水土保持工程课程淤地坝.pptx

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1、 第四节第四节 淤地坝调洪演算淤地坝调洪演算坝高确定坝高确定(一)拦泥坝高 1.影响拦泥坝高的因素(三点)(1)淤地面积 随着坝高的增高而增大，但达到一定高度后，淤地面积增长速度逐渐趋于缓慢，甚至近于停止，而单位淤地面积投资却急剧增加。(2)淤满期限 确定拦泥坝高的重要参数，其值应在安全防洪的前提下，用尽早受益的原则来确定。(3)工程量和施工方法 一般在当年汛期后动工，次年汛期前达到坝高。所以应根据设计洪水、施工方法和劳力等情况，估算可能完成的工程量，分析完成设计坝高的可能性。第1页/共18页 第四节第四节 淤地坝调洪演算淤地坝调洪演算坝高确定坝高确定 2.拦泥坝高的确定(4点)(1)分析该坝

2、的坝高淤地面积库容关系曲线，初步选定经济合理的拦泥坝高，再由其关系曲线中查得相应坝高的拦泥库容。(2)由初拟坝高加上滞洪坝高和安全超高的初估值，作为全坝高来估算其坝体的工程量。第2页/共18页 第四节 淤地坝调洪演算坝高确定 (3)根据施工方法、工期和社会经济情况等，判断实现初选拦泥坝高的可能性。然后由该坝所控流域内的年平均输沙量求得淤平年限。淤平年限计算书P179-180。(4)最后根据淤地面积、工程量、淤平年限、施工方法和工期等进行技术经济方案比较，在用较少的筑坝投资获得较大的淤地面积的总原则下，分析确定设计拦泥坝高。第3页/共18页 第四节 淤地坝调洪演算坝高确定(二)滞洪坝高 由于淤地

3、坝的防洪建筑物不可能修得很大，也不可能来多少洪水就排泄多少，这在经济上不合理。所以在淤地坝中除有拦泥库容外，必须有滞洪库容，以滞蓄由防洪建筑物暂时排泄不走的洪水，为此，需进行调洪演算：即根据设计洪水的大小，确定防洪建筑物规模和尺寸、滞洪库容和滞洪坝高。(三)安全超高确定安全超高主要取决于坝高大小，见书P180表7-8。表表7-8 淤地坝安全超高淤地坝安全超高坝高坝高m20安全超高安全超高m0.5-1.01.0-1.51.5-2.0第4页/共18页 第四节 淤地坝调洪演算调洪过程二、淤地坝的调洪演算（一）淤地坝的调洪过程假定淤地坝的放水洞泄量很小，可忽略不计；而溢洪道不设闸门，只能起到调洪作用，

4、则淤地坝的调洪演算一般自溢洪道坝顶算起，即认为设计洪水来临时淤地坝的库水位（设计拦泥淤积面）与溢洪道坝顶齐平。如图所示：曲线oac表示入坝设计洪水流量随时间变化的过程线(Q一t曲线)，即洪水过程线。曲线ocd表示溢洪道泄水流量随时间的变化过程（qt曲线），即泄水过程线。第5页/共18页 第四节 淤地坝调洪演算调洪过程(1)当t=0时，洪水流量Q与溢洪道泄水量q均为0，淤地坝内洪水位即为溢洪道的坝顶高程。(2)随着洪水流量Q增加，q也随之加大，由于Qq，库内水位逐渐上升。当t=t1时，Q达到设计洪峰流量Qm，Q与q的差值最大，此时坝内水位上升速度最快。(3)t1以后，Q开始减少，但由于Q仍大于q

5、，坝内水库水位仍然增加，q不断增大。随着(Q-q)减少，水位上升速度减慢。至t=t2时，Q=q，坝内水位达到了最大值，水位不再上升，q达到了最大值qm(溢洪道最大泄水量)，此时水位称最高洪水位。第6页/共18页 第四节 淤地坝调洪演算调洪过程(4)t2以后，Qq，部分洪水量存储在淤地坝中，即为图中的阴影面积。其水量平衡方程式可写为：（1）第9页/共18页 第四节第四节 淤地坝调洪演算淤地坝调洪演算基本原理基本原理 在上式中，Q1和Q2可以从设计洪水过程线上查得;t可根据大坝洪水流量的变化幅度来选择，对陡涨陡落的洪水过程可取0.5l.0h为一时段；q1和V1依据起算条件确定，若从洪水开始入坝时起

