侧槽溢洪道的水力计算要点.微课(精)
溢洪道水面线水力计算
溢洪道水面线水力计算溢洪道水面线水力计算是指在溢洪道工程设计中，对溢洪道水面的高程进行计算和确定的过程。
溢洪道水面线水力计算是设计溢洪道工程的基础任务之一，主要用于确定溢洪道的有效堤顶高度，以及判断溢洪流量和洪水对下游防洪安全的影响。
在进行溢洪道水面线的水力计算时，需要考虑以下几个方面的因素：1.水位变化规律：根据设计要求和地区实际情况，确定溢洪道水位变化规律，包括出口水位、最高水位和最低水位等。
这些水位变化规律是溢洪道水面线水力计算的基础，也是设计溢洪道参数的依据。
2.流量计算：通过水动力原理和流量公式，计算溢洪道的设计洪水流量。
洪水流量的计算需要考虑下游水位、流域面积、产流特征等因素。
常用的流量计算方法有三角洪水法、单峰洪水法和双峰洪水法等。
3.溢洪道断面选择：根据溢洪道的设计洪水流量和设计水位，在保持流量稳定的情况下选择合适的溢洪道断面，以满足设计要求。
根据溢洪道断面，可以计算出溢洪道的有效堤顶高度和水面线的高程。
4.水力计算：通过溢洪道的水力计算，确定溢洪道水面线的高程。
水力计算的主要内容包括流速计算、水深计算和堤顶高度计算。
其中，流速计算可以采用曼宁公式、剪应力公式等；水深计算一般根据不同的水位和槽坡来确定；堤顶高度计算需要考虑洪水流量、流速和水深等因素。
5.水面线确定：根据水力计算的结果，确定溢洪道水面线的高程。
水面线的高程应满足下游防洪安全的要求，并考虑水力平衡和溢洪道结构的要求。
水面线的确定一般采用一维水流模型计算，根据不同的水位和流量，得出水面线的高程曲线。
在进行溢洪道水面线水力计算时，需要使用一些计算软件和工具，如水力计算软件、一维水流模型等。
这些工具可以提供准确的计算结果，帮助工程师进行溢洪道水面线的设计和确定。
同时，还需要结合实际工程情况，考虑工程经济性、可行性和社会效益等因素，进行溢洪道水面线水力计算的优化设计。
溢洪道水力设计计算
一、泄槽水面线应根据能量方程，用分段求和法计算△l1-2=((h2cosθ+a2*v22/(2g))-(h1cosθ+a1*v12/(2g)))/(I-J)J=n2*v2/R4/3b Q13.732.15h2h1v2v1a2a1g0.430.845.4574782.793709 1.05 1.059.81R=0.576423v= 4.125593J=△l1-2= 3.696956式中：△l1-2--分段长度，m；0.838456h1、h2--分段始、末断面水深，m；v1、v2--分段始、末断面平均流速，m/s；a1、a2--流速分布不均匀系数，取1.05；θ--泄槽底坡角度，I---泄槽底坡，I=tgθ；J---分段内平均摩阻坡降；n---泄槽槽身糙率系数，v---分段平均流速R---分段平均水力半径。
1、泄槽上游接宽顶堰、缓坡明渠或过渡断时，h1=hk；2、泄槽上游接实用堰、陡坡明渠时，起始计算断面分别定在堰下收缩断面或泄槽首端以下3hk处，则：h1=q/(φ√2g(Ho-hkcosθ))q g Hoθφhk h1#DIV/0!式中：q---起始计算断面单宽流量，m3/(s*m)；Ho---起始计算断面渠底以上总水头，m；φ---起始计算断面流速系数，取0.95；θ---泄槽底坡坡角；二、泄槽断水流掺气水深的计算hb=(1+ζ*v/100)*hζv h hb式中：h、hb---泄槽计算断面的水深的掺气后水深；v---不掺气情况下泄槽计算断面流速；ζ---修正系数，取1~1.4m/s，流速大者取大值。
三、泄槽收缩段的计算1、波峰后的水深、流速。
h2=h1(√1+8Fr12sin2β-1)/2h1βv g Fr1h2#DIV/0!#DIV/0!v2=v1cosβ1/cos(β1-θ)v1β1θv2式中：β---冲击波波角θ---边墙偏转角Fr1---起始断面弗劳德数h1、h2---起始断面与波峰下游断面水深，m；v1、v2---起始断面与波峰下游断面流速，m/s；2、泄槽边墙收缩（扩散）角θ按经验公式：tgθ= √gh/(kv)g h k v tgθ9.813#DIV/0!式中：h---收（扩）断面首、末断面的平均水深v---收（扩）断面首、末断面的平均流速k---经验系数，可取k=3.03、弯道段最大横向水面差的计算Δh=Kv2b/(gr0)K v b r0gΔh#DIV/0!式中：Δh---弯道外侧水面与中心线水面的高差，m；b---弯道宽度，m；r0---弯道中心线曲率半径，m；K---超高系数，查P53《溢洪道设计规范》0.2442220.8656890.439754θI n R1R20.2442220.2491960.0330.7482444730.4046020.038638Q b v h224.615 5.350.9224.615 6.5626666670.7524.6157.5723076920.6524.6158.3423728810.5924.6159.1148148150.5424.6159.8440.524.61510.472340430.47。
