2010年水利系水工建筑物应用技术技能竞赛
系数ka?0.25,边墩形状系数kp?0.4。
参考《水力学》第二版P206 侧收缩系数公式????1?0.2?k?(n?1)kap??H0 nb式中：Ka——闸墩头部形状系数； Kp ——边墩形状系数； n ——溢流孔数，本设计n=2； b——每孔的净宽，m； H0 ——堰顶水头，m； 代入得??1?0.2?ka?(n?1)kp????H01?1?0.2??0.25?(2?1)?0.4???0.935 ??2nb参考《水力学》第二版P202
泄水能力公式 Q??mB2gH1.5 式中：?——侧收缩系数； m——流量系数； B——溢流宽度；m； H——堰顶水头，m；
Q——泄水流量，m3/s；
Q??mB2gH1.5?0.4806?0.935?10.1515?19.6?6.671.5?354.956(m3/s) ＜Qmax=406.06(m3/s)
不满足要求，即当堰顶高程为679m时，只能过329.28(m3/s)，不能通过最大Qmax，故堰顶高程不能满足要求。
方案2：取堰顶高程为678m
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H=685.67-678.=7.67
定型设计水头Hd取6m (最大水头H的78.67%)
H7.76??1.278 Hd6参考《水力学》第二版P207 查得由
m?1.049，故m=1.04930.48 =0.50352
mdH7.67H??1.534?1,取?1.0（其中b为闸口净宽） b5b参考《水力学》第二版P208，根据边墩与闸墩形状，得闸墩头部形状系数ka?0.25,边墩形状系数kp?0.4。
?得 ??1?0.?2ka?n(?k1p)???H?0.93 5nbQ??mB2gH1.5?0.50352?0.935?10.1515?19.6?7.671.5?449.45(m3/s) ＞Qmax406.06(m3/s)，
满足要求，即当堰顶高程为678m时，能过449.45(m3/s)，更能通过最大Qmax，故堰顶高程能满足要求。用最后选定堰顶高程为678m。
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3-3 溢流坝断面尺寸确定与消能方式
(一)定型设计水头Hd校核
Hd6??0.78;故最大负压值为0.4Hd=0.436=2.4小于校核洪水时
Hmax7.67《规范SL319-2005》规定的最大负压值6m，满足要求。
正常蓄水位时
Hd7??2.33，负压值为0.1Hd=0.7根据《规范Hmax681?678SL319-2005》规定，正常水位时可容许有不大负压值。
（二）堰面曲线
1）参考《混凝土重力坝设计规范》（SL/319-2005）P49 溢流堰头部采用椭圆方程为：
14bHd?Y???22?aHd??bHd?X22?1
式中：aHd、bHd——椭圆曲线的长半轴和短半轴
当P1/Hd?2时a?0.28~0.30,a/b?0.87?3a 当P1/Hd?2时，a?0.215~0.28,b?0.127~0.163, 当P1/Hd取值最小时，a与b相应取最小值
P1——堰顶高度，ｍ
Hd——堰面曲线的定性水头，ｍ 因此,P1/Hd=21/6=3.5＞２ 在本工程设计中，取a=0.3 由?ba0.31得b??0.1695
0.87?3a0.87?0.9故 aHd=0.336=1.8m bHd=0.169536=1.017m
(1.017?y)2?1 则方程为：2?1.81.0172
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以高程678m，距上游面1.8m，处为坐标原点则有：
（表3-2）
X（m） Y（m） 0 0 0.5 0.04 1 0.1714 1.3 0.314 1.5 0.455 1.6 0.551 1.7 0.683 1.8 1.017 2)头部原点与溢流曲线原点间取0.1ｍ的直线段 3）参考《混凝土重力坝设计规范》（SL/319-2005）P49 溢流曲线采用幂曲线方程为：?n?kHdn?1y Hd——堰面曲线的定性水头，ｍ
x,y——与原点下游堰面曲线横纵坐标，ｍ n——与上游堰坡有关的指数，
k——当P1/Hd＞1.0时，k值查《混凝土重力坝设计规范》（SL/319-2005）表（Ａ.1.1）；当P1/Hd?1.0时，取k=2.0~2.2，
参考规范要求，，由于P（Ａ.1.1）得k=2 n=1.85 1/Hd=21/6=3.5＞1查表 导入原方程得 ?1.85?2?60.85y
x1.85解得 y?
9.17取高程678m，距上游面1.9m为原点，X轴指向下游则
（表3-3） X（m） Y（m） X（m） 0 0 9 1 0.109 10 7.189 2 0.393 11 9.207 3 4 5 2.141 14 14.384 6 3 7 3.99 8 5.108 0.832 1.417 12 10.815 13 12.541 Y（m） 6.352
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(三)上、下游边坡
上游边坡与非溢流坝段统一采用m1=0.2，折坡高程为672m，下游边坡直线段的m2=0.7，其斜率y'?1?1.4286 0.71.850.85对溢流曲线取一阶导数 y'?x
9.17解上面联立方程，即可得溢流曲线与直线段交点为M（10，7.72）高程为 678-7.72=670.28m
（四）挑流角
挑流角以较大，则挑距远，有利，但容易出现在小流量时挑不出去的现象。挑流角太小，则挑距近，对大坝稳定不利。因此，一般采用挑角20°~30°，本工程采用25°
（五）直线段和反弧段切点D和反弧圆心坐标的确定。 参考《水工建筑物设计示例与习题》P37
根据鼻坎高于下游水位1.5m左右的要求，确定鼻坎高程为?k?663.50m，挑角由工程类比经验成果取得?2?25?,根椐非溢流坝段下游坡度算得
?1?55?0'28''，下游水位河床高程657.0m，以1%洪水为控制情况，上游水位为685.67m，下游水位为661.82m。
??1.1?2gS，闸墩厚d=1.5m，n=2孔，b=12m，则
qk?Q406.06??35.31m3/(s?m)
nb?(n?1)d10?1.5反弧半径的确定。经试算拟定R=8m，此时反弧最低点高程为
???k?Rcos?2?R?663.50?8cos25??8?662.50m
S=上游水位－反弧最低点高程=685.67－662.5=23.17m
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