【精品】溢流坝水力计算实例
溢流坝水力计算
一、基本资料:
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：设计洪水流量为550m3／s；坝址处河底高程为43。50m；由灌区高程及灌溉要求确定坝顶高程为48。00m;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＝60m；溢流
坝为无闸墩及闸门的单孔堰，采用上游面铅直的三弧段WES型实用堰剖面，并设有圆弧形翼墙；坝前水位与河道过水断面面积关系曲线，见图15.2；坝下水位与河道流量关系曲线，见图15。3；坝基土壤为中砾石;河道平均底坡;
=
i河道实测平均糙率04
.0
00127
n.
=
.0
二、水力计算任务:
1．确定坝前设计洪水位；
2．确定坝身剖面尺寸；
3．绘制坝前水位与流量关系曲线；
4．坝下消能计算；
5．坝基渗流计算;
6．坝上游壅水曲线计算。
三、水力计算
1、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4800m ，求出d H 后，即可确定坝前设计洪水位。
溢流坝设计水头d H 可用堰流基本方程(10.4)32
02H g mB Q ?=σε计算．因式中
σε及、0H 均与d H 有关,不能直接解出d H ,故用试算法求解。
设d H ＝2.53m,则坝前水位＝48。00+2。53＝50。53m ．
按坝前水位由图15。2查得河道过水断面面积A 0＝535m 2
,又知设计洪水流量，则s m Q /5503=
m g
av H H m g av s m A Q v d 586.2056.053.22056.08
.9203.10.12/03.1525
5502002
000=+=+==??====按设计洪水流量Q ,由图15.3查得相应坝下水位为48。17m ．下游水面超过坝顶的高度
15.0066.0586
.217.017.000.4817.480<===-=H h m
h s t 下游坝高 0.274.1586
.250.450.400.4300.4801<===-=H a m
a 因不能完全满足实用堰自由出流条件:故及,0.215.00
10≥≤H a H h s 为实用堰淹没出流。 根据0
10H a H h t 及值由图10.17查得实用堰淹没系数999.0=σ。因溢流坝为单孔堰,溢流孔数n ＝1；溢流宽度60==b B m 。按圆弧形翼墙由表10。4查得边墩系数7.0=k ζ.则侧收缩系数
nb H n k 00])1[(2.01??ε+--=994.060
1586.27.02.01=???-= 对于WES 型实用堰，当水头为设计水头时,流量系数502.0==d m m .于是可得溢流坝流量
s
m H g mB Q /6.550586
.28.9260502.0994.0999.023232
30=?????==σε
计算结果与设计洪水流量基本相符，说明假设的d H 值是正确的,故取设计水头d H =2.53m 。 坝前设计洪水位＝坝顶高程+d H
＝48.00+2。53—50。53m
2、确定坝身剖面尺寸
坝项上游曲线的有关数据计算如下： m
H b m
H b m
H R m
H R m
H R d d d d d 698.053.2276.0276.0443.053.2175.0175.0101.053.204.004.0506.053.22.02.0265.153.25.05.021321=?===?===?===?===?==
m H b d 713.053.22818.02818.03=?==坝顶下游曲线方程为 402.453
.22285
.185.085.185.085.1x x H x y d =?==按上式计算的坝顶下游曲线坐标x 、y 区列于表l5.3。 因下游坝高m m a 105.41<=，故取坝末端圆弧半径为 m a R 25.25.45.05.01=?==按上述数据绘制的坝身剖面图见图15。4
3、绘制坝前水位与流量关系曲线
不同水头H 的溢流坝流量仍按3202H g mB Q σε=计算．现以H ＝2。0米为例说明求流量的方法.
因0A 为未知，无法计算0v 及0H ，故先取m H H 0.20=≈．又因下游水位与Q 有关,尚无法判别堰的出流情况，可先按自由出流算出Q 后，再行校核．
对于自由出流，1=σ.根据
791.053
.20.20==d H H ,由图10。5查得m ＝0。485．侧收缩系数
水闸、冲沙闸坝段水力及结构计算书
计算书名称：进水闸、冲沙闸坝段水力及结构计算书 目录 1工程概况 (1) 2水力计算 (1) 2.1进水闸坝段过水能力计算 (1) 2.2消能防冲设计 (3) 2.3冲砂闸过水能力复核 (4) 2.4消能防冲设计 (5) 3稳定及应力计算 (6) 3.1基本资料与数据 (6) 3.2结构简化 (6) 3.3计算公式 (6) 3.4荷载计算及组合 (8) 3.5计算成果 (9) 3.6冲沙闸荷载计算 (12) 3.7计算成果 (13) 3.8计算简图 (17)
