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WES堰设计计算
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工程名称:
XXXXXXX溢洪道工程
计算时间:
设计依据
《溢洪道设计规范》(SL253-2002)
基本资料
建筑物级别:
4级
溢流堰净宽B=
m
堰后泄槽宽B泄=
上游校核洪水位
(P=0.1%)
Z1=
校核洪水标准下泄流量Q校=
m3/s
上游设计洪水位
(P=1%)
Z2=
设计洪水标准下泄流量Q设=
消能防冲标准水位
(P=3.33%)
Z3=
消能防冲标准下泄流量Q消=
设计堰顶高程Z4=
上游引渠底板高程Z5=
与堰下游反弧面相接的泄槽纵坡i=
溢流堰共分
孔,中墩厚度d=
校核流量下的堰上水头Hmax=
上游堰高P1=
堰面曲线选择
(1)根据规范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。
(2)按规范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。
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)简图如下:
下游堰面曲线计算
取堰面曲线定型设计水头Hd=
Hmax
=
1.33Hd=
P1/Hd=
1.0,取k=
由于上游堰面铅直,即△y╱△x=3∶0,故取n=
将数据代入
,即得下游堰面曲线方程:
x1.85=
幂曲线末端端点计算
设计幂曲线末端端点切线坡率m=
对堰面幂曲线一阶求导得:dy/dx=
由1/m=dy/dx得幂曲线末端点A点坐标:
Xa=
Ya=
A点高程=
堰顶下游幂曲线坐标表
X
Y
上游堰面三圆弧曲线计算
堰顶O点上游三圆弧半径R及端点X坐标计算表
Hd
第一段圆弧
第二段圆弧
第三段圆弧
X1=-0.175Hd
R1=0.5Hd
X1=-0.276Hd
R1=0.2Hd
X1=-0.282Hd
R1=0.04Hd
溢流堰幂曲线下游特征点坐标计算
①计算简图中B点坐标(Xb,Yb)按下式计算:
Xb=Xa+L1
Yb=Ya+L1/m
式中:L1为A、B点间水平距离
设计幂曲线末端
接直线段
即L1=
m,则B点座标为:
Xb=
Yb=
B点高程=
②反弧末端C点坐标(Xc,Yc)及圆心O2点坐标(Xo,Yo)按下式计算:
Xo=Xb+Rsin[ATAN(1/m)]
Yo=Yb-Rcos[ATAN(1/m)]
Xc=Xo-Rsin[ASIN(i)]
Yc=Yo+Rcos[ASIN(i)]
式中:
m…幂曲线末端切线坡率(或直线段坡率),m=
R…反弧半径,根据规范3.3.8条,取3~6倍反弧最低点最大水深,流速大时取大值,初取R=
i…与反弧面相接的泄槽纵坡,本工程i=
反弧曲面末端端点C及其圆心O2点坐标计算表
R
i
Xb
Yb
Xo
Yo
Xc
Yc
反弧低点(C)高程Z6=
反弧圆心O2点高程=
③反弧半径R复核:
堰后泄槽为矩形断面,反弧低点临界水深hk及临界底坡ik按下式求取:
Ak=Bkhk
χk=Bk+2hk
Rk=Ak/χk
q…泄槽单宽流量,m3/s.m
α…动能修正系数,取
g…重力加速度,g=9.81
Bk…泄槽宽度,m
Ak…临界水深断面面积,m2
χk…临界水深断面湿周,m;
Rk…临界水深断面水力半径,m
Ck…谢才系数;
n…糙率,可按表A.7查取,本工程取n=
临界底坡ik和临界水深hk计算表
Q
Bk
q
n
Ak
χk
Rk
Ck
hk
ik
ik,反弧低点收缩断面水深h1
hk,
h1按规范A.3.1-3式计算:
h1=q/φ√2g(H0-h1cosθ)
q…计算断面单宽流量,m3/s.m
H0…计算断面渠底以上总水头,H0=H+v2/g,本工程行近流速v=
m3/s,H0=
θ…泄槽底坡坡角,cosθ=
φ…计算断面流速系数,取0.95
h1试算表
h1
q/φ√2g(H0-h1cosθ)
h1=
计算断面流速v1=q/h1=
根据规范3.3.8条,反弧半径R应为h1的3~6倍,即
按《水力计算手册》式(3-2-2)计算的反弧半径:
H…堰前水头,m
v…堰址处流速,即v1,m3/s
计算得:
x=
R=
泄流能力校核
开敞WES型实用堰的泄流能力按规范A.2.1-1式计算:
Q=cmεσεsB√2gH03/2
ε=1-0.2[ξK+(n-1)ξ0]H0/nb
(适用于H0/b≤1.0,当H0/b>1.0时,H0/b仍取值1.0)
Q…流量,m3/s
B…溢流堰总净宽,m,B=nb
b…单孔宽度,m
n…闸孔数目
H0…计入行近流速的堰上总水头,m,H0=H+v2/2g
g…重力加速度,m/s2
m…二维
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