侧槽溢洪道(河海大学水工建筑物课件)解读
（8－29）
对于棱柱体侧槽
0 ，则有 s
Q2 2Q dQ i0 2 2 dh C R g 2 ds ds Q2B 1 g 3
（8－30）
令式（8－29）中
Q2 Q 2 2Q dQ i0 2 2 0 3 2 C R g s g ds
（8－31）
＋1断面流量、水深、断面平均流速为Q+dQ、
h＋dh、V+dV；两断面在槽底相距ds。由变量流 的动量定律可导出下列水面线微分方程：
Q2 Q 2 u Q dQ i0 2 2 2 （8－28） 3 dh C R g s V g 2 ds ds Q2 B 1 g 3
第四节 其他型式的溢洪道 一、井式溢洪道
1、 组
成：溢流喇叭口、渐变段、弯曲段、泄水隧洞、出口消能段及尾水渠。 2、工作原理：井式溢洪道工作时水流从四周经环形堰径跌入喇叭口，并在一定 深度处水舌相互汇交，逐渐成有压流，再经 隧洞泄往下游进入喇叭口的流量决定于堰 顶水头、堰的型式和周长；流量能否顺利 泄出隧洞取决于隧洞的断面尺寸以及竖井 内形成的压力水头。进水为自由堰流，出
设备。
图8－47 河岸虹吸溢洪道首部
1－遮檐；2－通气孔；3－挑流坎；4－弯曲段；5－排污孔
•
4、设计要求：
（1）虹吸管的真空值不得超过（7.5~8）米水柱高； （2）虹吸作用开始前，为堰流；形成之后为管流； （3）通气孔的面积约为虹吸管横断面的（2~10）％。
8－38 侧槽内复杂的流态
二
侧槽内水面曲线的计算
设侧槽断面按一定规律沿程扩展，各断面流 量按一定规律沿程增加。取侧槽的一个微分段 考虑，其底坡为 i ，为更具普遍性计算，自 0 侧槽进入侧槽的流向与槽轴线不正交，正交于 槽轴线的流速分量为u（与u垂直的另一分量为 v）。如设通过n－n断面的流量为Q，水深为h， 过水断面为 ，断面平均流速为V，；而在n
溢洪道水力计算(刚刚来过)
上游总水头E 0：流量底宽流速系数上游总水头收缩断面水深断面流速Q b φE 0h c v4.9 1.50.90310.92222860.2513.066667基本公式：跃前水深跃前流速弗劳德数跃后水深消力池长h 1v 1Fr 1h 2L(5.5<Fr1<9)0.2513.0666678.3437312 2.8276016117.78545113基本公式：跃前底宽跃后底宽跃前水深跃前流速弗劳德数跃后水深消力池长b 1b 2h 1v 1F r1h 2L k560.2513.06666678.343731196 2.581235314.228361基本公式：水跃淹没度流速系数流量消力池宽度收缩断面水深下游水深跃后水深σφQ bh 1h t h 21.050.95 4.91.50.25 1.22.82760162、等宽距断面消力池的水利计算3、溅扩式矩形断面消力池计算4、等宽矩形下挖式消力池计算底流水跃消能水力计算1、计算收缩断面水深：流速系数φ取值见表或者根据经验公式计算E 为以下游河床面为基准面的上游总水头22202c c h g q h E φ+=()18122112-+=Fr h h 111/gh v Fr =()2121121812b b Fr h h -+=Zh h d t ∆--=2σ⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=∆2222222112h h gb Q Z t σϕLL k 8.0=LL k 8.0=出口水面跌落池深池长△Z dL k 0.356803792 1.412177914.228361LL k 8.0。
溢洪道水力计算(报告部分)
溢洪道水面线根据能量方程，用分段求和法计算，公式如下：
式中：
△l1-2：分段长度，m；
h1、h2：分段始末断面水深，m；
v1、v2;分段始末断面平均流速，m；
α1、α2:流速分布不均匀系数，1.05；
θ：溢洪道底坡角度，（0）；
i：底坡，i＝tgθ；
J：分段内平均摩阻坡降；
n：糙率系数；
桩
水深(m)
流速(m/s)
设计底高程(m)
水面线（m）
号
0+000
1.100
1.548
1.540
1.840
0+020
1.100
1.548
1.540
1.840
0+040
0.733
2.681
