溢洪道水面线水力计算
0.00776148 0.26749313
2.29006764 0.28166584 40.4817272
0.03144124
0.00601047 0.26924414
2.41710146 0.29314067 40.7520396
0.03788887
0.00477654 0.27047807
2.54413528 0.30346957 40.9879184
水面宽Bk 1
段面积Ak 计算流量Q 临界水深hk 0.518 1.13955291 0.518
水面宽Bk 1
段面积Ak 0.518
湿周χk 2.036
水力半径Rk 临界坡降ik 0.25442043 0.01200789
流 SⅡ降水曲线
cos 1v11 / 2g / i J
J
n2 v2
43
/R
控制断面的
选择和上游
深hk，该临界水深即为控制水深。
比能损失
湿周
水利半径 曼宁系数 平均坡降
△ES
χ
R
C
J
i-J
0.14153268
2.036 2.6711691
0.25442043 39.8011239 0.00776176 0.26749285
0.31281604 41.195664
、
渠道水面线计算
ζ为修正系
数，可取值
断面
1 2 3 4 5 6
水深
流速
h
v
0.518 2.2007722
0.58151691 1.96039011
0.64503382 1.76734919
0.70855073 1.60891796
0.77206764 1.47655456
0.83558455 1.36431436
临界水深hk
0.198
<
0.518
为急流
2.4.2 水面线的类型
i
ik
0.27525461
>
0.01200789
为陡坡，水面线为SⅡ降水曲线
3、水面线计算
3.1 计算方 法：
分段求和法
3.2 基本公式： l12 h2 cos 2v22 / 2g h1 cos 1v11 / 2g / i J
2.28300853 0.28099074
-0.0132274
0.0073861
0.1800566 0.74063091
2.21305591 0.27406807
-0.0077537
0.00842482
0.19713492 0.73287722
2.15932064 0.26844569
-0.2107784
0.04245278
0.00387775 0.27137686
0.04245278
0.00387775 0.27137686
2.6711691 0.31281604 41.195664
渠道水面线的计算
度，推求水深，适用于棱柱形和非棱柱形渠道）
行进水头 断面比能 比能损失
h
ES
△ES
湿周 χ
水利半径 R
平均坡降 i
0.24686026 0.72561394
2.036 0.25442043
2.00970631
0.08085843
2.58744266 2.73532024
1.32 0.12121212
0.34724975
0.37336958
2.94393476 3.08257
1.3
0.11538462
断面
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
水深 h
计算长度 △L
0.518 10.3381985
0.16 -3.5392127
0.15 -10.906615
0.75538783 -0.1410714
0.68861078 -0.0827903
0.64150427 -0.0493801
0.60652796 -0.0290586
糙率n
1
0
0
0.27525461 0.02
不均匀系数
α 1.05
2.3 临界坡降的计算（ik）
计算公式：
ik gn 2 k Rk1 3 Bk
宽度b
边坡系数m1 边坡系数m2
糙率n
不均匀系数 α
1
0
0
0.02
1.05
临界水深hk 0.518
2.4 水的流态及水面线定性
2.4.1 水的流态
正常水深h0
0.68861078 1.65550704
0.64150427 1.77707314
0.60652796 1.87955063
0.57966032 1.96666903
3.35109864 0.34018694
3.24948184 0.35082516
4、掺气水深及边墙高计算
计算公式：
hb (1 v 100)h
0.00200594
0.00589843 0.52209881
7.11703288 0.47085614
-0.0152783
0.00013262
0.0062731 0.50682052
7.08316061 0.45876156
边墙高 hb
