确定溢流坝断面形式和水力计算
附录一泄水建筑物水力设计计算公式
附录一泄水建筑物水力设计计算公式一、堰面曲线1.开敞式溢流孔的堰面曲线。
采用幂曲线时按下式和附表1计算。
(附1)式中 Hs为定型设计水头，按堰顶最大作用水头Hzmax的75%～95%计算(m)，其它符号见附图1，数值见附表1。
附表1上游坝面坡度k n垂直(3∶0) 2.000 1.8503∶1 1.936 1.836 原点上游宜用椭圆曲线，其方程式为式中 aHs和bHs分别为椭圆曲线的长轴和短轴。
若上游面垂直，其长轴aHs和短轴bHs可按以下关系选定：附图1采用倒悬堰顶时(如附图1)，应满足。
定型设计水头选择及堰顶可能出现的最大负压值参照附表2。
定型设计水头Hs情况下的流量系数m和其他作用水头Hz情况下的流量系数mz的比值参照附表3。
2.设有胸墙的堰面曲线。
当校核情况下最大作用水头Hzmax (孔口中心线上)与孔口高(D)的比值时；或闸门全开时仍属孔口泄流，即可按下式计算：(附2)式中 Hs——定型设计水头，一般取孔口中心线至水库校核洪水位的水头的75%～95%；——孔口收缩断面上的流速系数，一般取=0.96；若孔前设有检修闸门槽时取=0.95。
其余符号参照附图2。
附图2原点上游可用单圆，复式圆或椭圆曲线，与胸墙底缘通盘考虑。
若时，应通过试验决定。
附表2Hs/Hzmax 0.75 0.775 0.80 0.825最大负压值(m) 0.5Hs 0.45Hs 0.4Hs 0.35HsHs/ Hzmax 0.85 0.875 0.90 0.95 1.0 最大负压值(m) 0.3Hs 0.25Hs 0.2Hs 0.1Hs 0.0Hs附表3Hz/Hs 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 mz/m 0.85 0.90 0.95 0.975 1.0 1.025 1.07二、泄水建筑物泄水能力计算公式1.开敞式溢流孔的泄水能力可按下式计算：(附3)式中 Q——流量，m3/s；B——溢流堰净宽，m；Hz——堰顶作用水头，m；g——重力加速度，m/s2；mz——流量系数，初设时在定型设计水头作用的情况下，当(P为堰高，m)时，取mz=m=0.47～0.49；当时，取m=0.44～0.47；——侧收缩系数，根据闸墩厚度及墩头形状而定，初设时可取=0.90～0.95；——淹没系数，视泄流的淹没程度而定，不淹没时=1。
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。
溢洪道水面线水力计算
溢洪道水面线水力计算溢洪道水面线水力计算是指在溢洪道工程设计中，对溢洪道水面的高程进行计算和确定的过程。
溢洪道水面线水力计算是设计溢洪道工程的基础任务之一，主要用于确定溢洪道的有效堤顶高度，以及判断溢洪流量和洪水对下游防洪安全的影响。
在进行溢洪道水面线的水力计算时，需要考虑以下几个方面的因素：1.水位变化规律：根据设计要求和地区实际情况，确定溢洪道水位变化规律，包括出口水位、最高水位和最低水位等。
这些水位变化规律是溢洪道水面线水力计算的基础，也是设计溢洪道参数的依据。
2.流量计算：通过水动力原理和流量公式，计算溢洪道的设计洪水流量。
洪水流量的计算需要考虑下游水位、流域面积、产流特征等因素。
常用的流量计算方法有三角洪水法、单峰洪水法和双峰洪水法等。
3.溢洪道断面选择：根据溢洪道的设计洪水流量和设计水位，在保持流量稳定的情况下选择合适的溢洪道断面，以满足设计要求。
根据溢洪道断面，可以计算出溢洪道的有效堤顶高度和水面线的高程。
4.水力计算：通过溢洪道的水力计算，确定溢洪道水面线的高程。
水力计算的主要内容包括流速计算、水深计算和堤顶高度计算。
其中，流速计算可以采用曼宁公式、剪应力公式等；水深计算一般根据不同的水位和槽坡来确定；堤顶高度计算需要考虑洪水流量、流速和水深等因素。
5.水面线确定：根据水力计算的结果，确定溢洪道水面线的高程。
水面线的高程应满足下游防洪安全的要求，并考虑水力平衡和溢洪道结构的要求。
