洪利玲水利水电施工课程设计Word格式.docx

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～△H上转化为

～

关系，其中：

戗堤渗透流量

，

可根据Z值在Qd～Z曲线上查得；

由Q0=Q+Qd+Qs绘制龙口流量与下游落差Q～Z关系曲线，曲线由以下表1绘制：

表1龙口流量与下游落差

关系表

Qd

△H上（m）

△H下（m）

Z

Qs

Q0

Q

39.51

1.34

141.70

4150

3308.30

830

40.90

1.39

144.13

3175.88

960

40.95

1.44

146.56

3043.45

1190

41.06

1.55

151.85

2808.16

1420

41.16

1.65

157.14

2572.87

1520

41.22

1.71

160.00

2470.01

1.77

162.86

2367.14

1660

41.37

1.86

166.68

2323.32

1.94

170.50

2279.50

1815

41.53

2.02

173.68

2161.33

1930

41.60

2.09

176.86

2043.15

2045

41.68

2.17

180.04

1924.97

2.24

183.21

1806.79

2288

41.83

2.32

186.18

1676.32

2415

41.90

2.39

189.15

1545.85

2543

41.98

2.47

192.12

1415.38

2670

2.54

195.09

1284.91

2858

42.13

2.62

197.89

1094.61

3045

42.20

2.69

200.69

904.31

3233

42.28

2.77

203.49

714.01

3420

2.84

206.29

523.71

3548

42.45

2.94

209.72

392.79

3675

42.55

3.04

213.15

261.86

3803

42.65

3.14

216.58

130.93

3930

3.23

220.00

0.00

由表1绘制龙口流量与下游落差

关系曲线，如图一所示

图1龙口流量与下游落差Q～Z关系图

2、计算ZB和ZC

（1）、B点为非淹没流梯形断面与三角形断面分界点。

ZB=

（

）2/5-hs

其中，α为断面动能修正系数，常取1.0；

为流量系数，为0.85—0.95；

此时取0.95；

n为戗堤端部边坡系数，取n=1;

hs=39.51-30=9.51m；

g取9.81m/s2；

先假设Q=500m3/s,带入上面公式求得ZB，再分别假设Q值求ZB。

表2Q-ZB关系表

Q（m3/s）

500

600

800

900

1000

ZB

1.649736

2.494012

3.257479

3.957963

4.607667

5.21536

将以上数据绘成

曲线，与

曲线交于一点。

Q-Z曲线

Q-ZB曲线

图2Q-ZB曲线与Q-ZC曲线相交图

（2）C点为三角形断面分界点。

ZC=

）2/5

先假设Q=500m3/s,带入上面公式求得Zc，再分别假设Q值求Zc。

表3Q-Zc关系表

ZC

2.420767

2.603907

2.769518

2.921467

3.062401

3.194221

将以上数据绘成Q～ZC曲线，与Q～Z曲线交于一点。

Q-Zc曲线

图3Q～ZC曲线与Q～Z曲线交图

图4三曲线相交图

由图可知

由于ZB<

综上所述，可知当无护底时，只需计算V1、V3。

3、求V1、V3。

（1）

，其中，

为流速系数，取0.95。

假设不同的Z值，求出其相应的V1值，再作V1～Z曲线。

（2）求V3：

假设不同的Z值，求出其相应的V3值，再作V3～Z曲线。

计算过程列为下表：

表4V1V3计算表

Q1/5

V1

V3

5.06

1.89

4.87

9.55

5.02

4.96

9.48

4.97

5.05

9.40

4.89

5.24

9.25

4.81

5.41

9.09

4.77

5.50

9.02

4.73

5.60

8.94

4.71

5.74

8.91

4.69

5.86

8.87

4.64

5.98

8.78

4.59

6.08

8.68

4.54

6.20

8.58

4.48

6.30

8.47

4.41

6.41

8.34

4.34

6.51

8.21

4.27

6.61

8.07

4.19

6.71

7.91

4.05

6.81

7.66

3.90

6.90

7.37

3.72

7.00

7.03

3.50

7.09

3.30

7.22

6.24

3.05

7.34

5.76

2.65

7.46

5.01

7.56

根据以上两个表格计算所得结果可绘制V1～Z和V3～Z曲线。

绘制结果如下图所示：

图5V1～Z和V3～Z曲线图

最终可得曲线即为无护底时的V～Z曲线。

由图可知：

Vmax=7.001m/s。

4、算出V-B关系表

（1）梯形断面淹没流:

（2）梯形断面非淹没流:

