水力学综合练习计算说明书

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1、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、引用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

2、量Q=313.60m3/s。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；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38.53米，i=0.258，第二段长17.55米，i=0.281；陡坡段边墙高度要求比掺气水深超高0.5米；46二、计算原理（一）方

3、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。（二）采用公式（参考《水力计算手册》或教材）判别水面曲线型式：收缩断面水深：式中——垂直收缩系数共轭水深：=水跃长度：Lj=6.9(-)矩形断面临界水深：式中——动能修正系数，当水流为均匀流或

4、渐变流时，一般可取=1.05～1.10，实际工程计算中，常取=1.0——单宽流量,断面比能：水力半径：R=式中A——过水断面面积，㎡——湿周，m46谢才系数:=式中n——渠道糙率正常水深的试算：式中i——渠道底坡流量模数：其中=式中m——边坡系数三、计算过程：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==0.645<0.65,故为闸孔出流，由查《水力学》得=0.6735，==0.6735×3.85=2.59m单宽流量=19.05对应第二共轭水深==4.20m假设水平段发生水跃，则水跃长度Lj=

5、6.9(-)=11.11m在实际工程上一般认为发生在距离闸门（0.5～1）e=（1.925～3.85）m的断面处，若：水跃长度Lj=6.9(-)=11.11m+3e=22.66m>水平段长度=20.685m，故不发生水跃。计算临界水深46==3.33m而=2.59m<=3.33m，在平坡（i=0）渠道中，不能形成均匀流，所以只有b区和c区。所以c区水面线为型雍水曲线。第一流段的末端水深计算本流段的水深为=2.59（m），=2.6（m）①计算、、下游断面=b=13.2×2.6=34.3（）==5.3377（m）上游断面=b=13.2×2.59

6、=34.188（）==5.3488（m）则两断面的断面比能之差为=-=5.3377-5.3488=-0.0111（m）②计算平均水力坡降水面线为b2型降水曲线，平均水力坡降的计算式采用=，。下游断面==160.022×（m）上游断面==158.209×（m）=159.116×（m）46平均水力坡降===0.003972③流段长度计算列表计算表1-1断面序号h(m)(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)12.59034.22158.2095.3488-0.0112159.1162.82.8122.60034.32160

7、.0225.3377-0.0216161.8555.58.3632.62034.62163.6885.3160-0.0207165.5475.413.7842.64034.82167.4065.2953-0.0246169.7676.620.3852.66535.22172.1275.270746(2)第一陡坡段（i=0.258）1)判别水面曲线型式①先由进行正常水深h0的试算。用试算法求正常水深。假设一系列的正常水深值，代入公式计算出相应的流量Q值。根据水深和流量值绘出～Q关系曲线，然后根据已知流量Q，在曲线上查出需求水深。设=1m，分别

8、计算出面积A、湿周、水力半径R、谢才系数C、及流量Q值。单宽流量=17.22面积A=b=14.6×1=14.6（）湿周=b+2=14.6+2=16.6(m)水力半径R===0.8