溢流坝水力计算实例

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1、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。进行水力计算的有关资料有：设计洪水流量为550m3／s；坝址处河底高程为43.50m；由灌区高程及灌溉要求确定坝顶高程为48.00m；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＝60m；溢流坝为无闸墩及闸门的单孔堰，采用上游面铅直的三弧段WES型实用堰剖面，并设有圆弧形翼墙；坝前水位与河道过水断面面积关系曲线，见图15.2；坝下水位与河道流量关系曲线，见图15.3；坝基土壤为中砾石；河道平均底坡河道实测平均糙率。图15.2图15.3二、

2、水力计算任务：1．确定坝前设计洪水位；2．确定坝身剖面尺寸；3．绘制坝前水位与流量关系曲线；4．坝下消能计算；5．坝基渗流计算；6．坝上游壅水曲线计算。三、水力计算1、确定坝前设计洪水位坝前设计洪水位决定于坝顶高程及设计水头，已知坝顶高程为4800m，求出后，即可确定坝前设计洪水位。溢流坝设计水头可用堰流基本方程(10.4)计算．因式中均与有关，不能直接解出，故用试算法求解。设＝2.53m，则坝前水位＝48.00+2.53＝50.53m．按坝前水位由图15.2查得河道过水断面面积A0＝535m2，又知设计洪水流量按设计洪水流量，由图15.3查得相应坝下水位为48.1

3、7m．下游水面超过坝顶的高度下游坝高因不能完全满足实用堰自由出流条件:为实用堰淹没出流。根据值由图10.17查得实用堰淹没系数。因溢流坝为单孔堰，溢流孔数n＝1；溢流宽度m。按圆弧形翼墙由表10.4查得边墩系数.则侧收缩系数对于WES型实用堰，当水头为设计水头时，流量系数。于是可得溢流坝流量计算结果与设计洪水流量基本相符，说明假设的值是正确的，故取设计水头=2.53m。坝前设计洪水位＝坝顶高程+＝48.00+2.53—50.53m2、确定坝身剖面尺寸坝项上游曲线的有关数据计算如下:坝顶下游曲线方程为按上式计算的坝顶下游曲线坐标x、y区列于表l5.3。因下游坝高，故取

4、坝末端圆弧半径为按上述数据绘制的坝身剖面图见图15.43、绘制坝前水位与流量关系曲线不同水头H的溢流坝流量仍按计算．现以H＝2.0米为例说明求流量的方法。因为未知，无法计算及，故先取．又因下游水位与有关，尚无法判别堰的出流情况，可先按自由出流算出后，再行校核．对于自由出流，。根据，由图10.5查得m＝0.485．侧收缩系数则流量的第一次近似值按坝前水位＝480+2.0＝50.0m，由图15．2查得A0＝459m2，则表15.3x(米)y(米)x(米)y(米)x(米)y(米)0.000.250.500.751.001.251.500.0000.0040.0630.13

5、30.2270.3430.4811.752.002.252.502.753.003.250.6400.8191.0181.2371.4761.7342.0113.503.754.004.254.504.755.002.3062.6202.9523.3033.6714.0574.461图15.4则流量的第二次近似值因流量的微小变化，对及影响甚小，故以上所求值可认为正确．校核出流情况。按由图15.3查得相应的坝下水位为47.20m。则满足实用堰自由出流条件．为自由出流，原假设的出流情况是正确的．再设几个H，按上法计算相应的Q，计算成果列于表15.4.按表15.4的数据绘

6、制坝前水位与流量关系曲线于图15.5。H（m）坝前水位（m）H0（m）mεσQ（Q3/s）备注2.532.01.51.00.550.5350.0049.5049.0048.502.5862.0311.1561.0060.5010.5020.4850.4650.4420.4160.9940.9950.9970.9980.9990.9991.0001.0001.0001.000550.6371.0229.9118.139.1淹没出流自由出流自由出流自由出流自由出流表15.4图15.54、坝下消能计算(一)确定消能设计流量设一系列流量，求出一系列相应的临界水跃跃后水深及(

7、为下游水深)．绘出～关系曲线．由该曲线找出相应于为最大值时的流量即为消能设计流量．现以Q＝229.9m3／s为例求值。单宽流量临界水深由表15.4查得按由附录图Ⅳ查得，则按由图15.3查得相应坝下水位为46.2m，则相应下游水深　　　　　　　　于是　　　　　　　　　　　　　　　设一系列值，按上述方法求得一系列相应的值，计算结果列于表15.5．由表15.5可知，相应于最大值时的，故采用消能设计流量为80m3／s。当／s时，下游发生远离水跃，需做消能工，现拟做消力池。表15.5Q(m3/s)550.6371.0229.9118.180.039.120.09.1776