工程水力计算学实训报告书 指导教师：鄂军良 作者：水利工程27班赵文瑾
溢流坝水力计算说明书
基本资料见《任务指导书》
一、 按明渠均匀流计算并绘制下游河道“水位~流量”关系曲线 （1） 由《资料》可知，坝址处河道断面为矩形断面 （2） 计算公式（按明渠均匀流计算，即谢才公式计算）： V=CRiQ=ACRiC=R1/6 A=bn X=b+2h R=
1nA X（3） 计算（五十年一遇Q和一百年一遇Q相对应的水深，采用迭代法计算
2/5水深，即矩形断面迭代公式为：h?(nQi)3/5(b?2h)b
a、迭代法计算五十年一遇 Q=1250m3/s的水h
将已知数据代入公式（Q=1250m3/s，i=0.001,n=0.04，b=52m）得：
h?(0.04?12500.001)3/5(52.?2h)3/5 52首先设水深h01=0,代入上式，则得h02=7.759,再将h02代入上式得h03=8.613,用同种方法可有：h04=8.699,h05=8.708,h06=8.709,h07=8.709,综上所述最后得h=8.709m. b、用迭代法计算一百年一遇Q=1400m3/s相对
h
h=9.395m.
如a所示，用同种方法可解得一百年一遇Q=1400m3/s相(4)计算并绘制下游河道“水位~流量”关系曲线
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(图一):溢流坝剖面图
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下游河道水位与流量关系计算表
水力序谢才系流速水深h 面积A 湿周X 半径号 数C v R 1 1.000 52.000 54.000 0.963 24.843 0.771 2 3 4 5 6 7 8 9 流量Q 40.088 水位▽ 406.000 备注 50年一遇 100年一遇 槽深 2.000 104.000 56.000 1.857 27.717 1.194 124.223 407.000 3.000 156.000 58.000 2.690 29.482 1.529 238.522 408.000 4.000 208.000 60.000 3.467 30.756 1.811 376.656 409.000 5.000 260.000 62.000 4.194 31.747 2.056 534.525 410.000 6.000 312.000 64.000 4.875 32.554 2.273 709.160 411.000 7.000 364.000 66.000 5.515 33.230 2.468 898.283 412.000 8.000 416.000 68.000 6.118 33.809 2.644 1,100.077 413.000 8.709 452.868 69.418 6.524 34.174 2.760 1,250.004 413.709 10 9.000 468.000 70.000 6.686 34.313 2.806 1,313.059 414.000 11 9.395 488.540 70.790 6.901 34.495 2.866 1,399.992 414.395 12 9.620 500.240 71.240 7.022 34.595 2.899 1,450.178 414.620 13 10.000 520.000 72.000 7.222 34.758 2.954 1,535.998 415.000 （表一）
水位~流量关系曲线416.000415.000414.000413.000412.000411.000410.000409.000408.000407.000406.000405.0000.000200.0400.0600.0800.01,0001,2001,4001,6001,80000000000.000.000.000.000.000流量 单位（m3/s）水位 单位（m）水位▽
（图二）
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二、 确定溢流堰得堰顶高程并溢流面剖面 （1） 坝顶高程的确定（参考例8-5） a、 坝上水头H0计算:
H0?(Q??mB2g)2/3
计算：1、初步估算 H0可假定HO≈H,由于侧收缩系数与上游作用水头有关，侧可先假设侧收缩系数ε，求出H，再校核侧收缩系数的值。因堰顶高程和水头H0未知，先按自由出流计算，取σ=1.0，然后再校核。由题意可知Q=1250m3/s,设ε=0.90，则;
1250H0?()2/3=6.25(m)
1.0?0.90?0.502?5?8?2?9.82、计算实际水头H。查课本教材8-13及8-14表得边墩形状系数为0.7，闸门形状系数为0.45，因Hb0?6.25H0<0,应按计算。 8bH06.25ε=1-0.2??k?(n?1)?0??1?0.2??0.7?(5?1)?0.45???0.923
nb5?8用求得的ε近似值代入上式重新计算H0
1250H0?()2/3?6.145(m)
1.0?0.923?0.502?5?8?2?9.8又因
H0仍按其计算，则所求得ε值不变，则说明以上所求的H0=6.145m?1.0，
b是正确的。
已知上游河道宽为52m。上游设计水位为435.00m,河床高程为405.00m，近似按矩形断面计算上游过水断面面积：
A0=52×(435.00-405.00)=1560(m2)
v0?Q1250??0.801(m/s) A01560V020.8012?6.145??6.125(m) 则堰的设计水头为Hd?H0?2g2?9.8第3页
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3、堰顶高程=上游设计水位-Hd=435.00-6.125=128.88（m） 因下游堰高P2+428.88-405.00=23.88（m）,顶低，
P223.88??3.886?2.0,下游水面比堰H06.145hs?0.15,满足自由出流条件，说明上述计算结果是正确的。 H0则最终确定该实用堰的堰顶高程为428.88m。 （2） 溢流坝剖面设计 1、 方案：
a. 溢流坝采用WES型抛面 b. 堰前沿采用三圆弧 c. 抛面各段确定如图一所示 2、 堰上游设计为垂直段 3、 堰顶段BC的设计
a. 前沿OB段，由三圆弧组成各段半径和水平距，计算如下：（Hd=6.125m）
?R1?0.5Hd?3.0625 ?b1?0.175Hd?1.072??R2?0.2Hd?1.225 ?b2?0.276Hd?1.690??R3?0.04Hd?0.245 ?b3?0.282Hd?1.727?b. 堰顶下游采用幂曲线，按下列方程计算：
n?1xn?kHdy
其中：Hd—堰剖面的设计水头（Hd=6.125m）
n—与上游堰坡有关的指数(见教材8-1)（n=1.850） k—系数（见课本表8-1）（k=2） x、y—圆点下游堰面曲线横纵坐标
经整理可得方程
y?0.107x1.85
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依上述方程可绘制出堰顶下游曲线：
x 1 2 3 4 5 6 7 8 9 y 0.107 0.386 0.82 1.39 2.1 2.94 3.916 5.01 6.234 （表二）
堰顶下游曲线图7654y3y210024x6810（图三）
4、 下游直线段CD和反弧段DE尺寸的确定
a、 由《任务指导书》可知下游斜坡坡比ma=0.7,则其倾角Χ=550。又知CD
直线段与曲线OC相切与C点。 I.C点坐标确定如下：
堰曲线y?0.107x1.85 求一阶导数 即
dydx?0.19795x0.85=
dydx?0.19795x0.85
1，解得x=10.299，y=7.899 0.7故C点坐标为（10.299，7.899） II.反弧段DE有关尺寸的确定
半径R的确定： R?(0.25~0.5)(Hd?Zmax) 其中，
Zmax?435.00?413.709?21.291(m)
所以 R?0.25?(6125?21.291)~0.5?(6.125?21.291)?6.854~13.708m ，取R=10.00m 由图二可有:
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