水利水电工程施工课程设计计算说明书三峡大学版.docx

水利水电工程施工课程设计计算说明书三峡大学版.docx

《水利水电工程施工课程设计计算说明书三峡大学版.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《水利水电工程施工课程设计计算说明书三峡大学版.docx（13页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

水利水电工程施工课程设计计算说明书三峡大学版

《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n=1,截流戗堤两侧的边坡为1:

1.5。

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。

罪濮「:

flr-：

P

i-

g

H

■4

I

X

■■

JM*

r-

i

i

m

抽

图1河床剖面图

图2戗堤处水位~流量关系曲线表1戗堤处水位~流量关系

流量（m3/s）

250

317

410

500

1000

水位（m）

952.15

952.71

953.48

954.00

955.87

r—系列1

图3上游水位~泄流量关系曲线

表2上游水位~泄流量关系

泄流流量（m3/s）

0

150

300

410

800

1400

上游水位（m）

953.00

955.40

957.03

958.00

960.66

964.12

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Q=（300+2X学号的最后两位）m3/s，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》P39~42）,

以下对于图解法及图解法的量化法----三曲线法做如下介绍。

、截流的水力计算

1、计算下游水位H下、戗堤高度Hb、戗堤水深H°

H下=945.624m;

由Q0=308m3/s，根据戗堤处水位~流量关系曲线，由内插法可知,

由Q0=Q,H上=957.08m,HB=H上1m-H底=7.08m;

H0=ZH下-H底=1.62m+Z.

2、根据已知的泄流量Qd与上游水位H上关系绘制Qd~Z曲线

|泄流量firX划

0.00

150.00

300.00

410.00

800.00

1400.00

j上游水位盅（m）

953.00

955.40

957.03

958.00

960.66

964.12

|上、下游蓿差贾同

0.38

2.78

4.41

5.38

8.04

11.50

3、绘制龙口泄水曲线Q~Z

由龙口泄水能力计算按照宽顶堰公式计算：

Q=mBT2gH0.5

式中m――流量系数

当—:

:

:

0.3，为淹没流，m=1-Ho

当—-0.3，为非淹没流，m二0.385

H0

B——龙口平均过水宽度

梯形断面：

B=B-2nHBnH0

三角形断面：

B二nH0

H0——龙口上游水头

梯形断面：

H0二z上-Z底

三角形断面：

H。

二Z上-Z底-nHb-0.5B,n

Hb――戗堤高度

n——戗堤端部边坡系数，取n=1.0

Z上――龙口上游水位

z底一一河道底板高程

淹没流时：

h二hs,hs――龙口底板以上的下游水深

由连续方程可得龙口流速计算公式为

u

Q

Bh

非淹没流时：

h-hc，hc龙口断面的临界水深

即淹没出流时:

对于梯形断面：

h二hs

对三角形断面：

hhnHb-0.5B

h二hs・

n

非淹没出流时：

11

对于梯形断面：

h=hc

对三角形断面:

以下以假设戗堤顶部B=40m时为例，演算B~Q~Z曲线的过程，河床底部无护底。

l"l

5（™）|

曲2

40.000

0.500

2.120

0.236

0.371

27.960

141.796

40.0001

1.000

2.620

P0.382

0.385

28.460

205.720

40.000

1.500

3.120

0.481

0.385

28.960

272.032

40.000

2.000

3.620

P0.552

0.385

29.460

345.847

40.000

2.500

4.120

0.607

0.385

29.960

427.048

I-*~Q辽］

假设戗堤顶部B=35m时为例，演算B~Q~Z曲线的过程

抵）

码（T

l"l

歸⑷

35.000

0.500

2.120

0.236

0.371

22.960

116.439

35.0001

1.000

2.620

P0.382

0.385

23.460

169.578

35.000

1.500

3.120

0.481

0.385

23.960

225.065

35.000

2.000

3.620

P0.552

0.385

24.460

287.150

35.000

2.500

4.120

0.607

0.385

24.960

355.778

假设戗堤顶部B=30m时为例，演算B~Q~Z曲线的过程

昨0

细）

码（T

1"1

丽

30.000

0.500

2.120

0.236

0.371

17.960

91.082

30.000:

1.000

2.620

:

0.382

0.385

18.460

133.436

30.000「

1.500

3.120

P0.481

0.385

18.960

178.098

30.000

2.000

3.620

0.552

0.385

19.460

228.452

30.000:

2.500

4.120

P0.607

0.385

19.960

284.508

30.000

3.000

4.620

0.649

0.385

20.460

346.304

假设戗堤顶部B二25m时为例，演算B~Q~Z曲线的过程

细）

HE

亦）

负卅3

25.000

1.000

2.620

0.382

0.385

13.460

97.294

25.000:

2.000

3.620

P0.552

0.385

14.460

「169.754

25.000

3.000

4.620

0.649

0.385

15.460

261.674

25.000

4.000

5.620

r0.712

0.385

16.460

373.786

25.000

5.000

6.620

0.755

0.385

17.460

506.897

假设戗堤顶部B二20m时为例，演算B~Q~Z曲线的过程

丽1

细）

M3

R

20.000

1.000

2.620

0.382

0.385

8.460

61.152

20.000:

2.000

3.620

:

0.552

0.385

9.460

111.056

20.000

3.000

4.620

0.649

0.385

10.460

177.045

20.000

4.000

5.620

P0.712

0.385

11.460

260.242

20.000

5.000

6.620

0.755

0.385

12.460

361.738

假设戗堤顶部B=14.16m时为例，演算B~Q~Z曲线的过程

咻）

茗厲

m

和

0^）

14.160

1.000

2.620

0.382

0.385

2.620

18.938

14.160

2.000

3.620

0.552

0.385

3.620

42.497

14.160

3.000

4.620

0.649

0.385

4.620

78.198

14.160

4.000

5.620

0.712

0.385

5.620

127.623

14.160

5.000

6.620

0.755

0.385

6.620

192.191

4、绘制B、Q、Qd曲线簇

、水位H

（m）

W7

1

914.他

P0

/

.■■■■■*35-

伽

$#

B4Oi

/

/Z

M3

\（/〃

/f

泄流量0日（m3/s）

iff

1F

龙口流量Q（m3/s）

1

'■4®3MQ

200440

tfKI

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Z~V、B~V图，列表如下：

0O«如

z（"O

*<"•）

说明

40

250.99

1.344

28.804

1.976

4.4

梯形非淹没

35

236.03

1.5941

24.0541

2.143

4.6

梯形非淹没:

30

217.18

1.894

19.3541

2.3431

4.8

梯形非淹没

25

192.78

2.269

14.729

2.593

5.0

梯形非淹没

20

158.7:

2.745:

10.2051

2.9111

5.3

梯形非淹没「

14.16

99.12

3.462

5.082

4.578

4.3

三角非淹没

b'v

fy—苇、

6、由V=k：

2g——*d，确定块体粒径d；

VY

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1.2；

——水容重，取10.

s——石块容重，取26.

具体计算如下表:

巩期）

Z（«!

）

心）

40.00

1.34

4.40

0.42

35.00

1.59

4.60

0.46

30.00

1.89

4.80

0.50

25.00

2.27

5.00

0.54

20.00

2.75

5.30

0.61

14.16

3.46

4.30

0.40

7、选择截流材料

当B>35m时，选用4.5t重混凝土六面体，为I区；

当15m

当B<15m时，选用0.8m6m装石竹笼，为山区。

8、截流设计方案图。