溢流坝水力计算实例

确定溢流坝断面形式和水力计算

附录C 溢流坝段设计及水力计算不设闸门的堰顶高程就是水库的正常蓄水位，库水位超过堰顶后就溢过堰顶泄向下游，这种型式结构简单、管理方便，适用洪水流量大、上游淹没损失不大的中小型工程。

坝顶表孔溢洪道优点：（1）结构简单，检查维修方便，（2）水流平顺，（3）便于排除漂浮物，不易堵塞，（4）泄流量与堰顶水头H 的3/2次，超泄潜力大。

但表孔位置较高，在开始泄流时流量很小，不能及时加大泄量降低库水位。

另外它不能满足排砂、放库等要求。

溢流堰泄流能力计算基本公式： 232ws H g B Cm Q σ= (C-1) 式中：Q —流量，m 3/s ； B —溢流堰净宽，m ；H w —堰顶以上作用水头，H w = ⨯90%= g —重力加速度，m/s 2；m —流量系数，根据P/H d ≥3时，可取m=m d =～,本设计中坝高为=, H d =H w , P/ H d ==19,取；C —上游面为铅直时，C 取； ε—侧收缩系数； δs —淹没系数，取；曲线型实用堰设置中墩，共2孔，每孔净宽13m 。

曲线型实用堰的侧收缩系数可由以下公式计算：nbH n wk ])1([2.010ζζε-+⨯-= (C-2) k ζ为边墩形状系数，边墩取为圆弧形，系数为；0ζ为中墩形状系数，中墩也同样取为圆弧形，系数为。

所以原式代入数据:H w =⨯ s m H g B Cm Q ws /3132.38.922697.049.0232323=⨯⨯⨯⨯⨯==εσ有导流洞参加调洪，参加q=100m/m 3,故校核泄Q Q >=319m 3/s,满足要求。

溢流坝剖面设计溢流坝段的堰面曲线，当设置开敞式溢流孔时可采用实用堰WES 曲线。

设计水头可以取～倍的校核水位时的堰上水头。

H d =H max ×90%=溢流堰上游曲线堰顶o 点上游三段圆弧的半径及其水平坐标值为 X 1==×= R 1==×= R 2==×= X 2==×= R 3==×= X 3==×= 溢流堰下游曲线O 点下游的曲线方程为1.850.5dd y x H H ⎛⎫⎛⎫=⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭（C-3）即 ()1.851.850.850.5 5.43.2x x y =⨯= 按上式算得的坐标值如下表C-1：根据表中数值可绘得堰顶下游曲线OC坡度m a =的下游直线段CD 与曲线相切于C 点。

水力学：泄水建筑物下游的水流衔接与消能

1
12
H1 ht z
z
vt2
2 g12
v12
2g
vt
q ht
v1
q hc02
z
q2 2g
1
1ht
2
( hc02 )2
❖ ③ 临界水跃的跃后水深hc02 ❖ 根据挖池后的收缩断面水深hc0用水跃共轭水
深的公式求得。用试算法求解。
z
q2 2g
1
1ht
2
( hc02 )2
d hc02 ht z
H
a1
v02
2g
hc0
vc20
2g
vc20 2g
❖
令H
a1
v02
2g
T ， 2Tvg02为有T0 效水头，T0为有效总水头，
则
T0
hc0
(
)
vc20 2g
1
1
2
T0
hc0
vc20
2g 2
vc0
Q Ac0
T0
hc0
Q2
2g 2 Ac20
一、收缩断面水深的计算
T0
hc0
Q2
2g 2 Ac20
综合式消力池：适用范围较广
（一）消力池的水力计算
❖ (1) 池深d的计算
❖ 计算原则：使消力池中形成稍有淹没的水跃，
要求池末水深
h2 ，一hc02般取
，1.h05c02
为池中发生临界水跃时的跃后水深。
h2 hc02 ht d z
d hc02 ht z
（一）消力池的水力计算
面流式消能：将下泄的高速水流导向下游水流的上层，主流与河床被巨大的底部旋滚隔开。余能主要通过水舌扩散，流速分布调整及底部旋滚与主流的相互作用而消除。

