溢流坝段计算表格
拱坝溢流坝段计算
4.1开敞式溢流堰的堰面曲线根据规范SL282-2003附录A1）上游坝面为铅直面，堰顶下游的堰面曲线为x 1.85=2.0H S 0.85y式中：H S ——为定型设计水头，m，可根据容许负压的大小按堰顶最大作用水头Hmax的75%~95%计算x 、y——为以溢流堰顶点为坐标原点的坐标，x以向下游为正，y以向下为正。
堰顶高程为1220.73m， H max = 1.73m Hs=85%H max =1.4705m，则曲面公式为：1.852）堰顶上游端堰面曲线根据SL282-2003附录A计算。
堰顶0点上游采用椭圆曲线方程：式中： 长半轴为aHs,a=0.28m;(a=0.28~0.30)则 aHs=aHs=0.41174 短半轴为bHs， b=a/(0.87+3a)=0.163743则 bHs=bHs=0.240784椭圆曲线方程为：当椭圆曲线采用倒悬堰顶时，宜满足d＞Hzmax/2。
4.2 泄水建筑物的水力设计4.2.1 泄流能力的计算开敞式溢流堰根据规范SL282-2003附录A.2按下式计算：4、坝体挑流消能计算1)()()(2222=-+s s s bH y bH aH x 3H2zmZ g B m Q εσ=式中：Q——流量，m 3/s；B ——溢流堰净宽，m；为15m ； H——堰顶以上作用水头，m；m z ——流量系数,在定型设计水头Hs下,当P/Hz＞3(P为堰高,m)时,则m=0.47~0.49;当P/Hz＜3(P为堰高,m)时,则m=0.44~0.47;根据表A.1.1-3,各种作用水头Hz情况下的流量系数 m z 与定型设计水头Hs下的流量系数m的比 考虑水流向心集中情况,按上述计算所得的流量还应乘以折减系数,其值可取0.92~0.98,因此该工程水流向心折减系数取:0.974.2.2 出口消能计算（采用挑流方式消能）根据规范SL253-2000附录A第A.4 挑流消能一节计算（结合规范DL5108-1999附录C） a 、水舌抛距用下式计算：式中：L `——冲坑最深点到坝下游垂直面的水平距离， m； L——坝下游垂直面到挑流水舌外缘进入下游面后与河床面交点的水平距离，m；△L——水舌外缘与河床面交点到冲坑最深点的水平距离，m；v 1——坎顶水面流速，m/s，按鼻坎处平均流速v的1.1倍计；LL L D +=/()[]212211212sin cos cos sin 1h h g v v v gL +++=q q q q btan 0T L =Dh 1——坎顶垂直方向水深，m，h 1=h/cos θ（h为坎顶平均水深，m；θ为鼻挑角） h 2——坎顶至河床面高差，m；T 0——最大冲坑深度，由河床面至坑底，m； β——水舌外缘与下游水面的夹角；△S——挑坎顶端与下游水面的高差，m；b 、鼻坎平均流速计算：按流速公式计算，适用范围，S＜18q 2/3式中：v—— 鼻坎末端断面平均流速， m/s；Z 0—— 鼻坎末端断面水面以上的水头， m；φ—— 流速系数；h f —— 泄槽沿程损失，m；h j —— 泄槽各项局部损失水头之和，m，可取h j /Z 0为0.05； S—— 泄槽流程长度，m；q——泄槽单宽流量，q=Q/B，m 3/(s.m).c 、最大冲坑水垫厚度按下式计算：T=kq 0.5Z 0.25式中：T——下游水面至冲坑底的深度 ，m；q——鼻坎末端断面单宽流量，q=Q/B，m 3/(s.m). Z——上、下游水位差，m； k——综合冲刷系数，参见表A.4.2。
溢流坝水力计算说明书
溢流坝水力计算说明书基本资料见《任务指导书》一、 按明渠均匀流计算并绘制下游河道“水位~流量”关系曲线 （1） 由《资料》可知，坝址处河道断面为矩形断面 （2） 计算公式（按明渠均匀流计算，即谢才公式计算）： V=C RiQ=AC RiC=n1R 6/1 A=bn X=b+2h R=XA （3） 计算（五十年一遇Q 和一百年一遇Q 相对应的水深，采用迭代法计算水深，即矩形断面迭代公式为：bh b inQ h 5/25/3)2()(+=a 、迭代法计算五十年一遇 Q=12503m /s 的水深h将已知数据代入公式（Q=12503m /s ，i=0.001,n=0.04，b=52m ）得：52)2.52()001.0125004.0(5/35/3h h +⨯= 首先设水深h 01=0,代入上式，则得h 02=7.759,再将h 02代入上式得h 03=8.613,用同种方法可有：h 04=8.699,h 05=8.708,h 06=8.709,h 07=8.709,综上所述最后得h=8.709m. b 、用迭代法计算一百年一遇Q=14003m /s 相对应水深h如a 所示，用同种方法可解得一百年一遇Q=14003m /s 相对应水深h=9.395m. (4)计算并绘制下游河道“水位~流量”关系曲线(图一):溢流坝剖面图下游河道水位与流量关系计算表（表一）（图二）二、 确定溢流堰得堰顶高程并溢流面剖面 （1） 坝顶高程的确定（参考例8-5） a 、 坝上水头H 0计算:3/2)2(0gmB QH σε=计算：1、初步估算 H 0可假定H O ≈H,由于侧收缩系数与上游作用水头有关，侧可先假设侧收缩系数ε，求出H ，再校核侧收缩系数的值。
