1、第九章 泄水建筑物下游的水流衔接与消能 9-1 试求实用断面堰下游收缩断面的水深，并判断下游的水跃衔接形式。 已知：高坝p1与p2均为7 m ； 单 宽 流 量 q 为8m3/s-m；流量系数m为0.49；流速系数为0.95；下游水深ht为3m。 解： （一）计算收缩断面水深c因ht p2为自由出流，有堰流公式得mgmq39. 2)8 . 9249. 08()2(H3232omgaqhk87. 18 . 9813232用图解法计算c：mHpEoo39. 939. 272mhmhhEcck21. 487. 125. 2645. 087. 1345. 025. 2345. 01 95. 0 02.
2、 587. 139. 9cc00 ，得：查附图（二）判断下游水跃衔接形式 由以上计算可知： hc pk 水流由急流变缓流产生水跃衔接，又 因 ，故下游产生远驱式水跃衔接。用试算法计算hctchh 22222220162. 395. 08 . 9282cccccchhhhhgqhE根据上式已知E0=9.38，假设hc，直到两端相等为止，由此计算hc=0.644m 9-2 高度P为2m的跌水，其出口设平板闸门控制流量，如图所示。当流量Q为10m3/s时，下游水深ht为4m；闸门前水头H为1.6m；行进流速v0为1m/s；流速系数为0.97。试计算收缩断面水深hc，并判断衔接形式。 解：用图解法求h
3、c24. 4861. 065. 3861. 08 . 9)410(165. 365. 1265. 18 . 9216 . 120323200200kckhEmgaqhmHPEmgUHH因： hc hk，下游水流由急流变缓流要产生水跃，又因 。产生远驱水跃衔接。用试算法求 hc： 由公式 ： tchh 22222222034. 0497. 08 . 92102cccccchhhhhgqhE已知：E0=3.65m，假设hc，直到等式两端相等为止，由此计算出hc=0.32m。 9-3 一矩形断面的陡槽，宽度b为5m，下接一同样宽度的缓坡渠槽。当流量Q为20m3/s时，陡槽末端水深ht为0.5m；下游
4、均匀流水深ht为1.8m。试判断水跃的衔接形式；如果水跃从1-1断面开始 发 生 ， 所 需 的 下 游 水 深 应 为 多 少 ？ 解：msmbQq/45203mgaqhk87. 18 . 9813232取 陡槽中水流为急流h1 hk，缓坡渠槽内水流为缓流，故在渠道中会要产生水跃。以h1为跃前断面水深，相应的共轭水深为mghqhh32. 2) 15 . 08 . 9481(25 . 0) 181(23231211 因 故在渠道中会要产生远驱水跃。如果水跃从1-1断面开始发生，则所需下游水深应为ht=2.23m。t1h h9-4一单孔溢流坝，护坦宽与堰宽相同。试在下列条件下设计一降低护坦式消能
5、池；q为8m3/s-m；H为2.4m；p2为7m；ht为3.5m ；为0.95 。 解：（一）判别坝下下游水流衔接形式：的影响速为高坝，可忽略行进流01v33. 192. 24 . 27Hp。衔接，需要修建消力池故下游产生远驱式水跃因，得：查附图取tccckckhhmhmhhEmgaqhmHpEmHH 2 . 487. 125. 2366 . 087. 134. 025. 234. 01 95. 0 03. 587. 14 . 987. 18 . 9814 . 94 . 274 . 2cc032320200mhmhhEmdEEmdmhhdcckctcj32. 487. 131. 216 . 0
6、87. 1327. 031. 2327. 01 95. 0 51. 587. 13 .103 .109 . 04 . 9 9 . 091. 05 . 32 . 405. 1 11c1c1000 ，得：查附图于是设估算池深：（二）消力池深度计算。故取与假设相乎9m. 0 9m. 0 137. 05 . 332. 405. 1 137. 0 32. 405. 115 . 395. 018 . 928 11212222122 dZhhdhhgqZtcjcjt 19m m 20.6418.068 .250.87 . 00.87 . 0 8 .25135. 561. 08 .1018 .1035. 56
7、1. 08 . 98 0.87 . 0 j93. 093. 01j32KKrcrcjKKLLLmFhLFLLL故可取取消力池长又计算：消力池长度三9-5某水库溢流坝为5孔，每孔净宽b为7m，闸墩厚 2m，各高程如图所示。今已知各孔闸门全开，通过流量Q为1400m3/s时，上游水位高程为162.4m；下游水位高程为110.0m；试判别下游水跃衔接形式。若需要，可设计一消能坎式消能池。11032233()15510055162.41557.4557.431.337.411010010574243140032.6/43132.64.779.8tkpmHmpHHHhmBmQqmsmBaqhmg一 判
8、别 坝 下 游 水 流 衔 接 形 式为 高 坝s12/32/310s1c1m0.4232.66.7421 0.422 9.8qHmmg二 消能池深度计算确定消能坎高度 ：先假设消能坎为非淹没堰，即取消能坎的流量系数则（）（）0cc9.45.031.87 0.95 10.20634.77 0.2080.994.77 314.3ckccctEhhmhmhh 查附图 得：，因故下游产生远驱式水跃衔接，需要修建消力池。2211022j11001100132.66.746.482 9.81.05 14.321.05 14.36.488.45108.541.461.460.220.456.74 8.54
9、6.7415.2815.284jccsssckqHHmghchHmhhcmhHEcHmEh校核坎是否淹没：坎为非淹没堰与假设相符。校核坎后的衔接形式：3.2.77c1c111j0.98j22330.j0.95 10.4751.824.77 0.4752.274.77 1.828.688.6810c8.54m0.7 0.810.8132.610.579.8 0.9910.8 0.99 10.57 1cccKKLrLrcchmhmhLLLLhFqFghL 查附图 得：，因故坎后为淹没水跃衔接。可取坎高三 消力池长度计算98j87.370.7 0.861.2 7065mKKLLmL可取9-6 某电站
10、溢流坝为3孔，每孔宽b为16m；闸墩厚4m；设计流量Q为6480m3/s；相应的上、下游水位高程及河底高程如图所示。今在坝末端设一挑坎，采用挑流消能。已知：挑坎末端高程为218.5m；挑角为250；反弧半径R为24.5m。试计算挑流射程和冲刷坑深度，下游河床为类岩基。39.534365.3165.315 .21815.25035.495 .21885.26735.575 .21085.2675 .381805 .2185 .301805 .21033. 196. 37 .1715.707 .1715.25085.26715.7018015.250222020111BpSmpmSmzmamhHp
11、mHmpt为高坝解：根据已知数据可得31.151.1522330223300.50.256480115.7/2 43 1680.00770.0077110.98115.753.39115.70.440.25,0.95.53.391.35115.7tQqmsmhbqSqSqzh sss流速系数 采用公式：因故取冲坑深度计算：查表9-3得：k则tk1.350.50.2557.3530.59.46m安全。，冲刷坑不会危及坝的因的安全：校核冲刷坑是否危及坝程：，采用以下公式计算射因是高坝可略去kkstsstiiltmtgShatghtShaSlhi515 . 21074. 07 .12846. 9i9 .14225cos35.4995. 05 .305 .38255 .3046. 925sin35.4995. 05 .305 .3811252sin35.4995. 0cossin112sin22222022122212121