河岸溢洪道水力计算实例

河岸溢洪道水力计算实例一﹑资料及任务某水库的带胸墙的宽顶堰式河岸溢洪道，用弧形闸门控制泄流量，如图15.7所示。

溢洪道共三孔，每孔净宽10米。

闸墩墩头为尖圆形(半圆形)，墩厚2米。

翼墙为八字形（折线形），闸底板高程为33.00米。

胸墙底部为圆弧形，圆弧半径为0.53米，墙底高程为38.00米。

闸门圆弧半径为7.5米，门轴高程为38.00米。

闸后接第一斜坡段，底坡=0.01，长度为100米。

第一斜坡段后接第二斜坡段，底坡i=1:6，水平长度为60米。

第二斜坡段末端设连续式挑流坎，挑射角25°（30）。

上述两斜坡段的断面均为具有铅直边墙（矩形断面），底宽B=34米的矩形断面，其余尺寸见图15.7。

溢洪道用混凝土浇筑，糙率n=0.014。

溢洪道地基为岩石，在闸底板前端设帷幕灌浆以防渗。

水库设计洪水位42.07米，校核洪水位为42.40米，溢洪道下游水位与流量关系曲线见图15.8。

当溢洪道闸门全开，要求：1.1.绘制库水位与溢洪道流量关系曲线；2.2.绘制库水位为设计洪水位时的溢洪道水面曲线；3.3.计算溢洪道下游最大冲刷坑深度及相应的挑距。

图7图8二﹑绘制库水位与溢洪道流量关系曲线（一）确定堰流和孔流的分界水位宽顶堰上堰流和孔流的界限为0.65。

闸门全开时，闸孔高度=38.0－33.0=5.0米，则堰流和孔流分界时的相应水头为=米堰流和孔流的分界水位=33.0+7.7=40.7米。

库水位在40.7米以下按堰流计算；库水位在40.7米以上按孔流计算。

（二）堰流流量计算堰流流量按下式计算：式中溢流宽度B=nb=3×10=30米。

因溢洪道上游为水库，≈0则≈。

溢洪道进口上游面倾斜的宽顶堰，上游堰高a=33.0－32.5=0.5米，斜面坡度为1：5，则=5（为斜面与水平面的夹角），宽顶堰流量系数m可按及ctg由表11.7查得；侧收缩系数按下式计算：1－0.2[(n－1)]其中孔数n=3；对尖圆形闸墩墩头，0.25；对八字形翼墙，0.7。

溢流坝设计例题

溢流坝设计例题
溢流坝是一种常见的水利工程结构，用于调节水流、保护下游地区免受洪水侵袭。

它能够将多余的水流引导到固定的溢流渠道中，从而保持下游水位的稳定。

在设计溢流坝时，需要考虑多个因素，如水流量、坝体结构和溢流渠道的尺寸等。

首先，设计溢流坝的第一步是确定预计的最大水流量。

这可以通过历史洪水数据、降雨模型和流域特征等来估计。

根据这些数据，工程师可以确定溢流坝的尺寸和结构，确保其能够承受最大水流量的冲击。

其次，设计溢流坝时需要选择合适的坝体材料和结构形式。

常见的坝体材料包括混凝土、土石料和钢筋混凝土等。

选择坝体材料时需要考虑其强度、耐久性和成本等因素。

同时，根据地质条件和水流性质，选择适合的坝体结构形式，如重力坝、拱坝或土石坝等。

另外，溢流坝的溢流渠道也是设计中的重要组成部分。

溢流渠道的尺寸和形状需要根据预计的最大水流量和坝体结构来确定。

通常，溢流渠道的宽度应足够宽，以确保水流能够顺畅通过，并减小冲击力。

此外，溢流渠道的底部和侧面应加固，以防止侵蚀和溢流坝的破坏。

最后，在设计溢流坝时，还需要考虑其他因素，如坝体的稳定性、抗震能力和环境影响等。

工程师们需要进行详细的计算和模拟分析，以
确保溢流坝在各种情况下都能够正常运行，并确保下游地区的安全。

综上所述，溢流坝的设计是一个综合考虑水流量、坝体结构和溢流渠道等多个因素的复杂工程。

通过科学的设计和合理的施工，溢流坝可以有效地控制洪水，保护下游地区的人民和财产安全。

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)ba，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hh = 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。