1工程概况 某调水工程由关山低坝引水枢纽和穿越秦岭山区的输水隧洞两大部分组成，按其供水对象及性质，根据《防洪标准》（GB50201—94）和《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252—2000），工程等别为三等中型工程,主要建筑物按3级建筑物设计。 低坝无调节引水枢纽由拦河坝、冲砂闸、进水闸和输水暗渠四部分组成，前三部分在平面上呈一条直线南北方向并列布置，输水暗渠紧接进水闸并连接进水闸和输水隧洞。两个闸均设在坝的左侧。坝轴线位于两河口下游95m ，关山村上游约1km 处，此处河谷宽度74m ，河床宽度约60m ，高程为1467.2m ，河床漂卵石覆盖层厚5~12m ，最大15m ，其下的基岩为黑云片麻岩和斜长片麻岩，岩石强风化层厚约2~3m ，岩体分类为Ⅱ～Ⅲ类，岩层倾向上游，对防渗有利。 进水闸位于冲砂闸左侧，设计流量13.5m 3/s ，单孔布置，孔口尺寸3.0m ×2.5m ，设潜孔式弧形工作闸门和平面检修闸门。闸室后接4m 长的1:4陡坡，陡坡后接消力池，消力池池长14m ，池深1.0m ，底板厚度1.0m ，为C20钢筋混凝土结构；消力池后与输水暗渠相接。 2水力计算 2.1进水闸坝段过水能力计算 2.1.1引水渠内水深的确定 Q= 3 /22/11R Ai n 式中Q －引水渠流量,13.5m 3/s ； n －引水渠糙率,0.015； A 、χ、R 、b 、h 、m 分别为过水断面面积、湿周、水力半径、渠道底宽、水深及边坡系数，其表达式如下： A=(b+mh)h χ=b+2h 21m +； R= χ A = 2 12)(m h b h mh b +++ 故 13.5=1/0.015×（3+0 h ）h ×(1/1000)1/2×3 /2)23).03(( h h h ++
堰流公式
第八章 堰流及闸孔出流 水利工程中，为防洪、灌溉、航运、发电等要求，需修建溢流坝、水闸等控制水流的水工建筑物。例如，溢流坝、 水闸底槛、桥孔和无压涵洞进口等。 堰是顶部过流的水工建筑物。 图1、2中过堰水流均未受闸门控制影响 闸孔出流：过堰水流受闸门控制时，就是孔流 堰流和闸孔出流是两种不同的水流现象。它们的不同点在于堰流的水面线为一条光滑曲线且过水能力强，而孔流的闸孔上、下游水面曲线不连续且过水能力弱。它们的共同点是壅高上游水位；在重力作用下形成水流运动；明渠急变流在较短范围内流线急剧弯曲，有离心力；出流过程的能量损失主要是局部损失。 相对性： 堰流和孔流是相对的，堰流和孔流取决于闸孔相对开度，闸底坎及闸门(或胸墙) 型式以及上游来流条件（涨水或落水）。 平顶堰： e /H ≤0.65 孔 流 曲线型堰：e/H ≤ 0.75 孔 流 e/H ＞ 0.75 堰 e/H ＞0.65 堰 流 式中：e 为 闸孔开度； H 为 堰上水头 堰流及孔流是水利工程中常见的水流现象，其水力计算的主要任务是研究过水能力。它包括堰闸出流水力特性和堰闸水力计算。 图4 闸孔出流 e H H v 0 图1 堰流 b H 图2 堰流 b e 图3 堰流及闸孔出流 H
第一节堰流的分类及水力计算基本公式 一、堰流的分类 水利工程中，常根据不同建筑材料，将堰作成不同类型。例如，溢流坝常用混凝土或石料作成较厚的曲线或者折线型；实验室量水堰一般用钢板、木板作成薄堰壁。 堰外形、厚度不同，能量损失及过水能力不同。 堰前断面：堰上游水面无明显下降的0-0 断面 堰上水头：堰前断面堰顶以上的水深，用H 表示 行进流速：堰前断面的流速称为行进流速，用v0表示 堰前断面距离上游壁面的距离：L =（3～5) H 研究表明，流过堰顶的水流型态随堰坎厚度与堰顶水头之比δ/H 而变，工程上，按δ与H的大小将堰流分薄壁堰、实用堰、宽顶堰。 1. 薄壁堰：δ/H＜0.67 越过堰顶的水舌形状不受堰厚影响，水舌下缘与堰顶为线接触，水面呈降落线。由于堰顶常作成锐缘形，故薄壁堰也称锐缘堰。 2. 实用堰流：0.67 ＜δ/H ＜2.5 水利工程，常将堰作成曲线型，称曲线型实用堰。堰顶加厚，水舌下缘与堰顶为面接触，水舌受堰顶约束和顶托，已影响水舌形状和堰的过流能力。折线型实用堰：水利工程，常将堰作成折线形。 3. 宽顶堰：2.5＜δ/ H＜10 宽顶堰堰顶厚度对水流顶托非常明显。 水流特征：水流在进口附近的水面形成降落；有一段水流与堰顶几乎平行；下游水位较低时，出堰水流二次水面降。 4. 明渠水流：堰坎厚度δ＞10H 0 v0 H δ 1 1 图6 曲线型实用堰 P v v H P 1 1 δ 图7 折线型实用堰 当水流接近堰顶，流线收缩，流速加大，自由表面逐渐下降 H P1 v0 1 11v1 P2 δ 图5 薄壁堰
水闸计算案例
xxxx防洪挡潮闸重建工程 水工结构设计计算书 审核： 校核： 计算：
目录 一、基本设计资料 (1) 1.1 堤防设计标准 (1) 1.2 水闸设计标准 (1) 1.3 特征水位 (1) 1.4 结构数据 (2) 1.5 水闸功能 (2) 1.6 地基特性 (2) 1.7 地震设防烈度 (3) 二、闸顶高程计算 (4) 2.1 按《水闸设计规范》中的有关规定计算闸顶高程 (4) 2.2 按《堤防工程设计规范》中的有关规定计算堤顶高程 (5) 2.3 闸顶高程计算结果 (7) 2.4 启闭机房楼面高程复核计算 (8) 三、水闸水力计算 (9) 3.1 水闸过流能力复核计算 (9) 3.2 消能防冲计算 (11) 四、渗流稳定计算 (21) 4.1 渗流稳定计算公式 (21) 4.2 闸侧渗流稳定计算 (22) 4.3 闸基渗流稳定计算 (24) 五、闸室应力稳定计算 (28) 5.1 计算工况及荷载组合 (28) 5.2 计算公式 (29) 5.3 计算过程 (31) 5.4 计算成果及分析 (31) 六、闸室结构配筋计算 (32) 6.1 基本资料 (32) 6.2 边孔计算 (33) 6.3 中孔计算 (50) 6.4 胸墙计算 (50) 6.5工作桥配筋及裂缝计算 (52) 6.6 闸门锁定座配筋及裂缝计算 (53) 6.7 水闸交通桥面板计算 (56) 七、翼墙计算 (57) 7.1 计算方法 (57)