因堰顶高程和水头H0未知，先按自由出流计算，取σ=1.0，然后再校核。
由题意可知Q=12503m /s ,设ε=0.90，则;3/2)8.9285502.090.00.11250(0⨯⨯⨯⨯⨯⨯=H =6.25(m)2、计算实际水头H 。
溢洪道excel计算表
流量 Q(m3/s)
3.10
g （m/s2）
9.81
渐扩式矩形断面消力池
收缩断面弗 自由水跃跃
劳德数 后共轭水深
Fr1
h2（m）
3.34
1.86
水跃长度 L（m）
7.62
下挖式消力池
水跃淹没度 σ
水流自消力 池出流的流
速系数φ
消力池宽度 b（m）
下游水深 （m）
ht
消力池长 Lk（m）
1.05
0.95
2.87 3.21 3.63 4.19 4.94 6.02 6.87 7.99 9.55 11.66 14.89 20.59 33.34 87.63 -139.51 -38.84 -22.56 -15.90 -12.27 -9.99 -8.43 -7.29 -6.43 -5.75 -5.20
侧墙高度计算
Δs （m）
0.16 0.46 0.95 1.85 3.70 3.76 6.30 11.97 27.03 223.32 -65.53 -39.61 -34.82 -34.05 -35.38 -32.58 -25.74 -17.95 -11.91 -7.93 -5.41 -3.85 -2.85 -2.18 -1.72
修正系数 安全超高 掺气水深
ζ 1.20
Δh (m) 0.50
hb (m) 0.87
1.20
0.50
0.78
1.20
0.50
0.69
1.20
0.50
0.61
1.20
0.50
0.52
1.20
0.50
0.43
1.20
0.70
0.38
1.20
0.70
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。
溢洪道水面线计算
2.02
hb
ζ
H
Q
1.72
1
2.42 78.26
1.57
1
2.27 78.26
1.47
1
2.17 78.26
hb
ζ
H
Q
1.40
1
2.10
78.26
1.30
1
2.00
78.26
1.20
1
1.90
78.26
1.10
1
1.80
78.26
0.99
1
1.69
78.26
0.80
1
1.80
72
0.70
1
1.70
计算 对象
Q1
下游水深 ht(m) 0.81
底宽 a(m) 12.00
顶宽 b(m) 12.00
边坡系数 m 0.00
糙率 n
0.014
底坡 i
0.02000
q
α
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
8.712
1.979
Q
g
1 78.41
627.3827713
b 9.8
m
h(临界水深)
9
0
1.98
628.753752
据上，该渠道为缓流，且属于b1型水面线（见水力学P178）
0.014
0
0.7
0.6
0.5
0.4
0.272
9.6 13.71428571 9.8 11.66
0.014
0
13.7142857
16
9.8 14.86
0.014
0
16
19.2
9.8 17.60
溢流坝段---坝基面荷载计算
总和
∑
534.29 -2033.68 54484.69 54484.69 ∑M
常蓄水位工况 对坝基面基础中心力矩(KN·m) 逆时针+ 1941025.255 228849.096 329224.7554 -1853776.67 -157528.512 -150127.915 -237037.89 2499099.107 -2398470.99 100628.1181 顺时针-
正常使用∑M
垂直力W（KN） 标准值 4755.8 6566.11 设计值 4755.8 6566.11 131684.2 131684.2
水平力P（KN） 标准值 设计值
力臂 14.74 48.12 50.14
52664.11 52664.11 -2673.6 -3208.32
35.2 0 49.1 10.63 50.1
124620.6 120943.5 52664.11 52664.11 -166604.41
承载能力∑M
溢流坝段坝基面荷载计算表---基本组合2：设计洪水位工况 名称 自重 自重 上游静水压力 上游静水压力 下游静水压力 浮托力 渗透压力 渗透压力 渗透压力 总和 符号 G1 G2 P1 P1 P2 U1 U2 U3 U4 ∑ 分项系数 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.2 1.2 1.2 -10987.3 -10987.3 -1672.2 -2006.64 -1874.33 -2249.2 -4266.21 -5119.45 5811.22 4248.672 54670.99 54670.99