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 。

各种堰流各种条件下水力计算解析及实例pxs

宽顶堰流的水力计算如图所示，水流进入有底坎的堰顶后，水流在垂直方向受到堰坎边界的约束，堰顶上的过水断面缩小，流速增大，势能转化为动能。

同时堰坎前后产生的局部水头损失，也导致堰顶上势能减小。

所以宽顶堰过堰水流的特征是进口处水面会发生明显跌落。

从水力学观点看，过水断面的缩小，可以是堰坎引起，也可以是两侧横向约束引起。

当明渠水流流经桥墩、渡槽、隧洞〈或涵洞)的进口等建筑物时，由于进口段的过水断面在平面上收缩，使过水断面减小，流速加大，部分势能转化为动能，也会形成水面跌落，这种流动现象称为无坎宽顶堰流，仍按宽顶堰流的方法进行分析、计算。

（一）流量系数宽顶堰的流量系数取决于堰的进口形状和堰的相对高度，不同的进口堰头形状，可按下列方法确定。

1、进口堰头为直角(8-22)2、进口堰头为圆角(8-23)3、斜坡式进口流量系数可根据及上游堰面倾角由表选取。

在公式（8-22）、（8-23）中为上游堰高。

当≥3时，由堰高引起的水流垂向收缩已达到相当充分程度，故计算时将不考虑堰高变化的影响，按=3代入公式计算值。

由公式可以看出，宽顶堰的流量系数的变化范围在0.32～0.385之间，当=0时，=0.385，此时宽顶堰的流量系数值最大。

比较一下实用堰和宽顶堰的流量系数，我们可以看到前者比后者大，也就是说实用堰有较大的过水能力。

对此，可以这样来理解：实用堰顶水流是流线向上弯曲的急变流，其断面上的动水压强小于按静水压强规律计算的值，即堰顶水流的压强和势能较小，动能和流速较大，故过水能力较大；宽顶堰则因堰顶水流是流线近似平行的渐变流，其断面动水压强近似按静水压强规律分布，堰顶水流压强和势能较大，动能和流速较小，故过水能力较小。

（二）侧收缩系数宽顶堰的侧收缩系数仍可按公式（8-21）计算。

（三）淹没系数当堰下游水位升高到影响宽顶堰的溢流能力时，就成为淹没出流。

试验表明：当≥0.8时，形成淹没出流。

淹没系数可根据由表查出。

无坎宽顶堰流在计算流量时，仍可使用宽顶堰流的公式。

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 。

浅谈小型农田水利工程建设项目中灌溉水源工程溢流坝的设计计算

浅谈小型农田水利工程建设项目中灌溉水源工程溢流坝的设计计算引言灌溉水源是农田水利工程中非常重要的组成部分，而溢流坝作为灌溉水源工程中的一个关键设施，其设计与计算是非常关键的环节。