6、算，则q1和V1均为0，以后各时段的q1和V1即为上一时段末的q2和V2。所以只有q2和V2为未知数。在一个方程中，如出现2个未知数，一般是不能求得的。但如果能建立泄洪量与蓄水量的关系式就可以求解了。在淤地坝中，库容V是坝高H的函数，即V=f(H)；而溢洪道泄洪流量q也是坝高H的函数，根据水力学宽顶堰流流量公式计算，坝顶坝高H与泄洪流量关系为：式中:B溢洪道宽度，m；M流量系数，可取M=l.51.59。第10页/共18页 第四节第四节 淤地坝调洪演算淤地坝调洪演算基本原基本原理理 这样，溢洪道的泄洪流量与淤地坝的滞洪库容的关系可用函数表示为：（2）根据（2）式可绘制出下图中的q-V曲线。因此，

7、解(1)式和(2)式的联立方程式就可求出q2和V2。第11页/共18页第四节 淤地坝调洪演算演算方法（三）调洪演算方法计算滞洪坝高、滞洪库容 调洪演算的方法可归结为两大类：采用概化图形的高切林法和以水量平衡方程式为基础的各种图解法、图解分析法、数解法和试算法。高切林法将洪水过程线概化为三角形，库坝下泄过程线概化为直线，具有简单快速的优点。但所得结果较为粗略，在溢洪道没有闸门或洪水过程线不为三角形时，使用也较困难。图解法，可以适用于有闸、无闸，洪水过程线为直线、曲线等各种调洪情况。计算精度决定于洪水过程线的精度和计算时段的取定。第12页/共18页第四节 淤地坝调洪演算概化三角形法 概化三角形法

8、淤地坝规划设计时，一般只需求出溢洪道的最大泄洪流量qm和滞洪库容V滞。在设计中可采用概化三角形求解法。其计算原理：近似地认为淤地坝的泄洪过程线和大坝洪水过程线均为三角形，用几何法求解，如图所示。由图中可知：上式为概化三角形法基本公式。利用q-V和qm-V滞关系曲线，可求解出反映未知数qm和V滞的两个方程式：第13页/共18页第四节第四节 淤地坝调洪演算淤地坝调洪演算概化三角形法概化三角形法图解法计算的具体步骤如下：(1)q-V曲线绘制 在方格纸上绘制纵横坐标，如右图所示。在图的右半部分，根据设计洪水过程线绘出概化三角入坝洪水过程线oab；在图的左半部分绘制泄洪流量与库容关系曲线，即q-V曲线。

9、方程组(1)因为qm是V滞的函数，所以只能用试算法或简易图解法求解这两个方程式。第14页/共18页 第四节 淤地坝调洪演算概化三角形法(2)qm-V滞曲线绘制根据(1)式绘制qm-V滞关系线。该式中的Qm及Wp为已知，如假设V滞=Wp，则qm=0即图中的f点；如假设V滞=0，则得qm=Qm，即图中的d点、将f、d两点连成直线，即为qmV滞关系线。(3)直线qm-V滞与q-V曲线相交于e点。e点就是方程组（1）的解。e点的纵坐标就是所求溢洪道设计最大泄洪流量，横坐标为设计滞洪库容。然后根据V滞查H-V曲线得滞洪坝高。第15页/共18页 第四节第四节 淤地坝调洪演算淤地坝调洪演算概化三角形法概化三

10、角形法（4）从e点作平行线交Q-t线于c点，由c点作垂线与横坐标交于i点。i点所对应的时间t即为溢洪道最大泄洪流量qm和最高滞洪水位出现的时间。若溢洪道尺寸未知，为作方案比较，可假设不同溢洪道水深，采用试算法，分别求出不同的B、qm、V滞以及相应的H总，进行技术方案比较，初步选定溢洪道宽度B，为详细的调洪演算提供依据。第16页/共18页第四节第四节 小结小结 第四节第四节 淤地坝调洪演算淤地坝调洪演算小结小结1.组成、分类和作用组成：土坝、溢洪道和放水建筑物分类：按筑坝材料、用途、施工分作用：3点。2.坝系规划坝系规划原则:5点坝系布设方式：3种坝系形成和建坝顺序：3.工程规划坝址选择：7点设计资料收集：7点集水面积测算(4法)、库容曲线绘制(2法)淤地坝水文计算第17页/共18页感谢您的观看！第18页/共18页