水面线的确定一般采用一维水流模型计算，根据不同的水位和流量，得出水面线的高程曲线。
在进行溢洪道水面线水力计算时，需要使用一些计算软件和工具，如水力计算软件、一维水流模型等。
这些工具可以提供准确的计算结果，帮助工程师进行溢洪道水面线的设计和确定。
同时，还需要结合实际工程情况，考虑工程经济性、可行性和社会效益等因素，进行溢洪道水面线水力计算的优化设计。
溢流坝段表孔设计计算说明
溢流坝段表孔设计计算说明== 第4章溢流坝段表孔设计溢流坝段既是挡⽔建筑物，⼜是重⼒坝枢纽最中重要的泄⽔建筑物。
设计时，除了应满⾜稳定和强度要求外，还要满⾜因泄⽔带来的⼀系列要求，包括：(1 ) 具有⾜够的孔⼝体形尺⼨和较⾼的流噩系数，，以使之具有⾜够的溢流能⼒。
( 2) 应具有良好的孔⼝体形，以使⽔流平顺地过坝，不产⽣有害的负压、震动和空蚀等。
( 3 ) 保证下游河床不产⽣危及坝体安全的局部冲刷。
( 4 ) 溢流坝段在枢纽中的位置，应使下游⽔流流态平顺，不产⽣折冲⽔流，不影响枢纽中的其他建筑物的正常运⾏。
(1) ⼜灵活可靠的下泄⽔流控制设备，如闸门启闭机等4. 1 确定溢流断⾯长度4.1.1 设计单宽流量溢流重⼒坝的单宽流量 q 需综合考虑地质条件、枢纽布置下、游河道⽔深和消能⼯设计等因素，通过技术经济⽐较后选定。
单宽流噩愈⼤，所需的溢流前缘愈短，对枢纽布置有利，但下泄⽔流动能⼤，对下游消能防冲不利，。
近年来随着消能⼯技术的进步，选定的单宽流量也不断增⼤。
本设计中，三峡坝之下游段地质条件优良，故可假定单宽流盐q=200m 3 /s , 据此可假定溢流坝段长度。
(1 ) 设计洪⽔位⼯况下： Q = 23540 m3/s则可假定 Q 23540 L = — == 117 .7 m200( 2 ) 校核洪⽔位⼯况下： Q = 3526 0 m3/s则可假定Q 35260L = — == 176 .3m200选取⼆者中的最⼤值，确定溢流段长度为176. 3m本设计选⽤平⾯钢闸门形式，因其结构简单，⽽且闸墩受⼒条件良好。
取孔⼝净宽为b = 8 ⽶。
a 、计算孔⼝数：(1 )设计洪⽔位⼯况下·. n =117 .7= 14 .71( 2 ) 校核洪⽔位⼯况下： 176 .3据此计算Q 溢 = 22X 8X200 = 35300 m3/s, 满⾜设计洪⽔位和校核洪⽔位⼯况下所需的下泄流量。
b 、闸门布置：溢流坝段表孔采⽤平⾯钢闸门，常⽤的布置有跨缝布置和跨墩布置，其中跨缝布置可以减少闸墩长度，但对地基要求较严格，若产⽣地基不均匀沉降则对闸门启闭运⾏极为不利，⽽跨墩布置可以适当放松对地基的要求，然⽽却增加了闸门的长度，使整个溢流坝段长度增⼤，对其经济性产⽣影响。
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 。
溢流坝设计过程详解
溢流坝设计溢流坝断面尺寸的拟定（一）孔口设计（1）孔口样式本次设计溢流坝段采用开敞式溢流坝，孔口形式采用坝顶溢流式，堰顶不设闸门，溢流堰堰顶高程为880m。
（2）孔口尺寸本次设计溢流堰净宽18m，取2孔。
（二）溢流坝剖面设计溢流曲线设计定型设计水头H d=0.85H max=0.85×4.21=3.579m。
上游堰高P1>1.33H d，则高堰流量系数为m d=0.496。
①上游三圆弧段R1=0.5H d=0.5×3.579=1.7893mX1=0.175H d=0.6263mR2=0.2H d=0.2×3.579=0.7157mX2=0.276H d=0.9878mR3=0.04H d=0.04×3.579=0.1431mX3=0.282H d=1.0093m②下游曲线段当坝体上游面为铅直时，WES堰型下游面曲线公式为：x1.85=2.0H d0.85y③中间直线段中间直线段坡比为1:0.7.④下游反弧段本次设计下游采用挑流消能，反弧半径R=(4~10)h，h为校核洪水位时反弧段最低点处的水深。
挑流鼻坎高程取800m（下游最高水位为798.88m）。