溢流坝的设计和计算是为了保障农田灌溉的正常进行，同时也要考虑工程的稳定性和安全性。

本文将围绕小型农田水利工程建设项目中灌溉水源工程溢流坝的设计和计算进行探讨，并且结合实例进行具体分析。

一、溢流坝的作用溢流坝是指当溢水位高于坝顶时，水流顺坝顶溢流而排泄，进而达到控制水位和调节水流的目的。

溢流坝在小型农田水利工程中的作用主要有以下几点：1. 调节水位。

在灌溉水源工程中，溢流坝能够根据灌溉需要来调节水位，保障农田灌溉水量的稳定性。

2. 控制水流。

通过溢流坝可以控制水流的流速和流向，同时减缓水流的冲击力，保护灌溉水源工程的稳定性。

3. 排泄洪水。

当遇到暴雨天气或者洪水来袭时，溢流坝可以起到排泄洪水的作用，减少对农田水利工程的影响。

4. 收集雨水。

溢流坝还可以起到收集雨水的作用，提高灌溉水源的收集利用效率。

二、溢流坝设计计算的基本原则在进行溢流坝的设计和计算时，需要遵循一些基本原则，以确保溢流坝的建设和使用是有效可靠的。

1. 安全稳定原则。

设计和计算溢流坝时，必须保证其在各种条件下能够保持安全和稳定，不会发生坝体滑动、决口或者坝体整体倒塌等灾害情况。

2. 合理经济原则。

溢流坝的设计和计算要做到合理和经济，既要满足灌溉需要，又要尽可能减少工程投资和维护成本。

3. 抗洪原则。

设计和计算溢流坝时，要考虑各种洪水情况下坝体的承压能力，以保障坝体正常使用和安全通行。

4. 防渗原则。

设计和计算溢流坝时，要防止坝体和坝底出现严重渗漏问题，保障坝体和周围土壤的稳定性。

三、溢流坝的设计要素1. 坝高和坝顶宽度。

溢流坝的设计要考虑坝高和坝顶宽度，坝高应根据灌溉水源的需要来确定，而坝顶宽度则要考虑灌溉水源工程的流量、坝体的稳定性和工程建设成本等因素。

2. 溢流坝的坝体结构。

溢流坝水力计算实例.doc

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550m 3／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;00127.0=i 河道实测平均糙率04.0=n 。

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)3202H g mB Q ⨯=σε计算．因式中图15.2图15.3σε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=mgav H H m g av s m A Q v d 586.2056.053.22056.08.9203.10.12/03.1525550202000=+=+==⨯⨯====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 mh st 下游坝高0.274.1586.250.450.400.4300.4801<===-=H a ma 因不能完全满足实用堰自由出流条件:故及,0.215.0010≥≤H aH h s 为实用堰淹没出流。

溢流坝水力计算实训报告

一、实训目的通过本次溢流坝水力计算实训，使学生掌握溢流坝水力计算的基本原理和方法，提高学生解决实际工程问题的能力，培养学生的团队合作精神和严谨的科学态度。

二、实训背景溢流坝是一种常见的水利枢纽建筑物，主要用于控制洪水、调节流量、发电、灌溉等。

溢流坝水力计算是水利工程设计中的重要环节，关系到工程的安全和经济效益。

本次实训以某溢流坝工程为例，进行水力计算。

三、实训内容1. 溢流坝基本参数（1）坝高：H = 30m（2）坝顶宽度：B = 10m（3）坝底宽度：B' = 50m（4）坝上游水位：Z = 100m（5）坝下游水位：Z' = 70m2. 溢流坝水力计算（1）计算流量根据溢流坝的水头损失公式，计算流量：Q = CQ^(2/3) H^(3/2)其中，CQ为流量系数，取0.62；H为水头损失。

（2）计算溢流坝上游水位根据流量和溢流坝的流量公式，计算溢流坝上游水位：Q = A (Z - Z') V其中，A为溢流坝过流面积；V为溢流坝过流流速。

根据上式，可得：A = Q / [(Z - Z') V]将已知数据代入上式，计算得到：A = 0.62 100^(3/2) / (100 - 70) V（3）计算溢流坝过流流速根据水力学原理，溢流坝过流流速V与水头损失H的关系为：V = √(2gH)其中，g为重力加速度，取9.81m/s^2。

将已知数据代入上式，计算得到：V = √(2 9.81 30) ≈ 11.84m/s（4）计算溢流坝过流面积将已知数据代入A的计算公式，计算得到：A = 0.62 100^(3/2) / (100 - 70) 11.84 ≈ 72.68m^2（5）计算溢流坝下游水位根据流量和溢流坝的流量公式，计算溢流坝下游水位：Q = A (Z - Z') V将已知数据代入上式，计算得到：Z' = Z - (Q / (A V))Z' = 100 - (0.62 100^(3/2) / (100 - 70) 11.84) / (72.68 11.84) ≈ 76.82m四、实训结果分析1. 计算得到的溢流坝上游水位为100m，与设计值一致。

