溢洪道底流消能及水面线计算
溢洪道泄槽水面线计算
1.下挖式消力池水跃形式2.综合式消力池水跃形式3.消力坎式消力池水跃形式假设坎高C1 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8试算：H10 3.3553 3.2553 3.1553 3.0553 2.9553 2.8553判断：hs/H100.65570.64510.63390.62190.60910.5954查表得：σs0.9550.9610.9640.7680.9720.98假设流量系数m0.420.420.420.420.420.42计算：H10 3.1642 3.151 3.1445 3.659 3.1272 3.1102计算坎高C2 1.4911 1.5043 1.51080.9963 1.5281 1.5451 C2-C10.19110.10430.0108-0.6037-0.1719-0.2549取出合适的值 1.4 1.5流量(m3/s)Q 33.6下游水位732.03重力加速度g 9.81下游底高程730.1跃前水深(m)h c 0.165062池宽(m)b 8水跃淹没系数σj 1.05收缩断面流速(m/s)v 125.44498收缩断面弗劳德数F r119.99605池出口下游水深(m)h t 1.93跃后水深(m)h c 4.585934水面跌差(m)ΔZ 0.228671消力池深度(m)S 2.66自由水跃长度(m)Lj 30.50402消力池长度(m)L k流量(m3/s)Q 33.6下游水位732.03重力加速度g 9.81下游底高程730.1跃前水深(m)h c 0.165062池宽(m)b 8坎后下游水深(m)h t 1.93水跃淹没系数σj 1.05单宽流量q 4.2流量系数m 0.42坎后收缩断面水深h c10.706708坎顶总水头(m)H 10 1.720945坎高（m）c 0.980438坎后自由水跃长度L j28.440713坎后消力池长度(m)L 2 6.76坎前收缩断面流速v 125.44498跃后水深(m)h c 4.585934收缩断面1弗劳德数F r 19.99605坎段流速v 20.872232坎段水深H 1 1.682169坎前消力池深度(m)S 2.152624坎后自由水跃长度L j130.50402坎后消力池长度(m)L 124.41流量(m3/s)Q 80下游水位23.5重力加速度g 9.81下游底高程20跃前水深(m)h c0.95消力池出口段流速系数φ0.95消力池出口段流速系数0.95φ一、基本参数0.95注：本公式池计算出的池深和池高是池内及坎后发生临界水跃的池深和池高，实际采用的池深比计算略大，实际采用的坎高比计算略小。
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。
溢洪道设计
某水库溢洪道设计一、设计方案理论论证某水库由于当年的条件限制，所以工程质量较差，加之近40年的运行，反复冻融破坏，结构、设备老化，水库诸多隐患，水库经专家鉴定，评价为：溢洪道无底板，右侧边墙短，破坏严重，安全评定为C级。
根据中华人民共和国行业标准《溢洪道设计规范》（SL253-2000），对溢洪道进行计算和设计。
该工程中河岸式溢洪道由引水渠、控制段、泄槽、出口消能和尾水渠等部分组成。
（一）、溢洪道水力计算由正常、设计、校核洪水位时所对应的下泄流量查坝址水位流量关系曲线可得出下表。
溢洪道开挖后，为减轻糙率和防止冲刷，需进行衬砌，糙率取n=0.016。
溢洪道为3级建筑物，按10年一遇设计，20年一遇校核的洪水标准。
（二）、进水渠的设计根据《溢洪道设计规范》（SL253-2000），进水渠的布置应依照以下原则：选择有利的地形、地质条件；在选择轴线方向时，应使进水顺畅。
进水渠是将水流平顺引至溢流堰前。
进水渠的地基为土基，故采用梯形断面；底坡为平底坡，边坡采用m=0.5。
根据《溢洪道设计规范》（SL253-2000）进水渠设计流速宜采用3~5m/s，渠内流速取υ=3.0m/s，渠底宽度大于堰宽，渠底高程是18.259m。
进水渠断面拟定尺寸，具体计算见表1-2。
表1-2 进水渠断面尺寸计算表- 1 -- 2 -由计算可以拟定引渠底宽B=10 m （为了安全），引渠长L=10m 。
（二）、控制段的设计控制段也叫溢流堰段，控制段包括溢流堰及两侧连接建筑物，其作用是控制泄流能力。
本工程是以灌溉为主的小型工程，溢洪道轴线处地形较好，岩石坚硬，开敞式溢流堰有较大的超泄能力，故堰型选用开敞式宽顶堰，断面为矩形。