反弧段最低点流速：v=φ√2gH0式中，流速系数φ用原水电部东北勘测设计院所给公式计算：φ=1−0.0077(q23S0)1.15式中，S0——坝面流程；P——挑坎顶部以上的坝高；B0——溢流面水平投影长度。
计算得φ=0.817。
则反弧段最低点流速v=33.21m/s。
反弧段最低点处水深h=qm/vB=0.567m。
代入R=(4~10)h，可取R=5.67m。
挑流鼻坎挑射角度一般为20º~25º,本次设计为23.42º。
溢流坝段挑流消能水力计算挑流消能水利要素包括水舌挑射距离和冲刷坑深度。
其计算公式为：L0=φ2s1sin2θ(1+√1+a−ℎtφ2s1sin2θ)式中，s1——上游水面至挑坎顶部的距离；h t——冲刷坑后的下游水深。
拦河坝设计规范中的溢流量计算方法探析
拦河坝设计规范中的溢流量计算方法探析在拦河坝设计规范中，溢流量的计算是一个重要的内容。
溢流量是指在河流或水库超过设计水位时，多余的水量无法通过正常流量通道泄洪，而通过溢流道，进而引起的泄洪过程。
溢流量计算的准确性和合理性对于拦河坝的安全性和经济性具有重要的影响。
本文将探析拦河坝设计规范中常用的溢流量计算方法。
首先，根据国家水利工程建设暂行条例中的规定，溢流量的计算方法主要有静态计算法和动态计算法。
静态计算法是指通过对河流或水库的水力特性进行静态分析，计算溢流量。
其中最常用的方法是基于水位-流量关系曲线进行计算。
该方法基于一定范围内的水位-流量观测数据，通过曲线拟合和外推，得到不同水位时对应的流量值，从而计算出溢流量。
静态计算法的优点是简单易行，计算结果相对稳定。
但是，该方法忽略了洪流过程的动态变化，无法准确反映洪水的时变性和空间分布特征。
因此，在具体设计中，需要充分考虑洪水特性，并进行适当的修正。
动态计算法是指基于一定的流量持续时间曲线，通过计算溢流流量的动态变化，来确定溢流量。
常用的方法有基于坝体顶部流量、下游泄流量及坝体裂缝流量的计算。
其中，基于坝体顶部流量的计算方法广泛应用于拦河坝设计中。
基于坝体顶部流量的计算方法主要根据坝体顶部的流量计算公式，结合坝体几何形状和所处流域的洪水特性进行计算。
核心是确定坝体顶部流量计算公式中的相关参数，如顶部宽度、顶部水头等。
这些参数的确定需要根据具体设计要求和工程实践经验来确定，并结合地质勘探和水文数据分析进行验证。
除了以上两种主要的溢流量计算方法，还有一些其他方法。
比如，基于水头-流量关系曲线和坝顶平均控制槽面积的计算方法。
这种方法将洪水产流和泄流过程结合起来，通过分析水头和流量的关系曲线，以及控制槽面积的变化规律，来计算溢流量。
总之，在拦河坝设计规范中，溢流量计算方法的选择应根据具体工程情况和设计要求进行合理确定。
静态计算法和动态计算法是常用的方法，分别适用于不同的场景。
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。
C.1 溢流堰泄流能力计算基本公式： 232ws Hg 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 =(1439.1-1435.5) ⨯90%=3.2m 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 =0.47～0.49,本设计中坝高为1435.5-1380=55.5m, H d =H w , P/ H d =55.5/2.9=19,取0.49； C —上游面为铅直时，C 取1.0； ε—侧收缩系数；δs —淹没系数，取1.0；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0.7；0ζ为中墩形状系数，中墩也同样取为圆弧形，系数为0.45。
所以原式代入数据:H w =(1439.1-1435.5)⨯90%=3.2mε=1-0.2×[0.7+(2-1)×0.45]×3.2/(2×13) =0.97s 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。
