放水涵洞水利计算说明书

放水洞的水力计算

1、闸孔出流计算

根据闸孔出流公式计算闸门开度：

02gH be Q μ=

式中：Q ——下泄流量，为2.0m 3/s ；

μ——闸孔出流流量系数，0

2

21H e

ε?εμ-=其中ψ取0.95；ε2取0.62；

b ——闸孔宽度，为1.2m ； e ——闸门开度；

H 0——闸前水头，为13.02m ；

试算得闸门开度e=0.181m 时，下泄流量为2.0 m 3/s 。 （1）涵洞临界底坡

s m B Q q 367.12

.12

===

66.08

.967.1*132

==k h

m x k 52.22.1266.0=+?=

79.02.166.0=?=k A 2m

m R k 31.052

.279

.0==

95.543.0015

.0161

=?=k C m

0068.031

.095.5479.022

22

=??=k i 0068.001.0=>=k i i

根据计算结果，涵洞纵坡大于临界底坡，涵洞为陡坡，按短洞考虑。 （2）涵洞正常水深

涵洞正常水深计算公式如下：

oi

oi

oitH

h b

m h m b i b nQ h +++=1)121()(5

22

5

3

涵洞的过水流量Q=2 m3/s,涵洞底板宽度b 本工程取1.2m 。由以上已知条件可求得: h0=0.57m 。

（3）闸孔收缩断面水深计算

计算公式：hc=e ε=0.62*0.18=0.12m

式中： hc ──闸孔收缩断面水深；

e ──闸门开度,为0.18m ；

ε——垂直收缩系数，0.62。

（4）涵洞水面线计算

涵洞水面线计算按明渠水面线计算方法计算，采用分段求和法计算。由于hc ＜h0＜hk ，故洞内水面线型式为c 2型壅水曲线。。因此水面线应从起始端开始向下游计算。基本公式如下： 计算结果见表4-9

l g v h J i l g v h g v h i i i i ?????

??+?=

-=?????

??+-???? ??+++22222112

（5）波动及掺气水深计算

深孔闸后洞内无压流的流速很大，一般都要考虑因水流掺气而增加的水深，已得到设计涵洞的高度。涵洞掺气水流不同于溢流坝和陡槽的掺气水流，其特点是涵洞的底坡较缓，水深较大，沿程壅高。试验得出对矩形断面的涵洞掺气水流进行估算的经验公式为

gR

v h h 2

00081.077.1lg +=?-

式中：h0—掺气后的水深；

h 、v 、R —未掺气水深、流速、水力半径；

△=表面的绝对粗糙度，对糙率n=0.015的混凝土，取0.002m ； 计算结果见表4-10

3

2 泄流能力计算

（1）当闸门全开时，计算放水涵洞在不同工况下的泄流能力； 放水涵洞为有压状态时，其泄流能力按有压流计算公式为：

式中：μ—流量系数；对有压流情况，流量系数受进口体形、各种局部水头损失 以及沿程水头损失的影响，可由下式计算：

式中：ζi ——各种局部水头损失系数； ∑ζ=ζ

进口

+ζ

闸槽

=0.30+0.30=0.60

L ——放水涵洞长度；L=54.90m ，

R ——过水断面的水力半径，

C ——谢才系数。

()

p h T g Q -=02μ???

?

??++=

∑

R C gL i 2211

ξμ08.5143.0012

.0116161=?==R n C

ω——底孔过水断面面积，m 2；

T0——从底孔出口底板算起的上游水头；

hp ——隧洞出口断面水流的平均单位势能；hp=0.5*D*2=1.5, 不同工况计算结果见表1-1

表1-1 水位－涵洞下泄流量关系表

（2）当闸门局部开启时，呈闸下出流，放水涵洞的过流量可由闸孔自由出流公式计算：

式中 Q —放水涵洞不同水位下泄洪量，m 3/s ；

ω—涵洞过水断面面积，m 2；

H —从闸孔底板高程算起的水库正常蓄水位下的水深， m ； ε—工作闸门垂直收缩系数；

e 、B —分别为闸孔开启高度和水流收缩断面处的底宽； μ—短管有压段的流量系数，μ＝φε， φ—流速系数，取0.97； i —涵洞纵坡（

i=0.01）。 闸孔出流计算结果（见表2-2～2-4）。

表2-2 有压段（校核洪水位440.29m 下泄）闸孔出流计算表

80

.15.12.1ω=?=)

ε-(2μe H g Be Q =

表2-3 有压段（设计洪水位439.20m下泄）闸孔出流计算表

表2-4 有压段（正常蓄水位440.72m下泄）闸孔出流计算表