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1、11 溢洪道水力计算 溢洪道水力计算共分以下几段：进口段、陡坡段、消能防冲段、海漫段水面线推求以及消力池段消能防冲计算 等。根据调洪演算结果，溢洪道20 年一遇洪水流量 Q=213.61m3/s，50 年一遇设计洪水流量 Q =249.08m3/s ，500 年一遇校核洪水流量 Q =390.72m3/s。溢洪道底流消能洪水设计标准按 20 年一遇。1.1 计算依据（1） 溢洪道设计规范SL2532000。1.2 溢洪道水面线推求1.2.1计算方法及计算公式采用明渠恒定非均匀渐变流水面曲线的计算方法，计算公式为：JiEEssusd 式中：s上、下断面间长度（ m）;i渠底比降 ;J上、下断面间
2、平均水力坡度 ;Esd、Esu上、下游断面的断面比能。1.2.2水面线推求溢洪道水面线推求采用新疆水利厅编制的D-7 明渠恒定非均匀渐变流水面曲线计算程序 进行计算。2本程序计算时需输入起算已知断面水位及各流段的基本数据。由明渠水流分析知，溢洪道 明渠段末端即陡坡段始端将发生临界水深，把该断面作为控制断面来推求上下游水面曲线。1.2.2.1 程序计算原理采用人工渠槽断面单位能量沿程变化的微分方程进行推求，公式如下：JfidsdEs其差分格式为：JfisEs即：sJfiEE12式中：RCvJfgvhEgvhE222 1 112 2 2222121212212121RRRCCCvvv其中：h1为已
3、知，h2为欲求之水深为此，将差分方程改为下列函数表达式 sJfiEEhE2123为求h2设试算水深h下限与h上限，用二分法求解 下限上限hhh212 hF F 2121211 GsJihEEDsJihEEhff 上限上限上限若D、G同号，令h上限= h2；D=G若D、G异号，令h上限= h下限；h上限= h2；D=G继续二分，直到h1-h2允许误差为止1.2.2.2 临界水深计算临界水深计算公式如下：kk BA gQ32 式中：Q计算流量（ m3/s） ；Ak临界水深时的过水断面面积 (m2)； Bk临界水深时的水面宽度 (m)；G重力加速度， g=9.8m/s2。 利用明渠均匀流公式计算临界
4、坡降ik：RiACQ 式中：A过水断面面积， A=bhk；C谢才系数， C=1/nR1/6；R水力半径；N糙率，n=0.015；经计算， 500 年一遇陡坡顶临界水深 hk=2.75m，50 年一遇临界水深hk=3.04m，20 年一遇临界水深 hk=4.11m。41.2.2.3 程序原始数据输入进口段水面线推求从 陡坡段起点 开始，由 下游向上游推算，起始水深采用临界水深，临界水深计算公式同上。 20年* 恒定非均匀渐变流水面曲线计算书 D-7X *一.原始数据:流量 分段数 断面类型数 起始断面水深 流速分布不均匀系数213.61 3 1 4.40 1.10断面水力要素:2 0.0250
5、15 1.5 各分段之断面类型:1 1 1 1 各分段之长度:0 20 20 30 各分段之纵坡:0.0000-0.0010-0.0010-0.0010二.计算结果:分段 水深h 正常水深ho 临界水深hk 流速v 分段长dL 累计长L 曲线类型0 4.400 0.000 2.583 2.248 0.000 0.000 bo1 4.373 0.000 2.583 2.266 20.000 20.000 bo2 4.329 0.000 2.583 2.295 20.000 40.000 bo3 4.272 0.000 2.583 2.336 30.000 70.000 bo50 年一.原始数据:
6、流量 分段数 断面类型数 起始断面水深 流速分布不均匀系数5249.08 3 1 4.86 1.10断面水力要素:2 0.0250 15 1.5 各分段之断面类型:1 1 1 1 各分段之长度:0 20 20 30 各分段之纵坡:0.0000-0.0010-0.0010-0.0010二.计算结果:分段 水深h 正常水深ho 临界水深hk 流速v 分段长dL 累计长L 曲线类型0 4.860 0.000 2.835 2.299 0.000 0.000 bo1 4.801 0.000 2.835 2.337 20.000 20.000 bo2 4.746 0.000 2.835 2.373 20.
