水利拦河坝设计报告
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d
规范》A.1.1 中 Hd——堰面曲线定型设计水头[对于上游堰高 P1≥1.33 Hd 的高堰，取 Hd=(0.75～0.95) Hmax]故为高堰，又因为下游水位低于 堰顶高程，故拦河坝为自由出流， Q 闸+Q 溢=70+36.198=106.198 m³ /s，略大于百年一遇洪水过流量 100 m³ /s，故泄流量也足要求，即 假定均符合规范要求。 3.4、上游堰面三圆弧曲线计算 设定拦河坝上游堰头为三圆弧,上游面铅直，根据表 A.1.1 及图 A.1.2-2 确定： 0.282 Hd=0.482 R1=0.5 Hd=0.855 3.5、下游堰面曲线计算 拦河坝堰顶下游堰面采用 WES 幂曲线方程式控制：
h2 h1 2 1 8Fr1 1 2
（A.5.1-1） （A.5.1-2） （A.5.3-1）
Fr1 v1
gh1
d h2 ht Z
Z Q2 2 gb2 1 1 2 2 2 h h2 2 t
（A.5.3-2）
P1
k H d =2.5/1.9=1.316＞1， 值见表 A.1.1；
则有： k =2， n =1.85，代入 X n kHd n1 y 得： X 1.85 3.157y ，对堰 面曲线一阶求导得：
dy dx 0.586 X 0.85
设计幂曲线末端端点切线坡率 m=1， 则有 11
H 0 ——起始计算断面渠底及以上总水头，m；
——泄槽底坡坡角，取 =18 ；
——起始计算断面流速系数，取 0.95。
o
用试算法求解上式得： h1 =0.997； 校核：R=3 位于 3 h1 ～6 h1 （2.403～4.806）之间，满足溢洪道设 计 SL253-2000 规范》3.5.2。 本工程消力池型式采用等宽距矩形下挖式消力池，根据《溢洪道 设计 SL253-2000 规范》公式如下计算：
拦河坝设计
1、基本情况
龙之昇拦河坝所在河道流域面积为 5km2，根据实际地形踏勘拦 河坝选址处河道宽 15m，河底高程为 35.5m， 拟定拦河坝坝顶高程 为 39m 即坝高 3.5m，溢流段（拦河坝宽）12.5m，在非溢流段即拦河 坝右端布置一道泄洪冲砂闸，冲砂与泄洪兼用，闸门底宽 2.5m，高 3.5m。
180 曲线圆心 O 点坐标为： X 0 X a P2 Ya tan R cot 2
Y0 P2 R
求得：曲线圆心 O 点坐标为： X 0 =4.60， Y0 =-0.5; B 点坐标为: X B X 0 R sin
YB Y0 Rsoc
当 Hd 取值 1.71 时，由公式（A.2.1-1）求得 Q 溢=70 m³ /s 3.3、泄洪冲砂闸过流量计算 参照《水闸设计规范》 （SL265-2001）第 A.0.3 条，参照拦河坝 坝前水位，按平底闸、孔口出流公式计算单孔冲砂闸能通过的流量。 计算公式如下：
Q ' he B0 2 g H 0
3.6、反弧半径及挑角的确定 拦河坝下游反弧半径 r 按下式计算
R 0.25 ~ 0.5H d Z max
式中： Z max ——上下游水位差，m， Z max =39+1.90-36.5=4.40 ； 故： R =(0.25～0.5)（1.90+4.40) =1.575～3.15 取 R =3m 反弧曲线的上端直线 AB 相切与 B 点，下端与河床相切与 C 点， 通过 B 点 、C 点及反弧曲线圆形 O 点的坐标，可用作图法及分析法 确定： ，
2、水文计算
根据河道测量，得出河道坡降为 6.64‰，依据瞬时洪水计算法， 得出该河道百年一遇洪水流量为 100m3/s。
3、工程设计
3.1、堰面的曲线选择 根据《溢洪道设计 SL253-2000 规范》2.3.3 条，控制堰的型式应 根据地形、地质条件、水利条件、运用要求，通过技术经济综合比较 选定。堰型可选用开敞式或带胸墙孔口式的实用堰，宽顶堰、驼峰堰 的等型式。开敞式溢流堰有较大的超泄能力，宜优先选用。本工程选 用开敞式实用堰。 根据《溢洪道设计 SL253-2000 规范》3.3.1 条，采用开敞式实用 堰时，堰顶下游堰面宜优先采用 WES 型幂曲线，堰顶上游堰头可采 用双圆弧、三圆弧或椭圆曲线
L 9.5 F r 1 h1
6
Lk 0.8L
t K1 q H '
（A.5.3-3）
L p K s q s H '
