深hc2:
(米)
跃后水深h2:
(米)
下游水位以上水头dz:
(米)
消力池深度s:
(米)
水跃长度Lj:
(米)
消力池长度Lk:
(米)
设计采用消力池池深为。
1.3.3消力池底板计算
消力池底板厚度计算采用下式:
式中:
k——为经验系数,采用;
Q——单宽流量;
△H——上下游水位差。
计算得消力池底板厚t=,本次设计一级消力池底板厚度采用。
海曼段
20年
一.原始数据:
流量分段数断面类型数起始断面水深流速散布不均匀系数
55
断面水力要素:
2150
2200
2300
2450
2550
各分段之断面类型:
112345
各分段之长度:
02020202020
各分段之纵坡:
二.计算结果:
分段水深h正常水深ho临界水深hk流速v分段长dL累计长L曲线类型
0Co
1b2
2b2
3b2
4C2
5C2
50年
一.原始数据:
流量分段数断面类型数起始断面水深流速散布不均匀系数
55
断面水力要素:
2150
2200
2300
2450
2550
各分段之断面类型:
112345
各分段之长度:
02020202020
各分段之纵坡:
二.计算结果:
分段水深h正常水深ho临界水深hk流速v分段长dL累计长L曲线类型
0Co
1b2
2b2
3b2
4C2
5C2
500年
一.原始数据:
流量分段数断面类型数起始断面水深流速散布不均匀系数
55
断面水力要素:
2150
2200
2300
2450
2550
各分段之断面类型:
112345
各分段之长度:
02020202020
各分段之纵坡:
二.计算结果:
分段水深h正常水深ho临界水深hk流速v分段长dL累计长L曲线类型
0Co
1b2
2b2
3b2
4C2
5C2