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。
喀麦隆莫肯水电工程溢流坝台阶消能计算
3.1
单宽流量
台 阶 消 能 适 用 于 单 宽 流 量 较 小 的 溢 流 坝 ，《水
工 设 计 手 册》 中 提 到 台 阶 式 溢 流 坝 一 般 只 限 于 单
宽 流 量 小 于 50 m3/s 的 工 程 ， 经 查 阅 相 关 的 文 献 ，
台阶式溢流坝在一定单宽流量范围内相对消能率
台阶高 0.5 m
台阶高 1.0 m
台阶高 1.0 m 削角
0.5
图2
1
5
10
单宽流量/（m3·s-1·m-1）
50
100
台阶溢流坝的相对消能率关系图
由图 2 可见，台阶消能率曲线呈驼峰型，单宽
流量为 3~5 m3/s 范围内，消能率处于顶峰，且随着
台阶高度增加，消能率增加。本工程综合考虑后
确 定 台 阶 高 度 为 1.5 m， 溢 流 坝 下 游 边 坡 按 照 1∶
溢流坝采用开敞式溢流坝，总宽 115.00 m，过
流 净 宽 96.00 m， 堰 顶 高 程 612.00 m， 当 水 库 水 位
高于正常蓄水位即坝顶高程时自动泄洪。枢纽主
要 建 筑 物 防 洪 标 准 按 100 年 一 遇 洪 水 设 计 ， 2 000
年一遇洪水校核。水库正常蓄水位 612.00 m，水库
泄 流能力判别水流流态，而后进行坝下游水力学
计算。
4.1
流态验算
根据设计条件，首先给定泄流流量或单宽流
量、堰高、堰的下游坡角，初拟台阶的步高及步
长 。 判 别 设 计 条 件 下 的 流 态 特 征 ， 即 按 照 式 （1）
和式 （2） 判定水流流态为水舌流流态或滑移流流
态，如判定为水舌流流态则按照一般跌水进行计
能量方程计算举例1(精)
总流过水断面上单 位重量液体所具有的位 能，简称单位位能（位 置势能或重力势能）
单位势能
水力分析与计算
案例计算：
v1 A1 v2 A2 （1）解： ①列断面1-1和断面2-2连续性方程：
式中的V1与V2分别表示过水断面A1及A2的断面平均流速。
v2
水力分析与计算
A1 bh 4.5 v1 1 v1 0.8 8.57(m / s) A2 bh2 0.42
②列断面1-1和断面3-3连续性方程： v1 A1 v3 A3
v3 A1 bh 4.5 v1 1 v1 0.8 1.64(m / s) A3 bh3 2.2
水力分析与计算
1
0 1
0
③以河床底部为基准面，计算点在自由表面上，取1 2 3 1.0 计算各断面能量。
水力分析与计算
主持单位： 广东水利电力职业技术学院
黄河水利职业技术学院 参建单位: 杨凌职业技术学院
安徽水利水电职业技术学院 山西水利职业技术学院 四川水利职业技术学院 长江工程职业技术学院
水力分析与计算
案例分析： 1、恒定总流的连续性方程：
v2 A 1 v1 A2
式中的V1与V2分别表示过水断面A1及A2的断面平均流速。
水力分析与计算
2、势能、动能、总机械能的计算 总能量方程的物理含义：
总流过 水断面上单 位重量液体 的总机械能
z1
p1
1 12
2g
z2
p2
水力分析与计算
能量方程计算举例（一）
主 讲 人： 杨 艳 长江工程职业技术学院 2015.04
水力分析与计算
一、恒定总流能量方程分析
6.5 溢洪道设计
一、溢洪道位置的选择 二、溢洪道的形式和断面尺寸的确定 举例 参考中华人民共和国水利部发布：溢洪道 设计规范SL253-2000
边墙
陡槽
高峰寺水库 溢洪道
下游
一、溢洪道位置的选择
取决于坝址的地形和地质条件等，影响工程的安全和投资。