1.029
3.178
0+060
0.468
4.853
0.730
5.176
0+080
0.918
2.783
1.289
3.298
1.1溢洪道
溢洪道基本情况说明
1.1.1溢洪道水力计算
1、临界水深计算
采用以下公式计算：
式中：
hk:临界水深，m；
α：不均匀系数，取1.05；
q：单宽流量，m/(s.m)；
计算得：hkm。
2、正常水深计算
采用以下公式计算：
Q=CA Ri
式中：
3
Q：溢洪道200年一遇泄量，m/s；
C：谢才系数，采用曼宁公式计算，C=1R1/6
式中：
△S：上、下游断面间的水平距离，m；
Z1，Z2：1、2断面水位，m；
3
学习分享-泄槽溢洪道的水力计算(个人整理)
项 目单位数值计算公式备注g——重力加速度m/s²9.81 Array水库正常蓄水位m62.5校核洪水位m63.58Q——最大洪水流量m³/s39L0——侧堰溢流前缘长度m25堰顶高程m62.5H——堰上水头m 1.08溢流堰采用宽顶堰形式m——流量系数/0.32（一）、侧槽长度计算L——侧槽长度m24.51L=Q/[m（2*g）^0.5*H^1.5]取侧槽L m24.50槽端长度m0.50（二）、拟定侧槽尺寸b0——起始断面底宽m2b L——末端断面底宽m4n1——溢流堰侧的坡比/0.5n2——靠岸侧的坡比/0.5i——底坡坡比/0.001（三）、选定侧槽末端水深h k及控制段尺寸1、控制断面临界水深及相应流速计算h k——控制断面临界水深m 2.13h k=[aQ^2/(g*b L^2)]^(1/3)侧槽段及控制段近似按矩形断面计算V k——控制断面临界水深的相应流速m/s 4.57V k=Q/（b L*h k）侧槽末端底宽b L同控制段2、侧槽末端水深及相应流速计算b L/b0/2b L/b0=5时，b L/b0=1.5；η——h L/h k的系数/ 1.28b L/b0=1时，b L/b0=1.2；其余内插计算h L——侧槽末端水深m 2.72h L=η*h kV L——侧槽末端的相应流速m/s 3.59V L=Q/（b L*h L）3、控制段末端坎高ζ——局部水头损失系数/0.2d——控制段末端坎高m0.09d=(h-h k)-(1+ζ)[(V k2-V L2)/(2*g)]L4、计算侧槽各断面水深q——溢流堰单宽流量m³/s 1.56h i-1=h i +Δy-i ΔX V i-1=Q i-1/（b i-1*h i-1）糙率n 0.0140.0140.0140.0140.014水面宽B4.00 3.49 3.00 2.50 2.00过水断面面积（m²）10.8711.5610.949.717.99湿周Х（m）9.4410.1110.3010.279.99水力半径R（m） 1.15 1.14 1.060.950.80临界坡度i k0.00432680.00532270.0064775460.0080576560.01035临界水深h k2.1319651.92942031.6457955871.2008786630.249356试算法计算各断面间的水位差及各断面水深（忽略水流阻力影响）项目单位数值Q i ——i断面流量m³/s 39.00Q i-1——i-1断面流量m³/s 29.33b i ——i断面底宽m 4.00b i-1——i-1断面底宽m 3.49h i ——i断面水深m 2.72h i =h i+1h i-1——i-1断面水深m3.09ΔX——断面间的距离m 6.2Δy——断面间的水位差m 0.378试算值V i ——i断面流速m 3.59V i =V i+1V i-1——i-1断面流速m 2.72Δy——断面间的水位差m0.566281()()⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+-++⨯=∆------111111i i i i i i ii ii i Q Q Q V V V Q Q V V g Q y。
溢洪道水力计算(刚刚来过)
水深
流速
h
v
1.95287844 4.27147255
1.72941966 4.82339067
1.50596089 5.53909915
1.28250211 6.50421283
1.05904333 7.87660564
0.83558455 9.98303122
修正系数 ζ
1 1.1
掺气后水深 hq
1.04773326 4.99995434
0.85847701 4.99974549
0.75538783 4.99982403
0.68861078 5.00000288
0.64150427 5.00016856
