水利水电工程施工课程设计计算说明书

《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:。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

图2 戗堤处水位~流量关系曲线

表1 戗堤处水位~流量关系

图3 上游水位~泄流量关系曲线 表2 上游水位~泄流量关系

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+3×学号的最后两位） m 3

/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。

二、截流的水力计算

1、计算下游水位下H 、戗堤高度B H 、戗堤水深0H

由0Q =306s m /3

，根据戗堤处水位~流量关系曲线，由内插法可知，下H =m ; 由Q Q =0,上H =，B H =底上H m H -+1=；

底下H H Z H -+=0=+Z.

2、根据已知的泄流量d Q 与上游水位上H 关系绘制d Q ~Z 曲线

3、绘制龙口泄水曲线Z Q ~

由龙口泄水能力计算按照宽顶堰公式计算：

1.5

2Q mB gH = 式中 m ——流量系数

当00.3Z H <，为淹没流，001Z Z

m H H ⎛=- ⎝

当

0.3Z

H ≥，为非淹没流，0.385m = B ——龙口平均过水宽度

梯形断面：02B B B nH nH =-+ 三角形断面：0B nH =

0H ——龙口上游水头

梯形断面：

0H Z Z =-上底

三角形断面：()00.5B H Z Z nH B n =---上底 其中 Z ——龙口上下游水位差

B H ——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 ： Q Bh

υ=

- 淹没流时：s h h =，s h ——龙口底板以上的下游水深 非淹没流时：c h h =，c h ——龙口断面的临界水深 即淹没出流时：

对于梯形断面： s h h =

对三角形断面：0.5B s nH B

h h n

-=-。

非淹没出流时：

对于梯形断面：c h h =

对三角形断面：c h =

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

假设戗堤顶部m B 35 时为例，演算Z Q B ~~曲线的过程

假设戗堤顶部m B 30=时为例，演算Z Q B ~~曲线的过程

假设戗堤顶部m B 25=时为例，演算Z Q B ~~曲线的过程

假设戗堤顶部m B 20 时为例，演算Z Q B ~~曲线的过程

假设戗堤顶部m B 16.14 时为例，演算Z Q B ~~曲线的过程

4、绘制B 、Q 、Qd 曲线簇

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：

说明

40梯形非淹没35梯形非淹没30梯形非淹没25梯形非淹没20梯形非淹没

三角非淹没

6、由d g k V s •⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛-=γγγ2，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；

γ——水容重，取10.

s γ——石块容重，取26.

具体计算如下表：

7、选择截流材料

当B>35m 时，选用重混凝土六面体，为I 区；

当15m

8、截流设计方案图。

见附图。