7.4 计算成果 (59) 7.5 配筋计算 (59) 八、其他连接挡墙计算 (60) 8.1 埋石砼挡墙计算（具体计算详见堤防设计计算书案例） (60) 8.2 埋石砼挡墙基础处理 (61) 8.3 中控楼浆砌石墙计算（具体计算详见堤防设计计算书案例） (62) 九、上下游护岸稳定计算 (63) 9.1 计算断面的选取与假定 (63) 9.2 计算工况 (63) 9.3 计算参数 (63) 9.4 计算理论和公式 (64) 9.5 计算过程（具体计算详见堤防设计计算书案例） (65) 9.6 计算结果 (65) 十、施工围堰计算 (66) 10.1导流级别及标准 (66) 10.2围堰顶高程确定 (66) 10.3围堰稳定计算（具体计算详见堤防设计计算书案例） (67) 十一、基础处理设计计算 (69) 11.1 闸室基础处理设计计算 (69) 11.2 翼墙基础处理设计计算 (73) 十二、闸室和翼墙桩基础配筋计算 (75) 12.1 计算方法 (75) 12.2 计算条件 (75) 12.3 第一弹性零点到地面的距离t的计算 (75) 12.4 桩的弯距计算 (76) 12.5 桩顶水平位移Δ计算 (76) 12.6 配筋计算 (76) 12.7 灌注桩最大裂缝宽度验算 (78)
水力计算案例分析解答
案例一 年调节水库兴利调节计算 要求：根据已给资料推求兴利库容和正常蓄水位。 资料： (1) 设计代表年(P=75%)径流年内分配、综合用水过程及蒸发损失月分配列于下表1，渗漏损失以相应月库容的1%计。 (2) 水库面积曲线和库容曲线如下表2。 (3) V 死 =300万m 3。 表1 水库来、用水及蒸发资料 (P=75%) 表2 水库特性曲线 解：（1）在不考虑损失时，计算各时段的蓄水量 由上表可知为二次运用，)(646031m V 万=，)(188032m V 万=，)(117933m V 万=， )(351234m V 万=，由逆时序法推出)(42133342m V V V V 万兴=-+=。采用早蓄方案，水库月末蓄水量分别为： 32748m 、34213m 、、34213m 、33409m 、32333m 、32533m 、32704m 、33512m 、31960m 、 3714m 、034213m 经检验弃水量=余水-缺水，符合题意，水库蓄水量=水库月末蓄水量+死V ，见统计表。 （2）在考虑水量损失时，用列表法进行调节计算： 121()2V V V =+，即各时段初、末蓄水量平均值，121 ()2A A A =+，即各时段初、末水面积 平均值。查表2 水库特性曲线，由V 查出A 填写于表格，蒸发损失标准等于表一中的蒸发量。 蒸发损失水量：蒸W =蒸发标准?月平均水面面积÷1000 渗漏损失以相应月库容的1%，渗漏损失水量=月平均蓄水量?渗漏标准 损失水量总和=蒸发损失水量+渗漏损失水量 考虑水库水量损失后的用水量：损用W W M +=
多余水量与不足水量，当M W -来为正和为负时分别填入。 （3）求水库的年调节库容，根据不足水量和多余水量可以看出为两次运用且推算出兴利库容)(44623342m V V V V 万兴=-+=，)(476230044623m V 万总=+=。 （4）求各时段水库蓄水以及弃水，其计算方法与不计损失方法相同。 （5）校核：由于表内数字较多，多次运算容易出错，应检查结果是否正确。水库经过充蓄和泄放，到6月末水库兴利库容应放空，即放到死库容330m 万。V '到最后为300，满足条件。另外还需水量平衡方程 0=---∑∑∑∑弃 损 用 来 W W W W ，进行校核 010854431257914862=---，说明计算无误。 (6)计算正常蓄水位，就是总库容所对应的高程。表2 水库特性曲线，即图1-1,1-2。得到Z ～F ，Z ～V 关系。得到水位865.10m ，即为正常蓄水位。表1-3计入损失的年调节计算表见下页。 图1-2 水库Z-V 关系曲线 图1-1 水库Z-F 关系曲线
水闸过流能力及稳定计算
水闸过流能力及结构计算计算说明书 审查 校核 计算 ***市水利电力勘测设计院 2011 年 08 月 29日
1、水闸过流能力复核计算 水闸的过流能力计算对于平底闸，当为堰流时，根据《水闸设计规范》（SL265-2001）附录A.0.1规定的水力计算公式： 23 02H g b m Q s εσ= 22 '02?g bh Q h H c c ? ?? ? ??+= 40 01171.01s s b b b b ???? ? ? - -=ε 式中：B 0—— 闸孔总净宽，（m ）； Q ——过闸流量，（m 3/s ）； H 0——计入行进流速水头的堰上水深，（m ）； h s ——由堰顶算起的下游水深，（m ）； g ——重力加速度，采用9.81，（m/s 2）； m ——堰流流量系数，采用0.385； ε——堰流侧收缩系数； b 0——闸孔净宽，（m ）； b s ——上游河道一半水深处的深度，（m ）； b ——箱涵过水断面的宽度，m ； h c 进口断面处的水深，m ； s σ——淹没系数，按自由出流考虑，采用1.0； ?——流速系数，采用0.95； 已知过闸流量Q=5.2（m 3/s ）先假设箱涵过流断面净宽确定箱涵过流断面高度，经试算得： 综上，过流断面尺寸为2.5m ×2.0m （宽×高），设计下泄流量Q 为5.2m 3/s ，过流能力满足要求。
2、结构计算 **堤防洪闸均为钢筋砼箱涵结构，对防洪闸进行抗滑稳定、抗倾覆稳定和墙基应力计算。 （1）抗滑稳定计 1）计算工况及荷载组合 工况一：施工完建期，荷载组合为自重+土压力 工况二：外河设计洪水位，荷载组合为自重+土压力+扬压力+相应的闸前闸后静水压力+风浪压力 2）荷载计算 计算中砼强度等级为C20，钢筋采用Ⅰ、Ⅱ级，保护层厚度梁25mm、板20mm，符号规定：力向下为正，向上为负，力矩逆时针为正，顺时针为负。 闸门重 2.352×9.81=23.07 KN； 闸底板重25×4.0×0.7×4.1=287 KN； 闸墩重25×0.8×4×2*2=320 KN； 平台板，梁25×（0.25×0.45×2+1.05×0.15）×2.5=23.91 KN； 柱25×2.82×0.4×0.4×4=45.12 KN； 启闭力-100 KN； 启闭机重0.56×9.81=5.49 KN； 启闭梁25×（0.3×0.5+0.25×0.4+1.35×0.12）×2×3.5=72.1 KN； 工作桥25×（5.9×0.12+0.2×0.25×3）×2.0=42.9 KN； 25×（6.28×0.13×2×0.13+1.2×0.15×5×0.15）×2=34.73 KN； 启闭房砖墙22×0.864×4.1×4=311.73 KN； ∑自重=23.07+287+320+23.91+45.12-100+5.49+72.1+38.815+340 =1016.98KN； 水重10×2.0×2.0×2.5=100 KN；