0.60652796 5.0000632
0.57966032 5.00041114
0.55851644 5.00021162
1.95287844 1.72941966 1.50596089 1.28250211
1.14246 0.92734289
边墙加高 △h 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7
段面积A 水力半径R 计算流量Q 正常水深h0 2.73450856 0.39564601 50.0503807 0.45575143
出口断面 0.83558455 5.01350731 9.98303122 5.33353506 6.07627707
泄槽段水位差：
计算式
hk
h0
△h
不均匀系数 α
△h=hk-h0 1.95287844 0.83558455 1.11729389 1.05
分段并确定各段计算水深：
h1
h2
h3
h4
h5
溢洪道水面线水力计算
0.00776148 0.26749313
2.29006764 0.28166584 40.4817272
0.03144124
0.00601047 0.26924414
2.41710146 0.29314067 40.7520396
0.03788887
0.00477654 0.27047807
2.54413528 0.30346957 40.9879184
泄槽水面线计算（分段求和法）
1、基本资料
1.1 洪水资料
（洪水资料 根据调洪演
溢洪道下泄的最大流量（Q）：
堰上走水深（h）： 0.8
1.14 （m3/s） （m）
1.2 溢洪道资料：
泄槽宽度（B）：
1 （m）
泄槽长度（L）：
40 （m）
泄槽底坡（i）： 0.27525461
泄槽糙率（n）：
0.02
泄槽边坡系数（m1）：
0.04245278
0.00387775 0.27137686
0.04245278
0.00387775 0.27137686
2.6711691 0.31281604 41.195664
渠道水面线的计算
度，推求水深，适用于棱柱形和非棱柱形渠道）
行进水头 断面比能 比能损失
h
ES
△ES
湿周 χ
水利半径 R
（假设水深，推求分段长度，适用于棱柱形渠道）
比能损失
湿周
水利半径 曼宁系数 平均坡降
△ES
χ
R
C
i
i-j
2.036 0.25442043 39.8011239
0.00772244
0.01034875 0.26490586
溢洪道水力计算书
1.基本资料1.1 水文规划资料根据调洪计算成果，后胡水库溢洪道消能防冲按30年一遇洪水标准设计，其相应下泄流量为204m3/s，50年设计洪水其相应下泄流量为234.5m3/s。
1000年洪水校核，其相应下泄流量为651.7m3/s。
1.2 溢洪道现状溢洪道位于大坝左岸，为开敞式，进口高程153.50m，下游河底高程136.00m，总落差17.50m，溢洪道总长457.4m，最大泄量651.7m3/s。
现状溢洪道一级明渠段右岸边坡进行了护砌，左岸边坡未防护，一级陡坡以下工程均未修建。
2. 设计标准本次设计溢洪道轴线结合工程现状布置进行布置，溢洪道总长度为396.581m，底宽28.0m。
溢洪道工程共分9个部分，具体设计如下。
1、进水渠段位于溢洪道桩号0+000～0+038.8之间，总长38.8m，底宽28.0m，底坡为-1/1000，底部不护砌。
进水渠段右岸边坡维持现状护坡不变，左岸采用M7.5浆砌石护坡，厚30cm，坡度为1：1。
2、控制段位于溢洪道桩号0+038.8～0+058.8之间，总长20m，底宽28.0m，底坡为平坡，采用M7.5浆砌石护底，厚30cm。
控制段右岸边坡维持现状护坡不变，左岸采用M7.5浆砌石护坡，厚30cm，坡度为1：1。
3、一级明渠段位于溢洪道桩号0+058.8～0+148之间，总长89.2m，底宽28.0m，底坡1/1000，底部在桩号0+138.8～0+148之间采用M7.5浆砌石护底，厚30cm，其余不护砌。
明渠段右岸边坡桩号0+058.8～0+076之间维持现状护坡不变；右岸桩号0+076～0+148采用M7.5浆砌石护坡，厚30cm，坡度为1:1。
明渠段左岸桩号0+058.8～0+148之间采用M7.5浆砌石护坡，厚30cm，坡度为1：1。
4、一级陡坡段位于溢洪道桩号0+148～0+198之间，长50m，底宽28m，为梯形断面，底坡1/5，落差7.85m。
侧槽溢洪道水力设计计算书(底流消能)
2
0.00004
0.608
0.79
消能标准
5
#DIV/0!