1 尽量利用天然的有利地形条件，如分水鞍（或山坳）。以 节省开挖土石方量，减少工程投资，缩短工期。 2 在地质条件上要求两岸山坡较稳定，防止泄洪时发生滑塌 等事故。最好选择在岩石和基岩上，以耐冲刷，降低工程造 价；若做在土基上，应选择坚实的地基，并全部挖方，还必 须用浆砌石和混凝土衬砌。 3 在平面布置上，尽量做到直线布置，力求泄洪时水流顺畅。 进口离坝端应大于10m，出口应远离下游坝脚至少20m以上。 若地形限制，可将进口引水渠采用圆弧形曲线布置，并在弯 道凹岸做好护砌工程，其它部分应尽量做到直线布置。 4 溢洪道布置尽可能不和泄水洞放在同一侧，以免互相造成 水流干扰和影响卧管安全。
在结构上，溢流坎底板和两侧边墙用浆砌石砌筑，底板上游端 做成深为1m、厚0.5m的齿墙，以减少渗流和增加底板的稳定性。
②陡坡段：溢流坝下游衔接一段坡度较大（大于临界坡度） 的急流渠道称为陡坡段。在布置时应尽量使陡坡段顺直，保 证槽内水流平稳。 a．陡坡坡度的确定。从溢流坝下泄的水流为急流，因此陡 坡的坡度应大于临界坡度。通常采用的陡坡为1:3-1:5，在 岩基上可达1:1。 另外要根据地形和地质情况进行选择。如果坡度过于平缓， 则陡坡开挖长，土石开挖量大，不经济；但若陡坡很陡，则 下泄流速大，水流冲刷能大，要求陡坡的衬砌工程和下游的 防冲设施（消力池）必须做得很牢固。因此，在确定陡坡坡 度时，应尽可能与地面坡度相适应，并进行必要的方案比较。
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 。
水力学典型例题
典型例题【例1】两个平行固定边壁间距为25mm，中间为粘滞系数为μ=0.7Pa·s的油，有一的平板（该平板厚1mm），在距一个边壁4mm的距离处以的速度拖行。
设平板与边壁完全平行，并假设平板两边都系线性流速分布，求拖行平板的力。
【解】由牛顿内摩擦定律，内摩擦力平板两边的流速分布为线性，则平板两边的速度梯度分别为所以由于平板以匀速拖行，因此拖行平板的力F与内摩擦力相等，即：【例2】下图为一溢流坝上的弧形闸门。
已知：R＝10m，闸门宽b=8m，。
求作用在该弧形闸门上的静水总压力的大小和方向。
【解】（1）水平分力铅直投影面如图，，方向向右。
（2）铅直分力压力体如图abcde，A cde=扇形面积ode－三角形面积ocd＝＝4.52m2，方向向上。
（3）总压力（4）作用力的方向合力指向曲面，其作用线与水平方向的夹角【例3】如图溢流坝，上游断面水深h 1=1.5m ，下游断面水深h 2=0.6m ，略去水头损失；求水流对2m 坝宽（垂直纸面）的水平作用力。
注：上、下游河床为平底，河床摩擦力不计，为方便计算取ρ=1000kg/m 3，g=10m/s 2。
【解】以1-1与2-2断面及沿坝面（包括上下游部分河床边界）与水流自由表面所围成的空间作为控制体，并取沿水流方向为x 正向。
（1）求上、下游断面的流速以河床为基准面，对1-1与2-2断面写能量方程式因为 p1 = p2 = p ， α，1α=2α=1，于是（a ）由连续方程得（b）=1.5m ，代入式（a）和（b）将hν=1.83 m/s ，可求得（2）求1-1断面和2-2断面的动水压力（3）计算过水断面的流量（4）沿x方向写动量方程式令坝面对水体的反作用力在水平方向的分力为R，方向向左。
沿x方向的动量方程为所以坝面对水体的反作用力R的方向与所设的方向相同。
水流对坝面的作用力与R大小相等，方向相反。
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。
北引渠首工程溢流坝设计
黑
龙
江
水
利
科
技
Ｎ ． ０ １ ｏ ６ ２ １
Ｈ ｉ ｎｉ ｎ ｃｅｃ ｎ ｅｈ ｏ ｇ ｆ ｔ ｏ ｓｒａｃ ｅ ｏｇ ａｇＳｉ ｅａｄＴ ｃｎ ｌ ｙｏ ｅ Ｃ ｎｅｖ ｙ ｌ ｉ ｎ ｏ Ｗａ ｒ ｎ
（ ０ ｌ ｏ ９ Ｔ ｔ ．３ ） ａＮ
（） １
在上 述最不利水况下 ， 下式计算 的抗滑稳 定安 全系数 按
式 中： 曰为总净 宽 ， Ｑ为 流量 ， ｓｇ为重力 加速 ， ｍ； ｍ／ ； 采用
９ ８ ／ 为计人行 近流速水 头的堰上水深 ， ｍ 为堰流 ． １ｍ ｓ； ｍ；
为 ５４满 足《 ．， 砌石坝设计规范》 Ｓ２ — ０６ 要求 。 （Ｌ５ ２０ ）