【精品】溢流坝水力计算实例
溢流坝水力计算 一、基本资料: 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：设计洪水流量为550m3／s；坝址处河底高程为43。50m；由灌区高程及灌溉要求确定坝顶高程为48。00m;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＝60m；溢流 坝为无闸墩及闸门的单孔堰，采用上游面铅直的三弧段WES型实用堰剖面，并设有圆弧形翼墙；坝前水位与河道过水断面面积关系曲线，见图15.2；坝下水位与河道流量关系曲线，见图15。3；坝基土壤为中砾石;河道平均底坡; = i河道实测平均糙率04 .0 00127 n. = .0 二、水力计算任务: 1．确定坝前设计洪水位；
2．确定坝身剖面尺寸； 3．绘制坝前水位与流量关系曲线； 4．坝下消能计算； 5．坝基渗流计算; 6．坝上游壅水曲线计算。 三、水力计算 1、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4800m ，求出d H 后，即可确定坝前设计洪水位。 溢流坝设计水头d H 可用堰流基本方程(10.4)32 02H g mB Q ?=σε计算．因式中
σε及、0H 均与d H 有关,不能直接解出d H ,故用试算法求解。 设d H ＝2.53m,则坝前水位＝48。00+2。53＝50。53m ． 按坝前水位由图15。2查得河道过水断面面积A 0＝535m 2 ,又知设计洪水流量，则s m Q /5503= m g av H H m g av s m A Q v d 586.2056.053.22056.08 .9203.10.12/03.1525 5502002 000=+=+==??====按设计洪水流量Q ,由图15.3查得相应坝下水位为48。17m ．下游水面超过坝顶的高度 15.0066.0586 .217.017.000.4817.480<===-=H h m h s t 下游坝高 0.274.1586 .250.450.400.4300.4801<===-=H a m a 因不能完全满足实用堰自由出流条件:故及,0.215.00 10≥≤H a H h s 为实用堰淹没出流。 根据0 10H a H h t 及值由图10.17查得实用堰淹没系数999.0=σ。因溢流坝为单孔堰,溢流孔数n ＝1；溢流宽度60==b B m 。按圆弧形翼墙由表10。4查得边墩系数7.0=k ζ.则侧收缩系数 nb H n k 00])1[(2.01??ε+--=994.060 1586.27.02.01=???-= 对于WES 型实用堰，当水头为设计水头时,流量系数502.0==d m m .于是可得溢流坝流量
水闸设计及闸室稳定计算
[附录一：泄洪冲砂闸及溢流堰的水力计算 1.1设计资料： 根据设计任务书中提供的资料和该枢纽布置段的基本地形资料本工程中的河流属于山溪性河流天然来水量多集中在洪水季节，平时来水量仅占全年来水量的10%；河水中泥沙含量较大尤其是伴随洪水中的泥沙较多；再根据其地形资料来看本工程布置段的地形坡度比较合适，因此在选择泄洪冲砂闸地板高程1852.40m。 根据上述本工程中的泄洪冲砂闸为宽顶堰，堰顶高程1852.40m，过闸水流 流态为堰流。汛期通过闸室的设计洪水流量Q 设=1088m3/s,校核洪水流Q 校 =1368 m3/s。 因为泄洪冲砂闸为宽顶堰所以尺寸拟定用堰流公式： δ- 为淹没系数，取为1.0； m---为流量系数，因为是前面无坎的宽顶堰所以m=0.385； ε--为侧收缩系数，先假定为1.0； H--- 位总水头，初设阶段不考虑行进流速，即假设的堰上水头； b—闸门净宽； 来洪水时洪水将由溢流堰和泄洪冲砂闸两部分共同承担，这样可减去一部分闸孔的净宽并设置溢流侧堰初步拟定溢流堰为折线形实用堰。 初步拟定溢流堰堰顶高程=进水闸设计流量的堰顶水头对应的水位+（0.2—0.3m）=进水闸闸底高程1853.60m +闸前水位1.40m +超高0.2m =1856.4m 采用共同水位法和堰流公式计算两种工作情况下的特征洪水位：先假设一个水位，用堰流公式分别计算过堰流量和过闸流量，二者相加等于实际流 接近计算工作情况下的洪水流量时，该水位就为所求。因为泄洪冲砂闸为宽顶堰 所以尺寸拟定用堰流公式：
δ- 为淹没系数，取为1.0 m---为流量系数，因为是前面无坎的宽顶堰所以m=0.385；计算溢流堰时因为溢流堰为折线形实用堰m=0.3. ε--为侧收缩系数，先假定为1.0； H--- 位总水头，初设阶段不考虑行进流速，即假设的堰上水头。 b—闸门净宽 计算结果如附表1-1，1-2 （a）设计洪水情况下：洪水流量Q=1018 m3/s。 （b）校核洪水情况下：洪水流量Q=1368 m3/s 经过计算泄洪冲砂闸净宽96m，溢流堰长度95m，设计洪水位1855.8m校核洪水位1856.30m。 泄洪冲砂闸净宽为96m，每孔取净宽8m，边墩宽0.8m ,中墩宽1.0m缝墩1m。
排水沟计算
