./附錄一泄水建筑物水力設計計算公式一、堰面曲線1.開敞式溢流孔的堰面曲線。采用冪曲線時按下式和附表1計算。<附1>式中Hs為定型設計水頭,按堰頂最大作用水頭Hzmax的75%～95%計算<m>,其它符號見附圖1,數值見附表1。附表1上游壩面坡度kn垂直<3∶0>2.0001.8503∶11.9361.836原點上游宜用橢圓曲線,其方程式為式中aHs和bHs分別為橢圓曲線的長軸和短軸。若上游面垂直,其長軸aHs和短軸bHs可按以下關系選定：附圖1采用倒懸堰頂時<如附圖1>,應滿足。定型設計水頭選擇及堰頂可能出現的最大負壓值參照附表2。定型設計水頭Hs情況下的流量系數m和其他作用水頭Hz情況下的流量系數mz的比值參照附表3。2.設有胸墻的堰面曲線。當校核情況下最大作用水頭Hzmax<孔口中心線上>與孔口高<D>的比值時；或閘門全開時仍屬孔口泄流,即可按下式計算：<附2>式中Hs——定型設計水頭,一般取孔口中心線至水庫校核洪水位的水頭的75%～95%；——孔口收縮斷面上的流速系數,一般取=0.96；若孔前設有檢修閘門槽時取=0.95。其余符號參照附圖2。附圖2原點上游可用單圓,復式圓或橢圓曲線,與胸墻底緣通盤考慮。若時,應通過試驗決定。附表2Hs/Hzmax0.750.7750.800.825最大負壓值<m>0.5Hs0.45Hs0.4Hs0.35HsHs/Hzmax0.850.8750.900.951.0最大負壓值<m>0.3Hs0.25Hs0.2Hs0.1Hs0.0Hs附表3Hz/Hs0.20.40.60.81.01.21.4mz/m0.850.900.950.9751.01.0251.07二、泄水建筑物泄水能力計算公式1.開敞式溢流孔的泄水能力可按下式計算：<附3>式中Q——流量,m3/s；B——溢流堰凈寬,m；Hz——堰頂作用水頭,m；g——重力加速度,m/s2；mz——流量系數,初設時在定型設計水頭作用的情況下,當<P為堰高,m>時,取mz=m=0.47～0.49；當時,取m=0.44～0.47；——側收縮系數,根據閘墩厚度及墩頭形狀而定,初設時可取=0.90～0.95；——淹沒系數,視泄流的淹沒程度而定,不淹沒時=1。2.孔口泄流按下式計算：<附4>式中Ak——出口處的面積,m2；Hz——自由泄流時為孔口中心處的作用水頭,m；淹沒泄流時為上下游水位差；——孔口或管道的流量系數,初設時對設有胸墻的堰頂高孔,當<D為孔口高,m>時取=0.74～0.82；對深孔取=0.83～0.93；當為有壓流時,值必須計算沿程及局部水頭損失后確定。三、挑流消能1.水舌拋距按水舌外緣計算<參照附圖3>,其估算公式如下：<附5>式中L——水舌拋距,m；v1——坎頂水面流速,m/s,按鼻坎處平均流速v的1.1倍計,即<H0為水庫水位至坎頂的落差,m>；——鼻坎的挑角,°；h1——坎頂垂直方向水深,m,h1=hcos<h為坎頂平均水深,m>；h2——坎頂至河床面高差,m,如沖坑已經形成,作為計算沖坑進一步發展時,可算至坑底；——堰面流速系數。附圖3—最大沖坑深度,由河床面算至坑底m2.最大沖坑水墊厚度按下式估算：<附6>式中tK——水墊厚度,自水面算至坑底,m；q——單寬流量,m3/s/m；H——上下游水位差,m；——沖坑系數,堅硬完整的基巖=0.9～1.2；堅硬但完整性較差的基巖=1.2～1.5；軟弱破碎,裂隙發育的基巖=1.5～2.0。四、護坦消力池長度計算公式1.福氏數,當Fr≥4.5,護坦上不設鋪助消能工時：<附7>式中Lc——護坦消力池長度,m；、——躍前、躍后共軛水深,m。2.當Fr＞4.5,池首斷面平均流速大于16～18m/s,護坦上可設梳流坎及尾坎,但不宜設消力墩時：<附8>3.