核洪水位工况 对ห้องสมุดไป่ตู้基面基础中心力矩(KN·m) 逆时针+ 179221.924 222856.788 279771.7149 -1910730.49 3367.4228 0 -88602.7296 -85302.6886 -275246.194 顺时针-
电站溢流坝段设计
电站溢流坝段设计4 溢流坝段设计4.1 孔口设计⑴ 泄水方式的选择：为使水库有较好的超泄能力，结合本工程实际情况，采用开敞式孔口溢流。
⑵ 洪水标准的确定：本次设计的主要建筑物级别为3级，根据规范《水利水电枢纽等级划分及洪水标准》查山区、丘陵区水利工程建筑物洪水标准，采用50年一遇的洪水标准设计，500年一遇的洪水校核。
⑶ 流量的确定：由基本资料可知，设计洪水情况下，溢流坝的下泄流量为86403/m s ；校核洪水情况下，溢流坝的下泄流量为118403/m s 。
⑷ 单宽流量的选择：坝址处基岩比较坚硬完整，综合枢纽的布置及下游的消能防冲要求，单宽流量取120()3/m s m ⋅。
⑸ 孔口净宽的拟定：分别计算设计和校核情况下溢洪道所需孔口宽度，计算成果如下：根据公式B=Q/q B=8640/120=72m根据以上计算，取每孔净宽b=16m ，孔数=5，则实际溢流坝孔口净宽为80m ， ⑹ 溢流坝段总长度（溢流孔口的总宽度）的确定：根据工程经验拟定闸墩的厚度为：中墩厚4m ，边墩厚3m ；则溢流坝段的总长度0L 为:m t d n nb L 98323)15(1652)1(0=⨯+⨯-+⨯=+-+=⑺ 堰顶高程的确定：由堰流公式： 232Hg mb c Q S εσ=式中：Q —流量s σ—淹没系数。
不淹没时取1.0 m —流量系数。
ε—侧搜索系数。
n —孔数 b —单孔净宽拟定侧收缩系数ε＝0.92，流量系数m ＝0.502，因为过堰水流为自由出流，故s σ＝1，c=1.0，由堰流公式：3/20S Q σε=，计算堰上水头0H ，再计算堰顶高程，如表4-1所示。
表4-1 堰顶高程计算表格所以，堰顶高程取117.73m 。
⑻ 闸门高度的确定，计算如下：门高＝正常蓄水位－堰顶高程＋(0.1～0.2)＝130-117.73+0.1=12.37m ，查规范取门高为13m 。
⑼ 定型设计水头d H 的确定：堰上最大水头max H ＝校核洪水位－堰顶高程＝135.82-117.73=18.09，定型设计水头d H =(75%~95%)max H ＝13.57～17.19m取d H ＝16.3m, dH /max H =16.3/18.09=0.91经查表4-2可知，坝面最大负压0.18d H ＝2.9m ，小于《混凝土重力坝设计规范》最大负压不超过3～6m 水柱高度，符合要求。
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
溢流坝水力计算
任务一拦河溢流坝水力计算实例1. 设计洪水流量为511 62. 坝址处河底高程为43.50m 8843. 由灌区高程及灌溉要求确定坝顶高程为48.00m 885.54.为减少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B=60m 155.溢流坝为无闸墩及闸门的单孔堰，采用上游面铅直的三圆弧段WES 型实用堰剖面，并设有圆弧形翼墙：6.坝前水位与河道过水断面面积关系曲线，见图1： 7. 坝下水位与河道过水断面面积关系曲线，见图1； 8. 坝基土壤为中砾石；9. 河道平均低坡i=0.00127 0.037 10.河道实测平均糙率n=0.00127：35040045050055030048.048.549.049.550.050.551.0010020030040050044.044.545.045.546.046.547.047.548.048.5河道过水断面面积(m/s)坝前水位（m )坝下水位（m )河道流量（m/s)水力计算任务：1. 确定坝前设计水位：2. 绘制坝前水位与流量关系曲线：3.坝前消能计算：分析1，确定坝前的设计洪水位：一，根据题意可知，坝前设计洪水位取决与坝顶高程及设计水头H d ，已知坝顶高程为48.00mm,求出H d 即可确定坝前设计洪水位。
溢流坝设计水头H d 用堰流的基本公式Q=ϕεσB g 2H 230计算：因式中H 0，ε，及ϕ均与H d 有关，不能直接求出H d ，故用试算法求解。
