消能工况挑流消能计算书.doc

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1、挑流消能计算书项目名称_____________日期_____________设计者_____________校对者_____________一、示意图：二、基本设计资料1．依据规范及参考书目：武汉大学水利水电学院《水力计算手册》（第二版）2．计算参数：单宽流量q=6.272m3/s上游水位高程E1=2732.340m下游水位高程E2=2712.150m鼻坎出口水深h=0.362m下游水深ht=2.000m鼻坎顶点高程E3=2715.000m鼻坎反弧半径R=10.000m坝面水平角φc=25.47度鼻坎挑角θ=20.00度抗冲系数K=1.500三、计算过程1．鼻坎至下游水面的挑

2、距xp计算：计算公式：xp＝{v2sinθscosθs+vcosθs×[v2sin2θs+2g(ΔS+hcosθs)]1/2}/g(式1.1)式1.1中鼻坎出口断面的流速v可近似按下式计算：v＝φ×(2gS1)1/2(式1.2)式1.2中流速系数φ可按下面的经验公式计算：φ＝[1-0.055/K11/2]1/3(式1.3)式1.3中流能比K1＝q/(g1/2×Z1.5)(式1.4)式1.4中上下游水位差Z＝E1-E2＝20.190m将Z代入式1.4得：K1＝6.272/(9.811/2×20.1901.5)＝0.022将K1代入式1.3得：φ＝[1-0.055/0.0221/2

3、]1/3＝0.857式1.2中上游水位至鼻坎顶点高差S1＝E1-E3＝17.340m将φ、S1代入式1.2得：v＝0.857×(2×9.8×17.340)1/2＝15.802m/s式1.1中水舌射出角θs＝θ-(βo-α)(式1.5)式1.5中溢流坝面与挑坎反弧末端切线的夹角βo＝θ+φcβo＝25.470+20.000＝45.470度式1.5中鼻坎出口断面中点水流方向与溢流坝面间夹角α可由图表查得从《水力计算手册》图4-3-4中根据βo与R/h'的值查得α＝45.470度将βo、α代入式1.5得：θs＝20-(45.470-45.470)＝20.000度式1.1中鼻坎顶点与下

4、游水位高差ΔS＝E3-E2＝2.850m将v、θs、ΔS代入式1.1得：xp＝{15.8022×sin20.00°×cos20.00°+15.802×cos20.00°×[15.8022×sin220.00°+19.6×(2.850+0.362×cos20.00°)]1/2}/9.8＝22.702m2．冲刷坑深度t计算：计算公式：t＝K×q1/2×Z0.25-ht(式1.6)t＝1.500×6.2721/2×20.1900.25-2.000＝5.963m3．水面以下水舌长度的水平投影Lc计算：计算公式：Lc＝T/tanβ(式1.7)式1.7中水舌外缘与下游水面的夹角β按下式计算

5、：tanβ＝[tan2θs+2g(ΔS+hcosθs)/(v2cos2θs)]1/2(式1.8)＝[tan220.00°+19.6×(2.850+0.362×cos20.00°)/(15.8022×cos20.35°)]1/2＝0.645将tanβ代入式1.7得：Lc＝(t+ht)/tanβ＝(5.963+2.000)/0.645＝12.346m4．冲刷坑后坡计算：计算公式：i＝t/L1＝t/(xp+Lc)(式1.9)i＝5.963/(22.702+12.346)=1/5.878