當Fr＞4.5,池首斷面平均流速小于16～18m/s,護坦上可設梳流坎、消力墩及尾坎時：<附9>五、空蝕指數估算公式<附10>式中——空蝕指數,無量綱；hd——計算斷面處的時均動水壓力水頭<水柱高,m>；hq——大氣壓力水頭<水柱高,m>,對于不同高程按估算,即相對于海平面每增加高度900m,較標準大氣壓力水頭降低1m水柱,為海平面以上高度；——水的汽化壓力水頭<水柱高,m>；對于不同水溫可參照附表4數值采用；附表4水溫<℃>05101520253040<水柱高,m>0.060.090.130.170.240.320.430.75/2g——計算斷面處的流速水頭<水柱高,m>。六、波動及摻氣水深估算公式<適用于溢流壩面><附11>式中h——不計入波動及摻氣的水深,m；hb——計入波動及摻氣的水深,m；v——不計入波動及摻氣的計算斷面上平均流速,m/s；——修正系數,一般為1.0～1.4,視流速和斷面收縮情況而定,當流速大于20m/s時,宜采用較大值。七、護坦、鼻坎上脈動壓力估算公式<附12>式中Pm——脈動壓力,沿法線方向作用于建筑物表面,t/m2；——水的容重,t/m3；am——脈動壓力系數,根據水流緩急程度分別取0.05～0.10。八、護坦上消力墩所受沖擊力計算護坦上如設有消力墩<包括梳流坎及尾坎>時,其所受沖擊力Pd,可按下式估算：<附13>式中Pd——消力墩<包括梳流坎及尾坎>的沖擊力,t；Ad——墩、坎迎水面在流速方向上的投影面積,m2；kd——阻力系數,視墩、坎形狀及流速大小,取kd=1.2～2.0。附錄二荷載計算公式一、垂直作用于壩體表面的靜水壓力<附14>式中H——計算點的水深,m；——水<或含泥沙水>的容重,t/m3。二、水平泥沙壓力<附15>式中=－<1－n>,為泥沙的干容重,n為泥沙的孔隙率；hn——壩前泥沙淤積高度,m；——泥沙的摩擦角,°。當缺乏資料時可按下式計算：<附16>三、浪壓力1.浪高、波長可按官廳水庫公式計算<適用于山區峽谷水庫庫緣地勢高峻,風速4～16m/s,吹程1～13公里>。<附17><附18>式中2hl——浪高,m；2Ll——波長,m；——計算風速,m/s；Df——吹程,由壩前沿水面至對岸的最大直線距離,km。2.浪壓力計算：<1>壩前水深H1滿足Hlj＜H1＜Ll時,鉛直壩面上的浪壓力Pl,可按照立波概念,用下式計算：<附19>式中h0——波浪中心線至水庫靜水位的高度,可按下式計算：<附20>Pl——壩基面的浪壓力剩余強度,其值為：<附21>Hlj乃使波浪破碎的臨界水深,其值為：<附22>浪壓力的分布圖形可假定在水庫靜水位上下各近似作直線分布,見附圖4a。附圖4<2>壩前水深H1＞Ll時,在距水庫靜水位深Ll以下各點的浪壓力可以忽略,鉛直壩面的浪壓力可按下式計算：<附23>浪壓力的分布見附圖4b。四、冰壓力1.靜冰壓力,按附表5數值計算：在確定開始升溫時的氣溫及氣溫上升率后,可由附表5選用單位面積上的靜冰壓力,乘以冰厚,即為作用在單位長度壩體的靜冰壓力<t/m>。附表5靜冰壓力表最低溫度<℃>－40－35－30～－25－25－20－15－10氣溫上升率<℃/h>2.52.52.52.02.02.02.0靜冰壓力<t/m2>28～4025～3523～3020～2815～2213～1812～142.動冰壓力：<1>冰塊撞擊在壩面上所產生的壓力。當冰的運動方向垂直或接近垂直于鉛直壩面時<運動方向與壩軸線的交角=80°～90°>,動冰壓力值Pbd可按下式計算：<附24>式中kb——系數,決定于流冰的抗碎強度Rb值<當Rb=100t/m2,kb=4.3；Rb=50t/m2,Rb=3.0；Rb=30t/m2,kb=2.36>；——冰塊流速,對于大水庫應該通過研究決定,一般不大于0.6m/s；db——冰塊厚度,m；Ab——冰塊面積,m2。<2>冰塊撞擊在閘墩上所產生的壓力。作用于鉛直的閘墩上的動冰壓力,可按下式計算：<附25>式中Rb——冰的抗碎強度,當無試驗資料時,可采用下值：結冰初期為75t/m2,末期45t/m2；B——閘墩在冰層平面處的寬度,m；m——與閘墩平面形狀有關的系數,對于半圓形閘墩,采用m=0.9；對三角形閘