挑流消能计算书挑流消能计算书

挑流消能计算书

一、示意图：

二、基本设计资料

1．依据规范及参考书目：

武汉大学水利水电学院《水力计算手册》（第二版）

2．计算参数：

单宽流量q = 37.125 m3/s

上游水位高程E1 = 420.140 m 下游水位高程E2 = 383.515 m

鼻坎出口水深h = 2.954 m 下游水深ht = 3.515 m

鼻坎顶点高程E3 = 412.080 m 鼻坎反弧半径R = 14.600 m

坝面水平角φc = 3.43 度鼻坎挑角θ= 21.00 度

抗冲系数K = 1.500

三、计算过程

1．鼻坎至下游水面的挑距xp计算：

计算公式：

x p＝{v2sinθscosθs+vcosθs×[v2sin2θs+2g(ΔS+hcosθs)]1/2}/g (式1.1) 式1.1中鼻坎出口断面的流速v可近似按下式计算：

v ＝φ×(2gS1)1/2(式1.2)

式1.2中流速系数φ可按下面的经验公式计算：

φ＝[1-0.055/K11/2]1/3(式1.3)

式1.3中流能比K1＝q/(g1/2×Z1.5) (式1.4)

式1.4中上下游水位差Z ＝E1-E2 ＝36.625m

将Z代入式1.4得：

K1＝37.125/(9.811/2×36.6251.5) ＝0.053

将K1代入式1.3得：

φ＝[1-0.055/0.0531/2]1/3＝0.913

式1.2中上游水位至鼻坎顶点高差S1＝E1-E3 ＝8.060m

将φ、S1代入式1.2得：

v ＝0.913×(2×9.8×8.060)1/2＝11.481 m/s

式1.1中水舌射出角θs ＝θ-(βo-α) (式1.5)

式1.5中溢流坝面与挑坎反弧末端切线的夹角βo ＝θ+φc

βo ＝3.430+21.000 ＝24.430 度

式1.5中鼻坎出口断面中点水流方向与溢流坝面间夹角α可由图表查得从《水力计算手册》图4-3-4中根据βo与R/h'的值查得α＝19.257 度将βo、α代入式1.5得：

θs ＝3.430-(24.430-19.257) ＝15.827 度

式1.1中鼻坎顶点与下游水位高差ΔS ＝E3-E2 ＝28.565m

将v、θs、ΔS代入式1.1得：

x p＝{11.4812×sin15.83°×cos15.83°+11.481×cos15.83°

×[11.4812×sin215.83°+19.6×(28.565+2.954×cos15.83°)]1/2}/9.8

＝31.716 m

2．冲刷坑深度t计算：

计算公式：

t ＝K×q1/2×Z0.25-ht (式1.6)

t ＝1.500×37.1251/2×36.6250.25-3.515 ＝18.969 m

3．水面以下水舌长度的水平投影Lc计算：

计算公式：

Lc ＝T/tanβ(式1.7)

式1.7中水舌外缘与下游水面的夹角β按下式计算：

tanβ＝[tan2θs+2g(ΔS+hcosθs)/(v2cos2θs)]1/2(式1.8)

＝[tan215.83°+19.6×(28.565+2.954×cos15.83°)/(11.4812×cos20.28°)]1/2

＝2.264

将tanβ代入式1.7得：

Lc ＝(t+ht)/tanβ＝(18.969+3.515)/2.264 ＝9.931 m 4．冲刷坑后坡计算：

计算公式：

i ＝t/L1 ＝t/(x p+Lc) (式1.9)

i＝18.969/(31.716+9.931) = 1/2.196

消力池和消力坎的区别：