淤地坝设计说明书Word文件下载.docx
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滞洪库容和滞洪坝高的确定
采用试算法,拟定多个H滞,由计划淹没水深假设H滞,再由H-V曲线求得V滞,按公式Q泄=Q洪(1-V滞/W洪),求出Q泄,按堰流公式Q泄=MBH3/2求溢洪道宽度B,得出多组数据
坝高计算
H滞/m
V滞/m³
Q泄/m³
/s
B/m
2
49000
53.55
11.83
1.5
45000
57.75
19.65
2.5
60000
42
6.64
2.3
55000
47.25
8.47
经过多次假设计算,对工程作经济、技术比较,确定h滞为2.3米时合适,该h滞所对应的B、Q泄,V滞即为调洪计算所求。
安全超高
土坝安全加高值表
坝高H(m)
<10
10-20
>20
安全加高⊿H(m)
0.5-1.0
1.0-1.5
1.5-2.0
根据土坝安全加高值表,确定设计安全加高⊿H为1.5m
坝高校核
由W200=17万m³
,算出Q校核=71.03m³
/s,根据公式Q泄=MBH3/2,求出H校核=3.02m,H滞+⊿H-H校核=0.72<
1,所以2.3+1=3.3即为最终h滞,校核完成。
坝高=H淤+H滞+⊿H=12.6+3.3+1.5=17.4m
(2)坝断面结构构造及尺寸(含坝坡稳定分析计算(k=1.25))
(一)坝顶宽度
坝顶宽度根据坝高及交通要求确定,结合坝高、顶宽与边坡比表格与设计数据,确定顶宽为4M,上游坡坝坡比为1:
2.0;
下游坡坝坡比为1:
(二)坝坡马道
对于坝高大于10~15m的土坝,考虑到施工行人、交通、堆放材料、机件方便和坝坡排水,常在坝高中部设1~1.5m宽的横向水平通道,即马道。
本设计初设在坝高8.7m,即海拔806.6m处设一宽为1.5m的马道。
(三)坝边坡
设计马道后下游坡坝比在马道下部较缓,上部较陡,设计坡坝比马道以下为1:
1.7;
马道以上为1:
1.3
(四)坝坡保护
(五)土坡稳定性分析
设计中有三个坡度,取最大坡度进行土坡稳定性分析,即下游马道上部土坡,使用泰勒稳定数法计算。
由土壤内摩擦角φ=20°
,坡脚为37.5°
,φ′=φ/K=20/1.25=16°
,查泰勒稳定数图表得:
Ns=0.063
所以安全系数K=
=3.33>
1.2,土坡稳定
4.溢洪道设计
(1)位置选择
河道右岸(上游向下游方向)边坡坡度较陡,左岸边坡坡度较缓;
从地形上看,在左岸建设溢洪道工程量较小,相比较右岸节约资金,选择左岸设置溢洪道。
(2)布置形式
设计的淤地坝集水面积较大,泄洪量较大,按照工程安全的原则,选择堰流式溢洪道设计。
(3)水力计算
溢流堰尺寸计算
设计堰顶宽度为8.5m,因为堰上水深为H滞=3.3m,设计堰长=5*H滞=16.5m
陡坡段尺寸计算
计算临界水深hk
因为陡坡段为土基,所以设计断面为梯形
,采用试算法求hk,
临界水深计算
HK
Q
Hk
1
28.2881
1.4
48.052796
1.1
32.84105
1.39
47.508916
1.2
37.65557
1.38
46.967548
42.72732
求得hk=1.39m
计算临界底坡ik
计算得过水断面面积ωk=13.75㎡,XK=12.42㎡,RK=1.11m,Ck=50.88,KK=737.07m3/s,所以ik=0.00411
设计陡坡段底坡i=1:
5>
ik=0.00411,所以陡坡水流为急流,可按照陡坡计算。
计算陡坡长度L0
根据公式计算得L0=88.7m
计算正常水深H0
使用明渠均匀流公式:
A为过水断面面积,A=(B+H)H,B=8.5m;
C为谢才系数,
,n为粗糙系数,n=0.02;
R为水力半径,
,Xk为湿周,
;
i为底坡坡度,i=0.2。
代入数据使用试算法求H0
正常水深计算
H0
HO
0.2
12.94562
0.45
49.8721
0.4
40.99852
0.44
48.042
0.3
25.40896
0.43
46.23939
所以当Q泄=47.25m3/s时,H0=0.44m
计算水面曲线
=
(
)
式中:
为溢洪道陡坡段相邻两过水断面的水深,单位m;
i为底坡比降,i=1:
5;
为溢洪道陡坡段相邻两过水断面水力坡度的平均值;
h1,h2为溢洪道陡坡段相邻两过水断面的水深,单位m;
为溢洪道陡坡段相邻两过水断面的平均流速,单位m/s;
a1、a2为相邻两过水断面动能修正系数,取1.0。
计算数据如下表格
水面曲线计算
h
A
V
X
J
⎺J
ΔL
∑L
24.17257
