河岸溢洪道水力计算实 例

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1、河岸溢洪道水力计算实例一﹑资料及任务某水库的带胸墙的宽顶堰式河岸溢洪道，用弧形闸门控制泄流量，如图15.7所示。溢洪道共三孔，每孔净宽10米。闸墩墩头为尖圆形(半圆形)，墩厚2米。翼墙为八字形（折线形），闸底板高程为33.00米。胸墙底部为圆弧形，圆弧半径为0.53米，墙底高程为38.00米。闸门圆弧半径为7.5米，门轴高程为38.00米。闸后接第一斜坡段，底坡=0.01，长度为100米。第一斜坡段后接第二斜坡段，底坡i=1:6，水平长度为60米。第二斜坡段末端设连续式挑流坎，挑射角25°（30）。上述两斜坡段的断面均为具有铅直边墙（矩形断面），

2、底宽B=34米的矩形断面，其余尺寸见图15.7。溢洪道用混凝土浇筑，糙率n=0.014。溢洪道地基为岩石，在闸底板前端设帷幕灌浆以防渗。水库设计洪水位42.07米，校核洪水位为42.40米，溢洪道下游水位与流量关系曲线见图15.8。当溢洪道闸门全开，要求：1.1.绘制库水位与溢洪道流量关系曲线；2.2.绘制库水位为设计洪水位时的溢洪道水面曲线；3.3.计算溢洪道下游最大冲刷坑深度及相应的挑距。图7图8二﹑绘制库水位与溢洪道流量关系曲线（一）确定堰流和孔流的分界水位宽顶堰上堰流和孔流的界限为0.65。闸门全开时，闸孔高度=38.0－33.0=5.0

3、米，则堰流和孔流分界时的相应水头为=米 堰流和孔流的分界水位=33.0+7.7=40.7米。库水位在40.7米以下按堰流计算；库水位在40.7米以上按孔流计算。（二）堰流流量计算堰流流量按下式计算：式中溢流宽度B=nb=3×10=30米。因溢洪道上游为水库，≈0则≈。溢洪道进口上游面倾斜的宽顶堰，上游堰高a=33.0－32.5=0.5米，斜面坡度为1：5，则=5（为斜面与水平面的夹角），宽顶堰流量系数m可按及ctg由表11.7查得；侧收缩系数按下式计算：1－0.2[(n－1)]其中孔数n=3；对尖圆形闸墩墩头，0.25；对八字形翼墙，0.7。因闸

4、后为陡坡段，下游水位较低，不致影响堰的过水能力，为宽顶堰自由出入流，取1。设一系列库水位，计算相应的H，m，和，计算成果列于表1表1库水位（米）（米） m (米/秒)35.037.039.040.72.04.06.07.72.838.0014.7021.360.250.1250.0830.0650.3820.3830.3830.3840.9840.9650.9520.9381423947131024（三）孔流流量计算因胸墙底缘为圆弧形，闸孔流量可按具有圆弧底缘的平面闸门下自由孔流流量公式计算Q=eB已知=5.0米，B=30米，H≈H自由孔流流量系

5、数，由表11.12取闸孔流速系数0.95，垂向收缩系数按式计算： 其中系数k=，而门底（即胸墙底）圆弧半径r=0.53米，，则==0.073 设一系列库水位，计算一系列相应的H，,及Q，计算成果列于表2库水位（米）H（米）(米/秒)备注40.7041.5042.0742.407.70.8.509.079.400.6500.588.0.5510.5320.8300.8210.8150.8130.7880.7800.7740.772988108611501186  为设计洪水位为校核洪水位图9按表1及表2的数据绘制库水位与溢洪道流量曲线于图三﹑绘制库

6、水位为设计洪水位时的溢洪道水面曲线水库设计洪水位为42.07米，由表2知相应闸上水头为9.07米及相应设计流量为1150米秒。溢洪道水面曲线由闸门后水平段、第一斜坡段及第二斜坡段上的水面曲线所组成。现分别计算各段的水面曲线。（一）  （一）  门后水平段由图15.7闸门后水平段长度为14.1米。当库水位为设计洪水位时，由表2知垂向收缩系数=0.815，故闸门后收缩断面水深=e=0.815×5.0=4.08米闸孔单宽流量米3/秒/米临界水深==5.31米因，闸后水平段水面曲线为型壅水曲线。收缩断面至闸门的水平距离为2.5e=2.5×5.0=12.5

7、米，已接近水平段末端，曲线长仅1.6米，不必计算。参照值，取水平段末端水深为4.1米。（二）  （二）  第一斜坡段1、判别底坡类型。先求正常水深：底坡0.01，底宽34米，矩形断面边坡系数0，糙率n＝0.014，均匀流流量模数K11500米/秒 =76.7由附录图解Ⅱ查得0.0785，则0.0785B=0.0785×34=2.67米再求临界水深：    表15.10h(米)A(米)(米)R(米)R(米)C(米秒)v(米/秒)(米)E(米)4.104.003.903.803.703.603.50139.4136.0132.6129.2125.81

8、22.4119.042.242.041.841.641.441.241.03.3033.2383.1723.1063.0392.9712