5.15(w)(唐)典型例题8.pptVIP

解题步骤 * 题　　目 某 WES 堰,顶设计水头Hd = 3.2 m，设计水头下溢流堰流量系数 md = 0.502, 流速系数 为0.95，上下游堰高均为 30 m,下游水深 ht = 4.6 m。 （1）不考虑侧收缩影响，求通过溢流堰的单宽设计流量q ； （2）判断通过设计流量时，堰下游水流衔接形式，若需要建消能工，则进行挖深式消能池的水力计算。 H ht p1 解： 解题步骤 为了判断溢流坝下游水流衔接形式，先计算下游收缩水深 及其共轭水深 。可用查图法或迭代法。 1. 判断溢流坝下游水流衔接形式 （1）计算堰顶水头作用下通过溢流堰的单宽流量 当不计侧向收缩影响及行进流速水头时，由实用堰流量公式可得 解法一：采用查图法计算 及 解题步骤 因下游水位低于堰顶，溢流堰为自由出流。取淹没系数σs= 1.0 。 　　　　　　 于是 H ht p1 （2）计算临界水深 hk 对于矩形断面有 ，故 （3）计算以下游收缩断面底部水平面为基准的总水头E0 解题步骤 E0 H0 p2 ht 查矩形断面渠道收缩水深及其共轭水深求解图得 由 及参变量 （4） 查图计算 及 因为溢流坝较高，行近流速水头可以忽略不计。 解题步骤 于是收缩水深 hc的共轭水深 （1） 以溢流堰下游收缩断面底部为基准，对堰 前断面与下游收缩断面建立能量方程 解法二：采用迭代法计算 及 解题步骤 E0 H0 p1 ht hc 解题步骤 于是有 即 采用迭代法计算得到 hc＝0.517m （2）由水跃方程计算hc的共轭水深hc〃 比较查图法与迭代法所求的hc 及 ，可见两者比较吻合。由于查图法易产生误差，建议采用迭代法。 解题步骤 解题步骤 因为hc= 7.55 m ht= 4.6 m ，故溢流堰下游为远驱式水跃衔接，需要修建消能池。 　现根据题意要求设计一降低护坦高程的消能池。 P1 H d ht Lk 解题步骤 　 首先按池深近似公式估算池深大小，并取淹没系数σj 为1.05,　即 d估= σjhc－ht = 1.05×7.55 m－4.6 m = 3.33 m 设 d = 3.30 m。 P1 H d ht Lk 2. 消能池深度 d 的计算 接着计算护坦降低 d 值后的收缩断面水深 hc1。 解题步骤 从上图可见 = E0+ d = 33.2 m + 3.3 m = 36.5 m 于是有 d ht E0 c c c1 c1 hc1 hT Δz 由迭代法求得 hc1= 0.492 m 解题步骤 利用水跃方程求得hc1的共轭水深 下面，计算消能池出口处水面跌落△z 。通过对消能池出口上游断面及下游断面建立能量方程推得 式中 为消能池出口流速系数，一般取0.95。 于是 解题步骤 代入池深 d 计算式 有 小于前设的 d = 3.3 m。 又设 d = 3.25 m，求得相应的各值为 则 d = 1.05×7.76 m－(4.6 + 0.29) m = 3.26 m 由此可见，d 计算值与假设值十分接近，故所求池深 d 为3.25 m。 3. 消能池池长Lk计算 Lk=(0.7～0.8) Lj = 36.45 m ， hc1= 0.492 m = 7.76 m , △z = 0.29 m *