0
0.00
4.4 侧槽泄流能力复核计算
根据规范第A.2.1条，开敞式幂曲线实用堰的泄流能力可按（A.4）计算：
Q CmmB 2g H03/ 2
（A.4）
Q CmmB 2g H03/ 2
1 0.2 k
n 1
0
H0 nb
式中：
Q…………流量，m3/s；
侧槽堰长L计算成果表
计算情况
Q
H0
m
ε
σm
L
校核标准 194.6
2.08
0.49
0.95
1
31
设计标准
17.8
0.40
0.49
0.95
1
34
初步确定侧槽堰长L=32m
4.2 侧槽底宽b拟定
泄流量沿侧槽轴线均匀增加，所以侧槽横断面面积应沿程增大，侧槽首端和末端断面断面底宽之比bu/be=0.51。
hk 2.993
ik 0.00012
设计标准
1.5
0.014
12
7.296
13.216
109.83
0.608
0.00004
消能标准
0.0
0.014
12
0
12
108.078
0
#DIV/0!
2、侧槽末端水深he计算
计算工况 频率（%）
ik
校核标准
0.1
0.00012
hk 2.993
he 3.89
设计标准
堰顶高程： 1153.000m
堰顶最大水头Hmax： 2.080m 溢流堰宽度B： 32.000m 闸门孔数： 1孔 泄槽宽度： 12.0m 闸墩厚度： 0.000m 泄槽糙率n： 0.014
溢洪道水力计算
一、设计依据：二、基本资料：第一段泄槽的角度 2.2906°糙率：0.015闸孔数3闸孔宽10.00闸墩厚1.50堰顶高程929.00m Q=196(m 3/s)校核洪水位931.35m Q=102(m 3/s)设计水位930.52m Q=87.3(m 3/s)30年一遇水位930.37m2.35m 1.52m下游水位：设计902.65m 校核904.04m 30年一遇水位902.4m 30年一遇水位到堰顶高差 1.37m 三、计算内容：1、溢洪道泄流能力计算：溢流堰采用驼峰堰面曲线：H max —校核水位下的堰上水头 2.35m H d —堰面曲线定型设计水头（取0.75H max )H d =1.76m流量系数的计算为：m=0.385+0.224(P 1/H 0)0.934m=0.448下泄流量的计算按《规范》A.2.3公式进行计算：3、水文资料2、《溢洪道设计规范》1、《水力学》30年一遇水位下的流量：设计水位到堰顶高差：P1/H0=0.255<0.34校核水位下的流量：设计水位下的流量：校核水位到堰顶高差：泄流量的计算：2/302Hg B m Q e =式中：Q—B—30mb—10.00mn—3H 0—计入行近流速水头的堰上总水头，(m)2.35mg—重力加速度，（m/s 2)； g=9.81m—堰流量系数；m=0.448ε—ε=0.975ζ0—ζ0=0.45ζK —ζK =0.7Q=208.858m 3/s2、泄槽段临界水深及临界底坡计算：临界水深及临界底坡的计算公式为：式中：校核设计α—α= 1.05 1.05q—q= 6.533 3.400x k —x k =36.31935.147R—R= 1.508 1.008C k —C k =71.38866.755b k —b k =3333校核设计闸孔数目；闸墩侧收缩系数，由下式计算得：流量，m 3/s溢流堰总净宽，(m)，定义：B=nb 单孔宽度，(m)中墩形状系数，由《规范》表A.2.1-3查得：边墩形状系数，由《规范》图A.2.1-2查得：临界谢才系数临界水深对应水面宽（m ）流速不均匀系数泄槽单宽流量（m 3/sm ）临界湿周（m ）水力半径（m ）根据以上参数计算得：由上计算得：2/302Hg B m Q e =nbH k n 0])1([2.010z z e -+-=32gq k h a =kK kbC gx k i 2a =h k = 1.659h k =1.074i k =0.0020176i k =0.0022330式中：校核设计30年一遇q—q=5.939 