由上述计算可知 hc``大于下游水深 ht=2.51m，因此下游发生远离式水跃，则 需建立消能池。 2.消力池深度计算 估算池深度
d 0 hc `` ht ` Z q2 2 2 2 gh c " 2 =0.036 又ΔZ= 2 g h t ' q2
则 d=1.05 3.683-2.51-0.036=1.32m 3.消力池长度计算
由上表可知溢流水深 H=2.283m； 则上游水位=堰上水头+陂顶高程=2.283+45.2=47.483m。 2 下游水位推求 根据各条河流下游水位流量观测资料，采用水力学公式推求下游水位，计算 采用明渠均匀流公式
Q AC RJ
式中： Q——流量(m3/s)。 A——渠道过水断面面积（m2） 。
进口段：h1=0.91m； 铺盖水平段：h2=0.375m； 3 板桩垂直段：h3=1.695m； 4 底板水平段：h4=0.76m； 5 齿墙垂直段：h5=0.116m； 6 齿墙水平段：h6=0.124m； 7 出口段：h7=0.79m。 b. 求进出口水头损失值的修正
1 2 1
进口处修正。由式得修正系数 1 ` 为：
5 LO L 1.6 O 2 S0 T= =5*14.8/（1.6*2.1+2）=13.8>9.5m
e
故按实际透水层深度 T=9.5m 进行计算。
图a
b. 简化地下轮廓
将实际的地下轮廓进行简化，使之成为垂直和水平的两个主要部分，出口处
齿墙的入土深度应予保留，如图 b 所示，将地下轮廓分成 7 段。
图b
c. 计算阻力系数 1) 进口段（如图 c1） ：将齿墙简化为短板桩，板桩如图深度为 0.5m，铺盖厚度 为 0.4m，故 S1=0.5+0.4=0.9m、T1=9.5m，而另一侧的 S2=0.5m、T2=9.1m，计 算进口段阻力系数
01 为：
S 2 S 01 [1.5( 1 ) 3 / 2 0.441] ln cot[ (1 2 )] 0.54 T1 4 T2
第二次
hc=0.589
第三次
hc=0.613
因 hc3 与 hc2 很接近，故取 hc3=0.614m，将其代入水跃方程得 hc``：
hc 8q 2 0.614 8 6 .9 2 ( 1 1 ) ( 1 1) gh 3 c 9.8 0.6143 hc``= 2 = 2 =3.683m
C 39.62 44.10 44.73 45.31 45.62
Q=AC(RJ)^(1/2) 46.22 146.43 171.63 198.41 213.80
由上表可知下游水位 h=2.51m。
（四）水陂防渗设计 1. 阻力系数的计算
a. 确定有效深度 由于 L0=7+7.8=14.8m，S0=40.2-33.2=7m，故 L0/S0=14.8/7=2.1<5，故由公式 计算 Te 得：
1 ` 1.21
应予以修正
T` S [12( ) 2 2][ 0.059] T T
1
0.71 1
进口段水头损失值应修正为 h1 ` 1 `h1 =0.71 0.91=0.646 进口段水头损失减小值 h1 为： h1 =0.91-0.646=0.264<h2=0.375 故铺盖水平段水头损失值应修正为： h2 ` h2 h1 =0.375+0.264=0.639
故应进一步修正 h6、h5 采用公式 h6`=2h6=0.25m，h5`=0.23，h4`=0.76+0.37（h6+h5）=0.89 验算： 计算无误。 ΔH= h` =0.646+0.639+1.695+0.89+0.23+0.25+0.42=4.77
3 算各角隅点的渗压水头 由上游进口段开始， 逐次向下游从总水头 4.77m 相继减去各分段水头损失值，即 可求得各角点的渗压水头值： H1=4.77m，H2=4.124m，H3=3.485m，H4=1.79m，H5=0.9m，H6=0.67m，H7=0.42m， H8=0。 4 绘制渗压水头分布图 根据以上算得的渗压水头值， 并认为沿水平段的水头损失呈线性变化，即可会出 图 d。
图 c1
图 c2
2) 铺盖水平段（如图 c2） ：S1=0.5m，S2=6.6m，L1=7.3m，T=9.1m，计算铺盖水 平段阻力系数
x1 为： x1
L1 0.7(S1 S 2 ) 0.223 T 3) 板桩垂直段（如图 c3） ：S1=6.6m、T1=9.1m 与 S2=6.2m、T2=8.7m，板桩垂直段
X=30+2* 2h ； 总上所述，可用试算法推求出下游水位 h，列于表 B：
h 1.00 2.00 2.20 2.40 2.51