用 紫铜 片止水 ， 溢流坝与固滩 交界处上下 游均采用 挡土墙 连
接。 ２ ３ 设计计算 ． ２ ３ １ 过流计算 ．．
［ 作者简 介］ 李军 （９ １ ， ， １８ 一） 男 黑龙江讷河人 ， 助理 工程 师； 万胜（９ ６一） 男， 倪 １６ ， 黑龙 江讷 河人 ， 助理工程师。
＝
（） ２
流量系数 ； 为侧收缩系数 ； ｏ ｔ 为泾深 系数 。 ｒ 计算成果见表 ２ 。 表 ２ 溢流坝过流计算成果表
２ ３３ ３ 基底应力分析 ．．．
ｎ５
ｎ ０ ｎ ８ １７ ０ ７ ７ ７．７
程综合效益 ， 为其配套项 目的“ 作 龙头” 工程 ， 应该 首先修建 。 渠首工程修建后 ， 将大 大提 高和改善现有 的北部 引嫩 工程 的 引水条件 ， 增加 引水量 ， 为城市和农业 灌溉供水 ， 为松 嫩平原 建设提供 了引水保 证 。渠首 建成 后能 够更 快更好 的带 动并 促进引嫩骨干一期工程其他项 目的全 面实施 ， 加快 以大庆 为 中心 的周 围市县工业 、 牧业 、 生态环境 建设 ， 更好地满 足黑龙 江省经济持续 、 快速 、 健康发展 ， 提供水资源支撑和保障 。
水利工程常用计算公式
水利工程常用计算公式
水利工程中常用的计算公式有很多，下面列举了一些常见的计算公式供参考。
1.流量计算公式：
流量=断面面积×流速
流量=断面面积×单位宽度流量
2.流速计算公式：
流速=流量/断面面积
3.断面面积计算公式：
断面面积=宽度×水深
4.均匀流速计算公式：
均匀流速=断面流量/响应区面积
5.响应区面积计算公式：
响应区面积=断面面积/(1+断面坡度×断面平均水深)
6.泵功率计算公式：
功率=流量×提升高度×单位重力
7.溢流流量计算公式：
溢流流量=溢流堰顶宽度×溢流堰顶高度×(2/3)×(2g)^(1/2)
8.水头损失计算公式：
水头损失=摩擦阻力损失+弯头损失+泵站损失+出口损失+其他损失9.水压力计算公式：
水压力=水密度×加速度×水深
10.水力坡度计算公式：
水力坡度=水头差/水平距离
11.闸门流量计算公式：
流量=闸门有效宽度×闸门开度×(2g)^(1/2)×(闸门下游水深+闸门上游水深)
12.波速计算公式：
波速=(重力加速度/重力)^(1/2)×(水深)^(1/2)
13.水力半径计算公式：
水力半径=断面面积/周界
14.重力坝稳定性计算公式：
稳定性系数=抗滑稳定力/旋转力
以上是水利工程中常用的计算公式，根据不同的具体情况，还可以使用其他的计算公式进行相关计算。
在实际工程中，需要根据具体情况选择合适的公式进行计算，并结合实际情况进行调整。
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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： 232w
s 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：
nb
H n w
k ]
)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 w
s /3132.38.922697.049.0232
323=⨯⨯⨯⨯⨯==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
1.85
0.5d
d y x H H ⎛⎫⎛⎫=
⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭
（C-3）
即 ()
1.85
1.850.85
0.5 5.4
3.2x 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。
C 点坐标,c c x y 可如下求得： 对堰面曲线求一阶导数 85
.04
.585.1x d d x
y =
直线CD 的坡度为 7
.01
1=
=
a x
y m d d 故有
