【正文】 ()式中 Q——流量，m3/s； Ak——出口處孔口面積，m2； H0——計(jì)入行近流速的孔口堰上水頭，m； g——重力加速度，m/s2； ——孔口流量系數(shù)。初設(shè)時(shí)，當(dāng)P1/Hs＞，H/D=2～3(H為堰上水，D為孔高，下同)時(shí)，可采取 =～；當(dāng)P1/Hs＞，H/D=～2時(shí)，可采用 =～。 (2)平底帶胸墻的孔口按()式計(jì)算： ()式中 Q——流量，m3/s； Ak——出口處孔口面積，m2； D——孔口高度，m； H0——自閘底算起的堰上水頭(包括行近流速水頭)，m； ——流量系數(shù)，； g——重力加速度，m/s2。 (三)泄槽和水力計(jì)算 泄槽內(nèi)水流一般為急流，其縱坡i大于臨界坡度ik，ik按()式計(jì)算： (） 對(duì)矩形斷面泄槽，陸界水深hk和謝才系數(shù)Ck按()、()式計(jì)算： () ()式中 q——泄槽的單寬流量m3/(sm)； ——?jiǎng)幽苄拚禂?shù)，可近似地取為1； g——重力加速度，m/s2； Rk——相應(yīng)臨界水深時(shí)的水力半徑，m； n——糙率。 計(jì)算泄槽水面線時(shí)，應(yīng)從漸變流起始斷面(、)算起。當(dāng)泄槽與上游實(shí)用堰采用反圓弧曲線連接時(shí)，則從反弧末收縮斷面算起；當(dāng)泄槽與寬頂堰連接時(shí)，可近似從連接點(diǎn)以下3hk(hk為臨界水深)處算起。附圖 附圖 起始斷面水深h1可用能量方程求得，按()式計(jì)算： ()式中 q——計(jì)算斷面單寬流量，m3/(sm)； H0——計(jì)算斷面渠底以上的總水頭，m； ——泄槽底板與水平面的夾角，176。； ——考慮從進(jìn)口到計(jì)算起始斷面間沿程和局部阻力損失的流速系數(shù)，初步估算時(shí)，可取 =。 邊墻作直線收縮時(shí)形成的波高較大，其波角 和波峰后水流參數(shù)vh2按()式計(jì)算： ()式中 ——波角，176。； ——邊墻偏轉(zhuǎn)角，176。； 佛氏數(shù)； h1——起始斷面的平均水深，m； v1——起始斷面的平均流速，m/s； h2——波峰下游斷面的平均水深，m； v2——波峰下游斷面的平均流速，m/s。 擴(kuò)散或收縮角 可按()式計(jì)算： ()式中 ——邊線與泄槽中心線的夾角，176。； K——經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，一般K=； Fr——擴(kuò)散或收縮段起、止斷面的平均佛氏數(shù)； h——擴(kuò)散或收縮段起、止斷面的平均水深，m； v——擴(kuò)散或收縮段起、止斷面的平均流速，m/s。 急流彎道外墻水面與泄槽中心線水面的高差 ()按()式計(jì)算： ()式中 ——由彎道離心力及急流沖擊波共同作用形成的外墻水面與中心線水面的高差； K——超高系數(shù)，； rc——彎道軸線半徑，m。附圖 橫向水面超高系數(shù)K值泄槽斷面形狀彎道曲線的幾何形狀K值矩 形梯 形矩 形梯 形矩 形簡(jiǎn)單圓曲線簡(jiǎn)單圓曲線帶有緩和曲線過渡段的復(fù)曲線帶有緩和曲線過渡段的復(fù)曲線既有緩和曲線過渡段，槽底又橫向傾斜的彎道 。外墻和內(nèi)墻水位最高點(diǎn)和水位最低點(diǎn)的位置采用()、()、()式計(jì)算。附圖 附圖 () () ()上各式中 ——波角，176。； Fr1—— =0時(shí)的水流佛氏數(shù)； h1—— =0時(shí)的水深，m； v1—— =0時(shí)的斷面平均流速，m/s； B——槽寬，m； max1——第一個(gè)水位最高點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的圓心角，176。； ——水深為h，佛氏數(shù)為Fr處所對(duì)應(yīng)的圓心角，176。