前言 (1)第一章水力学课程设计基本资料第一节绪论 (2)第二节溢洪道的基本资料 (2)第三节泄洪洞的基本资料 (3)第二章溢洪道的水力计算第一节确定引水渠断面 (4)第二节确定控制段垂直水流方向的宽度 (5)第三节校核渐变段长度是否满足要求 (9)第四节计算溢洪道水面曲线 (9)第五节拟定挑坎形状和尺寸及其校核 (13)第三章泄洪洞的水力计算第一节验算泄洪洞是否满足泄洪要求 (15)第二节判别泄洪洞下游水流衔接形式、设计消力池尺寸 (17)附录溢洪道布置示意图 (20)泄洪洞布置示意图 (21)溢洪道水面曲线简图 (22)总结 (23)水力学是一门专业技术基础课。
是高等职业技术教育水利类各专业的支撑性课程，为了使学生掌握水力学。
学好水力学，本书主要编写了段村水利枢纽的设计计算过程，该过程点概了水利类各专业需要的基本知识。
根据各主业的需要，可适当调整。
水力学试验在水力学学科中占有重要的地位。
为提高实践技能，本书介绍了段村水利枢纽的基本试验过程。
通过该过程的练习，使学生能理论联系实际，掌握水力学试验的方法和步骤。
水力学试验也是水力学课程考核的重要内容，应引起重视。
本书把计算和试验结合在一起，能使同学对水力学有个更新的认识。
本次设计与计算是水工0708班邓亮亮经过一个星期的努力完成的。
在此期间得到了田老师的大力指导和帮助，在此表示感谢。
同时因时间仓促，设计中的缺点和错误在所难免。
望老师和同学们予以批评指正。
计算者：邓亮亮整理编辑：邓亮亮编者2009年4月第一章水利学课程设计基本资料第一节绪论段村水利枢纽工程位于颖河上游，登封县境内。
控制流域面积94.1平方公里，根据水能计算。
该枢纽死水位348米。
最多兴利水位360.52米。
相应库容1423.07万立方米。
设计水位安50年一遇363.62米。
相应库容为1998.36万立方米。
溢洪道泄洪量540万立方米每秒。
泄洪洞泄流量为90立方米每秒。
校核洪水位按500年一遇，为364.81米。
相应库容为2299.68万立方米，溢洪道泄流量800立方米每秒。
泄洪洞些流量为110立方米每秒。
根据地形地质条件和水利条件初步拟定。
第二节溢洪道基本资料溢洪道有六段组成。
如附图一所示1.引水渠长120米底坡i = 1:5 混凝土衬砌。
2．控制段采用平底宽顶堰，顺水流长度20米。
3．渐变段断面为矩形，长60米。
底坡1: 50 。
4．第Ⅰ陡槽段断面为矩形，底宽40米，坡降为1/200，长596米。
5．第Ⅱ陡槽段断面开头及尺寸同第Ⅰ陡槽段，坡降1/8，长40米。
6．挑流坎消能下泄设计洪水时，挑坎下游尾水渠水位350.64米。
下有水位高程347.2米。
第三节 泄洪洞泄洪洞由11段组成,如附图二所示。
1．进口段 采用喇叭形塔架式进水口,进口设拦污栅δ=0.15 口底部高程342米,长10米.进口局部水头损失系数ξ=0.1。
2．闸室段 形状为4米×4米矩形断面,长6米； δ门槽=0.1 3．渐变段 断面由4米×4米变为直径d=3.5米的圆形,长1 米； δ渐变段=0.05。
4．洞身段 洞段d=3.5米,长170米。
5．第二渐变段 断面由圆形变为3.2米×3.2米的矩形断面，10米。
6. 洞后闸室段 底部高程为341米,长12米。
7. 平坡段 底宽3.2米,长7米。
8. 扩散斜坡段 扩散角150,比降1:5。
9. 消能段hc=)(21Z P H g q ++,90.0Φ=10.扭曲面：11.尾水渠 底部高程337米,比降0.001米,底宽14米,边坡1:1.5。
水力计算1. 确定引渠段面。
2. 确定控制段垂直水流的宽度。
3. 验算渐变段长度是否满足要求(扩散角应小于150)。
4. 计算溢洪道水面曲线(按设计洪水流量计算)和各断面掺气水图 1-1深。
5. 拟定挑坎形状和尺寸(溢洪道出口河底高程347米,岩石坚硬,完整性较差)。
计算挑距,验算是否满足稳定要求。
计算成果1. 交计算成果，并绘制简图。
2. 绘制溢洪道水面曲线。
3. 写出学习水力学的体会和意见。
第二章溢洪道的水力计算第一节确定引水渠断面一、形式引水渠断面底坡i=0 ,边坡1:1.5的梯形断面.如图所示 二、确定尺寸V=2.5～3.0s m A=(B+mh)h m=1.5 H=363.62－360.52＝3.1A=(B+mh)h =(b ＋1.5×3.1)×3.1当Q 为设计流量时，即：Q=540m 3/s ，由A=VQ ，可得(B +1.5×3.1)×3.1=540/2.4 可得B=68m当Q 为校核流量时，即：Q=800m 3/s ，由A=VQ ，可得(B +1.5×3.1)×3.1=800/2.4 可得B=71.27m综上可知：引渠底宽B=71.27m .第二节 确定控制段垂直水流方向的宽度一． 确定堰宽计算公式：2302εσH g B m Q s =因为δ=20，h=3.1，4＜δ/h=6.67≤10，所以为宽顶堰自由出流，淹没系数0.1σ=s 。
泄洪量Q=540s m 3侧收缩系数96.0ε=，由于此段为平底坎宽顶堰，上游堰高01=p ，故流量系数385.0max =m设H 0≈h=3.1由公式2302εσH g B m Q s =得 540=1.0*0.385*0.96*b*231.3*8.9*2 b=60.5m 即为堰宽。
二．检验尺寸是否合理 〈一〉、确定堰前水深。
