溢流坝水力计算说明书基本资料见《任务指导书》一、 按明渠均匀流计算并绘制下游河道“水位~流量”关系曲线 （1） 由《资料》可知，坝址处河道断面为矩形断面 （2） 计算公式（按明渠均匀流计算，即谢才公式计算）： V=C RiQ=AC RiC=n1R 6/1 A=bn X=b+2h R=XA （3） 计算（五十年一遇Q 和一百年一遇Q 相对应的水深，采用迭代法计算水深，即矩形断面迭代公式为：bh b inQ h 5/25/3)2()(+=a 、迭代法计算五十年一遇 Q=12503m /s 的水深h将已知数据代入公式（Q=12503m /s ，i=0.001,n=0.04，b=52m ）得：52)2.52()001.0125004.0(5/35/3h h +⨯= 首先设水深h 01=0,代入上式，则得h 02=7.759,再将h 02代入上式得h 03=8.613,用同种方法可有：h 04=8.699,h 05=8.708,h 06=8.709,h 07=8.709,综上所述最后得h=8.709m. b 、用迭代法计算一百年一遇Q=14003m /s 相对应水深h如a 所示，用同种方法可解得一百年一遇Q=14003m /s 相对应水深h=9.395m. (4)计算并绘制下游河道“水位~流量”关系曲线(图一):溢流坝剖面图下游河道水位与流量关系计算表（表一）（图二）二、 确定溢流堰得堰顶高程并溢流面剖面 （1） 坝顶高程的确定（参考例8-5） a 、 坝上水头H 0计算:3/2)2(0gmB QH σε=计算：1、初步估算 H 0可假定H O ≈H,由于侧收缩系数与上游作用水头有关，侧可先假设侧收缩系数ε，求出H ，再校核侧收缩系数的值。

因堰顶高程和水头H0未知，先按自由出流计算，取σ=1.0，然后再校核。

由题意可知Q=12503m /s ,设ε=0.90，则;3/2)8.9285502.090.00.11250(0⨯⨯⨯⨯⨯⨯=H =6.25(m)2、计算实际水头H 。

查课本教材8-13及8-14表得边墩形状系数为0.7，闸门形状系数为0.45，因825.60=b H <0,应按bH 0计算。

ε=1-0.2[][]923.08525.645.0)15(7.02.0100)1(=⨯⨯⨯-+⨯-=-+nb H n k ξξ用求得的ε近似值代入上式重新计算H 0)(145.6)8.9285502.0923.00.11250(03/2m H =⨯⨯⨯⨯⨯⨯=又因0.10<bH ，仍按其计算，则所求得ε值不变，则说明以上所求的H0=6.145m 是正确的。

已知上游河道宽为52m 。

上游设计水位为435.00m,河床高程为405.00m ，近似按矩形断面计算上游过水断面面积：A 0=52×(435.00-405.00)=1560(2m ))/(801.01560125000s m A Q v ===则堰的设计水头为)(125.68.92801.0145.620022m g V H Hd =⨯-=-=3、堰顶高程=上游设计水位-H d =435.00-6.125=128.88（m ） 因下游堰高P 2+428.88-405.00=23.88（m ）,,0.2886.3145.688.2302>==H P 下游水面比堰顶低，15.00<H hs,满足自由出流条件，说明上述计算结果是正确的。

则最终确定该实用堰的堰顶高程为428.88m 。

（2） 溢流坝剖面设计 1、 方案：a. 溢流坝采用WES 型抛面b. 堰前沿采用三圆弧c. 抛面各段确定如图一所示 2、 堰上游设计为垂直段 3、 堰顶段BC 的设计a. 前沿OB 段，由三圆弧组成各段半径和水平距，计算如下：（Hd=6.125m ）⎩⎨⎧====072.1175.010625.35.01Hd b Hd R ⎩⎨⎧====690.1276.02225.12.02Hd b Hd R ⎩⎨⎧====727.1282.03245.004.03Hd b Hd R b. 堰顶下游采用幂曲线，按下列方程计算：y kH x n d n 1-=其中：H d —堰剖面的设计水头（H d =6.125m ）n —与上游堰坡有关的指数(见教材8-1)（n=1.850） k —系数（见课本表8-1）（k=2） x 、y —圆点下游堰面曲线横纵坐标经整理可得方程85.1107.0x y =依上述方程可绘制出堰顶下游曲线：（表二）（图三）4、 下游直线段CD 和反弧段DE 尺寸的确定a 、 由《任务指导书》可知下游斜坡坡比m a =0.7,则其倾角Χ=055。

