溢洪道水力计算书doc资料.doc

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。护砌结构型式为：陡坡段底部采用C25钢筋砼护底，厚40cmm，底板下垫层采用溢洪道原有素混凝土，并设置纵横向软式透水管；陡坡段两岸采用现状浆砌石防护，外挂C25素混凝土面板防护，在桩号0+148～0+188之间护砌形式由C25素混凝土面板防护渐变为C25现浇钢筋砼悬臂式挡墙护砌，墙高3.2m，挡墙底部设碎石垫层，厚10cm；挡土墙基础与底板交接处设一道伸缩缝，宽2cm，采用低发泡沫塑料板填缝，并设置651型橡胶止水带。
5、一级消能防冲段
位于溢洪道桩号0+198～0+220.8之间，消力池长22m，池深2.2m，宽28m，为矩形断面。护砌结构型式为：消力池底板采用C25钢筋砼护砌，厚1.0m，底板下依次设400g/m2土工布一层，碎石垫层，厚15cm；消力池两侧采用C25现浇钢筋砼扶臂式挡土墙进行防护，墙高5.2m，挡土墙底部设碎石垫层，厚10cm；消力池尾部设C25现浇钢筋砼消力坎，坎高2.2m，顶宽0.8m；挡土墙基础与消力池底板交接处设一道伸缩缝，宽2cm，采用低发泡沫塑料板填缝，并设置651型橡胶止水带。
在消力池的左岸有一冲沟，为防止对消力池边墙及消力池底的冲刷，对冲沟进行护砌。护砌结构形式为：底板采用C25钢筋砼护砌，长20m，宽11.4m，厚40cm，底板下依次设400g/m2土工布一层，碎石垫层，厚15cm；两侧采用C25现浇钢筋砼扶臂式挡土墙进行防护，墙高5.2m，挡土墙底部设碎石垫层，厚10cm。
6、二级明渠段
位于溢洪道桩号0+220.8～0+290.09之间，长69.29m，底宽28.0m，底坡1/1000，二级明渠段底部在桩号0+275.09～0+290.09采用M7.5浆砌石护底，其余不护砌；两侧桩号0+220.8～230.09之间护砌形式由M7.5浆砌石挡土墙渐变为M7.5浆砌石护坡，桩号0+230.09～0+275.09之间采用M7.5浆砌石护坡，厚30cm，坡度为1:1，桩号0+275.09～0+290.09之间护砌形式由M7.5浆砌石护坡渐变为M7.5浆砌石挡土墙。
7、二级陡坡段
位于溢洪道桩号0+290.09～0+352.78之间，长62.69m，底宽28m，底坡1/5.4，为矩形断面，落差9.65m，护砌结构型式同一级陡坡。
8、二级消能防冲段
位于溢洪道桩号0+352.78～0+376.58之间，池长23m，底宽28m，池深2.1m，为矩形断面，护砌结构型式同一级消力池段工程。
9、海漫段
位于溢洪道桩号0+376.58～0+396.58之间，长20m，底部采用M7.5浆砌石护砌，厚30cm；海漫段左岸桩号0+376.58～0+386.58之间护砌由M7.5浆砌石重力式挡土墙渐变为M7.5浆砌石护坡，桩号0+386.58～0+396.58采用M7.5浆砌石护坡，厚30cm，坡度为1：1，桩号0+396.58以下与现状顺接；海漫段右岸桩号0+376.58～0+386.58之间护砌为M7.5浆砌石重力式挡土墙，墙高由3m逐渐降低到2m，桩号0+386.58～0+396.58采用M7.5浆砌石重力式挡土墙，墙高2m，出口为扩散式出口。
3.溢洪道水面线计算
3.1 临界水深计算
明渠段临界水深hk、采用明渠恒定非均匀渐变流水面曲线计算程序计算临界水深。
临界水深计算公式：
式中：Q—计算流量，30年一遇为142m3/s，50年一遇为184m3/s，500年一遇为300 m3/s。
Ak—过水断面面积；
Bk—水面宽度，进口明渠段取42m，二级明渠段取42～36m；
g—重力加速度；g=9.8m/s2。
3.2 水面线计算原理
溢洪道水面线推求采用明渠恒定非均匀渐变流水面曲线计算程序， 计算公式如下：

