混凝土壩導(dǎo)流底孔計算設(shè)計案例混凝土壩導(dǎo)流底孔計算設(shè)計案例 1 11.2確定底孔高程 1 1 1 21.6流態(tài)判別 2 4 4綜合工程實際，在圍堰設(shè)置導(dǎo)流底孔時，應(yīng)考慮設(shè)置在近河道的主流位置，1.2確定底孔高程因素的均衡考慮，擬定其底板高程為260米，頂部高程為278.97米。參考已建工程，可以知道導(dǎo)流底孔的寬高比一般在1.0~2.5之間選取。由于尺寸定為10米*14米，其中底坡i取0。1.4確定進水口曲線根據(jù)導(dǎo)流底孔的泄流能力，經(jīng)濟合理的設(shè)置進水口通過a/b的優(yōu)值表(見附件2)進行取值，最終算得曲線方程為：由上可知，進水口段與喇叭口段銜接處的孔高為21m,進口段與平直段相銜接的孔高為14m,整個進水口段的長度為14m。1.5底孔體形設(shè)計式在左岸設(shè)置6個導(dǎo)流底孔，初步擬定14#孔的底孔長度約為138.40m,56#孔的導(dǎo)流底孔長度為206.35米。因此導(dǎo)流底孔的設(shè)計可以知道：(1)喇叭口段：孔口長度為11.5米；(2)矩形漸變段：孔口長度為14米，底孔高度為：21-14米；(3)平直段：孔口長度為4.5米，底孔高度為：14米；(4)方變圓漸變段：孔口長度為30.4米，底孔高度為：14-11米；(5)圓弧段：1-4#孔口長度為66.1米，底孔高度為：14米；5#孔口長度為137.25米，底孔高度為：14米；6#孔口長度為121.1米，底孔高度為：14米；(6)圓弧漸變段：1-4#孔口長度為24米，底孔高度為：14-12.5米；5#孔口長度為20.8米，底孔高度為：14-12.7米；6#孔口長度為36.95米，底孔高度為：1.6流態(tài)判別(1)根據(jù)《水利水電施工組織設(shè)計手冊》,當(dāng)管道內(nèi)水流為半有壓流時，可式中：Tpc——為管道進口上的水深與管身高度的比值，(取1.15);Ad—一管道自身即導(dǎo)流底孔斷面面積，(取Ad=131.5),m2;d—一管道高度，(擬為14),m;8—一管道進水口的收縮系數(shù)(取0.72)。(2)根據(jù)《水力計算手冊》可知半有壓流與有壓流分界點的上游水位的臨界水位壅高比可以計算為：式中：HFc——有壓流時進水□上的水位深度，m;對于導(dǎo)流底孔，期孔內(nèi)水流的流態(tài)受到低空長度以及坡度等參數(shù)的共同影響。臨界流量QFc可以計算為：式中：η—一底孔為有壓流時的孔口水頭比，(取0.7);1—一有壓管道地總長度，m;TFC一管道分界點的上游臨界水深的壅高比，(取1.5);μ—一管道的流量系數(shù)。對于本工程而言，管道斷面隨著沿程不斷變化，故μ可以根據(jù)以下公式進行計算：式中：5;—一能量損失系數(shù)；n—一有壓流出口水頭比，(取0.7)。由上述公式及原理可以得出1-6#底孔流量系數(shù)如下表：導(dǎo)流底孔(共6孔)μ臨界流量上限值5#-6#(2孔)導(dǎo)流底孔半有壓流量的下限泄流量：Qpc=900.36m3/s。根據(jù)計算所得可以知道：(1)1-4#時的明流區(qū)間為0.00-900.36m3/s,半有壓流區(qū)間為857.48-1772.91m3/s,(2)5-6#時的明流區(qū)間為0.00~900.36m3/s,半有壓流區(qū)間為857.48-1742.11m3/s,有壓流區(qū)間為>1772.91m3/s;1.7底孔陡緩與長短管判別當(dāng)設(shè)計時應(yīng)考慮明渠水流的泄流能力，應(yīng)充分考慮底孔進口形式、坡的坡率以及底孔的出流條件對明渠的泄流能力產(chǎn)生的影響，并根據(jù)底孔的陡緩以及長短管的情況進行設(shè)計，設(shè)計依據(jù)《明渠管道泄流影響-泄流因素的判別》,已知管道進口具有垂直的側(cè)墻，因此可以取m。=0.310則可以計算臨界水深hk為：式中：q—一導(dǎo)流底孔的單寬流量，m3/s;b——過水?dāng)嗝娴倪^流寬度，(取10),m;a——水流的動能修正系數(shù)，(取1.1)。根據(jù)上述公式可以求得，各導(dǎo)流底孔的長度均小于1c長度，因此上述導(dǎo)流底孔均可按照短管計算。導(dǎo)流底孔(共6孔)底孔長度(m)1#-4#(4孔)5#-6#(2孔)1.8底孔泄流能力計算(1)當(dāng)為無壓流管道時當(dāng)導(dǎo)流底孔泄流為非淹沒流寬頂堰，其計算公式為：式中：m——水流的流量系數(shù)，(取0.35);B—一過水?dāng)嗝嫫骄鶎挾?臨界水深情況),m。當(dāng)?shù)卓仔沽鳚M足h-i≥0.75H或h-i≥1.25h條件時，為淹沒出流，其計算公式為：式中：m——水流的流量系數(shù)，(取0.35);σ—一水流的淹沒系數(shù)；B——過水?dāng)嗝嫫骄鶎挾?臨界水深情況),m。σZ上(m)----(2)當(dāng)為有壓流管道時根據(jù)工程實際，根據(jù)下游水位與導(dǎo)流底孔的相對高度，可以將水流分為淹沒流和自由出流。因此有壓流管道的泄流能力的計算公式為：Q=μA?√28(T?-h,)=μA?√2g當(dāng)i不變時，計算公式可變?yōu)椋菏街校篽p—一導(dǎo)流出口底板以上的計算水深，(計算得9.8),m;Z?—一，水流行進流速水頭的上、下游水位差，m;T?——上游總水頭，m;μ—一水流的流量系數(shù)；下面以天然流量為依據(jù)進行流量的劃分試算，分別計算出導(dǎo)流底孔1-4#每孔的有壓流流