§3河岸溢溢洪道道水力力計算算實例例一、資資料及及任務務某水庫庫的帶帶胸墻墻的寬寬頂堰堰式河河岸溢溢洪道，用用弧形形閘門門控制制泄流流量，，如圖圖17.7所示，溢溢洪道道共三三孔，，每孔孔凈寬寬10米。閘閘墩墩頭為為尖圓圓形，，墩厚厚2米，翼翼墻為為八字字形.閘底板板高程程為33.00米。胸胸墻墻底部部為圓圓弧形，圓圓弧半半徑為為0.53米，墻墻底高高程為為38.0米。閘閘門圓圓弧半半徑為為7.5米，門門軸高高程為為38.00米。閘后接接第一一斜坡坡段，，底坡坡i1=0.01，長度度為100米。第一斜斜坡段段后接接第二二斜坡坡段，，底坡坡i2=1/6，水平平長度度為60米。第二斜斜坡段段末端端設連連續式式挑流流坎，，挑射射角。。上述述兩斜斜坡段段的斷斷面均均為具具有鉛鉛直邊邊墻，，底寬的矩矩形斷斷面。。其余余尺寸寸見圖圖7。溢洪洪道用用混凝凝土澆澆筑，，糙率率n=0.014。溢洪道道地基基為巖巖石，，在閘閘底板板前端端設帷帷幕灌灌漿以以防滲滲。水庫設設計洪洪水位位為42.07米，校校核洪洪水位位為42.40米，溢洪道道下游游水位位與流流量關關系曲曲線見見圖17.8。當溢溢洪道道閘門全全開，，要求求：1.繪制庫庫水位位與溢溢洪道道流量量關系系曲線線；2.繪制庫庫水位位為設設計洪洪水位位時的的溢洪洪道水水面曲曲線；；3.計算溢溢洪道道下游游最大大沖刷刷坑深深度及及相應應的挑挑距。。圖17.7二、繪繪制庫庫水位位與溢溢洪道道流量量關系系曲線線（一））確定定堰流流和孔孔流的的分界界水位位寬頂堰堰上堰堰流和和孔流流的界界限為為：閘門全全開時時，閘閘孔高高度：：則堰流流和孔孔流分分界時時的相相應水水頭為為：所以，，堰流流和孔孔流的的分界界水位位即：庫庫水位位在40.7米以下下按堰堰流計計算；；庫水水位在在40.7米以上上按孔孔流計計算。。（二））堰流流流量量計算算因閘后后為陡陡坡段段，下下游水水位較較低，，不致致影響響堰的過水水能力力，其其流量量可按按寬頂頂堰自自由出出流流流量公公式（8.11）計算算：式中溢溢流寬寬度因溢洪洪道上上游為為水庫庫，，，則則溢洪道道進口口為上上游面面傾斜斜的寬寬頂堰堰，上上游堰堰高斜面坡坡度為為1：5，則（（為為斜面面與水水平面面的夾夾角））寬頂堰堰流量量系數數m可按及及由表表9.4查得側收縮縮系數數ε按式（（9.12）計算算：其中孔孔數n=3；對尖圓圓形閘閘墩墩墩頭，，；對八字字形翼翼墻，，設一系系列庫庫水位位，計計算相相應的的H,m,ε和Q,計算成果列列于表8。表835.02.02.832.50.3820.98414237.04.08.001.250.3830.96539439.06.014.700.830.3830.95271340.77.721.360.650.3840.9381024（三））孔流流流量量計算算因胸墻墻底緣緣為圓圓弧形形，閘閘孔流流量可可按具具有圓圓弧底底緣的的平面面閘門門下自自由孔孔流流流量公公式計計算：：已知；；；；自由孔孔流流流量系系數，由由表9.14取閘孔孔流速速系數數，，垂垂向收收縮系系數按按式計計算：：其中系系數而門底底（即即胸墻墻底））圓弧弧半徑徑則:設一系系列庫庫水位位，計計算一一系列列相應應的H,εε，μ，及Q,計算成成果列列于表表17.9.表17.9備注40.707.700.6500.8300.78898841.508.500.5880.8210.780108642.079.070.5510.8150.7741150為設計洪水位42.409.400.5320.8130.7721186為校核洪水位按表17.8及表17.9的數據據繪制制庫水水位與與溢洪洪道流流量關關系曲曲線于于圖17.9.三、繪繪制庫庫水位位為設設計洪洪水位位時的的溢洪洪道水水面曲曲線水庫設設計洪洪水位位為42.07，由表表17.9知相應應閘上上水頭為9.07米及相相應設設計流流量為為1150米3/秒。溢洪道道水面面曲線線：閘門后后水平平段第一斜斜坡段段第二斜斜坡段段現分別別計算算各段段的水水面曲曲線十二條條水面面曲線線十二條條水面面曲線線十二條條水面面曲線線十二條條水面面曲線線十二條條水面面曲線線水面曲曲線計算方方法分段求求和法法水力指指數法法數值積積分法法（一））閘門門后水水平段段1、判斷斷水面面曲線線形式式由圖17.7知閘門門后水水平段段長度度為14.1米。當庫水水位為為設計計洪水水位時時，由由表17.9知垂向向收縮縮系數ε′=0.815故閘門門后收收縮斷斷面水水深閘孔單單寬流流量臨界水水深因，，閘后后水平平段水水面曲曲線為為型型壅壅水曲曲線。。