某电站溢洪道拟采用曲线形实用堰,已知:(1)溢流坝上游设计水位高程为267.85m;(2)设计流量为Qd=6840m3/s;(3)
某电站溢洪道拟采用曲线形实用堰,已知:(1)溢流坝上游设计水位高程为267.85m;(2)设计流量为Qd=6840m3/s;(3)相应的下游水位高程为210.00m;(4)筑坝处河床高程为180.00m; (5)上游河道近似为三角形断面,水面宽B0=200m。溢流坝做成三孔,每孔净宽b=16m,闸墩头部为半圆形,边墩头部为圆弧形。要求:(1)确定堰顶高程,设计堰的剖面形状;(2)当上游水位高程分别为267.00m和269.00m时,所设计的堰剖面通过的流量为多少(下游水位低于堰顶)。
A=87.85B0/2=87.85×200/2=8785(m2)
堰前行近流速 u0=Q/A=6840/8785=0.7786(m/s)
流速水头为
圆弧形边墩,ξK=0.7,半圆形闸墩ξ0=0.45,假设H0/b>1,侧收缩系数为
ε=1-0.2[ξK+(n-1)ξ0]H0/(nb)=1-0.2[0.7+(3-1)×0.457/3=0.8933
当上游为设计水位时,相应的水深为设计水深Hd,其流量系数为md=0.502,则
H0/b=17.271/16=1.08>1,假设正确。
堰顶高程为 ▽=267.85-Hd=267.85-17.24=250.61(m)
堰高为P=P1=▽-180.00=250.61-180.00=70.61(m)
WES堰的剖面设计
堰顶O点以上三圆弧段的半径及水平坐标值为
R1=0.5Hd=0.5×17.24=8.62(m) x1=-0.175Hd=-0.175×17.24=-3.017(m)
R2=0.2Hd=0.2×17.24=3.448(m) x2=-0.276Hd=-0.276×17.24=-4.758(m)
R3=0.04Hd=0.04×17.24=0.6896(m) x3=-0.282Hd=-0.282×17.24=-4.8617(m)
O点以下的曲线方程为
设直线段的坡度为ma=0.70,α=55°,下游直线段CD与曲线段OC相切于C点,C点的坐标为(xc,yc),可按下面的方法求得
dy/dx=0.04445×1.85x0.85=0.08224x0.85
因为dy/dx=1/ma,所以有0.08224x0.85=1/0.70
解得xc=28.748m,。
反弧半径用下式计算
R=Hd+P1/4=17.24+70.61/4=34.89(m)
取反弧半径为R=35m。
反弧曲线的上游端与直线CD相切于D点,下游端与河床相切于E点,E点及反弧曲线圆心点O'的坐标计算如下:
反弧曲线圆心点O'的坐标。本题中,P=P1=70.61m,所以
y'o=P1-R=70.61-35=35.61(m)
E点坐标 xE=x'o=80.855m
yE=P1=70.61m
D点坐标 xD=x'o-Rsinα=80.855-35sin55°=52.185(m)
yD=y'o+Rcosα=35.61+35cos55°=55.685(m)
根据上述计算结果,可绘得溢流坝面如图所示。
当上游水位为269.00m时,堰上水深为H=269.00-250.61=18.39(m)。P/H=70.61/18.39=3.84>3,堰上流速水头可以忽略,H/Hd=18.39/17.24=1.067,查图4.7得流量系数为0.505
当上游水位为267.00m时,堰上水深为H=267.00-250.61=16.39(m)。P/H=70.61/16.39=4.31>3,堰上流速水头可以忽略,H/Hd=16.39/17.24=0.951,查图4.7得流量系数为0.495