20140928水工建筑物泄洪消能水力计算-例题

例题01 某溢流坝如图所示，已知坝高P=50m ，坝上水头H=3.2m ，坝宽b=10m ，溢流坝通过的流量Q=500m ³/s ，护坦始端的急流水深由下式给出 ()()H P c H P g q h /12/01++= 式中：q 为单宽流量，0c 为溢流面粗糙系数的函数，约为0.015~0.025，取02.00=c。

试求由护坦的始端发生水跃所必需的下游缓流水深，并计算水跃段的水头损失、消能率和水跃长度。

解：单宽流量为 m)/(s m 5010/500/3⋅===b Q q()()()()162.10352.18.950352.12.3/5002.012.3508.9250/12331101=⨯===⨯++⨯=++=ghq F mH P c H P g q h r跃后水深为()238.4162.1085.025.085.025.0/664.2771.18/50//982.36352.1/50/771.182/1162.1081352.12/181323212221122112=⨯+=+========-⨯+⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=r r F sm h q v s m h q v mF h h α水跃段的水头损失为m g v h g v h E j 825.508.92664.2238.4771.188.92982.361352.1222222222111=⎪⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯+-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=αα跃后段的水头损失为()()mg v E jk 172.18.92664.21238.4212222=⨯⨯-=-=α水跃段的总水头损失为m E E E jk j 997.51172.1825.50=+=+=跃前总水头为 m gv h E 131.71221111=+=α水跃的消能率为 %7.711==E E K j水跃长度为 m h L j 5.114771.181.61.62=⨯==例题02 一单孔式溢流坝，护坦宽与堰宽相同，已知()m s /m 83⋅=q ，m H 4.20=，95.0,5.2,71===ϕm h m P t，溢流坝如图所示。

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。

水力计算案例分析解答

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。

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。

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。

各种堰流各种条件下水力计算解析及实例pxs

宽顶堰流的水力计算如图所示，水流进入有底坎的堰顶后，水流在垂直方向受到堰坎边界的约束，堰顶上的过水断面缩小，流速增大，势能转化为动能。

同时堰坎前后产生的局部水头损失，也导致堰顶上势能减小。

所以宽顶堰过堰水流的特征是进口处水面会发生明显跌落。

从水力学观点看，过水断面的缩小，可以是堰坎引起，也可以是两侧横向约束引起。

当明渠水流流经桥墩、渡槽、隧洞〈或涵洞)的进口等建筑物时，由于进口段的过水断面在平面上收缩，使过水断面减小，流速加大，部分势能转化为动能，也会形成水面跌落，这种流动现象称为无坎宽顶堰流，仍按宽顶堰流的方法进行分析、计算。

（一）流量系数宽顶堰的流量系数取决于堰的进口形状和堰的相对高度，不同的进口堰头形状，可按下列方法确定。

1、进口堰头为直角(8-22)2、进口堰头为圆角(8-23)3、斜坡式进口流量系数可根据及上游堰面倾角由表选取。

在公式（8-22）、（8-23）中为上游堰高。

当≥3时，由堰高引起的水流垂向收缩已达到相当充分程度，故计算时将不考虑堰高变化的影响，按=3代入公式计算值。

由公式可以看出，宽顶堰的流量系数的变化范围在0.32～0.385之间，当=0时，=0.385，此时宽顶堰的流量系数值最大。

比较一下实用堰和宽顶堰的流量系数，我们可以看到前者比后者大，也就是说实用堰有较大的过水能力。

对此，可以这样来理解：实用堰顶水流是流线向上弯曲的急变流，其断面上的动水压强小于按静水压强规律计算的值，即堰顶水流的压强和势能较小，动能和流速较大，故过水能力较大；宽顶堰则因堰顶水流是流线近似平行的渐变流，其断面动水压强近似按静水压强规律分布，堰顶水流压强和势能较大，动能和流速较小，故过水能力较小。