1.218 1.28151691 1.34503382 1.40855073 1.48346764 1.54812455
4
0.70855073 0.70855073 1.60891796 0.13193767 0.78680498
5
0.77206764 0.77206764 1.47655456 0.11112199 0.82469385
6
0.83558455 0.83558455 1.36431436 0.09487022 0.86714662
-2.2683306
0.06727711
0.11608356 0.81423936
2.51077567 0.30085835
-0.038112
0.00509379
0.13968927 0.77612739
2.37722157 0.28967043
-0.0222691
0.00627254
0.16095764 0.75385827
泄槽水面线计算（分段求和法）
1、基本资料
1.1 洪水资料
（洪水资料 根据调洪演
溢洪道下泄的最大流量（Q）：
堰上走水深（h）： 0.8
1.14 （m3/s） （m）
1.2 溢洪道资料：
泄槽宽度（B）：
1 （m）
泄槽长度（L）：
40 （m）
泄槽底坡（i）： 0.27525461
泄槽糙率（n）：
0.02
泄槽边坡系数（m1）：
泄槽段水位差：
计算式 △h=hk-h0
hk 0.518
h0
△h
不均匀系数 α
0.83558455 -0.3175846
1
分段并确定各段计算水深：
h1
h2
h3
h4
h5
h6
0.518 0.58151691 0.64503382 0.70855073 0.77206764 0.83558455
断面 1
水深 h
0.518
段面积 A
0.518
流速 v
行进水头 h
渠道水面线计算 （假设水深，推求分段长度，适用于 断面比能
ES
2.2007722 0.24686026 0.72561394
2
0.58151691 0.58151691 1.96039011 0.19587815 0.73333638
3
0.64503382 0.64503382 1.76734919 0.15920098 0.75536374
0
泄槽边坡系数（m2）：
0
2、水面线的定性分析
2.1 正常水深的计算（h0）
计算公式：
Q AR 2 3 i 1 2 / n
宽度b 1
边坡系数m1 边坡系数m2 坡底i
0
0
0.27525461
糙率n 0.02
湿周χ 1.396
2.2 临界水深的计算（hk）
计算公式：
Q (gAk3 Bk )1 2
宽度b 边坡系数m1 边坡系数m2 坡底i
3.3 计算水面
线
3.3.1 控制水深 水流从缓流过渡到急流必须要经过临界水深hk，该临界水深即为控制水深。
3.3.2 分段并确定各段的计算水深
断面
水深
段面积
流速
行进水头 断面比能
h
A
v
h
ES
进口断面
0.518
0.518 2.2007722 0.24686026 0.72561394
出口断面 0.83558455 0.83558455 1.36431436 0.09487022 0.86714662
总长度 L
10.3381985 6.79898586 -4.1076294 -4.2487009 -4.3314912 -4.3808713 -4.4099298 -5.1813093 -5.2368421
断面
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
（假设水深，推求分段长度，适用于棱柱形渠道）
比能损失
湿周
水利半径 曼宁系数 平均坡降
△ES
χ
R
C
i
i-j
2.036 0.25442043 39.8011239
72244
溢洪道水力计算书
1.基本资料1.1 水文规划资料根据调洪计算成果，后胡水库溢洪道消能防冲按30年一遇洪水标准设计，其相应下泄流量为204m3/s，50年设计洪水其相应下泄流量为234.5m3/s。
1000年洪水校核，其相应下泄流量为651.7m3/s。
1.2 溢洪道现状溢洪道位于大坝左岸，为开敞式，进口高程153.50m，下游河底高程136.00m，总落差17.50m，溢洪道总长457.4m，最大泄量651.7m3/s。
现状溢洪道一级明渠段右岸边坡进行了护砌，左岸边坡未防护，一级陡坡以下工程均未修建。
2. 设计标准本次设计溢洪道轴线结合工程现状布置进行布置，溢洪道总长度为396.581m，底宽28.0m。
溢洪道工程共分9个部分，具体设计如下。
1、进水渠段位于溢洪道桩号0+000～0+038.8之间，总长38.8m，底宽28.0m，底坡为-1/1000，底部不护砌。
