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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 265-2001)
《溢洪道设计规范》(DL/T 5166-2002)
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: 挖深式消力池
建筑物泄流型式: 低堰
上游底部高程El = 1097.500m
下游底部高程 = 1072.500m
消力池首端宽度b1 = 20.000m
消力池末端宽度b2 = 20.000m
水流的动能校正系数α = 1.000
泄水建筑物下游收缩断面处流速系数: 0.950
消力池出流流速系数: 0.950
水跃安全系数σ = 1.050
上游行近流速V = 0.000m/s
消力池前段斜坡段坡比为: 1 : 0.000
自由水跃跃长计算系数: 6.900
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 = 25.000kN/m3
脉动压强系数: 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
96.0
1099.0
1073.5
1.0
三、计算过程:
1.检查闸下水流衔接状态:
判断水跃型式的条件:
跃后水深hc>下游水深ht,远离式水跃
跃后水深hc=下游水深ht,临界水跃
跃后水深hc<下游水深ht,淹没式水跃
收缩断面水深hc的计算公式为:
hc3-Eo×hc2+α×q2/(2×g×φ2)=0
按照《水闸设计规范》矩形断面扩散渠槽自由水跃的跃后水深计算公式:
hc=hc/2×{[1+(8×α×q2)/(g×hc3)]0.5-1}×(b1/b2)0.25
序号
设计流量
上游总水头
下游水深
hc
hc
单位
m3/s
m
m
m
m
1
96.0
26.500
1.000
0.223
4.485
2.计算消力池深度d:
消力池出口水面落差ΔZ计算公式为:
ΔZ=α×q2/(2×g×φ2×ht2)-α×q2/(2×g×σ2×hc2)
消力池深度d计算公式为:
d=σ×hc-ht-ΔZ
序号
单宽流量
Eo
hc
hc
ΔZ
d
单位
m3/s
m
m
m
m
m
1
4.8
26.500
0.212
4.598
1.251
2.578
当设计流量q=96.000m3/s,上游水位=1099.000m,下游水位=1073.500m时:
设计流量所对应的消力池深度为d = 2.578m
3.计算消力池池长:
自由水跃跃长Lj计算公式为:
Lj=6.900×(hc-hc)
消力池池长计算公式为:
L=Ls+β×Lj
序号
单宽流量
自由水跃跃长
消力池斜坡长
池长
单位
m3/s
m
m
m
1
4.8
30.264
0.000
22.698
当单宽流量q=4.800m3/s,上游水位=1099.000m,下游水位=1073.500m时:
所对应的消力池长度L = 22.698m
4.计算消力池底板厚度:
采用池深为2.578m,池长为22.698m计算底板厚度
满足抗冲要求底板厚度t的计算公式为:
t=k1×[(q×ΔH0.5]0.5
式中k1为底板计算系数,ΔH为上下游水位差
满足抗浮要求底板厚度t的计算公式为:
t=k2×(U-W±Pm)/γb
式中:k2为底板安全系数
U为作用在底板面的扬压力
Pm为作用在底板上的脉动压力,计算底板前半部时取“+”号,
计算底板后半部时取“-”号
γb为底板的饱和重度
序号
扬压力
水重
脉动压力
抗冲厚度
抗浮厚度
单位
kPa
kPa
kPa
m
m
1
1.0
23.597
29.512
0.985
0.360
当设计流量q=96.000m3/s,上游水位=1099.000m,下游水位=1073.500m时:
消力池底板首端所需最大厚度t=0.985m
末端厚度一般取首端厚度的一半为t=t/2=0.492m0.5m
消力池末端厚度取
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