排水沟道 排水沟采用梯形土沟，边坡1：，沟底纵坡与地面坡度保持一致，且不小于2‰，共布置排水沟948m 。 a ）坡面洪水计算 暴雨强度采用下式计算 （） 设计流量采用下式计算 F q Q ?=设 （） 汇水面积，经计算设计流量为0.26m 3/s ，加大流量按设计流量的倍计算为0.34 m 3/s 。 b ）排水沟断面尺寸 渠顶安全超高根据《灌溉与排水工程设计规范》（GB50288-99）的规定，选择0.2m ，排水沟尺寸拟定通过试算确定，计算过程如下： ---------------------------------------------------------------------- [ 渠道断面简图 ] ---------------------------------------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------- [ 计算条件 ] ---------------------------------------------------------------------- [基本参数] 渠道类型: 清水渠道 水流运动状态:均匀流 计算目标: 计算底宽和深度 断面类型: 梯形断面 596.0)lg 75.01(670t P q +=
渠道的等值粗糙高度:(mm) 水的运动粘滞系数: ×10^-6(m2/s) 计算谢才系数公式采用manning公式 是否验算不冲不淤流速:验算 渠道的不冲流速Vc:(m/s) 渠道的不淤流速Vy:(m/s) 渠道流量：(m3/s) 渠道底坡： [几何参数] 渠道宽深比(b/H): 渠道边坡系数m1: 渠道边坡系数m2: 渠道堤顶超高: (m) [糙率参数] 渠道边坡的糙率n: 渠道边坡的糙率n1: 渠道边坡的糙率n2: ---------------------------------------------------------------------- [ 计算过程] ---------------------------------------------------------------------- 一、假定水流处于:水力粗糙区。 试算法求解，得满足要求的底宽为:(m) 相应的渠道深度为：(m)
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2 10.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。 根据o s H h 及o H P 1 值由《水力计算手册》曲线型实用堰的淹没系数图查得σ=0.999。因溢 流坝为单孔堰，溢流孔数n=1；溢流宽度B=b=60米。按圆弧形翼墙由边墩系数表查得边墩系数ζk =0.7，则侧收缩系数 nb H n k 00] )1[(2.01ζζε+--= =1－0.2×0.7×601586 .2?=0.994 对于WES 型实用堰，当水头为设计水头时，流量系数m =d m =0.502，于是可得溢流坝流量 2 /302H g mB Q σε= =0.999×0.994×0.502×602 /3586.28.92?? =550.6米3 /秒 计算结果与设计洪水流量基本相符，说明假设的d H 值是正确的，故取设计水头d H =2.53
闸门水力计算说明
水闸水力计算说明 一、过流能力计算 1.1外海进水 外海进水时，外海水面高程取5.11m ，如意湖内水面高程取1.0m 。中间三孔放空闸，底板高程为-4.0m ，两侧八孔防潮闸底板高程为2.0m ，每孔闸净宽度为10m 。 表2 内海排水时计算参数特性表 外海水位/m 湖内水位/m 5.11 1.0 1.1.1中间三孔放空闸段 a.判定堰流类型 27.511 .948 == H δ 式中δ为堰壁厚度，H 为堰上水头。 2.5＜5.27＜10，为宽顶堰流。 b.堰流及闸孔出流判定 11 .95 = H e =0.549≤0.65，为闸孔出流。 式中，e 为闸门开启高度，H 为堰、闸前水头。 c.自由出流及淹没出流判定 闸孔出流收缩断面水深h c=ε1e=5.0×0.650=3.25m 。 式中，e 为闸门开启高度，为5.0m ； ε 1为垂向收缩系数， 查《水利计算手册》（2006年第二版）中表3-4-1 得0.650。 收缩断面处水流速为 υc=)(20c h H g -?=）（25.311.981.9295.0-???=10.19m/s 。 式中，ψ为闸孔流速系数，查《水利计算手册》（2006年第二版）中表3-4-3，取0.95； H 0为闸前总水头，为9.11m ； hc 为收缩断面水深。
收缩断面水深hc 的共轭水深 hc”=)181(22 -+ c c c gh h ν=)125 .381.919.1081(225.32 -??+=6.83m ； 下游水深ht=5.0m ＜hc”=6.83m ，故为自由出流。 d.过流量计算 根据闸孔自由出流流量计算公式 Q 1=002gH be μ=11.981.92530503.0?????=1008.71m3/s 。 式中，μ0为流量系数，平板闸门流量系数可按经验公式 μ0=0.60-0.176 H e =0.60-0.176×0.549=0.503； b 为闸孔宽度，为3×10=30m 。 1.1.2两侧八孔防潮闸段 a.判定堰流类型 43.1511 .348 == H δ ＞10，过渡为明渠流。 式中δ为堰壁厚度，H 为堰上水头。 b ．过流量计算 因泄洪闸下游与陡坡相连，水利计算可按堰流计算方法进行。 H h t =11 .31-=-0.32＜0.8，为自由泄流； 式中，h t 为堰顶下游水深，H 为堰顶上游水深。 因堰顶设有闸墩，应考虑侧收缩影响，采用宽顶堰流量公式计算泄流量： Q 2=2 3 02H g mnb c σ=2 311.381.92108377.0985.0??????=721.70m3/s 。 式中，m 为流量系数，因进口为斜坡式进口，P/H=7/3.11=2.25，cot θ=30/7=4.286，查《水利计算手册》（2006年第二版）中表3-2-1取m=0.377； b 为每孔闸净宽，为10m ； n 为孔数，为8孔； H 0为堰上水头，为3.11m ； ζc 为侧收缩系数，为有底坎宽顶堰的侧收缩系数，可由别津斯基公式计算