（一））閘門門后水水平段段收縮斷斷面至至閘門門的水水平距距離約約為已接近近水平平段末末端，，曲曲線線長僅僅1.6米，，不必必計算算。參照值值，取取水平平段末末端水水深為為4.1米。（二））第一一斜坡坡段1.判別底底坡類類型底坡的的類型型：正正坡（（i＞0）平坡（（i=0）負坡（（i＜0）正坡的的類型型：陡陡坡（（i＞ik）--h0＜hk，N-N在K-K線之下下臨界坡坡（i=ik）--h0=hk，N-N與K-K線重合合緩坡（（i＜ik）--h0＞hk，N-N在K-K線之上上先求正常水水深h0:底坡i1=0.01，底寬B1=34米，矩形形斷面邊坡坡系數m=0，糙率n=0.014，均勻流流流量模數由附錄圖解解Ⅱ查得，，則H0=0.0785B=0.0785×34=2.67(米)再求臨界水水深hk:求得hk=5.04(米)。因h0＜hk，故底坡為為陡坡（i＞ik）。2.用水力指數數法計算水水面曲線因第一斜坡坡段控制斷斷面水深(即閘后水平平段末端水水深)，則水力指數水面曲線按下下式計算：式中；；按按及及值值由附錄表Ⅰ查得。設一系系列h值，計算相應應的及值值。計算成果列于于表17.10.第一斜坡段長長100米，用內插法求得得其末端水深深為3.85米。如：h1=4.1m,h2=4.0mη1=h1/h0=4.1/2.67=1.536η2=h2/h0=4.0/2.67=1.498Φ(η1)=0.240Φ(η2)=0.255Δη=1.498-1.536=-0.038Δφ(η)=0.255-0.240=0.0155.15Δφφ(η)=5.15×0.015=0.0773Δη+5.15Δφ(ηη)=-0.038+0.0773=0.0393l=267[Δη+5.15Δφ(η)]=267×0.0393=10.49(m)表17.10

4.104.003.903.804.003.903.803.701.5361.5001.4611.4251.5001.4611.4251.3860.2400.2550.2720.2900.2550.2720.2900.313-0.036-0.075-0.111-0.1500.0140.0310.0490.0720.07210.15970.25200.37100.03610.08470.14100.22109.6022.637.659.09.6032.269.8128.8（三）第二斜斜坡段因底坡i2=1/6，i2＞i1，故第二斜坡段段為陡坡。第二斜坡段水水平長度為60米，始末高程程差=32-22=10（米），則第第二斜坡段長長度=（602+102）1/2=60.8(米)以第一斜坡段段末端水深h=3.85m作為第二斜坡坡段的控制斷面水水深，用水力力指數法計算算該段的水面面曲線。省略計計算過程，其其計算成果列列于表17.11.用內插法求得得第二斜坡段段末端水深為為1.98米。表17.113.853.403.002.602.202.003.403.002.602.202.001.904.105.0012.420.316.212.14.109.1021.541.858.070.1根據表17.10和17.11的水面曲線計計算成果即可可確定溢洪道道邊墻高度。。由于第二斜斜坡段上水流流流速較大，，水中可能摻摻氣，在確定定邊墻高度時時應考慮由于于摻氣增加的的水深，一般般可增加純水水水深的20%。四、計算溢洪洪道下游最大大沖刷坑深度度及相應挑距，并并核算沖坑對對建筑物安全全的影響（一）計算最最大沖刷坑深深度T1、先計算沖刷刷坑最低高程程沖坑高程=下游水位-沖坑水深tp而tp可按下式計算算：式中q為單寬流量；；Z為上下游水位位差，可根據據流量分別由由圖17.9及圖17.8查得。設一系列流量量值，求出一一系列相應的的沖刷坑高高程，繪制沖沖刷坑高程與與流

量關系系曲線，即可可找出沖刷坑坑最低高程及及相應流量。。計算成果列列于表17.12.按表17.12的數據繪制沖沖刷坑高程與與流量關系曲曲線于圖17.10.由圖查得沖刷刷坑最低高程程為6.3米，相應的流流量為.表17.12115033.85.6142.0722.020.072.1215.406.60100029.45.4240.5520.719.852.1114.326.3890026.55.1540.0320.020.032.11513.626.3880023.54.8539.5019.520.002.11512.836.6770020.64.5438.9319.019.932.1111.987.0250014.73.8337.7018.019.702.10510.