其中：h1为已知断面水深，h2为欲求断面水深。将已知参数代入计算公式即可得所求断面水深。
3.3水面线计算结果
采用新疆水利厅编写的《水利水电工程设计计算程序集》中D-7明渠恒定非均匀渐变流水面曲线计算程序，进口明渠段、控制段及二级明渠段计算结果如下：
30年一遇水面线：
***********************************************************************
***** 恒定非均匀渐变流水面曲线计算书 D-7X *****
***********************************************************************
一.原始数据:
流量 分段数 不同断面个数 起始断面水深
204.00 11 1 1.81
不同断面的水力要素(按序号排列):
2 0.0300 28 0
各分段之不同断面序号:
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
各分段之长度:
0 -10 -10 -10 -10 -10 -10 -10 -10 -10 -10 -9.2
各分段之纵坡:
0.0010 0.0010 0.0010 0.0010 0.0010 0.0010 0.0010 0.0010 0.0010 0.0010 0.0010 0.0010
二.计算结果:
分段 水深h 正常水深ho 临界水深hk 流速v 分段长dL 累计长L 曲线类型
0 1.812 3.489 1.811 4.021 0.000 0.000 b1
1 2.128 3.489 1.811 3.423 -10.000 -10.000 b1
2 2.235 3.489 1.811 3.259 -10.000 -20.000 b1
3 2.242 3.489 1.811 3.250 -10.000 -30.000 b1
4 2.342 3.489 1.811 3.111 -10.000 -40.000 b1
5 2.396 3.489 1.811 3.041 -10.000 -50.000 b1
6 2.449 3.489 1.811 2.975 -10.000 -60.000 b1
7 2.456 3.489 1.811 2.967 -10.000 -70.000 b1
8 2.503 3.489 1.811 2.911 -10.000 -80.000 b1
9 2.556 3.489 1.811 2.850 -10.000 -90.000 b1
10 2.563 3.489 1.811 2.843 -10.000 -100.000 b1
11 2.563 3.489 1.811 2.843 -9.200 -109.200 b1
***********************************************************************
***** 恒定非均匀渐变流水面曲线计算书 D-7X *****
***********************************************************************

