水力学课程设计

计算表2—1

h2.8202.8252.8302.8352.8402.8452.8502.8552.8602.8652.8702.873540b=AV212.9102.536213.3092.532213.7072.527214.1062.522214.5052.517214.9042.513215.3032.508215.7022.503216.1022.499216.5012.494216.9002.490217.1772.48671.27V^2/2g0.3280.3270.3260.3250.3230.3220.3210.3200.3190.3170.3160.315m=E3.1483.1523.1563.1603.1633.1673.1713.1753.1793.1823.1863.1891.5i=ΧR81.4382.61481.4562.61981.4742.62381.4922.62781.5102.63281.5282.63681.5462.64081.5642.64581.5822.64981.6002.65381.6182.65881.6302.660C83.83783.86083.88383.90683.92983.95283.97483.99784.02084.04384.06584.0810h0=ΔE-0.00377429-0.00378092-0.00378749-0.00379402-0.00380051-0.00380695-0.00381334-0.00381969-0.00382599-0.00383225-0.002656344.29h=VpCp2.5342.5292.5242.5202.5152.5102.5062.5012.4972.4922.48883.84883.87183.89483.91783.94083.96383.98684.00984.03184.05484.0731.78n=RpJp2.6172.6212.6252.6292.6342.6382.6422.6472.6512.6552.6590.000350.000350.000340.000340.000340.000340.000340.000330.000330.000330.000330.014线型ΔLiΣΔLi10.81410.89710.98111.06511.15011.23511.32011.40511.49111.5788.06510.81421.71132.69143.75654.90666.14177.46088.866100.357111.935120.000

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：Z+V3=h2+V2+ξV2计算简图见

2g2g2g图2-2。

由于2-2与3-3断面非常接近，可近似认为V2≈V3

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0.20

VZ=h2+ξ2=2.853+0.20*0.350=2.923m

2g2222库水位=Z+360.52=2.923+360.52=363.44m≤363.62m 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1:50

64.46

- 9 - 图2-3

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60.46-40=10.23m 2a10.23=0.17 θ=9.65°< 15° tanθ==b60Q=

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 =

Q540==8.93m2/s b60.46

40

αq231.0×8.932==2.0m（见图2—4） h1= hk=3g9.8 h3 =2.3m Δs1=32m Δs2=28m 1—1断面的水力要素：

A1=b1h1=60.46×2.0=120.92m2 x1=b+2h1=60.46+2×2.0=64.46m R1 = C1=

A1120.92=1.876m =x160.461 1 2 2 图2-4

3

1:50 3 161R1=×61.876=79.33m1/2/s n0.014V124.4662Q540 V1===4.466m/s ==1.0m

A1120.922g2×9.8V12 1—1断面比能 ES1=h1+=2.0+1.0 = 3.0 m

2g 设2—2断面的水深 h2=1.85m 则 b2=

60.46+40=50.23m 2A2=b2h2=1.85×50.23 = 92.916m2 X2=b2+2h2= 50.23 +2×1.85 =53.93m

R2=

A290.916==1.732m X253.93- 10 -

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C2=V2=

161R2=×61.732=78.21m1/2/s n0.014Q540==5.811m/s A292.916V22=1.723m 2g 2—2断面比能 ES2V22=h2+=1.85+1.723=3.62m

2g 1—1与2—2断面比能之差 ΔEs=Es2Es1=3.623.0=0.62m

平均值 C=

C1+C279.33+78.21==78.77m1/2/s 22V+V4.466+5.811=5.14m/s V=12=22R+R1.876+1.723=1.8m R=12=22V25.142=0.0024 平均水力坡降 J=2=2CR78.77×1.81—1与2—2段的长度 ΔS1=ΔES0.62==32.56m iJ0.020.0024可近似认为h2=1.85m,满足ΔS1=32m。

由1—1，2—2，3—3断面的水深可画出水面线，见附图三。 二、第一陡槽段水面线的推算

已知断面为矩形，底宽40米，坡降1/200，长596米。见图（2—5）。 1．判别水面线类型 （1）计算正常水深h0

糙率 n=0.014 i=0.005 Q=540m/s

3596m 1

1

Q=ACRi，设 h0=2.0m

2

1:200

2 3 则 A=bh0=40×2.0=80.0m2 X =b+2h0=40+2×2=44m

3 图2-5

- 11 -

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A80.0==1.8m X4411×61.8=78.78m1/2/s C=6R=n0.014 R= Q=ACRi=80×78.78×1.8×0.005=597.898m3/s 因h0=2.0m不合要求，应重设h0。计算过程见表1—2

列表计算结果

表1—2 (m)1.90 h0 (m)2A ((m)m)X R (mC1/2/s)(m/s)3 Q 76 43.8 1.735 78.3 580 540.25 530.92 1.87 74.8 43.74 1.71 78.11 1.85 74 43.7 1.693 77.98 由表可知，正常水深h0=1.87m。 (2)计算临界水深hk 单宽流量 q=

Q540==13.5m2/s B40αq231.0×13.52hk=3==2.65m

g9.8 由于h0≤hk，故底坡为陡坡，有实际水深h=2.3m，故此段水面线为b2型水面线。

2、水面线的计算

将该陡槽段分为1—1，2—2，3—3断面（见图2—5）。

计算结果表

表1—3 断h面 (m)(m A2)() Vm/s () V22gm(m)(m)?m)(m)( ESΔESXRCV m/sm1/2/sm)?()(R(mC1/210/s1×()J3)(m)()m ΔSΔE∑s - 12 -