设H d =2.41m,则坝前水位=48.00+2.41=50.41m按坝前水位由图一可以查的河道过水断面的面积A 0=500m 3,又知道设计洪水流量Q=511m 3/s.则V 0=0A Q =500511=1.02m/s gav 22=0.053m H 0= H d +gav 22=2.41+0.053=2.46m按设计洪水流量Q,由图二，查的相应坝下水位47.8m ，下游水面没有超过坝顶高度：H T =47.8-4.80=-0.2m: A 1=48-43.5=4.5mA 1/ H 0=4.5/2.463=1.83<2.0: H T / H 0=-0.2/2.463<0.15可以判断为淹没出流：根据公式ε=1-0.2)([[][εηϕ+*-1n NBH 0]代入数值可知ε=1-0.2*0.7*2.46/60=0.994由A 1/ H 0：H T / H 0查表可知ϕ=1:对于WES 为实用堰，当水头为设计水头时，流量系数m=0.502: Q=ϕεσB g 2H 230=0.994*1*0.502*60*6.19*2.4623 =511.4 m 3/s.设计结果与设计水流量基本相同，说明假设H d 值是正确的，故设计水头H d =2.46m.坝前设计洪水位=坝顶高程+ H d =48.00+2.46=50.46m 分析2，绘制坝前水位与流量关系曲线：（1） 分析，设H 0=H=2:为自由出流，则φ=1则H 0/H d =2/2.41=0.83；查表可知m=0.49 则流量的第一次运算值：ε=1-0.2)([[][εηϕ+*-1n NBH 0]=1-0.2*0.7*2/60 =0.99532H θε==0.995*0.49*606.19*322=366 m 3/s 则坝前水位=48+2=50m:查表可知0A =4702mV 0=0A Q =366470=0.78 m/s ： g av 22=0.03H 0= H d +gav 22=2+0.03=2.03m则流量的第二次计算；ε=1-0.2)([[][εηϕ+*-1n NBH 0]=1-0.2*0.7*2.0360=0.99532Hθε==0.995*0.49*606.19*322.05=374.5 m3/s验证：Q=374.5 m3/s查坝下水位为47.20mm则sh=47.20-48.00=-0.8m 0shH=1000.80 4.50.390.15; 2.22 2.02.03 2.41sh aH H=-=-<==>符合实用堰自由出流的条件：为自由出流，原假设的出流情况是对正确的。
水库溢洪道水面线计算
h v ξ hb 加0.5m安全超高
0+000.0 14.38
1.8 0.023 1.89 3.40
5.6 0.610 0.017 42.29 4.227 99.880
0.9116 2.802
0+000.0 1.89 4.227 1.4 2.41
水面宽度
B 1.8
系数
a 1.05
Es/m △Es/m △s/m △L/m 误差修正值
泄槽段掺气后的 水深
h v ξ hb 加0.5m安全超高
0+392.5 5.1 1.5
0.666 1.07 1.61 3.6 0.441 0.017 34.08 3.178 86.947
0.5152 1.585
0+542.5 5.1 1.5 0.666
0+150 0.7406 4.591
1.4 0.7882
1.29
边坡系数
m 0
陡槽距离(L) 溢0+015.0 溢0+020.0 溢0+025.00 溢0+030.00 溢0+038.94
计算水深 (h) 1.63 1.56 1.52 1.49 1.45
流速(v) 4.9 5.1 5.24 5.36 5.45
0 0.000
1.4 0
0.50
注：矩形断面 里程
Q(m3/s) b/m i h/m A/m2 X/m R/m n
R2/3/n v/(m/s) J=v2/C2R 10-4 平均J (10-4) i- 平均J (10-4) v2/2g/m
Es/m △Es/m △s/m △L/m
0+292.5 5.1 1.5
重力坝溢流坝水力计算
326.06 160.49 66.46 56.70 54.95 258.85
水重 泥沙压力 扬压力 地震力
1072.80 155.00 219.80 0.00 合计 917.80 219.80 3.特殊荷载组合(正常运行+地震工况) (1)抗滑稳定验算 f= 0.50 W= 917.80 P= Kc=W*f/P 2.09 >1.0 10.00 e= 101.26 <500 82.30 1.23 <2.0 0.17
P2 P3 G Pn1 u1 u2
224.00 244.75 310.00 16.50 0.00 0.68 0.75
0.67 166.43 233.43 3.33 1.67
149.41
54.95 317.30 747.00 1047.60 300.60 300.60
139.45 M=
（2）坝基面强度验算 B= Pmax= G/A（1+6e/B）= Pmin= G/A（1-6e/B）= η= Pmax/Pmin=
对坝底中点力臂(M)
力矩(KN m)
.
