泄洪洞流量压坡线实训指导.docx

水力分析与计算

水力分析与计算

职业教育水利水电建筑工程专业

《水力分析与计算》

泄洪洞流量及压坡线计算实训指导

《水力分析与计算》项目组

2015年3月

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1-

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1.基本资料

段村水利枢纽工程位于颖河上游登封县境内。控制流域面积94.1km2。根据水能计算，该枢纽死水位348m，最高兴利水位360.52m，相应库容1423.07×104m3。设计洪水位按50年一遇为363.62m，相应库容1998.36×104m3，溢洪道泄洪量540m3/s，泄洪洞泄洪量90m3/s，校核洪水位按500年一遇，为364.81m，相应库容2299.681423.07×104m3，溢洪道泄洪量800m3/s，泄洪洞泄洪量

泄洪洞由11段组成，混凝土衬砌，如下图所示。

（1）进口段。采用底部高程342m，长10m。进口喇叭形塔架式进水口，进口设拦污栅局部水头损失系数ζ＝0.15，进口局部水头损失系数ζ＝0.1。

（2）闸室段。横断面为4m×4m的矩形断面，长6m，门槽局部水头损失系数ζ＝0.1。

（3）渐变段。横断面由4m×4m的矩形断面渐变为直径为3.5m的圆形断面，长10m，渐变段局部水头损失系数ζ＝0.05。

（4）洞身段。横断面是直径为3.5m的圆形断面，长170m。

（5）第二渐变段。横断面由直径3.5m的圆形断面渐变为3.2m×3.2m的矩形断面，长10m。

（6）洞后闸室段。底部高程为341m，长12m。

（7）平坡段。底宽3.2m，长7m。

（8）扩散斜坡段。扩散角15°，底坡1：5。

（9）消能段。，

（10）扭曲面。

（11）尾水渠。底部高程337m，底坡i=0.001，底宽14m，边坡系数m=1.5。

2.计算内容

（1）验算泄洪洞是否满足泄洪要求（设计洪水位、校核洪水位两种情况）。

（2）设计情况下绘制泄洪洞压坡线。

3.案例分析

本案例可根据Excel进行有压隧洞水力计算。

（1）验算泄洪洞是否满足泄洪要求

按自由出流有压隧洞公式计算设计洪水位、校核洪水位两种情况的过流能力，然后与泄洪洞设计泄洪量90m3/s，校核泄洪量110m3/s比较验算泄洪洞过流能力。当设计水位363.62m时计算流量大于90m3/s，校核洪水位364.81m时计算流量大于

在计算表中，计算出口断面面积与各管段过水面积比值A/Ai，并计算各管段水力要素，列出隧洞各段的局部水头损失系数，计算各段沿程水头损失系数，然后代入下式计算流量系数

以出口断面底部高程为基准面，根据出口段为逐渐收缩及出口断面与下游边界的平顺衔接条件，可取出口断面的p/γ=0.5a，故hp=a=3.2m。库水位与流量关系为

根据计算表步骤计算流量系数，然后分别计算设计水位、校核水位流量。

有压隧洞水力计算表

A

B

C

D

E

F

G

H

I

J

K

L

1

出口面积A=

n=

▽出口高程=

▽库水位=

2

管段

di

（m）

Ai

（m2）

A/Ai

ζi

ζi×（A/Ai）2

li

（m）

χ

（m）

R

（m）i

Ci

λi

3

进口段

4

渐变段

5

洞身段

6

渐变段

7

出口

8

求和

9

管段

vi2/2g

（m）

hfi

（m）

hji

（m）

∑hwi

（m）

Hi

（m）

z+pi/γ

（m）

μ

z

（m）

T0-hp

（m）

Q（m3/s）

10

进口段

11

渐变段

12

洞身段

13

渐变段

14

出口

15

（2）根据设计库水位流量，计算绘制总水头线及压坡线（测压管水头线）。

①确定计算压坡线的步骤。

计算压坡线的步骤为计算各管段的流速水头、沿程损失、局部损失、总的水头损失，然后计算出各管段的总水头和测压管水头，根据计算步骤把计算表头填入表中的B9:G9单元格。

②计算不同管段的水力要素:在单元格B10：G10分别输入对应的Excel计算公式，并分别拖动填充至第14行，即可计算不同管段的水力要素。

③绘制总水头线和测压管水头线（压坡线）

分别根据F列、G列第10行至第14行计算结果可绘制总水头线和测压管水头线（压坡线），由压坡线可分析有压隧洞压强沿程变化。