水力学综合练习计算书

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1、水力学综合练习计算书任务1﹕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。一、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=313.60m3/s。

2、正常水位为52.52m，泄量125.61m3/s；汛前限制水位51.52米；2.溢洪道的有关资料宽顶堰堰顶高程49.00米，堰的相对高度为P/H=0米；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；26闸墩头为圆形，墩厚1.4米；边墩为半圆形,厚1.0m；混凝土糙率可取n=0.012～0.015；堰后设陡坡段，泄洪闸陡坡宽14.60米，陡坡分二段，第一段长48.90米，i=0.258，第二段长25.60米，i=0.281；陡坡段边墙高度要求比掺气水深超高0.5米；溢洪道纵剖面简图及平面图、输水涵管简图（见附页）一、计算过程（一）方法：先根据水面曲线的性质判别

3、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。（一）采用公式1.判别水面曲线型式：正常水深的试算：矩形断面临界水深：26一、具体计算：1.水面曲线分析1)水平段（i=0）①判别水面曲线型式先求闸下出流的收缩断面水深，由于，故为闸孔出流堰上水头H=54.97-49.00=5.97m由查《水力学》书表8－1得单宽流量

4、=2.595m，对应第二共轭水深)==4.2m假设水平段发生水跃，则水跃长度Lj=6.9(=6.9×(4.2-2.595)=11.1m，在实际工程上一般认为发生在离闸门（2～3）的断面处，则取2=2×3.85=7.7m由于7.7+11.1=18.8m<水平段长度19.1m，故发生水跃。计算临界水深由于,故曲线在c区，属C0型壅水曲线。由于跃后水深之后的距离很短并且又是平坡，可不计算水平段的水面曲线。261)第一陡坡段（i=0.258）①判别水面曲线型式先进行正常水深h0的试算流量:设h1=0.5m，则A1=bh1=14.6×0.5=7.3m2x1=b+2h2=14.6+2×0.5=15.

5、6m说明所设h1太小，再假设，重新计算，列于表1正常水深试算表表1hbAXRQmmm²mm　0.514.67.315.60.468171.9180.614.68.7615.80.554230.9950.714.610.22160.639296.1680.814.611.6816.20.721366.940据以上结果，作h～Q关系曲线如图126由曲线查得=251.4，对应的水深即为正常水深h0=0.633m单宽流量：临界水深：=3.12m>h0=0.633m因为，故渠道为陡坡，由于水平段末端水流以水跌的形式进入陡坡段，故水面曲线在b区，为型降水曲线。②用分段求和法计算水面曲线泄槽上游接宽顶

6、堰，起始断面水深认为等于临界水深（即）。故以临界水深向下游推算，设=3.0m以1－1和2－2断面为例A1=bh1=14.6×3.12=45.6m2=1.554m5.519+1.554=4.674m同理可得A2=43.8m2，v2=5.74m/s，Es2=4.681m。△Es1－2=Es2-Es1=4.681-4.674=0.007m1－1断面水力要素：χ1=b+2h1=14.6+2×3.12=20.84m26R1=同理可得x2=20.6m，R=2.126m，=2.156m=5.63m/s=0.0019255两断面间距离==0.03m重复上述步骤求得，，………直到=36.7m，推算到13－

7、13断面计算得=36.78m相应其余各段距离的计算（计算结果见(i=0.258)表2）1)第二陡坡段①判别水面曲线型式先进行正常水深h0的试算流量：设h1=0.5m，则A1=bh1=14.6×0.5=7.3m2x1=b+2h2=14.6+2×0.5=15.6m26说明所设h1大小，再假设，重新计算，列于表3正常水深试算表(i=0.281)表3hbAXRQmmm²mm　0.514.67.315.60.468179.4180.614.6