水力学计算说明.docVIP

水力学实训设计计算书 指导老师：柴华 前言 水力学是一门重要的技术基础课，它以水为主要对象研究流体运动的规律以及流体与边界的相互作用，是高等学校许多理工科专业的必修课。 在自然界中，与流体运动关联的力学问题是很普遍的，所以水力学和流体力学在许多工程领域有着广泛的应用。水利工程、土建工程、机械工程、环境工程、热能工程、化学工程、港口、船舶与海洋工程等专业都将水力学或流体力学作为必修课之一。 水力学课程的理论性强，同时又有明确的工程应用背景。它是连接前期基础课程和后续专业课程的桥梁。课程教学的主要任务是使学生掌握水力学的基本概念、基本理论和解决水力学问题的基本方法，具备一定的实验技能，为后续课程的学习打好基础，培养分析和解决工程实际中有关水力学问题的能力。水是与我们关系最密切的物质，人类的繁衍生息、社会的进化发展都是与水“唇齿相依、休戚相关”的。综观所有人类文明，几乎都是伴着河、海而生的 通过学习和实训，应用水力学知识，为以后的生活做下完美的铺垫。 任务二：分析溢洪道水平段和陡坡段的水面曲线形式，考虑高速水流掺气所增加的水深，算出陡坡段边墙高。边墙高按设计洪水流量校核；绘制陡坡纵剖面上的水面线。 任务三：绘制正常水位到汛前限制水位~相对开度~下泄流量的关系曲线；绘制汛前限制水位以上的水库水位~下泄流量的关系曲线。 任务四：溢洪道消力池深、池长计算：或挑距长度、冲刷坑深度和后坡校核计算 任务二：分析溢洪道水平段和陡坡段的水面曲线形式，考虑高速水流掺气所增加的水深，算出陡坡段边墙高。边墙高按设计洪水流量校核；绘制陡坡纵剖面上的水面线。 根据100年一遇洪水设计，已知驼峰堰上游水位25.20，堰顶高程18.70，堰底高程为17.45，计算下游收缩断面水深hC， P=18.70-17.45=1.25m H=25.20-18.70=6.5m P/H=1.25÷6.5=0.190.8 为自由出流 m=0.32+0.171(P/H)^0.657 =0.442 设H0=H，由资料可知溢洪道共两孔，每孔净宽10米，闸墩头为圆形，敦厚2米，边墩围半圆形，混凝土糙率为0.014.故查表可得： ζ0=0.45 ζk=0.7 ??=1-0.2（ζk+（n-1）ζ0）×H0/nb=0.92 H0=（q/（εm（2g）^0.5））^2/3=6.77m E0=P+H0=6.77+1.25=8.02m 查表的：流速系数ψ=0.94 根据公式E0=hc+q2/2gφ2hc2，可求出hc=3.63m q=Q/B=633.8÷22=31.69m3/s 则其共轭水深：hc”= hc((1+8q2/g hc3)1/2-1)=5.92m 水跃发生位置Lj=6.9(hc”- hc)=6.9×(5.92-3.29)=18.15m5m,故不发生水跃。 2.临界水深hk计算：根据矩形断面渠道临界水深hk的计算，其水面宽度与底宽相等，即B=b，M=bh, 令，则，q为单宽流量，a为动能修正系数。所以： hk=4.68m 平坡段水面曲线计算 判断水面曲线的型式 该段为平坡,收缩断面hc=3.63,hk=4.68，属于C区的水面曲线为C0型壅水曲线。 水面曲线计算 以闸后断面为控制断面向下游推算。将渠道分为4段，已知1-1断面水深h1=3.63米，假定h2=3.634米、h3=3.648、h4=3.642、h5=3.6455米，根据已知渠道全长（即L=5m）。将上述成果绘于图上联起来就得到水面曲线。具体计算结果如下： 取1-1和2-2为例计算，上游断面1-1 h1=3.63米 A1=bh1=3.63×20=72.6m2 v1=Q/A1=633.8/72.68=8.73 (α=1) Es1=h1+v12/2g=3.63+8.732/（2×9.8）=7.518m 同理，可算出h2=3.634m，A2=72.68m2，v2=8.72m2/s，Es2=7.514 ΔEs=-0.0046 计算平均水力坡降 计算 同理：J1=0.003489 =1/2(J1+J2)=0.0348 = =1.31 。其他断面如表所示 以图可知5-5断面水深可得为3.646m 依据断面数据，画出水面曲线图，如图所示 陡坡段水面曲线计算（1：10） 1. （1）试算法和图表法求正常水深 试算法。假设一系列的正常水深h0值，代入天然河道公式Q=AC ，计算出相应的流量Q值。根据水深和流量值绘出h0~Q关系曲线，然后根据已知流量Q，在曲线上查出需求解得天然河道水深h0. 求h0，hk,判别水面线类型。设h0