跌水與陡坡課程第1頁/共41頁2.落差建筑物的設(shè)計(jì)內(nèi)容水力設(shè)計(jì)\\、銜接消能二、跌水形式：有單級(jí)跌水和多級(jí)跌水兩種形式（超過3～～～5米時(shí)宜采用多級(jí)跌水。）（一）單級(jí)跌水（圖p132）組成：進(jìn)口連接段、跌水口、跌水墻、消力池、出口連接段。1．進(jìn)口連接段作用：為使渠水平順進(jìn)入跌水口，使泄水有良好的水力條件，常在渠道與跌水口之間設(shè)連接段。型式：扭曲面、八字墻、圓錐形等。第2頁/共41頁第3頁/共41頁2．跌水口（圖p133）又稱控制缺口，是設(shè)計(jì)跌水和陡坡的關(guān)鍵。形式：有矩形、梯形和底部加臺(tái)堰等形式。3．跌水墻（圖p134）形式：有直墻和傾斜式兩種。多采用重力式擋土墻。4．消力池作用：跌水墻下設(shè)消力池，使下泄水流形成水躍，以消減水流能量。形式:消力池在平面布置上有擴(kuò)散和不擴(kuò)散形式，它的橫斷面形式一般為矩形、梯形和折線形。折線形布置為渠底高程以下為矩形，渠底高程以上為梯形。第4頁/共41頁5．出口連接段作用：下泄水流經(jīng)消力池后，在出口處仍有較大的能量，流速在斷面上分布不均勻，對(duì)下游渠道常引起沖刷破壞。為改善水力條件，防止水流對(duì)下游沖刷，在消力池與下游渠道之間設(shè)出口連接段。其長(zhǎng)度應(yīng)大于進(jìn)口連接段。（二）多級(jí)跌水（圖p135）與單級(jí)跌水的區(qū)別：將消力池作成幾個(gè)階梯，各級(jí)落差和消力池長(zhǎng)度都相等，使每級(jí)具有相同的工作條件，并便于施工。多級(jí)跌水的分級(jí)數(shù)目和各級(jí)落差大小劃分依據(jù)：應(yīng)根據(jù)地形、地質(zhì)、工程量大小等具體情況綜合分析確定。當(dāng)受地形地質(zhì)條件影響較大時(shí)，也可修建不連續(xù)的多級(jí)跌水。第5頁/共41頁第6頁/共41頁三、陡坡組成：由進(jìn)口連接段、控制堰口、陡坡段、消力池和出口連接段組成。陡坡與跌水區(qū)別：在于陡坡段代替了跌水墻。（一）陡坡段的布置布置形式：陡坡底可作成等寬的、底寬擴(kuò)散形和菱形三種。1.擴(kuò)散形陡坡作用：可以使水流在陡坡上發(fā)生擴(kuò)散，以減小單寬流量，這對(duì)下游消能防沖有利。陡坡的比降選擇依據(jù)：根據(jù)修建陡坡處的地形、地質(zhì)、跌差及流量大小等條件確定。第7頁/共41頁2.菱形陡坡（圖p140）布置形式：上部擴(kuò)散下部收縮，在平面上呈菱形。在收縮段的邊坡上設(shè)置導(dǎo)流肋。作用：減輕了對(duì)下游的沖刷。3.陡坡段的人工加糙（圖p140）作用：對(duì)促使水流紊動(dòng)擴(kuò)散，降低流速，改善下游流態(tài)及消能均起著重要作用。加糙形式：有交錯(cuò)式矩形糙條、單人字形檻、雙人字形檻、棋布形方墩等。第8頁/共41頁跌水第9頁/共41頁陡坡第10頁/共41頁多級(jí)跌水示意圖第11頁/共41頁斜管式跌水示意圖第12頁/共41頁多級(jí)陡坡示意圖第13頁/共41頁一、缺口控制段的水力計(jì)算二、閘門控制段的水力計(jì)算三、退水與泄洪道進(jìn)口的水力計(jì)算第二節(jié)進(jìn)口段的水力計(jì)算第14頁/共41頁一、缺口控制段的水力計(jì)算1.矩形缺口和臺(tái)堰缺口的水力計(jì)算

第二節(jié)進(jìn)口段的水力計(jì)算矩形缺口臺(tái)堰式缺口第15頁/共41頁第16頁/共41頁第17頁/共41頁第18頁/共41頁第19頁/共41頁第20頁/共41頁第21頁/共41頁2.梯形缺口的水力計(jì)算第22頁/共41頁第23頁/共41頁第24頁/共41頁第25頁/共41頁例試設(shè)計(jì)一梯形缺口。已知：上游渠道與水位流量關(guān)系曲線，設(shè)計(jì)流量Q=9m3/s,相應(yīng)渠道水深1.79m，連接漸變段為扭曲面，長(zhǎng)5.5m。第26頁/共41頁第27頁/共41頁第28頁/共41頁第29頁/共41頁第30頁/共41頁二、閘門控制段的水力計(jì)算主要任務(wù)：確定閘孔數(shù)量和閘孔尺寸1.堰流計(jì)算b為閘孔寬度，其它參數(shù)同水力學(xué)2.孔流計(jì)算1）平板閘門下自由出流計(jì)算實(shí)踐中常應(yīng)用下式：第31頁/共41頁根據(jù)試驗(yàn)，0.1<e/H<0.65,自由孔流流量系數(shù)由下述經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算2）弧形閘門下自由出流計(jì)算或?qū)ζ降谆⌒伍l門泄流，第32頁/共41頁3）平底胸墻孔口泄流計(jì)算當(dāng)閘門局部開啟時(shí)，其泄流流量按平板閘門閘下出流計(jì)算。第33頁/共41頁三、退水與泄洪道進(jìn)口的水力計(jì)算流量系數(shù)與堰的邊緣形狀、堰上水頭、堰高等有密切關(guān)系。第34頁/共41頁一、起始斷面起始水深的確定二、落差較小的陡坡水力計(jì)算三、落差較大的陡坡水力計(jì)算四、陡坡邊墻高度的確定五、陡坡襯砌（人工護(hù)面）的確定第三節(jié)陡坡段的水力計(jì)算第35頁/共41頁一、起始斷面起始水深的確定

對(duì)于一般工程：取hk（臨界水深）作為控制斷面水深。第36頁/共41頁二、落差較小的陡坡水力計(jì)算設(shè)計(jì)目的：推求陡坡末端的躍前水深，作為考慮襯砌材料和消能工設(shè)計(jì)計(jì)算的依據(jù)。

缺口下泄水流按自由跌落水流計(jì)算（）：第37頁/共41頁三、落差較大的陡坡水力計(jì)算

1.臨界水深的計(jì)算第38頁/共41頁2.正常水深的計(jì)算1）正常水深可按明渠均勻流公式由試算法求得2）先按求出K,然后假定正常水深，代入

求出,K0，直至