7、000 40.000 bo3 4.685 0.000 2.835 2.413 30.000 70.000 bo500 年一.原始数据:流量 分段数 断面类型数 起始断面水深 流速分布不均匀系数390.72 3 1 6.56 1.10断面水力要素:2 0.0250 15 1.5 各分段之断面类型:1 1 1 1 各分段之长度:0 20 20 30 各分段之纵坡:0.0000-0.0010-0.0010-0.0010二.计算结果:6分段 水深h 正常水深ho 临界水深hk 流速v 分段长dL 累计长L 曲线类型0 6.560 0.000 3.719 2.398 0.000 0.000 bo1 6.
8、510 0.000 3.719 2.424 20.000 20.000 bo2 6.493 0.000 3.719 2.433 20.000 40.000 bo3 6.440 0.000 3.719 2.461 30.000 70.000 bo1.3 消能防冲计算按照溢洪道设计规范要求，消能防冲设施按20 年一遇防洪标准设计。1.3.1池深计算跃后水深计算：跃后水深 h2为陡坡收缩水深的共轭水深。陡坡h最小跃后水深计算采用下式：）（最小最小1812322ghqhh式中：q单宽流量；消力池池深 d 计算：采用公式：）（222 222)(22tjtjhgq hgqhhd式中：j消力池出口流速系数；
9、 j=1.05；ht消力池下游水深 ;水跃淹没系数； =0.95；其余符号同前。1.3.2池长计算7自由水跃长度：）（最小15 . 9cjFhL消力池长度 Lk=0.7Lj。 消力池一、基本资料与计算假定底流消能、消力池坎上水头H: 4.4000(米)坝高P: 0.0000(米)上下游河床高程差D: 20.0000(米)下游水深ht: 2.4000(米)单宽流量q: 14.2000(立方米/秒)泄流系数phi: 0.9500(下游)水跃处流速系数phi1: 0.9000二、计算简图见附图 1 三、算法与公式(底流消能、消力池)1.收缩断面水深：hc=q/Vc (连续性方程)式中 q-单宽流量(
10、平方米/秒)Vc-流速(米/秒)2.共轭水深：hc=hc/2*(SQR(1+8*Frc)-1)式中 费鲁德数 Frc=Vc*Vc/g/hcSQR-开方号3.上游至收缩断面间的能量方程：Eo=hc+Vc*Vc/2/g/式中 Eo包括上游水头加行进流速水头Vo*Vo/2/g 。-泄流流速系数hc-出口水深(或射流口水深)4.水跃顶点至下游间能量方程：腪=V*V/(2*g*觥*觥)-V2*V2/2/g式中 -(下游)水跃处流速系数5.两个断面的连续性方程：Vt=q/ht8式中 ht-下游水深V2=q/h6.几何关系（跃后水深、应产生稍为淹没的水跃）: h=ht+S+腪=6*hc =1.05式中 S-
11、消力池深度7.消力池长度：Lk=0.70.8*Lj式中 Lj-水跃长度 Lj=6.9*(hc-hc)四、计算结果上游行进流速Vo: 3.2273(米/秒)收缩水深hc: 0.6857(米)共轭水深hc2: 7.4117(米) 下游水深ht= 2.40(米)收缩水深hc: 0.6331(米)共轭水深hc2: 7.7521(米)跃后水深h2: 8.1398(米)下游水位以上水头dz: 1.5944(米)消力池深度s: 4.1454(米)水跃长度Lj: 49.1217(米)消力池长度Lk: 36.8413(米)设计采用消力池池深为 4.1m。1.3.3消力池底板计算消力池底板厚度计算采用下式：Hqk
12、t式中：k为经验系数，采用 0.17；Q单宽流量；H上下游水位差。计算得消力池底板厚 t=1.36m，本次设计 一级消力池底板厚度采用 1.4m。海曼段20年一.原始数据:9流量 分段数 断面类型数 起始断面水深 流速分布不均匀系数213.61 5 5 2.40 1.10断面水力要素:2 0.0250 15 0 2 0.0250 20 0 2 0.0250 30 0 2 0.0250 45 0 2 0.0250 55 0 各分段之断面类型:1 1 2 3 4 5 各分段之长度:0 20 20 20 20 20 各分段之纵坡:0.0000 0.0150 0.0150 0.0150 0.0150 0.0150二.计算结果:分段 水深h 正常水深ho 临界水深hk 流速v 分段长dL 累计长L 曲线类型0 2.400 0.000 2.835 5.934 0.000 0.000 Co1 2.280 2.097 2.835 6.245 20.000 20.000 b22 1.475 1.699 2.340 7.240 20.000 40.0
