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底流消能水力计算书
项目名称_____________日 期_____________
设 计 者_____________校 对 者_____________
一、示意图:
二、基本资料:
1.国家规范:
《水闸设计规范》(SL 265-2016),以下简称《闸规》
《溢洪道设计规范》(SL 253-2018)
《水工建筑物荷载设计规范》(SL 744-2016)
2.参考书目:
中国水利水电出版社《水力计算手册》(武汉水利电力学院编)
中国水利水电出版社《水闸》(陈宝华、张世儒编)
中国水利水电出版社《水工设计手册》(华东水利学院主编)
3.输入参数:
消力池型式: 尾坎式消力池
建筑物泄流型式: 平板闸门平底闸孔出流
上游渠底高程E上游渠底 = 47.000m
下游渠底高程E下游渠底 = 44.000m
消力池首端宽度b1 = 30.000m
消力池末端宽度b2 = 30.000m
上游河道底部宽度B = 55.00m
上游河道两岸坡比m1(1:) = 2.00
水流的动能校正系数α = 1.000
收缩断面处流速系数φ = 0.950
坎后收缩断面处流速系数φ = 0.950
过坎水流流量系数m = 0.420
水跃淹没系数σo = 1.050
消力池前段斜坡段坡比m2(1:) = 0.000
水跃长度校正系数β = 0.750
消力池底板计算系数k1 = 0.200
消力池底板安全系数k2 = 1.300
消力池底板的饱和重度γb = 42.000kN/m3
脉动压强系数Kp = 0.050
海漫长度计算系数Ks: 10.000
河床土质允许不冲流速[vo] = 1.000m/s
水位流量的组数: 1
序号
过闸流量
上游水位
下游水位
扬压力
单位
m3/s
m
m
kPa
1
2500.0
61.4
52.5
85.0
三、计算过程:
1.计算公式:
判断水跃型式的条件:
跃后水深hc>下游水深hs,远离式水跃
跃后水深hc=下游水深hs,临界水跃
跃后水深hc<下游水深hs,淹没式水跃
收缩断面水深hc的计算公式为:
hc3-To×hc2+α×q2/(2×g×φ2)=0 《闸规》式B.1.1-3
矩形断面扩散渠槽自由水跃的跃后水深c计算公式为:
hc=hc/2×{[1+(8×α×q2)/(g×hc3)]0.5-1}×(b1/b2)0.25 《闸规》式B.1.1-2
坎高c的计算公式为:
c=σo×hc+q2/[2×g×(σo*hc)2]-{q/[σs×m×(2×g)0.5]}2/3 《水力计算手册》式4-2-9
式中:σs —— 坎的淹没系数,可由《水力计算手册》表4-2-2查得;
消力池长度Lsj计算公式为:
Lsj=Ls+β×Lj 《闸规》式B.1.2-1
Lj=6.9×(hc-hc) 《闸规》式B.1.2-2
式中:Lsj —— 消力池长度(m);
Ls —— 消力池斜坡段水平投影长度(m);
β —— 水跃长度校正系数,可采用0.7~0.8;
Lj —— 水跃长度(m)。
消力池底板厚度可根据抗冲和抗浮要求,按下式计算:
抗冲:t=k1×(q×ΔH0.5)0.5 《闸规》式B.1.3-1
抗浮:t=k2×(U-γ×hd±Pm)/γb 《闸规》式B.1.3-2
Pm=3.0Kpρwv2/2 《水工建筑物荷载设计规范》式7.5.2
式中:t —— 消力池底板始端厚度(m);
ΔH —— 闸孔泄水时的上、下游水位差(m);
k1 —— 消力池底板计算系数,可采用O.15~0.20;
k2 —— 消力池底板安全系数,可采用1.1~1.3;
U —— 作用在消力池底板底面的扬压力(kPa);
γ —— 水的重力密度,取9.81(kN/m3);
hd —— 消力池内水深(m);
Pm —— 作用在消力池底板上的脉动压力(kPa),其值可取跃前收缩断面流速水头值的5%; 计算消力池底板前半部的脉动压力时取“+”号,计算消力池底板后半部的脉动压力时取“-”号;
ρw —— 水的密度,取1.0(103kg/m3)。
γb —— 消力池底板的饱和容重(kN/m3)。
(qs×ΔH0.5)0.5=1~9,且消能扩散良好时,海漫长度按下式计算:
Lp=Ks×(qs×ΔH0.5)0.5 《闸规》式B.2.1
式中:Lp —— 海漫长度(m);
qs —— 消力池末端单宽流量(m3/s/m);
Ks —— 海漫长度计算系数,可
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