附录一泄水建筑物水力设计计算公式讲述.doc

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 1.850 3∶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%； j——孔口收缩断面上的流速系数，一般取j=0.96；若孔前设有检修闸门槽时取j=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2 Hs/Hzmax 0.75 0.775 0.80 0.825 最大负压值(m) 0.5Hs 0.45Hs 0.4Hs 0.35Hs Hs/ 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3 Hz/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。 2.孔口泄流按下式计算： (附4) 式中 Ak——出口处的面积，m2； Hz——自由泄流时为孔口中心处的作用水头，m；淹没泄流时为上下游水位差； m——孔口或管道的流量系数，初设时对设有胸墙的堰顶高孔，当(D为孔口高，m)时取m=0.74～0.82；对深孔取m=0.83～0.93；当为有压流时，m值必须计算沿程及局部水头损失后确定。 三、挑流消能 1.水舌抛距按水舌外缘计算(参照附图3)，其估算公式如下： (附5) 式中 L——水舌抛距，m； v1——坎顶水面流速，m/s，按鼻坎处平均流速v的1.1倍计，即(H0为水库水位至坎顶的落差，m)； q——鼻坎的挑角，°； h1——坎顶垂直方向水深，m，h1=hcosq (h为坎顶平均水深，m)； h2——坎顶至河床面高差，m，如冲坑已经形成，作为计算冲坑进一步发展时，可算至坑底； j——堰面流速系数。 附图3 —最大冲坑深度，由河床面算至坑底m ? 2.最大冲坑水垫厚度按下式估算： (附6) 式中 tK——水垫厚度，自水面算至坑底，m； q——单宽流量，m3/s/m； H——上下游水位差，m； a——冲坑系数，坚硬完整的基岩a=0.9～1.2；坚硬但完整性较差的基岩a=1.2～1.5；软弱破碎，裂隙发育的基岩a=1.