导流泄水建筑物水力计算补充资料二、分段围堰法之前期导流的水力计算

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e为计算控制精度,可取0.01m，计算至满足精度要求为止.
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2.围堰设计 包括：堰顶高程计算、堰顶宽度拟定、围堰的上、下游边坡拟定、围堰的横剖面 设计，并进行上、下游围堰及纵向围堰布置和设计。参见类似工程资料。
三、分段围堰法之后期导流的水力计算(底孔、缺口水力计算)
要求:上游围堰挡水水位、缺口、底孔的过流量及流速，为二期上、下游围 堰，纵向围堰高程确定以及缺口、底孔设计提供计算依据。 在导流水力学计算中， 常遇到两个及以上泄水建筑物联合泄流问题。最常见 的组合有：底孔+缺口联合泄流、隧洞+过水围堰联合泄流、厂房中双层泄水孔联 合泄流等。由于不同建筑物泄水状况相互干扰，对此类问题难以准确计算。为了 使用计算需要，通常假定几种建筑物泄水相互不干扰，即，参与联合泄流的几种 建筑物总的泄水能力可由各建筑物单独泄水能力曲线叠加而得。 导流水力学计算 中常用联解方程法和图解法解决此类问题。以下以底孔+缺口联合泄流为例说明 其计算应用，如图 1 所示。 一般来讲，河流枯期流量小时，底孔引导水流，缺口上升。而汛期流量大 时，缺口与底孔联合渲泄洪水。 河流流量由小到大增加时的流态：底孔无压-底孔有压-底孔+非淹没堰流底孔+淹没堰流。 1.上游水位计算 (联合泄流计算工况)
二、分段围堰法之前期导流的水力计算
要求:上游围堰挡水位、束窄河床流速校核；为上、下游围堰、纵向围堰的高程 确定以及束窄河床防护、围堰设计提供计算依据。 1.上游水位计算(上游水位壅高计算,其中下游水位按实测水位流量关系确定) 绘出束窄河床导流水位计算简图如下：
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图中z为上下游水位差，m；v0为上游围堰前(原河床)水流的行近流速,m/s；vc为 束窄河床段水流收缩断面处的流速,m/s。 (1)计算公式[教材公式(1-3)] 上述计算简图中，可近似假定hc=hd，按能量方程：
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4） 根据已知的缺口高程▽缺和缺口宽度 B，按 Q 2 mB 2 g ( 上 - 缺 ) 3 / 2 绘出 Q2-z 曲线。 5)求出缺口呈淹没时的临界总流量 Qk2。淹没界限取为：（▽上-▽缺）=1.25 1 （▽下-▽缺）。此时，上、下游水位差 Z= ( 下 - 缺 ) 。因此，可以根据 4
式中,河床束窄断面处流vc为：(公式1-4)
QD为导流设计流量,m /s. 设上游围堰前水位壅高后,河床过水面积为Au: 则v0为 而Au与河床地形与z有关. Au=f(Hu)=f(z) (2)试算法求z： 已知:导流设计流量QD;河床水位-面积曲线H-A(或图上得量H对应的A值)； 下游水位-流量关系曲线hd -Q；K及其它系数。 计算步骤: step1:由QD,K求vc,校核vc是否小于允许流速[vc]，并选定各种系数值； step2:设z=zs ,求hu,=hd+zs。并查得Au； step3:求v0=QD/Au； step4:将vc和v0代入公式(1-3),求出z； step5:比较判定 |z-zs|<e ,若不满足，回到step2；
Q1 2 g (上 下) s Q 2 mB (上 缺) 3 / 2 2 g s
QD=Q1+Q2