； 1——積分常數(shù)，由初始的水力要素決定，即 =0，h=h1時(shí)確定，176。 槽底縱向坡度由坦變陡的聯(lián)接曲線一般采用拋物線，拋物線方程按()式計(jì)算： ()式中 x、y——拋物線的橫、縱坐標(biāo)，以上段陡槽銜接點(diǎn)o為原點(diǎn)； ——上段陡坡的坡角，176。； K——系數(shù)，對(duì)于重要工程且落差大者，可取K=；落差小者可取K=～； h——拋物線起始斷面的比能，m；； h——拋物線起始斷面的水深，m； v——拋物線起始斷面的平均流速，m/s。 波動(dòng)及摻氣水深可按()式估算： ()式中 h——不計(jì)入波動(dòng)及摻氣的水深，m； hb——計(jì)入波動(dòng)及摻氣的水深，m； v——不計(jì)入波動(dòng)及摻氣的計(jì)算斷面上的平均流速，m/s； ——修正系數(shù)，～，s/m，視流速和斷面收縮情況而定，當(dāng)流速大于20m/s時(shí)宜采用較大值。 (四)側(cè)槽段的水力計(jì)算 。L按()式計(jì)算： （)附圖 附圖 式中 Q——溢洪道最大泄量，m3/s； H0——計(jì)入行近流速的堰上水頭，m； m——流量系數(shù)，根據(jù)堰型選用。 在槽中不發(fā)生水躍的條件下，側(cè)槽段水面線可按()式從側(cè)槽段末端斷面水深開始計(jì)算： ()式中 ， ，Q1，Q2——分別為計(jì)算流段上游斷面1及下游斷面2的平均流速和流量； ——斷面2和斷面1之間的流速差； Q——斷面2和斷面1之間的流量差； x——斷面2和斷面1之間的沿程距離； z——斷面2和斷面1之間的水面落差； ——?jiǎng)幽苄拚禂?shù)，可近似取為1； q——每單位槽長(zhǎng)所增加的流量，設(shè)為常數(shù)； f——計(jì)算流段內(nèi)平均摩阻坡降 ； n——糙率； ——計(jì)算流段內(nèi)的平均流速，m/s； ； ——計(jì)算流段內(nèi)水力半徑平均值，m。 (五)挑流消能 ，可按()式估算，也可參照《水工設(shè)計(jì)手冊(cè)》(華東水利學(xué)院主編，水利電力出版社出版，1987年12月)有關(guān)公式估算： （)式中 L——自挑坎末端起算的挑流水舌外緣挑距，m； ——坎頂水面流速，m/s，按鼻坎處平均流速 (當(dāng)泄槽較長(zhǎng)時(shí)，可按水面線推算泄槽末端水深，根據(jù)該處水深求出其斷面平均流速v)； ——鼻坎挑角，176。； h1——坎頂鉛直方向水深，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(jīng)形成，作為計(jì)算沖坑進(jìn)一步發(fā)展時(shí)，可算至坑底； g——重力加速度，m/s2； T——沖坑最大水墊深度，由水面至坑底，m； t——沖坑深度，由河床面至坑底，m。附圖 (附125)式估算： ()式中 T——自下游水面至坑底的最大水墊深度，m； q——單寬流量，m3/(sm)； H——上下游水位差，m； K——沖坑系數(shù)，堅(jiān)硬完整的基巖K=～；堅(jiān)硬但完整性較差的基巖K=～；軟弱破碎，裂隙發(fā)育的基巖K=～。 (六)底流水聯(lián)消能(等寬矩形斷面) ()附圖 (1)自由水躍躍后共軛水深h2按()式計(jì)算(下同)： ()式中 h1——收縮斷面水深，m； Fr1——收縮斷面佛氏數(shù) ； v1——收縮斷面平均流速，m/s。 (2)當(dāng)Fr1=～，水躍長(zhǎng)度L按()式計(jì)算： ()式中 h2——躍后共軛水深。 (3)水躍長(zhǎng)度亦可按()式計(jì)算： () ()附圖 (1)池深S按()式估算： ()式中 S——池深，m； ——水躍淹沒度，一般取 =； h2——池中發(fā)生臨界水躍時(shí)的躍后水深； ht——下游水深，m； ——消力池出口水面落差，m； ——水流自消力池出流的流速系數(shù)，可取 =； b——消力池寬度。 (2)池長(zhǎng)Lk可按()式估算： ()式中 L——自由水躍的長(zhǎng)度。 (七)脈動(dòng)壓力 泄槽、挑坎反弧段、溢流式廠頂、消力池護(hù)坦等部位的脈動(dòng)壓力荷載值，可按()式估算： ()式中 Pm——脈動(dòng)壓力荷載，沿法線方向作用于建筑物表面，Pa； v——計(jì)算斷面的平均流速，m/s，消力池取收縮斷面平均流速； ——水的密度，kg/m3； ——脈動(dòng)壓力荷載系數(shù)，對(duì)泄槽、挑坎反弧段、溢流式廠頂?shù)燃绷鞣峭蛔兞鞑课?，～；～? kα——單位換算系數(shù)(kα=)。附錄二? 高速水流區(qū)的防空蝕設(shè)計(jì) ?為參考附錄。 (一)空蝕及其可能性的判別 在高流速的泄水建筑物中，體型不合理或過流面上有不平整體存在，流場(chǎng)中就會(huì)出現(xiàn)低壓區(qū)，當(dāng)壓力低至水的氣化壓力時(shí)，水中氣核就會(huì)急劇膨脹，形成空泡，空泡進(jìn)入鄰近高壓區(qū)后即行潰滅，這一過程稱為水流的空化。 在不摻氣的水流中，上述空泡內(nèi)主要含水蒸汽，屬蒸汽空泡，潰滅速度很大，且潰滅壓力在中心附近可達(dá)上千個(gè)大氣壓，當(dāng)空泡潰滅在固體邊界時(shí)，就會(huì)在材料表面引起沖擊法向力，使材料疲勞至損，稱之為空蝕。 水流空化特征，一般以壓力和流速水頭組成的無綱量參數(shù)“水流空化數(shù)”， 表示。 值按()式計(jì)算： ()式中 h0——計(jì)算斷面處的時(shí)均動(dòng)水壓力水柱高，m； ha——計(jì)算斷面處的大氣壓力水柱高，m，對(duì)不同高程按( )估算，即相對(duì)于海平面，每增加高度900m，較標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力水頭降低1m。 為海平面以上高度； hv——水的汽化壓力水柱高，m；對(duì)于不同水溫，； ——計(jì)算斷面的平均流速水頭，m。 當(dāng)水流流經(jīng)的邊壁幾何形狀一定，水流空化數(shù)達(dá)到某一臨界值時(shí)，就會(huì)在邊壁某處出現(xiàn)空化，這時(shí)的水流空化數(shù)稱為該部位體型的“初生空化數(shù)” 。 水溫與水的汽化壓力水柱高關(guān)系表水溫(℃)05101520253040hv(m) 各種體型和不平整度的初生空比數(shù)可通過減壓箱或高速循環(huán)水洞試驗(yàn)進(jìn)行測(cè)定。 在一般情況下： s ＞si 不會(huì)發(fā)生空化水流，不會(huì)產(chǎn)生空蝕； s ≤si 發(fā)生空化水流，可能發(fā)生空蝕； 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使s ＞si 。 (二)水流邊壁表面不平整度的控制 水流邊壁表面的不平整度指施工后的混凝土表面不符合設(shè)計(jì)體型的孤立突體或凹陷。例如：混凝土施工中留下的接縫錯(cuò)臺(tái)、模板印痕、鋼筋頭、混凝土殘?jiān)蚓植棵撈ず蛣兟浜罅粝碌目友?、局部放線不準(zhǔn)或模板走樣造成的凹、凸面，以及其它突體、跌坎等。高速水流經(jīng)過這些不平整體時(shí)，將出現(xiàn)局部繞流和分離，使壓力降低而可能造成空蝕。因而在施工時(shí)必須嚴(yán)格控制表面不平整度，并對(duì)其進(jìn)行處理。 不平整度控制標(biāo)準(zhǔn)溢流落差(m)不平整高度(mm)無空蝕坡度上 游 坡下 游 坡槽 向 坡40～505以下5～1010～2020～4040～60任 意1∶41∶81∶121∶14任 意1∶81∶101∶141∶18任 意1∶21∶31∶31∶350～60～