1119.80 143.70
0.31 3.66
347.14 525.94
水重 泥沙压力 扬压力
570.00 190.00 1429.80 760.00 384.20 244.75 合计 669.80 139.45 2.特殊荷载组合(校核工况) (1)抗滑稳定验算 f= 0.50 W= 669.80 P= Kc=W*f/P 2.40 >1.05 10.00 e= 85.02 <500 48.94 1.74 <2.0
382.76 540.75 157.99 219.80 M= 157.99
重力坝荷载稳定计算表(溢流坝段)
(3)坝址抗压强度承载能力极限状态计算（偶然状态－偶然组合） 作用效应函数 抗滑稳定抗力函数 γ 0ψS (.)
S (.) = (
R (.) = min( f c , f R )
Σ WC ΣM C T C − )(1 + m 2 2 ) AC JC
-209.56 11700.00 -160.31
共 91 页
华北水利水电学院毕业设计 计算工况：偶然状况（校核） （1）荷载计算 作用项目 坝体自重W1 坝体自重 三角形重 标准值(kN) 0.00 149.50 143.58 0.00 0.00 188.50 5.76 2.40 0.00 0.00 0.00 0.00 188.50 3.78 3.20 0.00 121.75 36.48 0.00 0.00 0.00 距形心点的距离 (m) 0.00 3.25 1.36 0.00 0.00 -2.12 -1.88 2.08 0.00 0.00 0.00 0.00 2.05 0.40 -0.27 6.46 0.76 0.00 0.00 0.00 0.00 力矩标准值 (kN.m) 0.00 485.88 195.26 0.00 0.00 -400.03 -10.83 4.99 0.00 0.00 0.00 0.00 385.79 1.51 -0.85 0.00 28.92 0.00 0.00 0.00 0.00 系数 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.20 1.00 1.20 1.20 1.00 1.10 1.20 0.00
-134.12
（5）坝基面应力（单位：Mpa） σyu=
∑W + 6∑M
Τ Τ2
溢流坝水力计算707
溢流坝水力计算1.确定坝前的设计洪水位利用堰流的基本公式Q=σεmB H03/2计算：因式中H，，及σ均与H有关，不能直接求出Hd，故用试算法求解。
故列表1如下水）H(m)m σQ(m/s)2.562 0.502 0.996 1 543.8由于已知流量Q=550 m/s，故以H d=2.55来计算。
设Hd=2.55m,则坝前水位=48.00+2.55=50.55m由坝前水位图一查的河道过水断面的面积A=540m,已知设计洪水流量Q=550m/s.则v0=Q/A=550/540=1.02m/sH1=αv2/2g=0.053mH0= Hd+H1=2.55+0.052=2.587m由设计洪水流量Q,由图二，查的相应坝下水位48.05m，下游水面超过的坝顶高度：h s=48.05-48.0=0.05ma1=48-43.5=4.5m∴该淹流为淹没出流∴a1/ H=4.5/2.587=1.739<2.0 h s/ H=0.05/2.587=0.02<0.15，查表可知此淹没系数σ接近1，故σ=1根据公式=1-0.2[﹙n-1﹚*ζ0+ζk ]*H0/nB代入数值可知=1-0.2*0.7*2.587/60=0.996对于WES为实用堰，当水头为设计水头时，流量系数m=0.502:Q=σεmB H3/2=0.996*1*0.502*60**2.5873/2=550.1m/s.最后结果与设计水流量基本相同，说明假设Hd的值是正确的，故设计水头H=2.587m.坝前设计洪水位=坝顶高程+ Hd=48.00+2.55=50.55m2.确定坝身剖面尺寸及绘出坝身剖面图相关数据:R1=0.5Hd =1265㎜ R1=0.2Hd=506㎜ R1=0.04Hd=101.2㎜水平：b1=0.175Hd =442.75㎜ b1=0.276Hd=698.28㎜ b1=0.2818Hd=712.945㎜大坝顶下游OC段方程为：y=x1.85/(2*H0.85)=x1.85/(2*2.530.85)接着是下游堰面直线CD，最后是反弧段DE,由于下游a1=4.5m＜10m,故反弧段得半径R=0.5a1=2.25m 所以坝身剖面图为图1：图13.