3.091 2.645H 0—H 0=2.952.121.97θ—θ= 2.2906oφ—φ=0.95校核设计30年一遇h 1=1.0150.5950.523泄槽起始断面水深：h 1=1.0150.5950.5234、泄槽段水面线的推算：3、泄槽段起始水深h 1计算：水面曲线的推算见附表一：起始计算断面渠底以上总水头，（m ）；假定一个初始值h 1(m)起始计算断面定在堰下收缩断面处：断面水深计算公式为：泄槽水面线根据能量方程，采用分段求和法进行计算，计算公式如下：计算结果如下：起始计算断面流速系数；泄槽底坡坡角；起始计算断面单宽流量，m 3/(s.m)；)cos (2110q fh H g qh -=Ji h h gv gv l -+-+-=D )cos ()cos (212211122222a a q q 3/422R v n J =21i i v v v +-=21ii R R R +-=5、泄槽由缓变陡时抛物线的推求：泄槽在（泄0+037.156)段由缓变陡,采用抛物线连接，方程为：式中：x 、y—以缓坡泄槽段末端为原点的抛物线横、纵坐标，m ；θ—缓坡泄槽底坡坡角，θ= 2.2961004°H 0—抛物线起始断面比能，m ；h—抛物线起始断面水深，m ；v—抛物线起始断面流速，m/s ；α—流速分布不均匀系数，取α=1.0K—系数，K=1.3以设计水位来推求抛物线：h=0.446m v=14.591m/s所以：H 0=11.308m1/K(4H 0cos 2θ)=0.03864598y=0.04x+0.03865x2求切点得：后接陡坡坡度为K=0.4所以y=0.4x+b 求切点得：由（1）、（2）式得：x= 4.657y=1.025挑流水舌外缘挑距按下式计算：6、挑流消能计算：])cos (2sin cos cos sin [212211211h h g v v v L +++=q q q q q )cos 4(202q q H K x xtg y +=gvh H 202a +=)2(4.0®=¢y )1(0773.004.0®+=¢x y冲刷坑最大水垫深度计算公式为：式中：L—挑流鼻坎末端至挑流水舌外缘的距离（m ）；θ—θ=20h 1—设计校核30年一遇h 1=0.3660.6130.327h 2—h 2=2.3mv 1—鼻坎坎顶水面流速，（m/s ），可按鼻坎处平均流速v 的1.1倍设计校核30年一遇v 1=20.42223.4519.599T—自下游水面至坑底最大水垫深度，（m ）；q—鼻坎末端断面单宽流量，m 3/(s.m)；设计校核30年一遇q= 6.813.0675.820设计校核30年一遇Z—Z=27.8727.3127.97k—k=1.4由上可得：设计校核30年一遇L=33.29042.70030.987T=8.38811.5697.767根据《规范》A.3.2的计算公式：7、泄槽段水流掺气水深可按下式计算：综合冲刷系数，由《规范》表A.4.2可得挑流水舌水面出射角，近似可取用鼻坎挑胸：上、下游水位差，（m ）；鼻坎坎顶至下游河床高程差挑流鼻坎末端法向水深（m ）；])cos (2sin cos cos sin [212211211h h g v v v L g+++=q q q q q 4/12/1Z kq T =hh vb )1(100z +=式中：h 、h b —v —ζ—ζ=1.4s/m由上计算可知，h b 最大值为1.308m,所以考虑泄槽边墙的超高，所以泄槽的边墙高度取2.5m 。
渡槽水力计算.微课讲解
一、渡槽的水力 计算
渡槽水力计算任务：
合理确定槽底纵坡、槽身断面尺寸、计算水头损失，根据水面衔接计 算确定渡槽进出口高程，并验算水头损失是否满足渠系规划的要求。
步骤： 已知上下游渠道的断面 尺寸、水深、渠底高程 ，允许的水头损失等 按最大流量拟定槽 身的纵坡、净宽、 净深
△Z < [△Z]