（二）侧收缩系数宽顶堰的侧收缩系数仍可按公式（8-21）计算。

（三）淹没系数当堰下游水位升高到影响宽顶堰的溢流能力时，就成为淹没出流。

试验表明：当≥0.8时，形成淹没出流。

淹没系数可根据由表查出。

无坎宽顶堰流在计算流量时，仍可使用宽顶堰流的公式。

第八章-过流建筑物水力计算及消能设计

无侧收缩堰流 b=B
有侧收缩堰流b≠B
返回
堰流的基本公式
应用能量方程式可推得
过堰流量
堰宽
堰顶全水头
H
V0
流量系数
侧收缩系数
淹没系数
水力计算类型
计算过堰流量Q
计算堰上水头H
设计堰宽b
返回
薄壁堰流的水力计算
薄壁堰流具有稳定的水头和流量的关系，常作为水力模型或野外测量中一种有效的量水工具。
查表8.2得σs3=0.82
前进
（6）第四次近似计算流量
查表8.2得σs4=0.82
符合要求，故所求流量为1.33m3/s。
返回
闸孔出流的基本公式
过闸流量
闸宽
闸孔全水头
流量系数
淹没系数
H
e
ht
取决于闸底坎的形式、闸门的类型和闸孔的相对开度e/H值。
闸门开启高度
返回
底坎为宽顶堰型的闸孔出流
自由出流——水跃在临界式或远离式位置处
P1=0.5m
H=0.85m
ht=1.3m
解：（1）判别堰型
所以该堰为宽顶堰
（2）确定系数
（3）第一次近似计算流量
设H01=H=0.85m，查表8.2得σs1=0.70
前进
（4）第二次近似计算流量
查表8.2得σs2=0.78
（5）第三次近似计算流量
当矩形薄壁堰无侧收缩，自由出流时，水流最为稳定，测量精度也较高；堰上水头不宜过小（应大于2.5m）；水舌下面的空间通气良好；
H
三角形薄壁堰适用于小流量的量测；直角三角形薄壁堰的计算公式可简化为
返回
实用堰流的水力计算
剖面形状设计

底流式衔接与消能的水力计算

底流式衔接与消能的水力计算由前述知道，闸、坝等泄水建筑物下泄水流要经过c-c 收缩断面并且发生水跃，以水跃的形式与下游水流衔接，研究表明：水跃发生在收缩断面前后的位置不同，则发生不同的水跃衔接形式，而水跃衔接形式决定了是否需要采取消能措施，判断会发生哪一种水跃衔接形式又与收缩断面水深h c 有关，所以底流式衔接与消能的水力计算第一步要求计算c h ，第二步由c h 计算ch ''并判别水跃衔接形式，由水跃衔接形式决定是否需要进行消能，第三步才是进行消能计算。

下面按步骤分别叙述。

一、收缩断面水深h c 的计算以图9-5所示的溢流坝为例，建立收缩断面水深计算的基本方程。

选通过收缩断面底部的水平面为基准面，对断面0-0和断面c-c 列能量方程，可得下式22202ϕc c gA Q h E += (9-1) 对矩形断面：A c ＝bh c ，取单宽流量bQ q =则 22202cc h g q h E ϕ+= (9-2) 得 cc h E g qh -=02ϕ (9-3)式中： E 0=P 1+H 0=P 1+H+g2200υα 图9-5ζαϕ+=c 1E 0—坝前断面的总水头；ϕ—泄水建筑物的流速系数，ϕ值的大小主要取决于建筑物的型式和尺寸，初估可按表9-1选用。

式9-3是c h 的三次方程，不便直接求解，一般采用逐次渐近法或图解法求c h 。

1、渐近法计算步骤如下：（1）令h c =0代入式（9-3）的右边计算得h c1.(2 )将h c1仍代入式（9-3）的右边计算得h c2，比较h c1和h c2，如二者相等，则h c2即为所求h c 。

否则，再将h c2代入式（9-3）的右边计算得h c3，再比较，如不满足，再计算，就这样逐次渐近，直至二者近似相等为止。

2、图解法对于矩形断面的h c ，可借助本书附录IV 的曲线求解，步骤如下：（1）根据已知条件计算h k (h k和k h E 00=ξ；（2）据ϕ和0ξ在附录IV 的关系曲线上求得k c c h h =ξ和kc c h h ''="ξ；（3）解得k c c h h ξ=，k c c h h "="ξ 。

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