案例分析——拦河溢流坝水力计算

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1、某拦河溢流坝水力计算一、基本资料为了解决某区农田灌溉问题，于某河建造拦河溢流坝一座，用以抬高河中水位，引水灌溉。相关资料有：1、设计洪水流量为550m3/s；2、坝址处河底高程为43.50m；3、由灌区高程及灌溉要求确定坝顶高程为48.00m；4、为减小建坝后的壅水对上游的影响，根据坝址处河面宽度采用坝的溢流宽度B=60m；5、溢流坝为无闸墩及闸门的单孔堰，采用上游面铅直的三圆弧段WES型实用堰剖面，并设有圆弧形翼墙；6、坝前水位与河道过水断面面积关系曲线，见图1；7、坝下水位与河道流量关系曲线，见图2。图1图2

2、二、水力计算任务1、确定坝前设计洪水位已知设计流量，则设计洪水位=坝顶高程+坝的设计水头Hd。已知坝顶高程为48.00m，求出Hd后，即可确定坝前设计洪水位。溢洪坝设计水头可用堰流基本方程计算。因式中，ε及σ均与有关，不能直接解出，故用试算法求解。2、确定坝身剖面尺寸坝顶上游曲线BO段（参考教材p252图9.6）为三段圆弧组成，有关数据要求如下：水平坝顶下游OC段曲线方程为接着是下游堰面直线段CD段连接。最后是反弧段DE段连接，因下游坝高，故取坝末端圆弧半径为要求按上述计算结果绘制坝身剖面图。3、绘制坝前水位与流

3、量关系曲线不同水头的溢流坝流量仍按计算。因为未知，无法计算及，故先取。又因下游水位与Q有关，尚无法判别堰的出流情况，可先按自由出流算出Q后，再行校核。对于自由出流，σ=1；根据，由《水力计算手册》流量系数图查得值；侧收缩系数可以计算。代入流量公式便可求得流量的第一次近似值。再按坝前水位=坝顶高程+水头H，由图1查得，便可求得，从而计算流量的第二次近似值。因流量的微小变化，对及影响甚小,故以上所求Q值可认为正确。注意到这里还没完，还要校核出流情况，按计算出的流量由图2查得相应的坝下水位，然后可计算hs，看是否满足实

4、用堰自由出流条件且，若为自由出流，原假设的出流情况是正确的。否则根据教材p255图9.9查出σ重新计算流量。再设几个，按上法计算相应的Q，计算成果编制成表，最后绘制出坝前水位与流量关系曲线。4、坝下消能计算 (1)确定消能设计流量设一系列流量Q，求出一系列相应的临界水跃的跃后水深hc02及hc02-ht(ht为下游水深)。绘出(hc02-ht)~Q关系曲线，由该曲线找出相应于(hc02-ht)最大时的流量即为消能设计流量。(2)按计算出的消能设计流量，判断是否需要做消能工(3)如需做消能设施，若采用挖深消力池方案

5、，试求其池深d及池长l。