水工隧洞水力计算知识分享

水工隧洞水力计算

水工隧洞水力计算的内容，一般有：泄流能力计算、水头损失计算、绘制压坡线（有压流）、水面线的计算（无压流）。

1、泄流能力

水工隧洞泄流能力计算，分有压流和无压流两种情况。实际工程中，多半是根据用途先拟定隧洞设置高程及洞身断面和孔口尺寸，然后通过计算校核其泄流量。若不满足要求，再修改断面或变更高程，重新计算流量，如此反复计算比较，直至满意为止。

（1）有压流的泄流能力

有压流的泄流能力按公式（1）计算：

02gH A Q μ= (1)

式中Q ——泄流量；

μ——流量系数；

A ——隧洞出口断面面积；

g ——重力加速度。

g H H 2200υ+

= 式中 H ——出口孔口静水头； g 22

0υ——隧洞进口上游行近流速水头。

流量系数μ随出流条件不同而略有差异，自由出流和淹没出流分别按公

式（2）和公式（3）计算：

∑∑???? ??+???? ??+=

222211i j i j j j A A R C gl A A ζμ (2)

∑∑???? ??+???? ??+???? ??=

22222

21i I I i J j A A R C gl A A A A ζμ (3)

式中 A ——隧洞出口断面面积；

A 2——隧洞出口下游渠道过水断面面积；

ζj ——局部水头损失系数；

A j ——与ζj 相应流速之断面面积；

L i 、A i 、R i 、C i ——某均匀洞段之长度、面积、水力半径和谢才

系数。

上述泄流能力计算公工适用于有压泄水隧洞，对发电的有压引水隧洞，其过流能力决定于机组设计流量，即流量为已知，要求确定洞径。

（2）无压流的泄流能力

无压泄水隧洞的洞身底坡常大于临界坡度，洞内水流呈急流状态，其泄流能力不受洞长影响，而受进口控制，若进口为深孔有压短管，仍可按公式(2)和公式(3)计算，而忽略其沿程水头损失（根号中的最后一项）。

表孔堰流进口的斜井式无压隧洞，其泄流能力由堰流公式计算：

2/30

2H g mB Q ε= (4) 式中 ε——侧收缩系数；

m ——流量系数；

B ——堰顶宽度（m ）；

H 0——包括行近流速水头g 22

0υ的堰顶水头。