绘制出坝前水位与流量的关系曲线（1）分析，设H0=H=2 为自由出流，则σ =1则H0/Hd=2/2.55=0.78；所有查表可知m=0.48则流量的第一次运算值：=1-0.2[﹙n-1﹚*ζ0+ζk ]*H0/nB =1-0.2*0.7*2/60=0.995Q=σεmB H3/2 =0.995*0.48*60*=358.8 m/s则坝前水位=48+2=50m:查图可知A=470V0=Q/A=358.8/470=0.764 m/s： H1=αv2/2g =0.03H= H+H1=2+0.03=2.03m流量的第二次计算；=1-0.2[﹙n-1﹚*ζ0+ζk ]*H0/nB=1-0.2*0.7*=0.995Q=σεmB H=0.995*0.48*60*2.033/2=366.9 m/s 流量的第三次计算；验证： v0= Q/A=366.9/470=0.78 m/s：H2=0.03H= H+H2=2+0.03=2.03m所以Q=366.9 m/s查图得到坝下水位为47.15m则hs=47.15-48.00=-0.85m符合实用堰自由出流的条件,为自由出流，所以原假设的出流情况是对正确的。
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 。
溢洪道计算
临界水深Hk(矩形断面)流量底宽1.0219.35 6.00分段始水深分段始流速分段末水深分段末流速糙率泄槽底坡角度底宽流量始断面水力半径末断面水力半径平均水力半径1.0203.4490.73004.8190.014 2.0305.50019.3500.7440.5770.660分段长0.727010.607分段始水深分段始流速分段末水深分段末流速糙率泄槽底坡角度底宽流量始断面水力半径末断面水力半径平均水力半径0.7275.3230.6660 5.8110.014 2.030 5.00019.3500.5630.5260.545分段长0.667110.607分段始水深分段始流速分段末水深分段末流速糙率泄槽底坡角度底宽流量始断面水力半径末断面水力半径平均水力半径0.6676.4460.6420 6.6980.014 2.030 4.50019.3500.5150.4990.507分段长0.643510.607分段始水深分段始流速分段末水深分段末流速糙率泄槽底坡角度底宽流量始断面水力半径末断面水力半径平均水力半径0.6437.5180.63607.6060.014 2.030 4.00019.3500.4870.4830.485分段长0.635710.607分段始水深分段始流速分段末水深分段末流速糙率泄槽底坡角度底宽流量始断面水力半径末断面水力半径平均水力半径0.6367.6100.57208.4570.014 5.710 4.00019.3500.4820.4450.464分段长0.579910.410分段始水深分段始流速分段末水深分段末流速糙率泄槽底坡角度底宽流量始断面水力半径末断面水力半径平均水力半径0.5808.3410.53709.0080.014 5.710 4.00019.3500.4500.4230.436分段长0.537010.410（一）泄槽上游接宽顶堰、缓坡明渠或过度段泄槽水力计算溢洪道设计规范SL253-2000起始计算断面在泄槽首部，水深h1取用泄槽首端计算的临界水深Hk 4567123平均流速段内平均摩阻坡降 J泄槽底坡 i 4.1340.0060.035泄槽底坡 i 平均流速段内平均摩阻坡降 J5.5670.0140.035泄槽底坡 i 平均流速段内平均摩阻坡降 J6.5720.0210.035平均流速段内平均摩阻坡降 J泄槽底坡 i 7.5620.0290.035泄槽底坡 i 平均流速段内平均摩阻坡降 J8.0330.0350.100泄槽底坡 i 平均流速段内平均摩阻坡降 J8.6750.0450.100。
溢流坝水力计算说明书
溢流坝水力计算说明书基本资料见《任务指导书》一、按明渠均匀流计算并绘制下游河道“水位~流量”关系曲线（1）由《资料》可知，坝址处河道断面为矩形断面（2）计算公式（按明渠均匀流计算，即谢才公式计算）：V=C Ri Q=AC Ri C=1R1/6A=bn X=b+2h R=-n X（3）计算（五十年一遇Q和一百年一遇Q相对应的水深，采用迭代法计算2/5a迭代法计算五十年一遇Q=1250m3/s的水深h将已知数据代入公式（Q=1250m3/s，i=0.001,n=0.04, b=52m）得：3/5h _（0.04 1250）3/5 （52. 