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1、水利工程施工课程设计计算说明书 一、基本资料 大渡河上某水电工程采用单戗立堵进占,河床的剖面图见图 1。戗堤处水位流量关系见表 1 和图 2。戗堤端部边坡系数1n,截流戗堤两侧的边坡为 1:。截流材料采用当地的中粒黑云二长花岗岩,容重为 26KN/m3。该工程采用左右岸各布置一条导流洞导流,左、右导流隧洞联合泄流的上游水位和泄流流量关系见表 2 和图 3。图 1:河床剖面图 表 1 坝址处天然水位流量关系 流 量(m3/s)250 317 410 500 1000 水位(m)2003004005006007008009001000952952.5953953.5954954.5955955.5
2、956流 量m3/s水位(m)坝 址 处 天 然 水 位-流 量 关 系 水 位-流 量 图 2:坝址处天然水位流量关系曲线 表 2 上游水位导流隧洞泄流量关系 泄流流量(m3/s)0 150 300 410 800 1400 上游水位(m)作图如下 0200400600800100012001400952954956958960962964966泄 流 流 量m3/s上游水位(m)上 游 水 位导 流 隧 洞 泄 流 量 关 系 水 位-流 量 图 3:上游水位导流隧洞泄流量关系曲线 每位同学按不同的设计流量进行无护底情况下截流水力计算,并确定相应的截流设计方案。按以下公式确定截流设计流量3
3、(3002/)Qms学号的最后两位,计算时不考虑戗堤渗透流量和上游槽蓄流量。截流设计是施工导流设计重要组成部分,其设计过程比较复杂,目前我国水利水电工程截流多采用立堵截流,本次设计按立堵截流设计,有多种设计方法。其设计分为:截流水力计算、截流水力分区和备料量设计。截流设计流量的确定,通常按频率法确定,也即根据已选定的截流时段,采用该时段内一定频率的某种特征流量值作为设计流量。一般地,多采用截流时段 5%10的月平均或者旬平均流量作为设计标准。截流的水力计算中龙口流速的确定一般采用图解法(详细见 水利工程施工 P3942),以下对于图解法及图解法的量化法,三曲线法做如下介绍。二、截流的水力计算
4、1、计算下游水位下H、戗堤高度BH、戗堤水深0H 由303002 8316/Qms,根据戗堤处水位流量关系曲线,由内插法可知,953.28下Hm;安全超高 由QQ 0,957.79上Hm,1.08上底BHHmHm;02.28下底HZHmHZ.2、根据已知的泄流量dQ与上游水位上H关系绘制dQZ曲线 3(/)dmQs泄流量 ()Hm上上游水位 ()Z m上下游落差 作图如下 2345678910110200400600800100012001400上 下 游 落 差(m)泄流流量m3/s上 下 游 落 差-泄 流 量 落 差-流 量图 4:龙口泄水曲线ZQ 由龙口泄水能力计算按照宽顶堰公式计算:
5、1.502QmBgH 式中 m流量系数 当013ZH,为淹没流,001ZZmHH 当013ZH,为非淹没流,0.385m B龙口平均过水宽度 梯形断面:02BBBnHnH 三角形断面:0BnH 0H龙口上游水头 梯形断面:0HZZ上底 三角形断面:00.5BHZZnHBn上底 其中 Z龙口上下游水位差 BH戗堤高度 n戗堤端部边坡系数,取1.0n Z上龙口上游水位 Z底河道底板高程 由连续方程可得龙口流速计算公式为 :QBh-淹没流时:shh 式中 sh龙口底板以上的下游水深 非淹没流时:chh 式中 ch龙口断面的临界水深 I 即淹没出流时:对于梯形断面:shh 对三角形断面:0.5BsnH
6、Bhhn。II 非淹没出流时:对于梯形断面:chh 对三角形断面:222cQhn g;以下以假设戗堤顶部 B 为下列数值时为例,演算ZQB曲线的过程,河床底部无护底。B=40m 流量落差计算表()B m()Z m 0()Hm 0/ZH m B 3/()Q ms 40 1 2 3 4 5 6 B=35m 流量落差计算表()B m()Z m 0()Hm 0/ZH m B 3/()Q ms 35 1 2 3 4 5 6 B=30m 流量落差计算表()B m()Z m 0()Hm 0/ZH m B 3/()Q ms 30 1 2 3 4 5 6 B=25m 流量落差计算表()B m()Z m 0()H
7、m 0/ZH m B 3/()Q ms 25 1 2 3 4 5 6 B=20m 流量落差计算表 ()B m()Z m 0()Hm 0/ZH m B 3/()Q ms 20 1 2 3 4 5 6 B=16m 流量落差计算表()B m()Z m 0()Hm 0/ZH m B 3/()Q ms 16 1 2 3 4 5 6 B=10m 流量落差计算表()B m()Z m 0()Hm 0/ZH m B 3/()Q ms 10 1 2 3 4 5 6 B=5m 流量落差计算表()B m()Z m 0()Hm 0/ZH m B 3/()Q ms 5 4 5 6 作QZ 曲线如下 01234567805
8、0010001500上 下 游 落 差(m)泄流流量m3/s上 下 游 落 差-泄 流 量 102030405060B=40mB=35mB=30mB=25mB=20mB=16mB=10mB=5m 图 5:QZ曲线 4、绘制dBQQ曲线如下 图 6:dBQQ曲线 5、由 CAD 图,可知交点处相应的 Q、Z,并判断流态和求水深 h、流速 v,并作ZV、BV图,列表如下:()B m 3/()Q ms ()Z m ()B m ()h m (/)V m s 流态 40 梯形非淹没流 35 梯形非淹没流 30 梯形非淹没流 25 梯形非淹没流 20 梯形非淹没流 16 三角形非淹没流 10 三角形非淹没
9、流 5 三角形非淹没流 作图如下 51015202530354001234567戗 堤 顶 部 宽 度(m)泄流量m3/s戗 堤 顶 部 宽 度-泄 流 量 B-V 图 7:BV曲线 11.522.533.544.501234567落差(m)泄流量m3/s落差-泄流量 Z-V 图 6:ZV曲线 6、由2sVkgd,确定块体粒径 d;式中 V石块的极限抗冲流速;d石块化引为球形时的粒径;K综合稳定系数,取;水容重,取 10.s石块容重,取 26.具体计算如下表:()B m()Z m(/)V m s()d m 40 35 30 25 20 16 10 5 作图如下 51015202530354000.511.5戗 堤 顶 部 宽 度(m)块体粒径戗 堤 顶 部 宽 度-块 体 粒 径 Z-d 图 6:Zd曲线 7、选择截流材料 当 B25m 时,选用 5t 重大块石、大石串或钢筋石笼,为 I 区;当 16mB25m 时,选用 12-15t 重混凝土四面体,为 II 区;当 B16m 时,选用mm 68.0装石竹笼,为 III 区。8、截流设计方案图。见附图。9、截流戗堤宽度 为满足可使 3 辆自卸汽车同时工作,自卸汽车宽度为左右,安全间距 1m,所以取戗堤宽度为 15m。
限制150内