式中:d——池深，m； σ——水跃淹没度，可取 σ=1.05; h2——池中发生临界水跃时的跃后水深，m； Fr1——弗劳德数； v1——断面流速，m/s； ht——消力池出口下游水深，m； △Z——消力池尾部出口水面跌落，m； Q——流量，m3/s； q——起始计算断面单宽流量,m3/(s· m)； b——消力池宽度 φ——消力池出口段流速系数，可取 0.95； L——自由水跃的长度 t——消力池地板厚度 △H——泄水时上下游水位差 K1——消力池底板计算系数，取 0.175； Lp——海曼长度，m； qs——消力池末端单宽流量,m3/(s· m) Ks——海曼长度计算系数面，对于中砂、粗砂取 12。 求得：Fr=2.85，h2=2.85， d=-0.26-1=-1.04 , Lk=11.8m，t=0.787m
5
求得：B 点坐标为： X B =2.48， YB =1.62 C 点坐标为: X C = X 0 =4.60
YC P 1 Y0 =2.5
3.7、消能防冲设计 依据《溢洪道设计 SL253-2000 规范》公式 A.3.1-3
h1 q
2 g H 0 h1 soc
式中： q ——起始计算断面单宽流量，m3/(s· m)
2 3
用试算法求解上式得： H 0 =1.90 本 次工 程设 计中， 通过 水文 计算已 知 洪 峰流 量 Q =100 m3/s,
J
=6.64‰，设定此时水位为校核流量下的堰上水头 H max ，计算校核洪
水位 H max = H 0 =1.90。 本次工程中拦河坝的堰面曲线定型设计水头设计为
H d 0.9H max 1.71。
3 2
式中： B0 ——闸孔净宽（m）
Q ——过闸流量（m³ /s）
H 0 ——计入行近流速水头的堰上水深（m）
g ——重力加速度，可采用
9.81（m/s² ）
3
——堰流流量系数
he ——孔口高度，取 3.0m
' ——淹没系数
求得：Q 闸=36.198 m³ /s 校核：P1 H =3.5/1.71=2.05＞1.33， 满足 《溢洪道设计 SL253-2000
7
消力池尺寸取整为：长 12m，宽 15m，池深 1.3m，底板厚 0.8m
8
——闸墩侧收缩系数；
0 ——中墩形状系数，与闸墩头伸出上游堰面距离及淹
没度 H s H 有关，可查表 A.2.1-3，中墩形状见图
0
A.2.1-1； 本次工程设计中，对于 WES 剖面，先假定 P1 H 1.33 为高堰， d 则 a0 v0 2 g 0 ， H 0 H 1 ，查表 A.2.1-1 得 m =0.494，设计拦河坝为自 d
dy
dx
1. 0.586 X 0.85
求得：幂曲线末端点 A 点坐标：Xa=1.88，Ya=1.02。 堰顶下游幂曲线坐标表
X Y 0.00 0 0.50 0.088 0.80 0.21 1.00 0.317 1.20 0.444 1.50 0.671 1.80 0.940 2.10 1.25 2.30 1479 1.88 1.02
2
2
由出流， s =1。查图 A.2.1-2 得边墩形状系数 k =0.7；计算侧收缩系 数：
1 0.2 0.7 H 0 12.5 1 0.0112H 0
当流量 Q =100 m3/s 时，得出
H 0 100 1 1 0.0112H 0 0.49412.5 4.43
1
本工程下游堰面选用 WES 幂曲线(按附录 A.1.1-1 式),上游堰头为 三圆弧，上游面铅直。 3.2、堰面曲线定型设计水头设计 依据开敞式 WES 型实用堰流计算公式
Q cm s B 2 2 gH 0
3
（A.2.1-1） （A.2.1-2）
1 0.2 k n 1 0 H 0 nb
式中： Q ——流量，m3/s;
B ——溢流堰总净宽，m，定义 B nb ；
b ——单孔宽度，m；
n ——闸孔数目；
H 0 —— 计 入 行 近 流 速 水 头 的 堰 上 总 水 头 ， m ，
H0 H V
2
2g
g ——重力加速度，m/s；
（当上游堰面为铅直时，c =1.0； c ——上游堰坡影响系数 当上游堰面倾斜时， c 值由表 A.2.1-2 查得） ；
X n kHd
n1
0.276Hd=0.472 R2=0.2 Hd=0.342
0.175Hd=0.299， R3=0.04 Hd=0.069，
y
（A.1.1-1）
式中： H d ——堰面曲线定型设计水头
X
来自百度文库
， y ——原点下游堰面曲线横、纵坐标；
n ——与上游堰坡有关的指数，见表 A.1.1;
4
k ——当