2h）Jo.001 52首先设水深h°1=0,代入上式，则得h°2=7.759再将h°2代入上式得h°3=8.613用同种方法可有：血4=8.699门05=8.708,压=8.709加=8.709综上所述最后得h=8.709m.b、用迭代法计算一百年一遇Q=1400m3/s相对应水深h如a所示，用同种方法可解得一百年一遇Q=1400m3/s相对应水深h=9.395m. （4）计算并绘制下游河道“水位~流量”关系曲线水深，即矩形断面迭代公式为: h =(门Q)3/5 (b 2h)设计店巾说43$•「心f（图一）：溢流坝剖面图下游河道水位与流量关系计算表序 号 水深h 面积A湿周X水力半径R 谢才系 数C流速 v 流量Q水位▽备注1 1.000 52.00054.0000.963 24.843 0.771 40.088 406.0002 2.000 104.000 56.000 1.857 27.717 1.194 124.223 407.0003 3.000 156.000 58.000 2.690 29.482 1.529 238.522 408.0004 4.000 208.000 60.000 3.467 30.756 1.811 376.656 409.0005 5.000 260.000 62.000 4.194 31.747 2.056 534.525 410.0006 6.000 312.000 64.000 4.875 32.554 2.273 709.160 411.0007 7.000 364.000 66.000 5.515 33.230 2.468898.283412.0008 8.000 416.000 68.000 6.118 33.809 2.644 1,100.077 413.00098.709452.868 69.418 6.524 34.174 2.760 1,250.004 413.70950年一遇10 9.000 468.000 70.000 6.686 34.313 2.806 1,313.059 414.00011 9.395 488.540 70.790 6.901 34.495 2.866 1,399.992 414.395 100 年一遇 12 9.620500.240 71.2407.022 34.595 2.899 1,450.178 414.620槽深13 10.000 520.000 72.0007.22234.7582.954 1,535.998415.000（表一）（图二）416.000 m （ 位 单 位 水水位▽水位〜流量关系曲415.000 414.000 413.000 412.000 411.000 410.000 409.000 408.000 407.000 406.000 405.000流量单位（m3/s ）二、确定溢流堰得堰顶高程并溢流面剖面(1)坝顶高程的确定(参考例8-5)a、坝上水头H o计算：H0=(——Q)2/3二mB、2g计算：1、初步估算H。
拦河溢流坝水力计算实例
拦河溢流坝水力计算实例一、一、资料和任务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：1．1．设计洪水流量为550米3/秒；2．2．坝址处河底高程为43.50米；3．3．由灌区高程及灌溉要求确定坝顶高程为48.00米；4．4．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B=60米；5．5．溢流坝为无闸墩及闸门的单孔堰，采用上游面铅直的三圆弧段WES型实用堰剖面，并设有圆弧形翼墙；6．6．坝前水位与河道过水断面面积关系曲线，见图1；7．7．坝下水位与河道流量关系曲线，见图2；8．8．坝基土壤为中砾石；9．9．河道平均底坡i=0.00127；图1图210.河道实测平均糙率n=0.04。
水力计算任务：1．1．确定坝前设计洪水位；2．2．确定坝身剖面尺寸；3．3．绘制坝前水位与流量关系曲线；4．4．坝下消能计算；5．5．坝基渗流计算；6．6．坝上游壅水曲线计算。
二、 二、 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d H ，已知坝顶高程为48.00米，求出d H 后，即可确定坝前设计洪水位。
溢洪坝设计水头d H 可用堰流基本方程2/302H g mB Q σε=计算。
因式中0H ，ε及σ均与d H 有关，不能直接解出d H ，故用试算法求解。
设d H =2.53米，则坝前水位=48.00+2.53=50.53米，按坝前水位由图1查得河道过水断面面积A 0=525米2，又知设计洪水流量Q=550米3/秒，则0v ＝0A Q ＝525550＝ 1.03米/秒 g av 220＝8.9203.10.12⨯⨯＝0.056米0H =d H +g av 220=2.53+0.056 = 2.586米按设计洪水流量Q ，图2查得相应坝下水位为48.17米。
