拱坝计算

4.1开敞式溢流堰的堰面曲线

根据规范SL282-2003附录A

1）上游坝面为铅直面，堰顶下游的堰面曲线为

x 1.85=2.0H S 0.85y

式中：H S ——为定型设计水头，m，可根据容许负压的大小按堰顶最大作用水头Hmax的

75%~95%计算

x 、y——为以溢流堰顶点为坐标原点的坐标，x以向下游为正，y以向下为正。堰顶高程为1220.73m， H max = 1.73m Hs=85%H max =

1.4705m，则曲面公式为：

1.85

2）堰顶上游端堰面曲线

根据SL282-2003附录A计算。堰顶0点上游采用椭圆曲线方程：

式中：长半轴为aHs,a=0.28

m;(a=0.28~0.30)

则 aHs=aHs=0.41174 短半轴为bHs， b=a/(0.87+3a)=0.163743

则 bHs=bHs=0.240784

椭圆曲线方程为：

当椭圆曲线采用倒悬堰顶时，宜满足d＞Hzmax/2。

4.2 泄水建筑物的水力设计4.2.1 泄流能力的计算

开敞式溢流堰根据规范SL282-2003附录A.2按下式计算：

4、坝体挑流消能计算

()()(2

222

=-+s s s bH y bH aH x 3

Z g B m Q εσ

式中：Q——流量，m 3/s；

B ——溢流堰净宽，m；为15m ；

——堰顶以上作用水头，m；

m z ——流量系数,在定型设计水头Hs下,当P/Hz＞3(P为堰高,m)时,则m=0.47~0.49;

当P/Hz＜3(P为堰高,m)时,则m=0.44~0.47;

根据表A.1.1-3,各种作用水头Hz情况下的流量系数 m z 与定型设计水头Hs下的流量系数m的比考虑水流向心集中情况,按上述计算所得的流量还应乘以折减系数,其值可取0.92~0.98,

因此该工程水流向心折减系数取:

0.97

4.2.2 出口消能计算（采用挑流方式消能）

根据规范SL253-2000附录A第A.4 挑流消能一节计算（结合规范DL5108-1999附录C） a 、水舌抛距用下式计算：

式中：L `——冲坑最深点到坝下游垂直面的水平距离， m； L——坝下游垂直面到挑流水舌外缘进入下游面后与河床面交点的水平距离，m；

△L——水舌外缘与河床面交点到冲坑最深点的水平距离，m；

v 1——坎顶水面流速，m/s，按鼻坎处平均流速v的1.1倍计；

本工程流量系数计算表

L L D +=/()[]

2122112

12sin cos cos sin 1h h g v v v g

L +++=q q q q b

tan 0T L =D

h 1——坎顶垂直方向水深，m，h 1=h/cos θ（h为坎顶平均水深，m；θ为鼻挑角） h 2——坎顶至河床面高差，m；

T 0——最大冲坑深度，由河床面至坑底，m； β——水舌外缘与下游水面的夹角；

△S——挑坎顶端与下游水面的高差，m；

b 、鼻坎平均流速计算：

按流速公式计算，适用范围，S＜18q 2/3

式中：v—— 鼻坎末端断面平均流速， m/s；

Z 0—— 鼻坎末端断面水面以上的水头， m；

φ—— 流速系数；

h f —— 泄槽沿程损失，m；

h j —— 泄槽各项局部损失水头之和，m，可取h j /Z 0为0.05； S—— 泄槽流程长度，m；

q——泄槽单宽流量，q=Q/B，m 3/(s.m).

c 、最大冲坑水垫厚度按下式计算：

T=kq 0.5Z 0.25

式中：T——下游水面至冲坑底的深度，m；

q——鼻坎末端断面单宽流量，q=Q/B，m 3/(s.m). Z——上、下游水位差，m；

k——综合冲刷系数，参见表A.4.2。