确定 i、B、h
如果给定水头损失按z减去02m后再除以槽身总长为i2确定槽身过水断面尺寸侧墙加高h防止风浪流水溢出槽身长度明渠均匀流公式riaccm12槽内水深一般按渠道设计流量设计加大流量校核提高侧墙梁作用
水工建筑物·微课
渡槽的水力计算
主讲人 刘咏梅 专业带头人 副 教 授 高级工程师 高级考评员
2014.12
渡槽的水力计算
（4）渡槽总水头损失： Z △Z、B/h、v各方面的要求。
Z Z1 Z2 Z
若上式不满足，则应重新拟定i，进行计算，直至满足要求为止。设计时要经反复试算,使其满足
4、渡槽进出口底部高程确定 为保证槽内通过设计流量时，上下游渠道保持均匀流，不致产生较大的雍水及降水，进出口 底板高程按以下方法确定： 进口抬高值： 出口降低值： 进口槽底高程： 出口槽底高程： 出口渠底高程：
2、确定槽身过水断面尺寸
一般按渠道设计 流量设计，加大 槽内 流量校核 槽身长度L (15 ~ 20) h ，明渠均匀流公式 Q AC Ri 水深 3 h，淹没宽顶堰公式 Q s mB 2g H 02 槽身长度L (15 ~ 20) 查表得， 0.9 ~ 0.95，m 0.36 ~ 0.385
1/12~1/16侧墙高
补角15~25cm
顶梁
U形槽身
3、水头损失计算
溢洪道水利计算书
1 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=213.61m 3/s ，50年一遇设计洪水流量Q=249.08m 3/s ，500年一遇校核洪水流量Q=390.72m 3/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》SL253—2000。
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：Ji E E s susd --=∆式中：△s ——上、下断面间长度（m ）;i ——渠底比降;J ——上、下断面间平均水力坡度; E sd 、E su ——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。
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：Jf i ds dEs-= 其差分格式为：Jf i s Es-=∆∆即：()s Jf i E E ∆⋅-+=12式中：RC vJf gv h E g v h E ⋅=+=+=222111222222αα()()()121212212121R R R C C C v v v +=+=+=其中：h 1为已知，h 2为欲求之水深 为此，将差分方程改为下列函数表达式()()()s Jf i E E h E ∆⋅-+-=212为求h 2设试算水深h 下限与h 上限，用二分法求解()下限上限h h h +=212()()()()()()h F F 2~1212~11G s J i h E E D s J i h E E h f f =∆⋅-+-==∆⋅-+-=上限上限上限若D 、G 同号，令h 上限=h 2；D=G若D 、G 异号，令h 上限=h 下限；h 上限=h 2；D=G 继续二分，直到∣h 1-h 2∣≤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 B A g Q 32=α 式中：Q ——计算流量（m 3/s ）；A k ——临界水深时的过水断面面积(m 2)；B k ——临界水深时的水面宽度(m)；G ——重力加速度，g=9.8m/s 2。
侧堰溢洪道上建闸设计及侧槽水力计算的一般步骤
【勘测规划与设计】侧堰溢洪道上建闸设计及侧槽水力计算的一般步骤张开发1,朱吉贤2(1.赤峰市水利勘测设计院,内蒙古赤峰024000;2.敖汉旗水务局,内蒙古敖汉024300)〔摘 要〕 不论是规范还是有关参考书,对侧堰溢洪道上建闸都没有详细论述,所显示的都是一般不设闸。