下游水位超过坝顶的高度s h =48.17－48.00=0.17米o s H h =586.217.0=0.066＜0.15下游坝高1P =48.00—43.50=4.50米o H P 1=586.250.4=1.74＜2.0因不能完全满足实用堰自由出流条件: o s H h ≤0.15及o H P 1≥2.0,故为实用堰淹没出流。
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H+Yi=α Vi^2/2g 正交于坝面的水深h 自然掺气水深hb 对应点流速v 0.480 0.675 29.068
11.07063422
基本数据
校核水位 703.26 堰顶高程 700 堰上水头Hmax 3.26 0.75Hmax 2.445 0.95Hmax 3.097 所以Hd= 2.8 下游坡比m= 0.75 切点坐标Xt 4.31 切点坐标Yt 3.10 曲线段总长度Lct 堰顶上游曲线段长度Lcu 堰顶下游曲线段长度Lcd 坝面任一点直线段长度Lsi 坝顶起点到(Xi，Yi)的坝面距离L 掺气起点位置Lk 下泄流量Q 堰顶宽度b 单宽流量q 夹角α cosa sina 流速系数ψ 53.1 10 5.31 53.13 0.600 0.800 0.95 计算点坐标Xi 计算点坐标Yi 33.45 41.96
6.3558 0.882 5.4738 48.57Pline coordinate X,Y -3.26,-3.491 -2.608,-3.421 -1.956,-3.33 -1.304,-3.218 -0.652,-3.064 0,-2.859 0.652,-2.606 1.304,-2.292 1.956,-1.905 2.608,-1.447 3.26,-0.904 3.912,-0.267 4.564,0.478 5.216,1.316 5.868,2.265 H/Hd X/Hd -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 -0.49 -0.484 -0.475 -0.46 -0.425 -0.371 -0.3 -0.2 -0.075 0.075 0.258 0.47 0.705 0.972 1.269 0.5 1 Y/Hd -0.933 -0.915 -0.893 -0.865 -0.821 -0.755 -0.681 -0.586 -0.465 -0.32 -0.145 0.055 0.294 0.563 0.857 -1.21 -1.185 -1.151 -1.11 -1.06 -1 -0.919 -0.821 -0.705 -0.569 -0.411 -0.22 -0.002 0.243 0.531 1.33
水工设计手册第二版
注：所有情况的坐标原点均为堰顶，注意与低坝的区别。坝头部曲线段水面线 X/H -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 Y/H -1.070900433 -1.049415584 -1.021441558 -0.986969697 -0.939982684 -0.876969697 -0.799484848 -0.702991342 -0.584480519 -0.443961039 -0.277424242 -0.081904762 0.146640693 0.403692641 0.694705628 H 3.26 3.26 3.26 3.26 3.26 3.26 3.26 3.26 3.26 3.26 3.26 3.26 3.26 3.26 3.26 X -3.26 -2.61 -1.96 -1.30 -0.65 0.00 0.65 1.30 1.96 2.61 3.26 3.91 4.56 5.22 5.87 Y -3.49 -3.42 -3.33 -3.22 -3.06 -2.86 -2.61 -2.29 -1.91 -1.45 -0.90 -0.27 0.48 1.32 2.27
hp 坝面距离 54.05 边界层δ 1.620 假设势流水深hp 1 0.189
q／φ√2g(H0－hpcosθ ) 试算势流水深hp 0.188 0.188
1.16 Y1/Hd -1.071 -1.049 -1.021 -0.987 -0.940 -0.877 -0.799 -0.703 -0.584 -0.444 -0.277 -0.082 0.147 0.404 0.695 水力半径R 掺气的临界Vk 0.43766258 0.004228774 0.5-1.5m 安全超高 1 边墙高 1.675