一.原始数据:
流量 分段数 不同断面个数 起始断面水深
204.00 6 1 1.81
不同断面的水力要素(按序号排列):
2 0.0150 28 0
各分段之不同断面序号:
1 1 1 1 1 1 1
各分段之长度:
0 10.17 10.17 10.17 10.17 10.17 12.91
各分段之纵坡:
0.1850 0.1850 0.1850 0.1850 0.1850 0.1850 0.1850
二.计算结果:
分段 水深h 正常水深ho 临界水深hk 流速v 分段长dL 累计长L 曲线类型
0 1.810 0.444 1.811 4.025 0.000 0.000 b2
1 0.908 0.444 1.811 8.027 10.170 10.170 b2
2 0.740 0.444 1.811 9.845 10.170 20.340 b2
3 0.653 0.444 1.811 11.154 10.170 30.510 b2
4 0.597 0.444 1.811 12.197 10.170 40.680 b2
5 0.560 0.444 1.811 13.008 10.170 50.850 b2
6 0.529 0.444 1.811 13.772 12.907 63.757 b2
50年一遇水面线：
***********************************************************************
***** 恒定非均匀渐变流水面曲线计算书 D-7X *****
***********************************************************************
一.原始数据:
流量 分段数 不同断面个数 起始断面水深
234.50 11 1 1.99
不同断面的水力要素(按序号排列):
2 0.0300 28 0
各分段之不同断面序号:
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
各分段之长度:
0 -10 -10 -10 -10 -10 -10 -10 -10 -10 -10 -9.2
各分段之纵坡:
0.0010 0.0010 0.0010 0.0010 0.0010 0.0010 0.0010 0.0010 0.0010 0.0010 0.0010 0.0010
二.计算结果:
分段 水深h 正常水深ho 临界水深hk 流速v 分段长dL 累计长L 曲线类型
0 1.988 3.819 1.988 4.213 0.000 0.000 b1
1 2.225 3.819 1.988 3.764 -10.000 -10.000 b1
2 2.452 3.819 1.988 3.416 -10.000 -20.000 b1
3 2.459 3.819 1.988 3.406 -10.000 -30.000 b1
4 2.459 3.819 1.988 3.406 -10.000 -40.000 b1
5 2.459 3.819 1.988 3.406 -10.000 -50.000 b1
6 2.459 3.819 1.988 3.406 -10.000 -60.000 b1
7 2.459 3.819 1.988 3.406 -10.000 -70.000 b1
8 2.459 3.819 1.988 3.406 -10.000 -80.000 b1
9 2.459 3.819 1.988 3.406 -10.000 -90.000 b1
10 2.459 3.819 1.988 3.406 -10.000 -100.000 b1
11 2.459 3.819 1.988 3.406 -9.200 -109.200 b1
***********************************************************************
***** 恒定非均匀渐变流水面曲线计算书 D-7X *****
***********************************************************************
一.原始数据:
流量 分段数 不同断面个数 起始断面水深
234.50 9 1 1.99
不同断面的水力要素(按序号排列):
2 0.0150 28 0
各分段之不同断面序号:
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
各分段之长度:
0 -10 -10 -10 -10 -10 -10 -10 -10 -11.1
各分段之纵坡:
0.0010 0.0010 0.0010 0.0010 0.0010 0.0010 0.0010 0.0010 0.0010 0.0010
二.计算结果:
分段 水深h 正常水深ho 临界水深hk 流速v 分段长dL 累计长L 曲线类型
0 1.989 2.439 1.988 4.211 0.000 0.000 b1
1 1.991 2.439 1.988 4.206 -10.000 -10.000 b1
2 1.991 2.439 1.988 4.206 -10.000 -20.000 b1
3 1.991 2.439 1.988 4.206 -10.000 -30.000 b1
4 1.991 2.439 1.988 4.206 -10.000 -40.000 b1
5 1.991 2.439 1.988 4.206 -10.000 -50.000 b1
6 1.991 2.439 1.988 4.206 -10.000 -60.000 b1
7 1.991 2.439 1.988 4.206 -10.000 -70.000 b1
8 1.991 2.439 1.988 4.206 -10.000 -80.000 b1
9 1.991 2.439 1.988 4.206 -11.100 -91.100 b1
1000年一遇水面线：
***********************************************************************
***** 恒定非均匀渐变流水面曲线计算书 D-7X *****
***********************************************************************
一.原始数据:
流量 分段数 不同断面个数 起始断面水深
641.00 11 1 3.72
不同断面的水力要素(按序号排列):
2 0.0300 28 1
各分段之不同断面序号:
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
各分段之长度:
0 -10 -10 -10 -10 -10 -10 -10 -10 -10 -10 -9.2
各分段之纵坡:
0.0010 0.0010 0.0010 0.0010 0.0010 0.0010 0.0010 0.0010 0.0010 0.0010 0.0010 0.0010
二.计算结果:
分段 水深h 正常水深ho 临界水深hk 流速v 分段长dL 累计长L 曲线类型
0 3.716 6.303 3.715 5.439 0.000 0.000 b1
1 4.071 6.303 3.715 4.910 -10.000 -10.000 b1
2 4.250 6.303 3.715 4.676 -10.000 -20.000 b1
3 4.340 6.303 3.715 4.567 -10.000 -30.000 b1
4 4.430 6.303 3.715 4.462 -10.000 -40.000 b1
5 4.435 6.303 3.715 4.456 -10.000 -50.000 b1
6 4.519 6.303 3.715 4.362 -10.000 -60.000 b1
7 4.609 6.303 3.715 4.265 -10.000 -70.000 b1
8 4.615 6.303 3.715 4.259 -10.000 -80.000 b1
9 4.615 6.303 3.715 4.259 -10.000 -90.000 b1
10 4.615 6.303 3.715 4.259 -10.000 -100.000 b1
11 4.615 6.303 3.715 4.259 -9.200 -109.200 b1
***********************************************************************
***** 恒定非均匀渐变流水面曲线计算书 D-7X *****
***********************************************************************
一.原始数据:
流量 分段数 不同断面个数 起始断面水深
641.00 7 1 3.72
不同断面的水力要素(按序号排列):
2 0.0300 28 1
各分段之不同断面序号:
1 1 1 1 1 1 1 1
各分段之长度:
0 -10 -10 -10 -10 -10 -10 -9.29
各分段之纵坡:
0.0010 0.0010 0.0010 0.0010 0.0010 0.0010 0.0010 0.0010
二.计算结果:
分段 水深h 正常水深ho 临界水深hk 流速v 分段长dL 累计长L 曲线类型
0 3.716 6.303 3.715 5.439 0.000 0.000 b1
1 4.071 6.303 3.715 4.910 -10.000 -10.000 b1
2 4.250 6.303 3.715 4.676 -10.000 -20.000 b1
3 4.340 6.303 3.715 4.567 -10.000 -30.000 b1
4 4.430 6.303 3.715 4.462 -10.000 -40.000 b1
5 4.435 6.303 3.715 4.456 -10.000 -50.000 b1
6 4.519 6.303 3.715 4.362 -10.000 -60.000 b1
7 4.525 6.303 3.715 4.355 -9.290 -69.290 b1
3.4计算成果汇总
1000年一遇洪水溢洪道水力要素表
项 目
底宽
(m)
底坡
(m)
糙率
边坡
流速（m/s）
水位(m)
h上
(m)
h下
(m)
备注
上
下
上
下
进口明渠段
28
0.001
0.030
1
4.259
5.439
159.35
157.12
5.85
3.77
1000年一遇流量Q=651.7m3/s
一级陡坡段
28
0.2
0.015
0
5.439
15.335
157.12
143.61
3.77
1.50
二级明渠段
28
0.001
0.030
1
4.355
5.439
148.60
148.17
4.53
3.77
二级陡坡段
28
0.2
0.015
0
5.439
15.858
148.17
135.60
3.77
1.39
海漫段
28
0
0.025
1
5.253
5.253
138.42
138.42
2.42
2.42
50年一遇洪水溢洪道水力要素表
项 目
底宽
(m)
底坡
(m)
糙率
边坡
流速（m/s）
水位(m)
h上
(m)
h下
(m)
备注
上
下
上
下
进口明渠段
28
0.001
0.030
1
3.406
4.213
159.35
157.12
5.85
3.77
50年一遇 流量Q=234.5m3/s
一级陡坡段
28
0.2
0.015
0
4.213
13.582
157.12
143.61
3.77
1.50
二级明渠段
28
0.001
0.030
1
4.206
4.213
148.60
148.17
4.53
3.77
二级陡坡段
28
0.2
0.015
0
4.213
14.096
148.17
135.60
3.77
1.39
海漫段
28
0
0.025
1
4.012
4.012
137.32
137.32
1.32
1.32
30年一遇洪水溢洪道水力要素表
项 目
底宽
(m)
底坡
(m)
糙率
边坡
流速（m/s）
水位(m)
h上
(m)
h下
(m)
备注
上
下
上
下
进口明渠段
28
0.001
0.030
1
2.850
4.021
156.30
155.11
2.80
1.76
30年一遇流 量Q=204m3/s
一级陡坡段
28
0.2
0.015
0
4.021
13.362
155.11
142.61
1.76
0.52
二级明渠段
28
0.001
0.030
1
2.967
4.021
146.64
146.09
2.456
1.76
二级陡坡段
28
0.2
0.015
0
4.021
13.772
146.09
134.60
1.76
0.48
海漫段
28
0
0.025
1
3.852
3.852
137.22
137.22
1.22
1.22