进水渠段右岸边坡维持现状护坡不变，左岸采用M7.5浆砌石护坡，厚30cm，坡度为1：1。
2、控制段位于溢洪道桩号0+038.8～0+058.8之间，总长20m，底宽28.0m，底坡为平坡，采用M7.5浆砌石护底，厚30cm。
控制段右岸边坡维持现状护坡不变，左岸采用M7.5浆砌石护坡，厚30cm，坡度为1：1。
3、一级明渠段位于溢洪道桩号0+058.8～0+148之间，总长89.2m，底宽28.0m，底坡1/1000，底部在桩号0+138.8～0+148之间采用M7.5浆砌石护底，厚30cm，其余不护砌。
明渠段右岸边坡桩号0+058.8～0+076之间维持现状护坡不变；右岸桩号0+076～0+148采用M7.5浆砌石护坡，厚30cm，坡度为1:1。
明渠段左岸桩号0+058.8～0+148之间采用M7.5浆砌石护坡，厚30cm，坡度为1：1。
4、一级陡坡段位于溢洪道桩号0+148～0+198之间，长50m，底宽28m，为梯形断面，底坡1/5，落差7.85m。
溢洪道水面线及边墙高度计算
hk 3
aq 2 g
水面线类型判别
h0 0.29 hk
流态及水面线类型 为急流,水面线为aⅡ型雍水曲线。
<
0.75
断面桩号
⊿s
h
A
V
0+000 10.00 0+010 16.60 0+027 12.00 0+039
0.75
2.26
2.65
0.36
1.08
5.57
0.26
0.78
7.70
0.19
0.58
0.52
1.50
5.44
5.64
0.39
1.50
α V/100)
α =1.0～1.3
a+⊿
水深，
高，一般为0.5～1.5米。 陡槽掺气后水深及边墙高度 计算水深(h) 0.75 0.36 0.26 0.19 流速(v) 2.65 5.57 7.70 10.33 掺气增加水深(hv) 0.03 0.02 0.02 0.02
63.43
62.75
61.62
掺气后水深（ha） 0.78 0.38 0.28 0.22
边墙高（H） 1.28 0.88 0.78 0.72
溢洪道特征参数
下泄流量Q（m3/s） 6.00 底宽（m） 3.00 单宽流量q(m2/s) 2.00 两侧坡比m 0.00 一级陡槽底坡i1 0.09
正常水深计算
Q(m3/s) 6.00 h0(m) 0.29 过水断面面积A（㎡） 0.88 谢才系数C 46.53 湿周χ 3.59
临界水深计算
α 1.05 单宽流量q(m2/s) 2.00 g 9.81 临界水深hk 0.75
溢洪道水面线水力计算
溢洪道水面线水力计算溢洪道水面线水力计算是指在溢洪道工程设计中，对溢洪道水面的高程进行计算和确定的过程。
溢洪道水面线水力计算是设计溢洪道工程的基础任务之一，主要用于确定溢洪道的有效堤顶高度，以及判断溢洪流量和洪水对下游防洪安全的影响。
在进行溢洪道水面线的水力计算时，需要考虑以下几个方面的因素：1.水位变化规律：根据设计要求和地区实际情况，确定溢洪道水位变化规律，包括出口水位、最高水位和最低水位等。
这些水位变化规律是溢洪道水面线水力计算的基础，也是设计溢洪道参数的依据。
2.流量计算：通过水动力原理和流量公式，计算溢洪道的设计洪水流量。
洪水流量的计算需要考虑下游水位、流域面积、产流特征等因素。
常用的流量计算方法有三角洪水法、单峰洪水法和双峰洪水法等。
3.溢洪道断面选择：根据溢洪道的设计洪水流量和设计水位，在保持流量稳定的情况下选择合适的溢洪道断面，以满足设计要求。
根据溢洪道断面，可以计算出溢洪道的有效堤顶高度和水面线的高程。
4.水力计算：通过溢洪道的水力计算，确定溢洪道水面线的高程。
水力计算的主要内容包括流速计算、水深计算和堤顶高度计算。
其中，流速计算可以采用曼宁公式、剪应力公式等；水深计算一般根据不同的水位和槽坡来确定；堤顶高度计算需要考虑洪水流量、流速和水深等因素。
5.水面线确定：根据水力计算的结果，确定溢洪道水面线的高程。
水面线的高程应满足下游防洪安全的要求，并考虑水力平衡和溢洪道结构的要求。
水面线的确定一般采用一维水流模型计算，根据不同的水位和流量，得出水面线的高程曲线。
在进行溢洪道水面线水力计算时，需要使用一些计算软件和工具，如水力计算软件、一维水流模型等。
这些工具可以提供准确的计算结果，帮助工程师进行溢洪道水面线的设计和确定。
同时，还需要结合实际工程情况，考虑工程经济性、可行性和社会效益等因素，进行溢洪道水面线水力计算的优化设计。
溢洪道水力设计计算