实用堰水力计算
实用堰水力计算 实用堰流的水力计算 [日期:06/21/200620:09:00]来源:作者:[字 体:[url=javascript:ContentSize(16)]大 [/url][url=javascript:ContentSize(14)]中 [/url][url=javascript:ContentSize(12)]小[/url]] (一)实用堰的剖面形状 实用堰是工程中既可挡水又可泄水的水工建筑物，根据修筑的材料，实用 堰可分为两大类型:一是用当地材料修筑的中、低溢流堰，堰顶剖面常做成折线型，称为折线形实用堰。一是用混凝土修筑的中、高溢流堰，堰顶制成适合水 流情况的曲线形，称为曲线形实用堰。 曲线型实用堰又可分为真空和非真空两种剖面型式。水流溢过堰面时，堰 顶表面不出现真空现象的剖面，称为非真空剖面堰;反之，称为真空剖面堰。真空剖面堰在溢流时，溢流水舌部分脱离堰面，脱离部分的空气不断地被水流带走，压强降低，从而造成真空。由于真空现象的存在，堰面出现负压，势能减少，过堰水流的动能和流速增大，流量也相应增大，所以真空堰具有过水能力 较大的优点。但另一方面，堰面发生真空，使堰面可能受到正负压力的交替作用，造成水流不稳定。当真空达到一定程度时，堰面还可能发生气蚀而遭到破坏。所以，真空剖面堰一般较少使用。 一般曲线型实用堰的剖面系由以下几个部分组成:上游直线段，堰顶曲线段，下游直线段及反弧段，如图所示。 上游段常作成垂直的;下游直线段的坡度由堰的稳定和强度要求而定，一般取1:0.65~1:0.75;圆弧半径可根据下游堰高和设计水头由表查得。当10m时， 可采用=0.5;当9m时，近似用下式计算，式中为设计水头。在工程设计中，一 般选用=(0.75-0.95)(为相应于最高洪水位的堰顶水头)，这样可以保证在等于 或小于的大部分水头时堰面不会出现真空。当然水头大于时，堰面仍可能出现
排水沟的管理方案计划方法
设计中排水沟的处理方法 无论是建筑物幕墙还是广场的周围，排水沟事我们经常设计的，由于没有什么特别之处所以真正的效果经常被我们忽略。其实小小的排水沟也大有文章可做！排水沟盖板不仅有排水的作用，如果加入一些构思和创意，那么也可以体现出艺术的效果，为地面铺装增添另外一种感觉，让我们一起欣赏Iron Age富于想象力的盖板效果。 缝隙式排水形式不能粗制滥造！！！ 缝隙式排水就是在铺装面上仅留下一条15-20毫米的缝隙，效果比较隐蔽美观，为很多设计师在做步行街设计时作为地面排水的形式。国内我在很多地方看到过步行街采用缝隙式排水形式，例如：上海的南京路，成都的步行街，天津的和平路商业街，天津的鼓楼商业街等。 但是如果仅仅是采用了缝隙的表面形式而没有过多考虑设计的细节，那么缝隙形式并不能体现出应有的效果，反而会体现出一种粗制滥造的效果，并且将整体地面的铺装效果降低了档次。 我有一次就发现了一条步行街采用了缝隙排水形式，但只是简单将地面石材留了一条缝，等我看到了就发现很多地方都已经堵塞，并且整条系统维修的地方很少，外观效果很不好。 上几张照片给大家看看。。。
其实很多朋友和我一样钟情于缝隙式排水的效果--隐蔽美观。后来在北京的一个广场项目中采用了一种新技术--组合式的排水沟。排水沟和检查井都是工厂预制产品，可以搭配不同的盖板，现场只需要组合而已，产品类似于模块非常规矩，安装简单，效果也不错。上两张图片看看。。。
组合式排水沟是一个系统，简单说就是工厂预制好的不同系列的产品，包括不同尺寸的排水沟，类似积水井的“跌水箱”，以及各种配件，现场施工的时候像积木一样可以直接组合，密封完成的一种新产品。我上几张图片大家一看就清楚了。 这是一个沟体，上面可以搭配不同的盖板。另外每段沟长度是1米，两头都有安装组合的接口用来密封打胶。
溢流坝水力计算说明书
溢流坝水力计算说明书 项目水力计算培训报告教师:鄂作者:赵 水利工程27级溢流坝水力计算手册 基本信息见“任务说明” 1，根据明渠均匀流，根据“数据”计算绘制下游河道(1)的“水位流量”关系曲线。坝址处的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):v = criq = acric = R1/6a = bn x = b+2hr = 1 na x(3)计算(50年q和100年q对应的水深采用迭代法计算，即矩形断面迭代公式为:h？(nQi)3/5(b？2h)b a，迭代计算50年一次Q=1250m3/s的水h ，将已知数据代入公式(Q=1250m3/s，i=0.001，n=0.04，b=52m)得到h？(0.04？12500.001)3/5(52。？2h)3/5 52首先设定水深h01=0，并代入上述公式得到h02=7.759，然后将h02代入上述公式得到h03=8.613。用同样的方法，H04 = 8.699，H05 = 8.708，H06 = 8.709，H07 = 8.709，总而言之，最终h = 8.709 m.b .迭代方法用于计算相对于 h h = 9.395m . 的100年Q=1400m3/s，如a所示。同样的方法可用于计算和绘制“水位-流量”关系曲线