其中b=

（3）三角形断面淹没流：

（4）三角形断面非淹没流：

其中，戗堤高度HB=44-30=14m，Zc=2.8m

由前面计算可知在C点前流速用V1计算,为梯形淹没流。

C点后流速用V2计算,为三角形非淹没流

表5V-B关系表

B

89.91

85.80

81.87

74.85

68.54

65.69

62.95

61.06

59.39

56.49

53.81

51.14

48.66

45.99

43.48

40.99

38.64

35.39

32.27

29.21

26.04

23.37

20.13

15.76

2.52

图6V-B关系曲线

5、确定抛投块体半径d。

抛石截流计算的主要任务是确定抛投体的尺寸和重量，而抛投块的稳定计算国内外广泛采用的是伊兹巴仕公式，则根据不同流速分区确定块体半径：

V=K

式中：

V为水流流速，m/s;

K为综合稳定系数，取1.2；

g为重力加速度，取9.81m/s2

γs为石块容重，取26KN/m3；

γ为水的容重，取10KN/m3；

V1为梯形淹没流的速度，V3为三角形非淹没流的速度。

具体见表如下表：

表6抛投块体半径d计算表

V

d

45.2

0.365

0.378

0.392

0.422

0.449

0.465

0.482

0.506

0.528

0.550

0.569

0.590

0.609

0.631

0.650

0.672

0.691

0.713

0.732

0.754

0.773

0.599

0.509

0.386

0.000

有表7得出龙口宽度B与抛投块体半径d的关系曲线

图7龙口宽度B与抛投块体半径d关系曲线

6、材料分区

表7材料分区表

分区

龙口水面宽度B（m）

最大平均流速（m/s）

材料最大粒径d（m）

备料方量m³

备料系数

Ⅰ

70-100

5.03

0.39

18648

1.2

Ⅱ

60-70

5.56

0.48

6216

Ⅲ

30-60

6.4

0.63

Ⅳ

1月30日

5.1

0.49

图8材料分区图

表中备料方量的计算：

取戗堤的梯形截面上边长16m，高14m，下边长58m，

则梯形截面面积为S=14×

（16+58）×

0.5=518m³

备料系数取1.2，

I区备料方量V1=（100-70）×

518×

1.2=18648m3，

II区备料方量V2=（70-60）×

1.2=6216m3，

III区备料方量V3=（60-30）×

IV区备料方量V4=30×

1.2=18648m3，具体备料方量见上表。

三、成果分析

立堵法截流是将截流材料，从龙口一端向另一端或从两端向中间抛投进占，逐渐束窄龙口，直至全部拦断。

截流水力计算的目的是确定龙口诸水力参数的变化规律，主要解决两个问题：

（1）确定截流过程中龙口各水力参数，如流量Q、落差Z及流速V的变化规律；

（2）由此确定截流材料的尺寸、重量或相应的数量等。

一般地，多采用5%～10%的月平均或者旬平均流量作为设计标准。

截流设计流量Q0由龙口流量Q、分流量Qd、戗堤渗透流量Qs和上游河槽中的调蓄流量Qac组成。

如Qac不计算，则可得到Q0=Q+Qd+Q。

随着截流戗堤的进占，龙口逐渐被束窄，因此分流建筑物和龙口的泄流量是变化的，但二者之和恒等于截流设计流量。

其变化规律是：

截流开始时，大部分截流设计流量经由龙口泄流，随着截流戗堤的进占，龙口断面不断缩小，上游水位不断上升。

当上游水位高出泄水建筑物以后，经由龙口的泄流量越来越小，而经由分流建筑物的泄流量则越来越大。

龙口合龙闭气以后，截流设计流量全部由分流建筑物泄流。

截流过程中龙口各水力参数的变化规律可参考Qd～Z曲线、龙口流量与下游落差Q～Z关系曲线、Q～ZB曲线与Q～Z曲线相交、Q～ZC曲线与Q～Z曲线相交、V～Z曲线、B～V1和B～V3曲线等，可以得出流速分区主要有梯形淹没流和三角形非淹没流，且无护底时最大流速为7.27m/s；

而在确定抛投体的尺寸和重量时，其稳定计算国内外广泛采用的是伊兹巴什公式，根据各分段落差Z与ZB的大小，确定立堵截流时各分段的截流材料抵抗水流冲动的流速，反过来求出各分段的抛投体的相应粒径。

随着合龙时龙口宽度的逐渐减小，抛投块体的粒径逐渐增大，当增大到最大值2.35m以后，粒径随着龙口变窄也会逐渐减小。