白沙工程设计计算书.docx
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白沙工程设计计算书
附：
计算书
1.水力设计
1.1溢洪闸堰面曲线的拟定
采用堰型：
WES幂曲线型实用堰（下游），双圆弧曲线（堰顶上游）。
㈠已知资料：
堰顶高程222.0m，上游堰高P1=4m，下游堰高P2=7m，
最高库水位235.56m
㈡堰面曲线拟定：
最大堰上水头Hmax=235.56-222.0=13.56m
定型设计水头：
Hd=（0.65-0.85）×13.56=8.81～11.53m
经验取值：
Hd=10m
P1<1.33Hd，属于底堰。
⑴顶上游曲线：
ΔX/ΔY=3:
0
R1=0.5Hd=5.0ma=0.175Hd=1.75
R2=0.2Hd=2.0mb=0.282Hd=2.82
k=2n=1.85
⑵堰面下游曲线：
查《溢洪道设计规范SL253-2000》P44～45，WES幂曲线按下式计算：
xn=kHdn-1y附
（1）
P1/Hd=4.0/10=0.4<1
取k=2.0n=1.85.
代入上式：
x1.85=2×9.550.85y
即y=0.0758x1.85
堰面坐标列表如表1
附表1堰面坐标列表
X（m）
0
1
2
3
4
5
6
y=0.0758x1.85
0
0.072
0.254
0.539
0.918
1.386
1.940
X（m）
7
8
9
10
11
12
y=0.0758x1.85
2.584
3.308
4.113
5.003
6.002
7.120
⑶下游反弧段半径确定：
查《水力学》P274
E0=hc+q2/（2×9.81×φ2×hc2）附
（2）
由能量方程求收缩断面水深：
式中：
E0——坝前水流总比能E0=235.35-215.00=20.35m
φ——流量系数φ=0.95
q——单宽流量q=5805/（5×12）=96.75m3/s
代入上式：
20.35=hc+96.042/（2×9.81×0.952×hc2）
计算得到：
hc=4.9m
查《规范》反弧段半径应为（3~6）倍收缩水深。
（3~6）hc=14.7~29.4m
经验取值：
R=16.5m.
1.2泄流能力计算
闸室总净宽60m.
溢洪道设计标准为100年一遇洪水，相应水位为231.85m，控泄泄量1000m3/s。
校核标准为2000年一遇洪水，校核洪水位235.56m，根据调洪演算计算结果，溢洪道敞泄泄量5922m3/s。
Q=CLH03/2------《水工设计手册》基础理论P1-481（3-12-27）附（3）
H0=H+
L=B-2（NK中+K边）H0
上各式中H——堰上水头（米）;
V0——行进流速（米/秒）;
B——溢流堰前缘总宽度减去所有的中墩厚度（米）；B=60
N——中墩个数；N=4
C——流量系数（米0.5/秒）；
K淹——堰因淹没影响而致的流量减少百分数；
K中，K边——分别为中墩收缩系数和边墩收缩系数。
K边=0.1
堰顶高程222.00m，眼前底板高程218.50m，堰后反弧末端高程215.50m，最高库水位235.35m，溢洪道运行方式100年控泄1500m3/s，超100年敞泄。
附表2库水位~流量计算成果
库水位
H
H0
H0/Hd
K中
C
V0
L
Q
222.00
0.0
0.00
0.00
0.125
1.72
0.00
60.00
0.00
222.50
0.5
0.50
0.05
0.115
1.75
0.15
59.76
36.80
223.00
1.0
1.01
0.10
1.030
1.77
0.33
59.34
87.95
223.50
1.5
1.52
0.15
0.090
1.80
0.66
58.60
197.53
224.00
2.0
2.05
0.20
0.080
1.82
0.94
58.28
310.22
224.50
2.5
2.58
0.26
0.070
1.85
1.23
58.04
444.39
225.00
3.0
3.12
0.31
0.065
1.88
1.53
57.75
596.61
225.50
3.5
3.67
0.37
0.058
1.91
1.84
57.56
771.65
226.00
4.0
4.24
0.42
0.045
1.93
2.16
57.63
970.02
226.50
4.5
4.82
0.48
0.038
1.96
2.48
57.57
1192.13
227.00
5.0
5.41
0.54
0.030
1.99
2.83
57.62
1441.98
227.50
5.5
6.02
0.60
0.025
2.00
3.18
57.59
1716.37
228.00
6.0
6.60
0.66
0.020
2.02
3.43
57.62
1953.8
228.50
6.5
7.27
0.72
0.018
2.07
3.89
57.50
2333.90
229.00
7.0
7.94
0.79
0.010
2.09
4.29
57.78
2700.22
229.50
7.5
8.58
0.85
0.008
2.09
4.59
57.74
3030.13
230.00