一、泄槽水面线应根据能量方程，用分段求和法计算△l1-2=((h2cosθ+a2*v22/(2g))-(h1cosθ+a1*v12/(2g)))/(I-J)J=n2*v2/R4/3b Q13.732.15h2h1v2v1a2a1g0.430.845.4574782.793709 1.05 1.059.81R=0.576423v= 4.125593J=△l1-2= 3.696956式中：△l1-2--分段长度，m；0.838456h1、h2--分段始、末断面水深，m；v1、v2--分段始、末断面平均流速，m/s；a1、a2--流速分布不均匀系数，取1.05；θ--泄槽底坡角度，I---泄槽底坡，I=tgθ；J---分段内平均摩阻坡降；n---泄槽槽身糙率系数，v---分段平均流速R---分段平均水力半径。
1、泄槽上游接宽顶堰、缓坡明渠或过渡断时，h1=hk；2、泄槽上游接实用堰、陡坡明渠时，起始计算断面分别定在堰下收缩断面或泄槽首端以下3hk处，则：h1=q/(φ√2g(Ho-hkcosθ))q g Hoθφhk h1#DIV/0!式中：q---起始计算断面单宽流量，m3/(s*m)；Ho---起始计算断面渠底以上总水头，m；φ---起始计算断面流速系数，取0.95；θ---泄槽底坡坡角；二、泄槽断水流掺气水深的计算hb=(1+ζ*v/100)*hζv h hb式中：h、hb---泄槽计算断面的水深的掺气后水深；v---不掺气情况下泄槽计算断面流速；ζ---修正系数，取1~1.4m/s，流速大者取大值。
三、泄槽收缩段的计算1、波峰后的水深、流速。
h2=h1(√1+8Fr12sin2β-1)/2h1βv g Fr1h2#DIV/0!#DIV/0!v2=v1cosβ1/cos(β1-θ)v1β1θv2式中：β---冲击波波角θ---边墙偏转角Fr1---起始断面弗劳德数h1、h2---起始断面与波峰下游断面水深，m；v1、v2---起始断面与波峰下游断面流速，m/s；2、泄槽边墙收缩（扩散）角θ按经验公式：tgθ= √gh/(kv)g h k v tgθ9.813#DIV/0!式中：h---收（扩）断面首、末断面的平均水深v---收（扩）断面首、末断面的平均流速k---经验系数，可取k=3.03、弯道段最大横向水面差的计算Δh=Kv2b/(gr0)K v b r0gΔh#DIV/0!式中：Δh---弯道外侧水面与中心线水面的高差，m；b---弯道宽度，m；r0---弯道中心线曲率半径，m；K---超高系数，查P53《溢洪道设计规范》0.2442220.8656890.439754θI n R1R20.2442220.2491960.0330.7482444730.4046020.038638Q b v h224.615 5.350.9224.615 6.5626666670.7524.6157.5723076920.6524.6158.3423728810.5924.6159.1148148150.5424.6159.8440.524.61510.472340430.47。
溢洪道水力计算(刚刚来过)
上游总水头E 0：流量底宽流速系数上游总水头收缩断面水深断面流速Q b φE 0h c v4.9 1.50.90310.92222860.2513.066667基本公式：跃前水深跃前流速弗劳德数跃后水深消力池长h 1v 1Fr 1h 2L(5.5<Fr1<9)0.2513.0666678.3437312 2.8276016117.78545113基本公式：跃前底宽跃后底宽跃前水深跃前流速弗劳德数跃后水深消力池长b 1b 2h 1v 1F r1h 2L k560.2513.06666678.343731196 2.581235314.228361基本公式：水跃淹没度流速系数流量消力池宽度收缩断面水深下游水深跃后水深σφQ bh 1h t h 21.050.95 4.91.50.25 1.22.82760162、等宽距断面消力池的水利计算3、溅扩式矩形断面消力池计算4、等宽矩形下挖式消力池计算底流水跃消能水力计算1、计算收缩断面水深：流速系数φ取值见表或者根据经验公式计算E 为以下游河床面为基准面的上游总水头22202c c h g q h E φ+=()18122112-+=Fr h h 111/gh v Fr =()2121121812b b Fr h h -+=Zh h d t ∆--=2σ⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=∆2222222112h h gb Q Z t σϕLL k 8.0=LL k 8.0=出口水面跌落池深池长△Z dL k 0.356803792 1.412177914.228361LL k 8.0。
溢洪道水面线计算
0.00
3.8 计算成果：
陡槽末端水深（hc）= 2.80 m
陡槽末端流速（V）= 5.13 m/s
<
4、 计算掺气后的水深（ha）： 计算公式： α—