第1页 199工程水利计算培训报告指导教师:鄂作者:赵 水利工程27级河流下游水位流量关系计算表 水利工程 水力顺序谢才是流速、水深、h区、湿周长、x半径数、c v r 1 1.000 52.000 54.000 0.963 24.843 0.771 2 3 4 5 6 7 8 9流量Q 40 406.000备注50年回归100年回归谷底深度，2.000 10 4.000 56.000 1.857 27.717 1.194 124.223 407.000 3.000 156.000 58.000 2.690 29.482 1.529 238.522 408.000 4.000 22 230 2.468 898.283 412.000 8.000 416.000 68.000 6.118 33.809 2.644 1，100.077 413.000 8.709 452.868 69.418 6.524 34.174 2.760 1，250.004 413.709 10 9.9 800，000，000 . 000 . 000 . 000 . 000 . 000 000流量单位(m3/s)水位单位(m)水位▽ (图2) 页2 工程水力学计算实训报告教师:作者:赵(问？？MB2g)2/3 计算:1。初步估计H0可以假定ho ≈ h。由于横向收缩系数与上游作用水头有关，所以可以先假定横向收缩系数ε，然后可以得到h，然后可以检查横向收缩系数的值由于堰顶高程和水头H0未知，应根据自由流出量σ=1.0进行计算，然后再次检查。Q=1250m3/s，ε=0.90，则: 1250H0？()2/3=6.25(m)
水闸工程设计万能模板
水闸工程设计万能模板 压力扬压力渗流压力合计- 1956 浮托力 - 闸室基底应力计算 根据《水闸设计规范》SL265—20XX[2] 条规定：当结构布置及受力情况对称时，闸室基底应力可按以下公式计算。 PPminmaxmaxminGMAWG16e AB式中：——闸室基底应力的最大值或最小值； G——作用在闸室上的全部竖向荷载； M——作用在闸室上的全部竖向和水平向荷载对于基础底面垂直水流方向 的形心轴的力矩； A——闸室基底面的面积； W——闸室基底面对于该底面垂直水流方向的形心轴的截面矩；e——竖向力对底板底面中心的偏心距；e B——底板顺水流方向长度。 各种情况下，闸室基底应力具体计算结果见表9—6。 表9—6 闸室基底应力计算表 计算情况完建情况设计情况 B23 2MG；
M A 2B e PmaxPmin 36 校核情况 1956 - 地基承载能力验算 已知地基允许承载力[P]为100(kPa）。基底压力不均匀系数Pmaxpmin的允许 值《水闸设计规范》SL265—20XX[2]表可知：基本组合=～；特殊组合=。验算P 表9—7 验算P计算表 完建情况设计情况校核情况 Pmax Pmin PmaxPmin2P [P] P 100 100 100 经验算，符合设计要求。验算PmaxR 具体计算见表 表9—8 验算Pmax计算表 完建情况设计情况校核情况 Pmax [P] 120 120 120 经验算，符合设计要求。验算PmaxPmin 37 表9—9 验算计算表 完建情况设计情况校核情况 Pmax Pmin ~ ~ 经验算，符合设计要求。 闸室抗滑稳定计算 闸底板上、下游端设置的齿墙深度为，按浅齿墙考虑，闸基下没有软弱夹层。根据《水闸设计规范》SL265—
路基排水计算书
路基排水计算书 计算： 复核： 2010年04月15日
路基排水水文、水力计算 本着高速公路路侧景观美化的原则，排水沟尺寸不宜过大，本地区降雨较少，路基排水沟采用0.4m×0.4m的梯形断面，沟底最小排水纵坡采用6‰进行计算，排水沟预留安全高度10cm。 1.汇水面积和径流系数 路面单侧排水宽度13.0m，按《公路排水设计规范》表3.0.8，沥青混凝土路面径流系数可取为ψ1=0.95。路基以平均高度4m计算，路基边坡为1∶1.5，路基护坡道宽度取1.0m，路基边坡的径流系数可取为ψ2=0.5。 假设最大排水沟长度为L=500m，该长度范围内的汇水面积计算如下： 半幅路面汇水面积：A1=13L㎡ 边坡及护坡道汇水面积：A2=（4×1.5+1.0）L=7L㎡ 总汇水面积为：F= A1+ A2=20×500=10000㎡ 汇水区的径流系数为： ψ= =（12L×0.95+7L×0.5）／21L=0.79 2.汇流历时计算 ①路面及边坡汇流历时计算 按《公路排水设计规范》式3.0.4，坡面汇流历时t=1.445(m1L s／I s 1/2)0.467 式中：m1—地表粗度系数，由表3.0.4得知，沥青路面粗度系数为m1=0.013，砼预制块拱形骨架防护设置流水槽，路面水在边坡上集中排除，因此边坡粗度系数取m1=0.025。 L s—坡面汇流长度，路基平均高度以4m计，路基边坡为1∶1.5，那么坡面流长度L s =4×3.251/2+1=8.21m；半幅路面汇流长度L s =13.0m。 I s—坡面流的坡度。路面横坡I s =0.02，路基边坡I s =1／1.5=0.667。 路面汇流历时t1=1.445×(0.013×13.0／0.021/2)0.467= 1.57 min 路基边坡汇流历时t2=1.445×(0.025×8.21／0.6671/2)0.467=0.76min ②路基排水沟汇流历时计算 假定排水沟底宽为0.40m、深0.40m、两侧坡率为1∶1，排水沟水面距顶面的安全高度为10cm，那么
水闸设计计算
一、初步设计 兴化闸为无坝引水进水闸，该枢纽主要由引水渠、防沙设施和进水闸组成，本次设计主要任务是确定兴化闸的型式、尺寸及枢纽布置方案；并进行水力计算、防渗排水设计、闸室布置与稳定计算、闸室底板结构设计等，绘出枢纽平面布置图及上下游立视图。 二、设计基本资料 1. 概述 兴化闸建在兴化镇以北的兴化渠上，闸址地理位置见图。该闸的主要作用有： 防洪：当兴化河水位较高时，关闸挡水，以防止兴化河水入侵兴化渠下游两岸农田，保护下游的农田和村镇。 灌溉：灌溉期引兴化河水北调，以灌溉兴化渠两岸的农田。 引水冲淤：在枯水季节，引兴化河水北上至下游的大成港，以冲淤保港。 7.0 北 至大成港 9.0 渠 化 11.0 兴 闸管所 兴化闸 兴化 河 兴化镇 闸址位置示意图（单位：m） 2.规划数据 兴化渠为人工渠道，其剖面尺寸如图所示。渠底高程为0.5m，底宽50.0m，两岸边坡均为1:2。该闸的主要设计组合有以下几方面：
