I工程建设与设计 l Comt~tmn&DesignForProject
复 式 梯 形 断 面 水 力 计 算 在 电 厂 取 水 明 渠 中 的 应 用
The Application of Double Trapezoidal Hydraulic Calculation
in Open Channels of Power Plant W ater
罗敏 ，袁方 ，郑冠 军 ，葛 ，j、玲
(1．国务院南水北调办公室政策及技术研究中心，北京 100038；
2．南水北调中线干线工程建设管理局，北京 100038；3．国核电力规划设计研究院，北京 100094)
LUO Min ，YUAN Fang，ZHENG Guan-jun3，GE Xiao—nn
(1．Policy and Technology Research Center of South to North Water Diversion Office，Beijing 100038，China；
2．MiddleRouteofSouthtoNorthWaterDiversionProjectConstructionAdministration，Beijing 100038，China；
3．ChinaNuclearPowerPlanningandDesignInstitute，Beijing 100094China)
【摘 要】明渠水力计算是电厂取水明渠断面设计的重要内容之一。论文将复式梯形断面分阶梯分别计算面积后累加，提高了过水
断面面积计算精度。同时运用连续性方程和能量方程，在给定流量、断面尺寸等条件下计算流速和水损，借助Excel软件进行试算，
得出符合设计条件的流速和水头损失，从而确定合理过水断面尺寸。
【Abstract】Thehydrauliccalculationofopenchannelisanimportantcontentsofplantwaterchanneldesign．Inthispaper，theareaofthe cross
sectioniscalculatedandthecalculationaccuracyofthecross sectionareaisimproved．Atthe sametimeusingthecontinuityequationandenergy
equation，calculatetheflow rateandwaterlossatagivenflow rate，sectionsizeandotherconditions，calculatedbyExcel software，itmeetsthe
designconditionsoftheflowrateandheadloss，soastodeterminethereasonablecrosssectionsize．
【关键 间】复式梯形断面；明渠水力计算；单变量求解；水损
【Keywords]doubletrapezoidalopenchannel；hydrauliccalculation；singlevariablesolution；waterloss
【中图分类号lTV133 【文献标志码IA 【文章编号】1007．9467(2017)05—0118．02
[DOI]10．13616／j．cnki．gcjsysj．2017．05．155
1 引 言
在工程实际中，采用直流发电的电厂一般通过明渠从外
海引水到达泵房前池。一方面由于沿程向各机组分配流量使
明渠中的流量不断减少，另一方面由于要保证循环水泵安全
稳定运行，水面降幅不能太大。设计中一般采用试算法确定明
渠断面尺寸 ，即假定各断面流量、断面尺寸来计算流速 ，再运
用能量方程推求水损，若流速和水损满足设计要求 ，则认为该
断面确定合理。由于大多采用直流发电的电厂位于海边，明渠
防波堤断面形状复杂。若过水断面形状按简单梯形断面进行
计算往往得出的流速与实际相差较大 ，对控制流速和合理确
定断面尺寸不利。本文采用复式梯形断面明渠水力计算方法，
【作者简介】罗敏(1984～)，女，甘肃兰州人，工程师，从事水利相关
设计与管理研究。
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运用 Microsoft excel软件进行某电厂取水明渠水力计算。
2 计 算 方 法
2。1 复式 梯形 面积 计算
按阶梯将复式梯形断面分为 3部分(即 S ，S：，S。)，分别计
算每个部分的面积 ．s 和湿周 ，计算简图如图 1所示。
2．1．1过水断面面积
S1-0．5^1(61+B1)，其中 B1=(6l+ml1hl+rn1h1)
S2=0．5 2( +曰l+62+62)，其中 2=(曰l+62+62+m 2+m 2)
s3=0．5也(曰3柏2+63+6 3)，其中曰3=(B2+b3+b3+m 3+m 3)
2．1．2过水断面湿周
。：6 +、／ _+、／
6：+、／ + 元
= 6，+、／ +、／__
图 1 计算简图
式中，S为各阶梯的面积，m：；6 为明渠底宽及各阶梯宽度 ，m；
为各阶梯的湿周 ，m；m 为各阶梯的边坡系数 ； 为各阶梯的
水深，m。
2．1-3各部分水深
设从渠底泥面到第三级台阶的高程分别为at,a,2，Ⅱ3。假设
在某一水位 h下：
1)h1：若 h~<oa，则 l 一a1；若 h>oa，则 hl=a2-a1；
2)h2i若 h~<aa，则 h2=0；若 a2<h~<a3，则 h2=h一啦；若 h>th，h2=
~-a2；
3)h3：若 ≤a3，贝0 h3=0；若 3>啦，贝 h3= 一a3。
2．2 流速 计算
根据连续性方程⋯： = (式中 ，Q为流量 ，m ，s； 为流
速 ，m／s)，计算明渠各
断面的流速 。顺水流
方向前后两个断面的
平 均 流 速 为 =( 。+
I)2)／2。
2．3 水损
2．3．1水力坡度
Q=AC
市政-交通-水利工程设计J Municipal·Traffic·Wa~er ResourcesEngi~eringDesign J
面的水位 ，m；Ah为总水损 ，m；g为
重力加速度，rrds：。
2-3-3水损
总水损包含沿程水损 日产肛 和
表 1 取水明渠各断面水力计算表
式中， ： ；C=I~R-d-：1 ． ；水力坡度 ．，为相邻两断面平 ／7, n A 6- x
均数的函数： ： C
式中，／7,为粗糙系数，取 0．035m；C和 分别为谢才系数和平均谢
复式梯形断面水力计算在电厂取水明渠中的应用（论文）.pdf
