水力实训报告

杨凌职业技术学院水利工程学院

工程水力计算综合实训报告书 

专业班级：水建10079班

    姓    名：许   宪   明

学    号：10020137943

指导老师：张   春   娟

完成时间：2011.12.12

一．溢流坝下游河槽水力计算

由“基本资料”可知，溢流坝坝址处附近河段较为顺直，河槽按矩形断面计算。河道的比降为0.001，糙率n为0.04，河槽宽度b为52m，河槽深度为9.62m,河槽的设计流量按五十年一遇的设计洪水位435.00m对应的下泄流量设计，即Q为1250.00/s   ；坝址处下游河底的高程均为405.0m.

1.计算水库在设计洪水位（五十年一遇）即下泄流量为      Q=1250.00/s时河槽正常水深的计算.

河槽正常水深应按明渠均匀流计算，对矩形断面各水力要素为：

    过水断面面积：   A=bh

    过水断面湿周:    X=b+2h

    水力半径：     R=    谢才系数：    C=

    断面平均流速：   V=C

    河槽流量：       Q=AC

根据上述公式，河道正常水深h ,计算结果如表1所示。

水库设计洪水位时，正常水深h试算表（单位：m） 

          ▽=河槽底高程+h =405+8.71=413.71（m）

2.计算水库在校核洪水位（百年一遇）即下泄流量为Q=1400.00   /s时河槽正常水深的计算.

河槽这一正常水深h,要求采用迭代法，即由上述各式解得正常水深h的迭代为：   

             h =()

    当Q=1400/s时，根据上述公式可求河槽水深h ,计算如表2所示。

            表2  水库校核洪水水位计算表

3.计算并绘制溢流坝下游河槽的“水位-流量”关系曲线计算表

表3

        7.5m 为正常蓄水位时坝下游河槽水深和下泄流量；

        8.71m为水库设计洪水位时坝下游河槽水深和下泄流量；

        9.39m为百年一遇校核洪水位的河槽水深和下泄流量。

二、确定溢流堰的堰顶高程；设计溢流坝剖面

    根据“资料”，五十年一遇的设计洪水量为溢流坝的设计流量，即Q 为1250.00/s  .其对应的设计洪水位为435.00m.溢流坝按实用堰流计算，并采用WES型实用堰剖面.

 1、确定溢流坝坝顶高程

已知溢流坝共设5孔，每孔净宽为8m,闸墩头部采用半圆形，墩厚为2m.边墩采用圆弧形，其宽度为1m.堰顶设置平板闸门控制流量。

1计算堰上设计水头H

 堰上全水头H        H=()

H= =6.52(m)      

2计算溢流坝坝顶高程

查图7.9得圆弧形边墩的形状系数=0.7，查表7.2得半圆形闸墩的形状系数=0.45，带入式子：

=1-0.2

又因按计算代入上式：

=1-0.2=0.922

将求得的近似值代入求H：

         H=

近似按矩形计算上游过水断面面积：

            52×(435-405)=1560()

则堰的设计水头H：

溢流坝坝顶高程：

坝顶高程=堰上设计洪水位- H

              =435-6.117=428.88(m)

校核：   上游堰高   

         因为  ,故为高堰，，行近流是水头可略去；所以堰为自由出流。

2、设计溢流坝剖面   

  按“资料”溢流坝采用WES剖面，如图  所示，堰的剖面上游垂直段AB、堰顶段BC、下游斜坡段CD和反弧段DE组成。

1下游斜坡段CD的坡度为1：md通常md=0.7～0.6,即在=55°～59°

堰顶O点上游三圆弧的半径及其水平坐标值为：

     R1=0.5 H=0.5×6.117=3.06

     X1=-0.175 ×6.117=-1.07m

     R2=0.2×6.117=1.22m

     X2=-0.276×6.117=-1.69m

     R3=0.04×6.117=0.24m

     X3=-0.2818×6.117=-1.72m

O点下游的曲线方程为： 

按上式计算曲线坐标如表4所示，下游OC曲线坐标计算表:

表4

对堰面曲线求一阶导数： 

堰下游反弧半径r按下式计算：

     r =(0.25～0.5)( H+)

上下游水位差=435-（405+8.71）=21.29（m）

     r =（0.25～0.5）（6.117+21.29）

       =6.852m～13.7035m

r 取8m，即r =8m.

反弧曲线的上端与直线CD相切于D点，下端与河床相切于E点、D点，E点及反弧曲线圆心O点坐标，可用下面的分析法确定反弧曲线圆心O点：

为堰高， =23.88m.则：

所以 反弧曲线圆心O点的坐标为（25.569,15.88）

 E点坐标: 

D点坐标： 

根据上述计算结果，可绘得堰剖面曲线如图所示：

三、确定水库的校核洪水位；计算水库在正常蓄水位、防洪水位时的过堰流量；绘制水库（堰上）的“水位～流量”关系曲线.

   1、确定水库的校核洪水位

      计算堰上水头H  

         H=()

         =1-0.2

假定﹥1.33，则取H=H.

先假设=0.9，先取m=,假定为自由出流.

  验算： 

        H=()=6.609（m）  

   校核洪水位=堰顶高程+堰上水头=428.88+6.609=435.4（m）    

  ,故此堰为高堰。因下游水位比堰顶低     ，故满足自由出流条件。

2、求正常蓄水位时的下泄流量:

堰上水头H=434.2-428.88=5.32(m)

=1-0.2      

， 

，因下游水位比堰顶低，故满足自由出流条件。

3、求防洪水位时的下泄流量：

      堰上水头H=432-428.88=3.12(m)

=1-0.2

，     

又∵，因下游水位比堰顶低，

故满足自由出流条件。

4、绘制水库（堰上）“水位～流量”关系曲线：

表5        水库（堰上）“水位～流量”关系曲线坐标表         

五、计算水库在正常蓄水位闸门关闭的情况下，每米宽溢流坝段上所受的静水总压力：

1、由资料可得：正常蓄水位为434.2m,堰上水头    h1=5.32,b=1m,堰高h=23.88m,     h2=正常蓄水位-堰底高程=434.2-405=29.2m

2、在溢流坝剖面图上绘制坝的静水压力分布图，即其为梯形。

压力中心D至上游河底距离为： 

3、静水总压力的方向垂直指向溢流坝坝面