11.8 0.5 50.0 兴化渠剖面示意图（单位：m） 2.1孔口设计水位、流量 根据规划要求，在灌溉期由兴化闸自流引兴化河水灌溉，引水流量为300m3/s，此时闸上游 水位为7.83m，闸下游水位为7.78m；在冬季枯水季节由兴化闸自流引水送至下游大成港冲淤保 港，引水流量为100m3/s，此时相应的闸上游水位为7.44m，下游为7.38m。 2.2闸室稳定计算水位组合 （1）设计情况：上游水位10.3m，浪高0.8m，下游水位7.0m。 （2）校核情况：上游水位10.7m，浪高0.5m，下游水位7.0m。 2.3消能防冲设计水位组合 （1）消能防冲的不利水位组合：引水流量为300m3/s，相应的上游水位10.7m，下游水位为 7.78m。 （2）下游水位流量关系 下游水位流量关系见表 3.地质资料 3.1闸基土质分布情况 根据钻探报告，闸基土质分布情况见表 层序高程（m）土质情况标准贯入击数（击） Ⅰ11.75～2.40 重粉质壤土9～13 Ⅱ 2.40～0.7 散粉质壤土8 Ⅲ0.7～-16.7 坚硬粉质粘土 （局部含铁锰结核） 15～21 Q（m3/s）0.0 50.0 100.0 150.0 200.0 250.0 300.0 H下（m）7.0 7.20 7.38 7.54 7.66 7.74 7.78
排水沟计算
5、3、3排水沟道 排水沟采用梯形土沟,边坡1:0、5,沟底纵坡与地面坡度保持一致,且不小于2‰,共布置排水沟948m 。 a)坡面洪水计算 暴雨强度采用下式计算 () s ，t ，p hm s ，l q 600—10—/—2 汇流时间年 暴雨重现期暴雨强度? 设计流量采用下式计算 F q Q ?=设 () 2—，hm F 汇水面积 汇水面积10、33hm 2,经计算设计流量为0、26m 3/s,加大流量按设计流量的1、3倍计算为0、34 m 3/s 。 b)排水沟断面尺寸 渠顶安全超高根据《灌溉与排水工程设计规范》(GB50288-99)的规定,选择0、2m,排水沟尺寸拟定通过试算确定,计算过程如下: ---------------------------------------------------------------------- [ 渠道断面简图 ] ---------------------------------------------------------------------- 596.0)lg 75.01(670t P q +=
---------------------------------------------------------------------- [ 计算条件] ---------------------------------------------------------------------- [基本参数] 渠道类型: 清水渠道 水流运动状态:均匀流 计算目标: 计算底宽与深度 断面类型: 梯形断面 渠道的等值粗糙高度:1、800(mm) 水的运动粘滞系数: 1、011×10^-6(m2/s) 计算谢才系数公式采用manning公式 就是否验算不冲不淤流速:验算 渠道的不冲流速Vc:5、000(m/s) 渠道的不淤流速Vy:2、000(m/s) 渠道流量: 0、340(m3/s) 渠道底坡: 0、005 [几何参数] 渠道宽深比(b/H):1、000
排水沟计算
5.3.3排水沟道 排水沟采用梯形土沟，边坡1：，沟底纵坡与地面坡度保持一致，且不小于2‰，共布置排水沟948m 。 a ）坡面洪水计算 暴雨强度采用下式计算 （） s ，t ，p hm s ，l q 600—10—/—2 汇流时间年 暴雨重现期暴雨强度? 设计流量采用下式计算 F q Q ?=设 （） 2—，hm F 汇水面积 汇水面积，经计算设计流量为0.26m 3/s ，加大流量按设计流量的倍计算为0.34 m 3/s 。 b ）排水沟断面尺寸 渠顶安全超高根据《灌溉与排水工程设计规范》（GB50288-99）的规定，选择0.2m ，排水沟尺寸拟定通过试算确定，计算过程如下： ---------------------------------------------------------------------- [ 渠道断面简图 ] ---------------------------------------------------------------------- 596.0)lg 75.01(670t P q +=
[ 计算条件] ----------------------------------------------------------------------[基本参数] 渠道类型: 清水渠道 水流运动状态:均匀流 计算目标: 计算底宽和深度 断面类型: 梯形断面 渠道的等值粗糙高度:(mm) 水的运动粘滞系数: ×10^-6(m2/s) 计算谢才系数公式采用manning公式 是否验算不冲不淤流速:验算 渠道的不冲流速Vc:(m/s) 渠道的不淤流速Vy:(m/s) 渠道流量：(m3/s) 渠道底坡： [几何参数] 渠道宽深比(b/H): 渠道边坡系数m1: 渠道边坡系数m2: 渠道堤顶超高: (m) [糙率参数] 渠道边坡的糙率n: 渠道边坡的糙率n1: 渠道边坡的糙率n2: ----------------------------------------------------------------------[ 计算过程]