毕业说明书

河北工程大学毕业设计

（1） 过水能力的计算

渡槽的过水流量可按明渠均匀流公式计算：

Q??CRi （3.1）

式中：Q —— 渡槽的过水流量 (m3/s)； ω —— 渡槽过水断面面积（m2）； C —— 谢才系数，常用曼宁公式：C=

11R6;

n n —— 糙率系数，钢筋混凝土槽身可取 n =0.013~0.014，浆砌块石槽身 n ≥ 0.017,根据具体情况而定；

R —— 水力半径（m）； i —— 渡槽纵坡。

① 湿周 X =2H + B =2?3.5+5=12m 过水断面面积 A?B?H?5?3.5?17.5m2

水力半径 R =

AX?17.5= 1.46m 12② 按曼宁公式计算谢才系数

1C?1nR6 11=

0.0135?1.466?78.9

渡槽的过水流量计算 Q=ωcRi=17.5?78.9?14.6?11300=4加大=45m3/s

满足要求

设计流量时的水深初步假定为3.2m,验算其过流量如下: 湿周 R = AX?5?3?25?3?2?2?1?404

1 谢才系数 C =

111nR6=

0.0135?1.04046= 78.38

过流量 Q = ACRi= 5?3.2?78.38?1.404?11300= 41.21m3/s > Q设 = 40 m3/s

满足要求

（2） 水头损失及水面衔接的设计

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（3.2） （3.3）

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渡槽槽身水面与上下游渠道水面衔接的设计包括进口水面的降落,槽身水面降落和出口水面回升三个部分(如图3.1)

12v2g20v0zz0hz1z221水面线h1y13321l1ll2如图3.1 渡槽的水流现象y2ih2

①进口水面降落

进口水面降落的水流现象与淹没宽顶堰流相近似,工程上常用宽顶堰公式计算进口水面的降落值z

Q=σ φ ω

2gz0 （3.4）

式中: z0 — 1—1与2---2断面水位差,近似采用z = z0 ; σ — 进口侧收缩系数,常取0.90~0.95 ; 本设计取0.925 ;

φ — 流速系数, 常取0.90~0.95 ; 本设计取0.925 ;

g — 重力加速度, g = 9.81 m/s2 ;

将上式两边平方移项,并令 z?z0, 得: Z = = ②槽身水面降落

槽身段水流为均匀流,故水面降落Z1等于底坡降落:

Z1=il （3.5）

式中: l —渡槽

Z1=il =

11300?Q2????2g?2

402?0.925?0.925?5?3.2?2?9.8?2=0

, l初定为770m 770=0.592m

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③出口水面回升

出口水流仍有水头损失,但是由于出口处流速较槽身内的流速为小,部分动能转化为位能,因此渡槽出口处的水面比槽身末端的水面要高,水面产生回现象。根据水电部原北京勘测设计院的试验资料，渡槽出口水面回升值z2与进口水面降落值z有关，一般 z2 ?z31 =?0.309=0.103m

3通过渡槽的总水面降落：

?z=z?z1?z2

=0.309+0.592-0.103=0.798m?0.81m

该总水面降落值应小于或等于灌区规划中要求的允许水头损失值。故选定B=5m,设计流量时水深为3.2m。

④ 进出口高程的确定

主要解决进口槽底抬高与出口渠底降低问题,使水面能很好衔接,以免影响过水能力及渠道发生冲淤现象。

进口槽底抬高值 y1=h1-z-h=3.744-0.309-3.2=0.235 进口槽底高程 出口槽底高程

?1=?3+y1=277.48+0.235=277.715m ?2=?1-il=277.715-11300?770=277.123m

⑤ 进出口渐变段型式及长度的确定:

渡槽进出口渐变段,应保证进出口水面衔接良好,水流平顺,水头损失小,下游渠道不发生冲刷,较常用型式为直线扭面式。

渡槽进出口渐变段的长度通常采用经验公式：

ld =C（B1-B2） （3.6）

式中： B1 ——渠道水面宽度；

B2 ——渡槽水面宽度；

C ——系数，进口取C=1.5~2.0;出口取C=2.5~3.0。 这是由于出口段水流扩散角不宜过大，以免水流脱离边界，故出口段的C值取大些。

水面宽度的计算（如图3.2）

X上=3.744?1.75=6.55m 上游渠道水面宽度=2?(6.55+4)=21.1m

ld =C（B1-B2）=1.7?(21.1-5)=27.37m 取为27m

下游渠道高程 ?下=?上-?z=281.224-0.798=280.426m 下游渠道水面深度 h=?下-276.61=280.426-276.61=3.816m X下=3.816?1.75=6.678m

下游渠道水面宽度=2?(6.678+4)=21.356m

ld =C（B1-B2）=2.7?(21.356-5)=44.161m 取为44m

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进口渠道断面出口渠道断面下图3.2 渠道进出口断面图 单位：cm

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