8.0
9.40
0.91
0.005
2.13
5.06
57.77
3494.25
230.50
8.5
10.04
1.00
0.002
2.15
5.49
57.83
3955.21
231.00
9.0
10.77
1.08
0.000
2.16
5.89
57.85
4415.02
231.50
9.5
11.61
1.13
-0.008
2.17
6.43
58.42
5013.91
232.00
10.0
12.43
1.21
-0.010
2.18
6.90
58.51
5588.00
232.50
10.5
13.22
1.30
-0.010
2.19
7.31
58.41
6137.18
233.00
11.0
14.15
1.40
-0.013
2.19
7.85
58.64
6833.88
233.50
11.5
14.99
1.50
-0.013
2.19
8.27
58.56
7440.57
234.00
12.0
15.92
1.58
-0.013
2.195
8.77
58.47
8153.29
234.50
12.5
16.85
1.68
-0.013
2.195
9.23
58.38
8861.99
235.00
13.0
17.83
1.78
-0.013
2.195
9.73
58.29
9630.64
235.50
13.5
18.90
1.89
-0.013
2.195
10.29
58.18
10499.4
236.00
14.0
20.14
2.01
-0.013
2.195
10.97
58.07
11519.4
236.50
14.5
22.12
2.20
-0.013
2.195
12.22
57.88
13217.8
237.00
15.0
22.77
2.27
-0.013
2.195
12.34
57.81
13790.2
237.50
15.5
23.45
2.34
-0.013
2.195
12.48
57.75
14394.0
238.00
16.0
24.12
2.40
-0.013
2.195
12.62
57.68
14998.7
1.3闸后陡坡段水面线设计
1.3.1闸后反弧末端水深计算；
计算采用公式：
E0=hc+Q2/（2g×Ac2×φ2）------《水力学》P274（9-3）附（4）
式中：
E0——计算总水头（m）;E0=h+α×V2/（2g）;
h——堰上水头；
V——堰前平均流速；V=Q/（B（h+3.5））;
α——闸前断面水流的动能修正系数；α=1.0
hc——收缩水深（m）;
Q——总流量m3/s;
Ac——收缩断面面积；
φ——流量系数，查《水力学》φ=0.95
（1）2000年校核情况
Q=5805m3/s
h=235.35-215.5=19.85
E0=19.85+1.0×（
）2/（2×g）
Ac=B×hc=60×hc
φ=0.95
g=9.81
以上数据带入上式得到：
19.85+1.0×（
）2/（2×9.81）=hc+
采用Excel电算程序试算得到
hc=4.9m
（2）50年
Q=500m3/s
h=230.94-215.5=15.44
E0=15.44+1.0×（
）2/（2×g）
Ac=B×hc=60×hc
φ=0.95
g=9.81
以上数据带入上式得到：
15.44+1.0×（
）2/（2×9.81）=hc+
采用Excel电算程序试算得到
hc=0.492m
（3）100年
Q=1500m3/s
h=231.55-215.5=16.05
E0=16.05+1.0×（
）2/（2×9.81）
Ac=B×hc=60×hc
φ=0.95
g=9.81
以上数据带入上式得到：
16.05+1.0×（
）2/（2×9.81）=hc+
采用Excel电算程序试算得到
hc=1.32m
计算结果列表3如下：
附表3反弧末端水深计算成果
流量（m3/s）
2000年敞泄5805
1000年控泄1500
50年控泄500
反弧水深（m）
4.9
1.32
0.43
1.3.2陡坡段水面曲线推算
水面线按《水力学》（中国农业出版社）用分段求和法计算各水面曲线，起计算公式为：
Ｌ＝△ＥS/（i-J）附（5）
式中：
△Ｌ——分段长度；
△ＥS——断面单位能量差；
Ｊ——平均水力比降；
Ｊ＝Ｖ２／（Ｃ２×Ｒ）
V——断面平均流速（m/s）;
R——断面平均水力半径（m）；
C=1/n×R1/6
糙率n=0.014
（1）2000年敞泄Ｑ＝5805m3/s
水面线型式确定：
渠底宽Ｂ＝７０m
糙率n=0.014
底坡i=1/40
边坡系数m=0
泄槽长度Ｌz=80m
单宽流量q＝5805／７０＝82.92（m3/s）
A临界水深：
hk=（q2/g）1/3=（82.922/9.81）1/3=8.6m
B正常水深h0计算：
计算公式：
Q=A×C×（R×i）1/2…《水力学》P167（6-10）附（6）
式中：
A——过水断面面积，A=（m×h0+b）×h0
C——谢才系数，C=1/n×R1/6
R——水力半径，R=A/X（m）
X——湿周（m）,X=
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