4.消能计算
按照溢洪道设计规范要求，后胡水库溢洪道消能防冲设施按30年一遇洪水标准设计。设计采用底流式消能，主要尺寸包括池深、池长及消力池底板厚等。
1、池深计算
①跃后水深计算
跃后水深计算采用下式：

式中：q——单宽流量,7.286m3/s；
②消力池池深d计算
采用公式：

式中：δj——消力池出口流速系数，δj=1；
Ht——消力池下游水深；
φ——水跃淹没系数；φ=0.95；
其余符号同前。
将各值代入公式计算得，一级消力池池深d=2.12m，设计采用消力池池深为2.2m。消力池跃后水深为4.78m，设计采用消力池边墙高度为5.2m。二级消力池池深d=2.04m，设计采用消力池池深为2.1m。消力池跃后水深为4.97m，设计采用消力池边墙高度为5.1m。
2、池长计算
自由水跃长度

消力池长度Lk=0.7×Lj。
计算得：一级消力池Lk=21.09m，二级消力池Lk=22.18m。故一级消力池长度采用22m，二级消力池长度采用23m。
3、消力池底板计算
消力池底板厚度计算采用下式：

式中： k——为经验系数，采用0.2；
Q——单宽流量，取7.286m3/s；
△H——上下游水位差。
计算得：消力池t=0.93m，故一级、二级消力池底板厚度均采用1.0m。
陡坡段底板厚度根据陡坡的构造要求，取厚度为40cm。采用C20现浇钢筋混凝土底板，按构造配筋。

目 录
1.基本资料 1
1.1 水文规划资料 1
1.2 溢洪道现状 1
2. 设计标准 1
3.溢洪道水面线计算 4
3.1 临界水深计算 4
3.2 水面线计算原理 4
3.3水面线计算结果 5
3.4计算成果汇总 9
4.消能计算 10