规范》A.1.1 中 Hd——堰面曲线定型设计水头[对于上游堰高 P1≥1.33 Hd 的高堰，取 Hd=(0.75～0.95) Hmax]故为高堰，又因为下游水位低于 堰顶高程，故拦河坝为自由出流， Q 闸+Q 溢=70+36.198=106.198 m³ /s，略大于百年一遇洪水过流量 100 m³ /s，故泄流量也足要求，即 假定均符合规范要求。 3.4、上游堰面三圆弧曲线计算 设定拦河坝上游堰头为三圆弧,上游面铅直，根据表 A.1.1 及图 A.1.2-2 确定： 0.282 Hd=0.482 R1=0.5 Hd=0.855 3.5、下游堰面曲线计算 拦河坝堰顶下游堰面采用 WES 幂曲线方程式控制：
h2 h1 2 1 8Fr1 1 2
（A.5.1-1） （A.5.1-2） （A.5.3-1）
Fr1 v1
gh1
d h2 ht Z
Z Q2 2 gb2 1 1 2 2 2 h h2 2 t
（A.5.3-2）
P1
k H d =2.5/1.9=1.316＞1， 值见表 A.1.1；
则有： k =2， n =1.85，代入 X n kHd n1 y 得： X 1.85 3.157y ，对堰 面曲线一阶求导得：
dy dx 0.586 X 0.85
设计幂曲线末端端点切线坡率 m=1， 则有 11
H 0 ——起始计算断面渠底及以上总水头，m；
——泄槽底坡坡角，取 =18 ；
——起始计算断面流速系数，取 0.95。
o
用试算法求解上式得： h1 =0.997； 校核：R=3 位于 3 h1 ～6 h1 （2.403～4.806）之间，满足溢洪道设 计 SL253-2000 规范》3.5.2。 本工程消力池型式采用等宽距矩形下挖式消力池，根据《溢洪道 设计 SL253-2000 规范》公式如下计算：
拦河坝设计
1、基本情况
龙之昇拦河坝所在河道流域面积为 5km2，根据实际地形踏勘拦 河坝选址处河道宽 15m，河底高程为 35.5m， 拟定拦河坝坝顶高程 为 39m 即坝高 3.5m，溢流段（拦河坝宽）12.5m，在非溢流段即拦河 坝右端布置一道泄洪冲砂闸，冲砂与泄洪兼用，闸门底宽 2.5m，高 3.5m。
180 曲线圆心 O 点坐标为： X 0 X a P2 Ya tan R cot 2
Y0 P2 R
求得：曲线圆心 O 点坐标为： X 0 =4.60， Y0 =-0.5; B 点坐标为: X B X 0 R sin
YB Y0 Rsoc
当 Hd 取值 1.71 时，由公式（A.2.1-1）求得 Q 溢=70 m³ /s 3.3、泄洪冲砂闸过流量计算 参照《水闸设计规范》 （SL265-2001）第 A.0.3 条，参照拦河坝 坝前水位，按平底闸、孔口出流公式计算单孔冲砂闸能通过的流量。 计算公式如下：
Q ' he B0 2 g H 0
3.6、反弧半径及挑角的确定 拦河坝下游反弧半径 r 按下式计算
R 0.25 ~ 0.5H d Z max
式中： Z max ——上下游水位差，m， Z max =39+1.90-36.5=4.40 ； 故： R =(0.25～0.5)（1.90+4.40) =1.575～3.15 取 R =3m 反弧曲线的上端直线 AB 相切与 B 点，下端与河床相切与 C 点， 通过 B 点 、C 点及反弧曲线圆形 O 点的坐标，可用作图法及分析法 确定： ，
2、水文计算
根据河道测量，得出河道坡降为 6.64‰，依据瞬时洪水计算法， 得出该河道百年一遇洪水流量为 100m3/s。
3、工程设计
3.1、堰面的曲线选择 根据《溢洪道设计 SL253-2000 规范》2.3.3 条，控制堰的型式应 根据地形、地质条件、水利条件、运用要求，通过技术经济综合比较 选定。堰型可选用开敞式或带胸墙孔口式的实用堰，宽顶堰、驼峰堰 的等型式。开敞式溢流堰有较大的超泄能力，宜优先选用。本工程选 用开敞式实用堰。 根据《溢洪道设计 SL253-2000 规范》3.3.1 条，采用开敞式实用 堰时，堰顶下游堰面宜优先采用 WES 型幂曲线，堰顶上游堰头可采 用双圆弧、三圆弧或椭圆曲线
L 9.5 F r 1 h1
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Lk 0.8L
t K1 q H '
（A.5.3-3）
L p K s q s H '