顶部高程与正常蓄水位齐平，为18.80m 。
堰厚δ拟为8米（2.5H<δ<10H ）。
堰宽由流量方程求得，具体计算见表1-3。
表1-3 堰宽计算表 (忽略行近水头υ2/2g)由计算知，控制堰宽取b=15m 为宜。
溢洪道水面线及边墙高度计算--
0.00 0.00 0.00
64.70 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
⊿Es
0.83 1.34 2.36
X
4.51 0.72 0.52 0.39
R
0.50 1.50 1.50 1.50
αV/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(Hale Waihona Puke )流速(v)0.75
2.65
0.36
5.57
0.26
7.70
0.19
10.33
陡槽 计算水深(h)
0.75 0.36 0.26 0.19
二级陡槽底坡i2 0.21
设计底板高程（m） 63.95
设计水位（m） 65.10
堰上水头H（m） 1.15
糙率n 0.017
i 0.09
3 aq2 g
水力半径R 0.24
v2/2g
(m)
0.36
1.58
3.02
5.44
Es
1.11 1.94 3.28 5.64
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
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+⊿
溢洪道下泄能力及消能计算书
溢洪道下泄流量计算成果表孔泄流能力按宽顶堰自由出流计算，根据《混凝土重力坝设计规范》（SL319-2005）泄量计算公式为：5.12Q H g mnb ε=式中:H ──堰上水头(m)，H=库水位-堰顶高程206.0m 。
n ──孔口数量，n=1。
b ──孔口宽度，b=44m 。
ε—侧收缩系数， []nbH n k 00)1(2.01ζζε-+-= ； m ──流量系数。
泄流曲线计算成果见表5.7-4。
泄流曲线成果表消能计算成果根据《溢洪道设计规范》SL253-2000，消能计算公式如下：0c s d h h Z σ'''=--∆''=-1)2cc h h23202102c c q h T h g αϕ-+= 22222122s cq q Z g h gh ααϕ∆=-'''式中：d —消力池深度；σ0—水跃淹没系数，本次计算采用1.10；''c h —跃后深度；c h —收缩水深；α—水流动能校正系数，本次计算取1.05；q —过闸单宽流量；∆Z —出池深度；'s h —出池河床水深。
ϕ1—流速系数，按照《水力计算手册》（第二版）表4-2-1消力池长度可按下式进行计算：=j 0.8sj L L''=-6.9()j c c L h h经计算，跃后水深2.56m ＜出池河床水深8.52m ，为淹没水跃。
水跃长度15.2m ，计算消力池长度11.4m 。
本工程未设专门的消力池，但溢流坝后基础全部用混凝土回填，并有1-3m 的水垫深度，因此基础保护是足够的。
同时下游最小直冲距离为14.2m，大于计算消力池长度，并对岸坡采用挡墙进行了防护，因此溢流坝后的防护是足够的。
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
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△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
29.6482 0.8 29.429196
四、逐段法推求水面线
h1
b1
A1
v1
Es1
1.97
32
63.04 4.37024 2.9444392
h2(利用
试算法， 先假设的
b2
值)
0.447305 32
A2
v2
Es2
14.3137 19.2472 19.348117
0.06 0.13 0.46 #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0!
2.06 2.03 1.96 #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0!
0.00 30.00 60.00 #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0!