1.954695
12.4198
0.003714
1.29
18.97185
2.490532
12.1378
0.004501
0.004107
0.109256
1.19
14.9185
3.167208
11.8558
0.005451
0.004976
0.487786
0.597043
1.09
11.75391
4.01994
11.5738
0.006598
0.006025
1.094833
1.691876
0.99
9.278837
5.092233
11.2918
0.007983
0.007291
2.065332
3.757208
0.89
7.3396
6.437681
11.0098
0.009654
0.008819
3.612631
7.369839
0.79
5.817447
8.12212
10.7278
0.011669
0.010661
6.073803
13.44364
0.69
4.620486
10.2262
10.4458
0.014098
0.012883
9.981465
23.42511
0.59
3.6775
12.8484
10.1638
0.017025
0.015561
16.17835
39.60345
0.49
2.933204
16.10867
9.8818
0.020552
0.018788
26.0017
65.60516
2.681145
17.62307
9.769
0.022157
0.021355
14.35042
79.95557
2.621733
18.02243
9.7408
0.022578
0.022367
4.028318
83.98389
2.563694
18.43044
9.7126
0.023006
0.022792
4.221371
88.20526
根据数据绘制水面曲线图如下
从数据得0.44m时的∑L=83.98<
88.70,由此可以说明陡坡段末端水深达到正常水深。
陡坡终点水深ha和末端流速Va计算
因为求出的水面曲线的长度L=83.98m<
溢洪道陡坡段长度88.7m,所以陡坡段末端水深ha=正常水深h0=0.44m,Q泄=47.25m3/s,过水断面面积A=(B+H)H=(8.5+0.44)×
0.44=3.93m2,Va=47.25/3.93=11.75m/s
陡坡边墙高度H确定
边墙高度H计算公式为
为了计算和施工的方便,陡坡侧墙的高度由陡坡起始端侧墙高度H始与陡坡末端侧墙高度H末两点连线确定,因此,只需要计算出H始和H末两个数值即可。
H始计算:
hk=1.39m,Vk=3.44m3/s,所以H始=h+hB+△h=1.39+1.39*3.44/100+1=2.44m,设计为2.5m
H末计算:
A=(8.5+0.44)*0.44=3.93㎡,Va=12.02m3/s,ha=0.44m,所以H末=0.44+12.02*0.44/100+1=1.49m,设计为1.5m
出口段尺寸计算
确定是否使用消力池
设计尾水渠为宽度为8.5m,边坡比为1:
1的明渠
应用谢才公式的变形形式
使用试算法得出尾水渠的流量与水深表格数据
尾水渠
H
8.035253
32.9153
0.7
12.96525
41.13075
0.8
18.79343
0.5
50.07866
0.9
25.45832
0.6
47.31869
0.87
由表格数据得Ht=0.87m
根据公式h″=(h′/2)*[(1+8q2/g*h′3)1/2-1]
取h′为正常水深H0=0.44m,计算得h″=3.57m>
Ht=0.87m,所以必须修建消力池
消力池深度计算
使用经验公式:
S=1.25(h″-Ht)
其中:
h〞—以陡坡段末端水深ha为跃前水深计算出的跃后水深,单位m;
Ht—尾水渠正常水深,单位m
代入数据得S=3.38m
所以消力池深度设计为3.38m。
消力池长度计算
消力池长度由以下公式计算
为折减系数,取值0.8;
h”为跃后水深,h”=3.57m;
h’为跃前水深,h’=0.44m
计算得L=0.8*6.9*(3.57-0.44)=17.28m
所以消力池长度为17.28m
(4)溢洪道结构设计
进口段设计
引水渠
因为修建地点为土基,选择梯形明渠并用混凝土衬砌,边坡采用1:
渐变段
使用扭曲面作为导流墙,用厚度为0.3m的浆砌石衬砌,墙顶超高1m,底板上游端做防渗齿墙,齿墙深入地基约1m,厚0.5m,底板砌厚0.5m
溢流堰
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- 设计 说明书