式中:d——池深，m； σ——水跃淹没度，可取 σ=1.05; h2——池中发生临界水跃时的跃后水深，m； Fr1——弗劳德数； v1——断面流速，m/s； ht——消力池出口下游水深，m； △Z——消力池尾部出口水面跌落，m； Q——流量，m3/s； q——起始计算断面单宽流量,m3/(s· m)； b——消力池宽度 φ——消力池出口段流速系数，可取 0.95； L——自由水跃的长度 t——消力池地板厚度 △H——泄水时上下游水位差 K1——消力池底板计算系数，取 0.175； Lp——海曼长度，m； qs——消力池末端单宽流量,m3/(s· m) Ks——海曼长度计算系数面，对于中砂、粗砂取 12。 求得：Fr=2.85，h2=2.85， d=-0.26-1=-1.04 , Lk=11.8m，t=0.787m
5
求得：B 点坐标为： X B =2.48， YB =1.62 C 点坐标为: X C = X 0 =4.60
YC P 1 Y0 =2.5
3.7、消能防冲设计 依据《溢洪道设计 SL253-2000 规范》公式 A.3.1-3
h1 q
2 g H 0 h1 soc
式中： q ——起始计算断面单宽流量，m3/(s· m)
2 3
用试算法求解上式得： H 0 =1.90 本 次工 程设 计中， 通过 水文 计算已 知 洪 峰流 量 Q =100 m3/s,
J
=6.64‰，设定此时水位为校核流量下的堰上水头 H max ，计算校核洪
水位 H max = H 0 =1.90。 本次工程中拦河坝的堰面曲线定型设计水头设计为
H d 0.9H max 1.71。
3 2
式中： B0 ——闸孔净宽（m）
Q ——过闸流量（m³ /s）
H 0 ——计入行近流速水头的堰上水深（m）
g ——重力加速度，可采用
9.81（m/s² ）
3
——堰流流量系数
he ——孔口高度，取 3.0m
' ——淹没系数
求得：Q 闸=36.198 m³ /s 校核：P1 H =3.5/1.71=2.05＞1.33， 满足 《溢洪道设计 SL253-2000
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消力池尺寸取整为：长 12m，宽 15m，池深 1.3m，底板厚 0.8m
8
——闸墩侧收缩系数；
0 ——中墩形状系数，与闸墩头伸出上游堰面距离及淹
没度 H s H 有关，可查表 A.2.1-3，中墩形状见图
0
A.2.1-1； 本次工程设计中，对于 WES 剖面，先假定 P1 H 1.33 为高堰， d 则 a0 v0 2 g 0 ， H 0 H 1 ，查表 A.2.1-1 得 m =0.494，设计拦河坝为自 d
dy
dx
1. 0.586 X 0.85
求得：幂曲线末端点 A 点坐标：Xa=1.88，Ya=1.02。 堰顶下游幂曲线坐标表
X Y 0.00 0 0.50 0.088 0.80 0.21 1.00 0.317 1.20 0.444 1.50 0.671 1.80 0.940 2.10 1.25 2.30 1479 1.88 1.02
2
2
由出流， s =1。查图 A.2.1-2 得边墩形状系数 k =0.7；计算侧收缩系 数：
1 0.2 0.7 H 0 12.5 1 0.0112H 0
当流量 Q =100 m3/s 时，得出
H 0 100 1 1 0.0112H 0 0.49412.5 4.43
1
本工程下游堰面选用 WES 幂曲线(按附录 A.1.1-1 式),上游堰头为 三圆弧，上游面铅直。 3.2、堰面曲线定型设计水头设计 依据开敞式 WES 型实用堰流计算公式
Q cm s B 2 2 gH 0
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（A.2.1-1） （A.2.1-2）
1 0.2 k n 1 0 H 0 nb
式中： Q ——流量，m3/s;
B ——溢流堰总净宽，m，定义 B nb ；
b ——单孔宽度，m；
n ——闸孔数目；
H 0 —— 计 入 行 近 流 速 水 头 的 堰 上 总 水 头 ， m ，
H0 H V
2
2g
g ——重力加速度，m/s；
（当上游堰面为铅直时，c =1.0； c ——上游堰坡影响系数 当上游堰面倾斜时， c 值由表 A.2.1-2 查得） ；
X n kHd
n1
0.276Hd=0.472 R2=0.2 Hd=0.342
0.175Hd=0.299， R3=0.04 Hd=0.069，
y
（A.1.1-1）
式中： H d ——堰面曲线定型设计水头
X
来自百度文库
， y ——原点下游堰面曲线横、纵坐标；
n ——与上游堰坡有关的指数，见表 A.1.1;
4
k ——当