又知CD直线段与曲线OC 相切与C 点。

I.C 点坐标确定如下：堰曲线85.1107.0x y = 求一阶导数 85.019795.0x d d xy =即85.019795.0x d d xy ==7.01，解得x=10.299，y=7.899 故C 点坐标为（10.299，7.899） II.反弧段DE 有关尺寸的确定半径R 的确定： ))(5.0~25.0(max Z Hd R += 其中，)(291.21709.41300.435max m Z =-=所以 m R 708.13~854.6)291.21125.6(5.0~)291.216125(25.0=+⨯+⨯= ，取R=10.00m 由图二可有:88.13103.26)2180cos()(2'02'0=-==-+-+=R P y R y p m x x c a c χ求的O 点坐标为（26.103，13.88） III ．D 点坐标的确定⎪⎩⎪⎨⎧=+==-=62.19cos 91.17sin '0'0χχR y y R X x D D 求得D 点坐标为（17.91，19.62） IV.E 点坐标的确定：⎩⎨⎧====88.23103.262'0P y x x E E 求得E 点坐标为：（26.103，23.88）5、根据上述计算结果可绘制出堰剖面图，如图（图四） （图五）：三圆弧三、 求水库的校核洪水位、正常蓄水位与防洪限制水位 （1） 计算校核洪水位（Q = 14003m /s ） 1.求坝上水头3/20)2(gmB QH σε=计算：1、初步估算 H 0可假定H O ≈H,由于侧收缩系数与上游作用水头有关，侧可先假设侧收缩系数ε，求出H ，再校核侧收缩系数的值。

因堰顶高程和水头H0未知，先按自由出流计算，取σ=1.0，然后再校核。

由题意可知Q=14003m /s m=0.502,设ε=0.90，则;3/20)8.9285502.090.00.11400(⨯⨯⨯⨯⨯⨯=H =6.740(m)2、计算实际水头H 。

查课本教材8-13及8-14表得边墩形状系数为0.7，闸门形状系数为0.45，因843.08740.60==b H <1,应按b H 0计算。

ε=1-0.2[][]916.0843.05145.0)15(7.02.0100)1(=⨯⨯⨯-+⨯-=-+nb H n k ξξ用求得的ε近似值代入上式重新计算H 0)(658.6)8.9285502.0916.00.11400(3/20m H =⨯⨯⨯⨯⨯⨯=又因0.10<bH ，仍按其计算，则所求得ε值不变，则说明以上所求的H 0=6.658m 是正确的。

已知上游河道宽为52m 。

上游设计水位为435.00m,河床高程为405.00m ，近似按矩形断面计算上游过水断面面积：A 0=52×(435.00-405.00)=1560(2m ))/(897.01560140000s m A Q v ===则堰的设计水头为)(618.68.92897.0658.622200m g V H H d =⨯-=-=3、校核：因下游堰高P 2+428.88-405.00=23.88（m ）,,0.2886.3145.688.2302>==H P 下游水面比堰顶低，15.00<H hs,满足自由出流条件，说明上述计算结果是正确的。

则相应的校核洪水位▽=428.888+H d =428.888+6.618=435.506(m)（表三）(2)、计算正常蓄水位▽=434.200（m ）时流量Q 以及下游河道水深H d =434.200-428.888=5.312（m ）查表三可知H 0=5.335m,又gvH H d 2200+=，得v 0=0.671m/s所以Q =（H d +P 1）b v 0=1019.479(3m /s) 求下游河道水深为h t由公式000)(v bh v A Q t ==及)(23/2b h bh t tni R n i Ri c v +===可推出 h t =5/33/53/252001.025)522(⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯⨯+h Q利用迭代法求h t令h t =0,得h t1=6.856，再将h t1带入上式得h t2=7.540，以上述同种方法可得 h t3=7.601， h t4=7.607， h t5=7.608， h t6 =7.608，最终确定h t =7.608m (3)、求防洪限制水位H d =432.000-428.888=3.112（m ）查表三可知H 0=3.117m, 又gvH H d 2200+=，得v 0=0.313m/s所以Q =（H d +P 1）b v 0=(23.888+3.112)×52×0.313=439.522(3m /s) 求下游河道水深为h t利用上述公式h t =5/33/53/252001.025)522(⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯⨯+h Q 采用迭代法确定h t ，最终确定h t =4.412m即防洪限制水位▽=405.00+4.412=409.412(m)综上所述可得表四：几个流量与堰上水头和堰下游河道水深计算成果表四、计算在正常蓄水位闸门关闭的情况下，每米宽溢流坝段上所受的静水总压力利用图解法求解：（如图所示）计算：求静水总压力的大小h1=434.200-428.88=5.32 mh2=434.200-405.00=29.2 mL=h 2-h 1=29.2-5.32=23.88 m)(25.403988.231)2.2932.5(8.921)(2121KN bL h h r b P =⨯⨯+⨯⨯=+=Ω= 确定压力中心位置：m h h h h L e 187.92.2932.52.2932.52388.23232121=++⨯⨯=++=五、坝下消能设计 （1）水流衔接计算相关计算公式：)888.23(1100m P P H E =+= nbQq = H P 10155.01-=ϕ )0(2c c h E g q h -=ϕ )181(232''-+=cc c gh q h h根据以上公式列表进行水流衔接计算：水 流 衔 接 计 算 表（表五）从表中数据可知，水流衔接形式均为远离式水跃衔接，故需设置底流式消能。