A 31.00 64.00 70.84 77.76 81.60
X 32.83 35.66 36.22 36.79 37.10
R 0.94 1.79 1.96 2.11 2.20
阻力系数
y1
为：
y1
S 2 S ln cot[ (1 1 )] ln cot[ (1 2 )] 1.009 4 T1 4 T2
2
图 c3 图 c4 4) 底板水平段（如图 c4） ：S1=4.9m、S2=0.6m，L2=7.8m，T1=8.7m,故底板水平段 阻力系数
Lsj Ls Lj
Lj=6.9 (hc"-hc)=6.9(3.683-0.614)=21.18m 计算消能池前段长度Ls公式： Ls=2φ 其中的G= 2(1 1 m ) h0 Φ为流速系数，h0堰顶以上水头(m)，P从池底算起的堰高(m)，m过堰流量系 数取0.4,宽顶堰的流量系数:0.950，β水跃长度校正系数。 由已知的数据。可得 G=2 (1则 Ls=2φ = 2 0.95 (2.28 0.5 1.03)(5 0.5 1.03) 5.93 则消力池池长计算公式
故 E0=P+H0=5+2.75=7.75m
q2 6 .9 2 2 2 9.8 0.952 =2.692 计算 2 g q2 2 g 2 E0 hc
hc
由公式 根据逐次渐进法，令根号内的 hc=0 则 第一次 hc=0
2.692 hc1= 7.75 0 =0.589m 2.692 hc2= 7.75 0.589 =0.613m 2.692 hc3= 7.75 0.613 =0.614m
1 1/ 6 R C——谢才系数，C= n 。
n——河道糙率，采用 0.025。
A R——水力半径（m） ，R= χ 。
χ——过水断面湿周（m） 。 J——渠道纵向坡降。 又已知河道底宽为 30m，两岸边坡为 1:1，河床底坡为 0.0015。 根据资料可知 A=(30+30+2h)*h/2=30h+h2
S 02 [1.5( 1 ) 3 / 2 0.441] 0.47 T1
2. 渗透压力计算
a. 求各段的渗压水头损失值
hi i H
由式 hi=

1
n
i
，其中 H =上游水位-下游水位=47.48-42.71=4.77m，
且

1
7
i
=0.54+0.223+1.009+0.454+0.069+0.074+0.47=2.839。
Lsj Ls Lj =5.93+0.7*21.18=20.75m
)h0=1.03
4.计算消力池底板厚度。 采用池深为1.32m，池长为20.75m计算底板厚度。ΔH上下游水位差(m)。消 力池底板计算系数K1=0.2, 消力池底板安全系数K2=1.3 根据抗冲要求的底板厚度t：
t k1 q H = 0.2 6.9 4.77 0.78
广东水利电力职业技术学院
毕业设计
课题名称：五小工程定型设计—小水陂设计 （松柏渡头陂设计）
指导老师： 刘亚莲
班级： 组员： 时间：
09 水工一班 温伟 陆赞Βιβλιοθήκη 邱汇哲2011 年 12 月
（三）设计上、下游水位
已知：设计洪水流量 Q=213km /s；坡顶高程为 45.2m；坝高为 5m；总净宽 B=31；堰流侧收系数为ε=1；流量系数 m=0.45。 1 上游水位推求 水陂过流按实用堰泄洪计算，参照《溢洪道设计规范》 （sl253-2000）附 录 A 公式 A.2.3，宽顶堰过流能力按下式计算：
2
出口段处修正。T`=8.1m，T=9.5m，S=1.4m 则出口处修正系数 2 ` 为：
2 ` 1.21
8 .1 1 .4 [12( ) 2 2][ 0.059] 9 .5 9 .5 h7 ` 2 `h7
1
0.76 1
出口段水头损失应修正为：
=0.42m
h =0.79-0.42=0.37>h6+h5=0.24
Jx Jx
]=0.4,而实际底板水平段坡降
Jx
=0.129 远小
]，说明地基粉质粘土在其与底板的接触面上不会产生接触冲刷。
（五）水陂消能防冲设计
取消力池出流流速系数ψ=0.95， 水跃淹没系数σ=1.05， β=0.7， K1=0.15， K2=1.1 上游水位为 47.48m，下游水位为 42.71m，陂底高程 40.2m，坡顶高程为 45.2m， 陂底为水平段（如图 e） 3 则 H=2.28m,P=5m，单宽流量q=Q/b=213/31=6.9m /s， 自由水跃跃长计算系数:6.900 ，水跃长度校正系数:0.750， 脉动压强系数:0.050 是否计算消力池前段长度:计算