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0.014 0.014 0.014 0.014 0.014 0.014 0.014 0.014 0.014 0.014 0.014 0.014 0.014 0.014 0.014 0.014 0.014 0.014 0.014 0.014 0.014 0.014 0.014 0.014 0.014 0.014
六、消力池池深计算
b
m
Q
32
0
134.1
ψ 0.95
ht 1.41
七、消力池池长计算
hc
hc''
Lj
L
0.447305 2.615773 14.9624 11.9699
八、陡坡段长计算
L'
118
九、消力池底板厚度t计算
k1（底板
计算系
△H(上
数）
q
下游水
0.15-
位差)
0.2
0.15 4.190625 28.5
1.214026
现状），若是无坎且不收缩的话，流量系数取最大值，即m=0.385
h(j+1)
1.720674
迭代公式 右端用M
代替 0.218108
19.0483
J1
m
0.00177
0
n
陡坡坡 率i
Q
α
0.014 0.25 275.5
1
J2
m
0.220202
0
n
陡坡坡 率i
Q
α
0.014 0.25 275.5
t 0.70948
十、海漫长度计算
Ks（海漫 长度计算 系数8-
7）
qs（消力 池末端单 宽流量）
7 4.190625
△H(上 下游水 位差)
28.5
Lp（长 度）
33.1092
σ
hc''
q
1.06 2.615773 4.190625
单宽流量q
临界水深 hk
临界水深 hk(20年
一遇)
8.6781202 1.97337
9
0.1550 0.00 0.31 0.00
0.00 0.00 #DIV/0! #DIV/0!
10 0.1350 0.00 0.27 0.00
0.00 0.00 #DIV/0! #DIV/0!
11 0.1500 0.00 0.30 0.00
0.00 0.00 #DIV/0! #DIV/0!
12 0.1500 0.00 0.30 0.00
0.00 0.00 #DIV/0! #DIV/0!
13 0.1500 0.00
计算方 法：以Δ s为基 准，点击 单变量求 解，取 10m一段 推算h
0.30
0.00
0.00 0.00 #DIV/0! #DIV/0!
五、计算共轭水深
hc
m
b
Q
q
0.447305 0
32 134.1 4.190625
hc'' 2.61577
J平均 △s1-2 0.110986 118
X1
R1
C1
35.94 1.754035 78.441337
X2
R2
C2
32.8946 0.43514 62.178952
断面 h
A
χ
R
v2 J C2R
C
CR1/2
v
1
2.0000 16.00 12.00 1.33
74.94 86.53 1.13 1.69E-04
二、明渠均匀流正常水深h0的迭代计算
b
m
n
Q
i
32
1.5 0.025 159.9 0.0025
h(j)（初
值是
h(0),后
值为
(nQ/(i ^0.5))
^0.6
h(j+1), 一直迭代 下去，直
h(0)右边 的因式
至和
h(j+1)的
值极接近
为止）
13.8577 1.72 0.1241673
三、就算收缩水深hc
18
-0.001 -001
18
-0.001 -0.001
18
-0.001 -0.001
18
-0.001 -0.001
18
-0.04 -0.07 #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0!
0.00 30.00 30.00 #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0!
2
1.8987 11.39 9.80 1.16
73.25 78.98 1.58 4.00E-04
3
1.4949 5.98 6.99 0.86
69.59 64.37 3.01 2.19E-03
4
0.1659 0.00 0.33 0.00
0.00 0.00 #DIV/0! #DIV/0!
5
0.1621 0.00 0.32 0.00
一、算流量Q，得临界水深hk
堰顶高程
校核水位 （未知）
流量系 数：m
淹没系数 σs（此消 侧收缩 力池底高 系数ε1 程很低， 为自由出
流）
堰宽b
堰顶水头 H（一般 忽略了行 下泄流量Q 进流速水
头）
166 169.1 0.385 0.995
1
30
3.1 277.69985
注：设计溢洪道的过流堰时，只要是宽顶堰，一般都是无坎的（至于是否收缩看现状），若是无坎且不