7
.0134.085
.0=
c x 即
m x c 4.5=
m y c 2.44
.5)6.4(85
.1==
得o 点下游曲线与直线切点的坐标为（,）。
下游消能形式的选择
查溢洪道设计规范《SL 253-2000》挑流消能可用于岩石地基的高中水头枢纽。
根据实际资料，下游地质情况符合。
溢洪道挑流消能设施的平面型式可采用等宽式扩散式收缩式挑流鼻坎可选用连续式差动式和各种异型鼻坎等。
面流消能可用于下游尾水大于跃后水深且水位变幅不大河床及两岸在一定范围内有较高的抗冲能力或有排冰要求的枢纽，但本工程中下游水位不稳定，故不选用。
消力戽或戽式消能工可用于下游水深大于跃后水深下游河床及两岸有一定抗冲能力的枢纽有排泄漂浮物要求时不宜采用消力戽下游宜设置导墙。
根据资料以及下游情况选择挑流消能，挑流消能可大大减少工程量。
反弧半径的计算
通过查天然河道水位与流量关系图，可估算出下游水位约为。
工程中一般取坎底高程等于或略高于下游水位的1～2米。
以坎底最低点为基准面,高程为1395m 。
h c 为校核洪水位时反弧最低点处的水深，h 为最低点到底面的高程； h c 用迭代公式计算，以坎底为基准面计算。
)
(201ci ci h E g q
h -⨯=
+ϕ (C-4)
其中φ取 ，P 2=－1385=
3/1324
313s m B Q q ===
,E 0= P 2+H w -h=+－10= 解得h c =
反弧半径取4～10h ，则R 的范围是2m ～5m 之间。
反弧段流速大，反弧半径也宜选用较大值。
长江科学院曾提出影响自由挑射的最小反弧半径Fr
h
R 23min =,式中h 为挑坎上的水深，Fr 为挑坎上的弗劳德数，Fr=v/gh
坎上的流速可根据水力学公式，
2
2
02ϕg V h E c +
=
(C-5)
代入数据得
=＋2
2
95.08.92⨯⨯V
得V=28m/s 计算可知 Fr=12,R min =1m 。
实际工程反弧半径R 的取值范围，远远超过R=(4～10)h 的限度。
有人根据
国内外60个工程资料，针对影响反弧半径的主要因素进行优化，提出反弧半径
的经验公式为h Fr R 23
3
2
=，计算得R=，在此取半径为14m 。
挑流消能计算
基本资料：
挑角θ=20°； 下泄流量Q=313m3/s ；
上游水位高程； 下游水位高程；
下游河床高程1385 m ； 挑坎的坎顶高程 m;
为了减小冲深，以选取15°～20°的小挑角为好，对于一般非深水河槽，可采用20°～30°。
射流挑距的计算 由公式
L =
(C-5)
式中 L ——水舌抛距，m ；
V c ——坎顶水面流速，m/s ，按鼻坎处平均流速υ 的倍计，即 V c = ν =
φ12gS （S 1为水库水位至坎顶的落差，根据几何关系，得坎顶的高程为， V c =s 。
）
θ——应是射流与水平的夹角，一般取为鼻坎挑射角。
h 1 ——是坎顶垂直方向水深，单位m 。
h 2是坎顶至河床面高差，单位m 。
根据几何关系，坎顶的高程为,h2为=
代入数据得
8
.9)6.1020cos 5.0(8.9220sin 5.3020cos 5.3020cos 20sin 5.30222+︒⨯⨯⨯+︒︒⨯+︒︒=
L =83m
冲坑深度计算
由公式（岩石河床） 25.05.0··H q k t k
= (C-6)
式中： t k —水垫厚度，自水面算至坑底，m ；
q —单宽流量，m 3/（s ·m ）； H —上下游水位差，m ；
k —冲刷系数，由于坝址处基岩完整、坚硬，河流基本下切至新鲜岩面的地质情况的综合评定，k=。
由已知数据求得 h t =(1393-1385)m=8m a=（）m=
q=Q/b=313/26=12m/s 冲刷坑深度
25.05.0H q k t k ⨯⨯=
=×× =10m
由《SL319-2005 混凝土重力坝设计规范》 挑流消能的安全挑距，应不影响坝趾基岩稳定。
冲坑最低点距坝趾的距离应大于倍坑深。
由计算结果L=83m>×10=25m,故满足要求。