QD 为导流设计流量，m3/s；各项物理意义参见导流水力学计算补充资料。 一般可联解上面三个方程求解，可采用电算法。 2.图解计算法 (联合泄流计算工况)
联合泄流计算的目的是求出总泄量 Q 与上游水位▽上的关系。 图解法步骤如 下(图 2)： 1）在图示坐标系中，绘出天然河道的水位流量关系曲线，即 Q~▽下曲线。 2)根据已知的底孔布置资料，找出底孔出口刚被淹没时的下游水位▽k1(粗 略计算时，可取为底孔出口顶部高程)，并在已绘出的 Q~▽下曲线上找到相对应 的临界淹没流量 Qk1。 3)在具有相同纵横坐标的透明纸上， 按一般有压流公式 Q1 2 gz 绘出底 孔的 Q1~z 线备用。
假定：几种建筑物泄水互不干扰。
(1)计算简图及公式 绘出底孔与缺口联合泄流计算简图：
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假定底孔与缺口泄流互不干扰，缺口单独泄流可按堰流公式计算，而且一般 均为宽顶堰流。底孔泄流可能有不同的流态，需按给定条件判断。其流态判别方 法，原则上与隧洞相同。但是，底孔通常均呈直线布置，平底坡，孔长很短，糙 率较小。因此，孔内流态判别和相应的水力计算要比隧洞简单一些。 计算公式: (1)底孔流量 (2)缺口流量 (3)水量平衡方程：
1 3/ 2 Q , 2 g ( 下 - 缺 ) mB 2 g 1.25( 上 - 缺 ) 4
绘出 Q’-▽下关系曲线，此曲线与 Q-▽下曲线之交点所对应的总流量即为 Qk2。 6）在 Qk1 与 Qk2 之间任选一个流量 Q，找出 Q-▽下曲线上对应点 A，将透明 纸图的 Q1~z 曲线原点 O 置于 A 点上，并使纵横坐标分别处于垂直和水平位置， Q1~z 曲线与 Q2~z 曲线交点处的一组数据(▽上，Q1，Q2)就是所需解答。 另选几个 Q 值，重复上述步骤，也可求得相应解答。然后，可绘出联合泄流 曲线 Q~▽上。 应当指出， 流量 Q 必须在临界流量 Qk1 与 Qk2 之间，才能利用有压淹没孔流 和非淹没堰流曲线直接求解。当 Q<Qk1 时，Q1~z 曲线不能应用；当 Q>Qk2 是， 缺口过水将是淹没宽顶堰。此二区段需要另行处理。如果采用电算法，上述问题 均较易解决。 3.围堰高程计算 同前期导流计算方法 4.围堰布置及尺寸 与前期导流法布置类似；注意围堰位置及其相互关系.5.缺口设计 .缺口宽度 B: B=Q 缺／[q]
导流泄水建筑物水力计算补充资料
导流泄水建筑物(束窄河床、底孔、坝体缺口、隧洞、涵管及明渠等)的尺寸， 应通过水力学计算来确定。 一、导流水力计算的目的和原则 导流水力计算目的: 拟定泄水建筑物尺寸；确定围堰高程及高度；为计算导 流方案工程量提供依据。 分为四类介绍：分段围堰法前期之束窄河床导流的水力 计算、导流后期之底孔与缺口导流的水力计算、隧洞导流的水力计算、明渠导流 的水力计算。 导流泄水建筑物底坎高程和尺寸确定的原则： 导流泄水建筑物的底坎高程和尺寸与围堰的高度有密切关系。泄水建筑物的 底坎高程越低， 尺寸越大， 其造价就越高， 相应的围堰的高度及造价则可以降低。 因此， 泄水建筑物的底坎高程、尺寸及围堰高度的选择需要进行综合的技术经济 比较。泄水建筑物的底坎高程，应满足截流、围堰工程以及本身封堵的要求。如 底坎高程布置的较高，截流是落差就大，围堰也高，当封堵时的水头较低，封堵 措施就容易些。 一般泄水建筑物的底坎高程应布置在枯期水位以下，以保证枯水 期的泄水。底孔导流时，若底孔数目较多时，则采用不同高程的底孔布置是比较 有利的方式。 这时， 底孔封堵可自下而上进行， 可在一定程度上减轻封堵的困难。 但当采用坝体缺口导流时， 则缺口的底坎高程应布置在枯期水位以上，这样汛期 洪水过后，上游水位回落，可再继续浇筑高缺口处的混凝土。