根据目前一些中小型水库的除险加固实例,有些水库受地形条件限制或原来就是侧堰的,为提高其兴利库容或限制其下泄流量,必须在侧堰上设闸。
文章根据工程实例,总结侧堰溢洪道上设闸及侧堰水力计算的有关方法和一般步骤。
〔关键词〕 侧堰溢洪道;水力计算中图分类号:T V 123 文章标识码:B 文章编号:1009-0088(2008)05-0021-01 侧堰式溢洪道一般由溢流堰(控制段)、侧槽、泄水道和出口消能段等组成。
溢流堰大致和河岸等高线平行,水流经过溢流堰后,大约转向90°进入侧槽,再经调整段进入泄水槽,通过消能设施流入下游。
当坝址处拟设溢洪道的一端山头较高、岸坡陡峭时,可选用侧堰式溢洪道,其优点是可以减少山体开挖量,当适当延长溢流堰长度,可相应提高堰顶高程,设闸后,可增加兴利库容,土坝高程亦相应降低。
文章结合台子店水库除险加固实例,总结了从堰型选择到侧堰溢洪道的水力计算步骤和几点注意事项。
1 堰型选择根据《溢洪道设计规范》S L 253—2000要求,当堰顶以上最大水头与孔口高度的比值H m a x /D>2时,或闸门全开仍属孔口泄流时,孔口下游堰面曲线宜采用抛物线。
台子店水库H m a x /D =7.3/3.0=2.43>2.0,并且因为下游有限泄要求,闸门全开时仍属孔口泄流,因此,按规范A .1.4,抛物线按下式计算y =x 24Υ2H d式中 H d —孔口出流堰面定型设计水头,取H d =(0.56～0.77)H m a x ;￠—孔口出流收缩断面上的流速系数,取￠=0.95～0.96。
中小型水库根据地形条件可选择低实用堰,宜取上游堰高P 1≥0.3H d ,下游堰高依侧槽深度确定。
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计算段内平均摩阻 坡降
计算段水平 长度
侧槽壁面糙率系数
J
n2 v R
4
2
计算段内平均流速 计算段内平均水力半径
3
பைடு நூலகம்
（二）侧槽水力计算的步骤： 已知Q设计、▽堰顶、hs（允许淹没水深）、 （底宽 b 变率） i0（槽底坡度）、hl（槽末水深） 1.由给定的Q和堰上水头H计算侧堰溢流前缘长度L。 2.列侧槽末端断面与调整段末端断面（控制断面）之间的能量方程，
水工建筑物•微课
侧槽溢洪道的水力计算要点
主讲人 专业带头人 杨 勇 副教授
2014.09
项目6 河岸溢洪道
水布垭水电站溢洪道
岳城水库溢洪道上游
岳城水库溢洪道下游
桥墩水库溢洪道
公伯峡
糯扎渡水电站
侧槽的水力计算要点 侧槽中水流波动很大，内部结构十分复杂，要精确地分析水流的情况 是比较复杂的，下面介绍《SL253—2000溢洪道设计规范》推荐的计算方法， 在上述选定参数的基础上，计算侧槽水面曲线，并据以计算槽底方程，完成 侧槽各项尺寸的设计任务。 （一）侧槽水面曲线的计算公式 计算侧槽内的水面曲线，可利用由动能原理导出的水面曲
主持单位:
黄河水利职业技术学院 福建水利电力职业技术学院 湖南水利水电职业技术学院
参建单位:
杨凌职业技术学院
四川水利职业技术学院 山西水利职业技术学院
长江工程职业技术学院
重庆水利电力职业技术学院
线差分公式逐段推算。
差分公式为： 上断面的平均流速 （▲）
y
下断面的平均流速
通过上游断面的流量
(v1 v2 ) Q2 Q1 ( v v ) ( v v ) J X 1 1 2 2 2g Q Q 2 1
上下游两计算断 面的水位差
通过下游断面 的流量
0
bl
计算控制断面处底板的抬高值d。
3.根据给定的m、b0/bl、i和hc，以侧槽末端作为起始断面，
按（▲）式逐段推求各相邻断面之间的高差Δy及水深。 4.根据侧槽首端溢流堰允许的淹没水深hs，定出侧槽首端水位，减去 水深得首端槽底高程。其他各断面槽底高程可按底坡确定或按水位减水 深确定。
谢谢各位！