拱坝计算

L/ = L + DL
L=
1 2 v1 sinq cosq + v1 cosq v12 sin2 q + 2gh1 + h2 g
[
]
D L = T 0 tan b
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； v1——坎顶水面流速，m/s，按鼻坎处平均流速v的1.1倍计；
0.762 1.5,0.762 1.5,0.762 1.961 2.5,1.961 2.5,1.961 3.655 3.5,3.655 3.5,3.655 5.818 4.5,5.818 4.5,5.818 8.433 5.5,8.433 5.5,8.433 11.487 6.5,11.487 6.5,11.487 14.968 7.5,14.968 7.5,14.968
1.2 1.025 mz 0.491741 0.4723 1.0
1.4 1.07
0.9 0.95 0.975 本工程流量系数计算表 Hz/Hs P/Hz m 9.117 11.417 0.480 0.475 1.19568 0.95
ε ——侧收缩系数, 可取ε =0.90~0.95； 此处取 σ m——淹没系数,视泄流的淹没程度而定,不淹没时, 因此该工程水流向心折减系数取: 水 位 校核洪水位 设计洪水位 4.2.2 出口消能计算（采用挑流方式消能） 0.97
按流速公式计算，适用范围，S＜18q2/3
v = f
2 gZ
0
f 2 = 1-
hf Z0
-
hj Z0
1 .5 h f = 0 . 014 S 0 . 767 Z 0 /q
式中：v—— 鼻坎末端断面平均流速， m/s； Z0—— 鼻坎末端断面水面以上的水头， m； φ —— 流速系数； hf—— 泄槽沿程损失，m； hj—— 泄槽各项局部损失水头之和，m，可取hj/Z0为0.05； S—— 泄槽流程长度，m； q——泄槽单宽流量，q=Q/B，m3/(s.m). c、最大冲坑水垫厚度按下式计算： T=kq0.5Z0.25 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，m3/(s.m). Z——上、下游水位差，m； k——综合冲刷系数，参见表A.4.2。
h1——坎顶垂直方向水深，m，h1=h/cosθ （h为坎顶平均水深，m；θ 为鼻挑角） h2——坎顶至河床面高差，m； T0——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；
2g (DS + h cosq ) v 2 cos2 q △S——挑坎顶端与下游水面的高差，m； b、鼻坎平均流速计算： tan b = tg 2q +
4、坝体挑流消能计算 4.1开敞式溢流堰的堰面曲线 根据规范SL282-2003附录A 1）上游坝面为铅直面，堰顶下游的堰面曲线为 x1.85=2.0HS0.85y 式中：HS——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。 Hmax= 堰顶高程为 1220.73 m， m 1.73 Hs=85%Hmax= y= x y △y x y △y 0.5 0.0999 0.0999 4.5 5.8176 1.1391 0.360 1 0.3600 0.2601 5 7.0696 1.2520 1.4705 m，则曲面公式为： x1.85，其坐标表为： 1.5 2 0.7622 0.4022 5.5000 8.4328 1.3632 1.2978 0.5356 6.0000 9.9056 1.4728 2.5 1.9611 0.6633 3 2.7477 0.7867 3.5 3.6545 0.9068 4 4.6786 1.0241
2）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：
(bH s - y ) 2 x2 + =1 (aH s ) 2 (bH s ) 2
式中： 长半轴为aHs,a= 短半轴为bHs， 0.28 m;(a=0.28~0.30) aHs= 则 0.41174 aHs= b=a/(0.87+3a)= 0.163743 bHs= 则 0.240784 bHs= 椭圆曲线方程为：
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 mz与定型设计水头Hs下的流量系数m的比 值参照下表确定. Hz/Hs mz/m 水位
校核洪水位 设计洪水位
0.2 0.85 P 16.03 16.03
0.4
Hale Waihona Puke Baidu
0.6
0.8
1.0 1.0 mz/m 1.024 0.994 0.95 σ m=
(接上表)
0.502767 12.724 0.371211 12.724
(接上表)
T 6.34 5.34
T0 3.92 3.24
L` 26.89 24.95
计算工况 校核水位
i=T0/L` 0.15
结论 满足规范要求
0.13 满足规范要求 设计水位 注:冲坑对坝基稳定的判别标准为i = T0 / L`＜0.333.
相关已知数据输入:
坎顶高程: 1217.324 挑角θ 计算结果见下表: 20 河床高程: 冲刷系数k: 1204.60 m, 1.50 S= 6.50 m
挑流消能工计算表
计算工况 校核水位 设计水位 计算工况 校核水位 设计水位 Z0 5.136 4.79 Z 15.44 15.41 q 4.55 3.22 △S 10.304 10.62 hf 0.15 0.19 tanβ 1.645133 1.726242 φ v v1 10.60 10.17 △L 6.45 5.59 h1 h2 0.959531 9.632101 0.953984 9.24436 L 20.44 19.36
X 0 0.5000 1.0000 1.5000 2.0000 2.5000 3.0000 3.5000 4.0000 4.5000 5.0000 5.5000 6.0000 6.5000 7.0000 7.5000
Y 0 0,0 0.1 0.5,0.1 0.36 1,0.36 1.298 2,1.298 2.748 3,2.748 4.679 4,4.679 7.07 5,7.07 9.906 6,9.906 13.174 7,13.174 0,0 0.5,0.1 1,0.36 2,1.298 3,2.748 4,4.679 5,7.07 6,9.906 7,13.174
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, 溢流量计算表 溢流量Q（m3/s） 70.19 48.11
备注 满足水库调洪要求 满足水库调洪要求
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：
0.241 - y = 1 x2 + 2 0.412 0.2412
2
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：
Q = m Z
m
B
2 gH
3 z
式中：Q——流量，m3/s； B——溢流堰净宽，m；为 15 Hz——堰顶以上作用水头，m； 水位
校核洪水位 设计洪水位 河床宽B0
m； v02/(2g) 0.744465 0.028 Hz 1.758
水深H
下泄流量Q0 行近流速v0
53
1.73
68
51 1.38 48 0.687269 0.024 1.404 mz——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;