圆弧型进口：B 0=B+mh=75.92 b/B 0=0.8 上游引水渠水面宽度B 1=m mh B 57.801.3*5.1*227.712=+=+故圆弧半径m 04.1025.6057.80γ=-= 17.05.60/04.10/γ==b由b/B 0=0.8，17.064.52/14/γ==b 查表8-7得：367.0='mQ= 540 b= 60.5 M= 0.367 v^2/19.6= 0.293878H 0 H Q 3.1 2.806122 536.5275 3.105 2.811122 537.8261 3.11 2.816122 539.1257 3.115 2.821122 540.4264 3.12 2.826122 541.7281 3.125 2.831122 543.0309 3.13 2.836122 544.3347 3.135 2.841122 545.6395 3.1133612.825402302εσH g B m Q s ′==0.367*1.0*60.5*78.53911.3*8.9*223=m 3由于泄洪量Q=540m 3，因此可确定堰前水深H=2.82m. 〈二〉、推引水渠段水面线 1．判别水面线类型 该渠道正常水深,82.20m h =由KK B A g Q 32=得：临界水深H K =2.01m ，因k h h >0 0=i 因此为0b 型水面线。
2、水面线计算引水段计算简图如图2-2所示1-1断面：1h =2.82m. 则111)(h mh b A +==（60.5+1.5×2.82）×s m A Q V 536.291.21254011===328.08.9*2536.22221==g V m 断面比能 m gVh E s 148.3328.082.222111=+=+=1-1断面的水力要素：21112χm h b ++==60.5+2×2.82×m 438.815.112=+m A R 614.2438.8191.212χ111===混凝土衬砌，糙率n=0.014 s m R n c 21616111837.83614.2*014.011===设2-2断面 86.22=h同理可得 22100.216m A = s m V 500.22= 319.0222=gV断面比能m E s 178.32=1-1断面和2-2断面的比能差： m E E E sv sd s 030.0-178.3-148.3-Δ21===-2-2断面的水力要素：m 582.81χ2= m R 649.22= s m C 212020.84= 两断面水力要素的值： m R R R 518.22649.2614.2221=+=+=s m V V V 518.22500.2536.2221=+=+=928.832020.84837.83221=+=+=C C C s m 21平均水力坡降： 00034.0518.2*928.83518.2*2222===R C VJ 引水渠段长度： m j i E S s 845.8800034.00030.0ΔΔ21=--=-=由引水渠段长120m,故所设的2-2断面水深2h 不符合，应重新设2h 并计算。
计算结果见表2-1计算表2—1故引水渠2-2断面水深为2.873m<三>、校核库水位2-2断面与 3-3断面列能量方程：g V g V h g V Z 2ξ222222223++=+计算简图见图2-2。
由于2-2与3-3断面非常接近，可近似认为32≈V V因水库进口处稍微修圆，查表4-3得局部水头损失系数ξ取0.20m gVh Z 923.2350.0*20.0853.22ξ222=+=+=库水位=Z+360.52=2.923+360.52=363.44m m 62.363≤ 由上可知所求库水位满足要求，即确定的尺寸合理。
第三节 校核渐变段长度是否满足要求66校核渐变段长度是否满足要求，也就是验算渐变段的扩散角是否应小于15°（见简图2-3）。
已知渐变断面为矩形，长60m ，底坡1:50Q=m 23.10240-46.60= tan θ=17.06023.10==b a θ=9.65°< 15°故渐变段长度满足要求。
第四节 溢洪道水面线推算一、渐变段水面线推算 单宽流量 q =293.846.60540m b Q ==/s h 1= h k =m g q 0.28.993.80.1α3232=×=（见图2—4） h 3 =2.3m 1Δs =32m 2Δs =28m 1—1断面的水力要素：A 1=b 1h 1=60.46×2.0=120.92m 2 x 1=b+2h 1=60.46+2×2.0=64.46m R 1 ==11x A m 876.146.6092.120= C 1=611R n =s m /33.79876.1014.012/16=× V 1=s m A Q /466.492.1205401== m g V 0.18.92466.42221=×=1—1断面比能 E 1S =h 1+=gV 221 2.0+1.0 = 3.0 m设2—2断面的水深 h 2=1.85m 则 b 2=m 23.5024046.60=+ A 2=b 2h 2=1.85×50.23 = 92.916m 2X 2=b 2+2h 2= 50.23 +2×1.85 =53.93mR 2=m X A 732.193.53916.9022== 64.46401 12 2 331:50 图2-4C 2=s m R n /21.78732.1014.0112/1662=×= V 2=s m A Q /811.5916.925402==m gV 723.1222= 2—2断面比能 m gV h E S 62.3723.185.122222=+=+=1—1与2—2断面比能之差 m E E E s s s 62.00.362.3Δ12=== 平均值 C=s m C C /77.78221.7833.7922/121=+=+ V=s m V V /14.52811.5466.4221=+=+R=m R R 8.12723.1876.1221=+=+平均水力坡降 J=0024.08.177.7814.52222=×=R C V 1—1与2—2段的长度 m J i E S S 56.320024.002.062.0ΔΔ1===可近似认为h m 85.12=,满足m S 32Δ1=。