ha=h(1+αV/100) 系数，α=1.0～1.3
[V]
不须考虑掺气对水深的影响
10
。
总5页~第4页
《139495954.xls》
棱柱体水面线计算1比8 (2)
水流从缓流过渡到急流必须要经过临界水深hk，该临界水深即为控 制水深。
3.3.2 分段并确定各段的计算水深 全长水位差（⊿h）
棱柱体水面线计算1比8 (2)
总5页~第2页
《139495954.xls》
计算式
hk
⊿h=hk-hc
2.80
分段计算，定各断面计算水深（h）
hc
⊿h
0.90 1.90
h1
h2
1～1
2.80
9.26
5.12
1.34 4.14
8.91 1.04 62.90
0.00
0.006389 0.118611 0.00
2～2
2.80
9.24
5.13
1.34 4.14
8.90 1.04 62.89
0.00
0.00
0.006403 0.118597 0.00
3～3
2.80
9.24
5.13
1.34 4.14
5、 计算边墙高度（H）： 计算公式： ha— ⊿—
断面 1～1 2～2 3～3 4～4 5～5
陡槽距离(L) 0
0.00 0.00 0.00 0.00
H=ha+⊿
溢洪道水力计算(刚刚来过)
水深
流速
h
v
1.95287844 4.27147255
1.72941966 4.82339067
1.50596089 5.53909915
1.28250211 6.50421283
1.05904333 7.87660564
0.83558455 9.98303122
修正系数 ζ
1 1.1
掺气后水深 hq
1.04773326 4.99995434
0.85847701 4.99974549
0.75538783 4.99982403
0.68861078 5.00000288
0.64150427 5.00016856
0.60652796 5.0000632
0.57966032 5.00041114
0.55851644 5.00021162
1.95287844 1.72941966 1.50596089 1.28250211
1.14246 0.92734289
边墙加高 △h 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7
段面积A 水力半径R 计算流量Q 正常水深h0 2.73450856 0.39564601 50.0503807 0.45575143
出口断面 0.83558455 5.01350731 9.98303122 5.33353506 6.07627707
泄槽段水位差：
计算式
hk
h0
△h
不均匀系数 α
△h=hk-h0 1.95287844 0.83558455 1.11729389 1.05
分段并确定各段计算水深：
h1
h2
h3
h4
h5
溢洪道水面线计算
2.02
hb
ζ
H
Q
1.72
1
2.42 78.26
1.57
1
2.27 78.26
1.47
1
2.17 78.26
hb
ζ
H
Q
1.40
1
2.10
78.26
1.30
1
2.00
78.26
1.20
1
1.90
78.26
1.10
1
1.80
78.26
0.99
1
1.69
78.26
0.80
1
1.80
72
0.70
1
1.70
计算 对象
Q1
下游水深 ht(m) 0.81
底宽 a(m) 12.00
顶宽 b(m) 12.00
边坡系数 m 0.00
糙率 n
0.014
底坡 i
0.02000
q
α
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
8.712
1.979
Q
g
1 78.41
627.3827713
b 9.8
m
h(临界水深)
9
0
1.98
628.753752
据上，该渠道为缓流，且属于b1型水面线（见水力学P178）
0.014
0
0.7
0.6
0.5
0.4
0.272
9.6 13.71428571 9.8 11.66
0.014
0
13.7142857
16
9.8 14.86
0.014
0
16
19.2
9.8 17.60
溢洪道底流消能及水面线计算
△Z d（池深） 0.382429 0.9802912
ibQ
-0.001 -0.001
8
18
-0.001 -0.001
6
18
-0.001 -0.001
4
18
-0.001 -0.001
18
-0.001 -0.001
18
-0.001 -0.001
18
-0.001 -0.001
18
-0.001 -0.001
0.00 0.00 #DIV/0! #DIV/0!
