.z.導流水力學計算補充資料導流水力學計算目的:擬定泄水建筑物尺寸；確定圍堰高程及高度；為計算導流方案工程量提供依據。分為四類介紹：分段圍堰法前期之束窄河床導流水力計算、導流后期之底孔與缺口導流水力計算、隧洞導流水力計算、明渠導流水力計算。分段圍堰法之前期導流的水力計算要求:束窄河床流速校核；確定上、下游圍堰的高程及長度；確定縱向圍堰的高程及長度。1.上游水位計算(上游水位壅高計算,其中下游水位按實測水位流量關系確定)繪出束窄河床導流水位計算簡圖如下：圖中z為上下游水位差，m；v0為上游圍堰前(原河床)水流的行近流速,m/s；vc為束窄河床段水流收縮斷面處的流速,m/s。計算公式[教材公式(1-3)]

上述計算簡圖中，可近似假定hc=hd，按能量方程：式中,河床束窄斷面處流vc為：(公式1-4)

QD為導流設計流量,m3/s.

設上游圍堰前水位壅高后,河床過水面積為Au:

則v0為而Au與河床地形與z有關.

Au=f(Hu)=f(z)試算法求z：:導流設計流量QD;河床水位-面積曲線H-A(或圖上得量H對應的A值)；下游水位-流量關系曲線hd-Q；K及其它系數。計算步驟:

step1:由QD,K求vc,校核vc是否小于允許流速[vc]，并選定各種系數值；

step2:設z=zs,求hu,=hd+zs。并查得Au；step3:求v0=QD/Au；

step4:將vc和v0代入公式(1-3),求出z；step5:比擬判定|z-zs|<e,假設不滿足，回到step2；e為計算控制精度,可取0.01m，計算至滿足精度要求為止.2.圍堰剖面設計圍堰剖面設計包括：堰頂高程計算、堰頂寬度擬定、上、下游邊坡擬定、圍堰繪橫剖面圖，并進展上、下游圍堰及縱向圍堰布置設計。完成習題時應查閱參照類似工程圍堰設計和布置資料。二、分段圍堰法之后期導流的水力計算(底孔、缺口水力計算)在導流水力學計算中，常遇到兩個及以上泄水建筑物聯合泄流問題。最常見的組合有：底孔+缺口聯合泄流、隧洞+過水圍堰聯合泄流、廠房中雙層泄水孔聯合泄流等。由于不同建筑物泄水狀況相互干擾，對此類問題難以準確計算。為了使用計算需要，通常假定幾種建筑物泄水相互不干擾，即，參與聯合泄流的幾種建筑物總的泄水能力可由各建筑物單獨泄水能力曲線疊加而得。導流水力學計算中常用聯解方程法和圖解法解決此類問題。以下以底孔+缺口聯合泄流為例說明其計算應用，如圖1所示。一般來講，河流枯期流量小時，底孔引導水流，缺口上升。而汛期流量大時，缺口與底孔聯合渲泄洪水。計算要求:缺口、底孔的過流量及流速、確定二期上、下游圍堰的高程及長度、確定二期縱向圍堰的高程及長度。河流流量由小到大增加時的流態(tài)：底孔無壓-底孔有壓-底孔+非淹沒堰流-底孔+淹沒堰流。1.上游水位計算(聯合泄流計算工況)假定：幾種建筑物泄水互不干擾。(1)計算簡圖及公式繪出底孔與缺口聯合泄流計算簡圖：計算公式:(1)底孔流量(2)缺口流量(3)水量平衡方程：QD=Q1+Q2QD為導流設計流量，m3/s；各項物理意義參見導流水力學計算補充資料。一般可聯解上面三個方程求解。2.圖解計算法(聯合泄流計算工況)3.圍堰高程計算同前期導流計算方法4.圍堰布置及尺寸與前期導流法布置類似；注意圍堰位置及其相互關系.5.缺口設計.缺口寬度B:B=Q缺／[q][q]為臨時缺口允許單寬流量,取60-80m3/s/m;

.缺口布置:施工方便:構造可靠6.底孔設計.底孔面積:ω=Q孔/[v].底孔數目:N=ω/(b*hb).底孔布置:從構造要求、封堵閘門設備、底坎高程、河流綜合利用等方面考慮。三、全段圍堰法之隧洞導流的水力計算要求:隧洞的過流量及流速；確定隧洞過水斷面形式及面積；確定上、下游圍堰的高程及長度；

1.上游水位計算

(1)洞內流態(tài):

枯期流量較小時為明流:按明渠水流計算；流量逐步增大時可能出現明滿交替流情況:盡可能防止；汛期流量較大時可能為有壓流：按能量方程推導公式計算(計沿程損失)；(2)有壓流計算簡圖及公式導流隧洞有壓流計算簡圖如下。隧洞有壓流計算公式：公式中各項物理意義見導流水力學補充資料。2.圍堰高程及布置同前3.導流隧洞洞徑D選擇(洞徑優(yōu)化)

假設洞徑D大,可加大泄流量Q,相應圍堰高度低；反之，假設洞涇D減小,泄流能力Q減小,會增加圍堰高度高，一般來講，以隧洞開挖襯砌費用+圍堰費用→min

應結合導流隧洞臨時支護形式,進展方案的技術經濟比擬

4.導流隧洞消能防沖略四、明渠導流的水力計算計算要求:明渠的過流量及流速；確定明渠過水斷面形式及面積；確定上、下游圍堰的高程及長度；

1.上游水位計算明渠進水口可初估為堰流形式，即可按堰流公式計算渠道進口泄流能力，進而求出相應于導流設計流量QD的明渠進口上游水位。2.明渠均勻流計算公式流速v=C√RJ流量Q=Av=AC√(Ri)假設C采用曼寧