6
0.1606 0.00 0.32 0.00
0.00 0.00 #DIV/0! #DIV/0!
7
0.1600 0.00 0.32 0.00
0.00 0.00 #DIV/0! #DIV/0!
8
0.1597 0.00 0.32 0.00
0.00 0.00 #DIV/0! #DIV/0!
1
19.247
v2
J C2R
J
iJ
v2 2g
Es
ΔEs
Δs ∑Δs m n
2.85E-04 -1.28E-03 1.29E-03 -2.29E-03 #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0!
b
Q
q
hc
2g
E0
φ
E0-hc
32
134.1 4.19063 0.219 19.6
溢洪道水利计算书
1 溢洪道水力计算溢洪道水力计算共分以下几段：进口段、陡坡段、消能防冲段、海漫段水面线推求以及消力池段消能防冲计算等。
根据调洪演算结果，溢洪道20年一遇洪水流量Q=213.61m 3/s ，50年一遇设计洪水流量Q =249.08m 3/s ，500年一遇校核洪水流量Q =390.72m 3/s 。
溢洪道底流消能洪水设计标准按20年一遇。
1.1 计算依据（1）《溢洪道设计规范》SL253—20**。
1.2 溢洪道水面线推求1.2.1 计算方法及计算公式采用明渠恒定非均匀渐变流水面曲线的计算方法，计算公式为：Ji E E s susd --=∆式中：△s ——上、下断面间长度（m ）;i ——渠底比降;J ——上、下断面间平均水力坡度; E sd 、E su ——上、下游断面的断面比能。
1.2.2 水面线推求溢洪道水面线推求采用新疆水利厅编制的《D-7 明渠恒定非均匀渐变流水面曲线计算程序》进行计算。
本程序计算时需输入起算已知断面水位及各流段的基本数据。
由明渠水流分析知，溢洪道明渠段末端即陡坡段始端将发生临界水深，把该断面作为控制断面来推求上下游水面曲线。
1.2.2.1 程序计算原理采用人工渠槽断面单位能量沿程变化的微分方程进行推求，公式如下：Jf i ds dEs-= 其差分格式为：Jf i s Es-=∆∆即：()s Jf i E E ∆⋅-+=12式中：RC vJf gv h E g v h E ⋅=+=+=222111222222αα()()()121212212121R R R C C C v v v +=+=+=其中：h 1为已知，h 2为欲求之水深 为此，将差分方程改为下列函数表达式()()()s Jf i E E h E ∆⋅-+-=212为求h 2设试算水深h 下限与h 上限，用二分法求解()下限上限h h h +=212()()()()()()h F F 2~1212~11G s J i h E E D s J i h E E h f f =∆⋅-+-==∆⋅-+-=上限上限上限若D 、G 同号，令h 上限= h 2；D=G若D 、G 异号，令h 上限= h 下限；h 上限= h 2；D=G 继续二分，直到∣h 1-h 2∣≤允许误差为止1.2.2.2 临界水深计算临界水深计算公式如下：kk B Ag Q 32=α 式中：Q ——计算流量（m 3/s ）；A k ——临界水深时的过水断面面积(m 2)；B k ——临界水深时的水面宽度(m)；G ——重力加速度，g=9.8m/s 2。