水利水电工程施工课程设计

《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

n ，截流戗堤两侧的边坡为1:。截流材料采用当地的见表1和图2。戗堤端部边坡系数1

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：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

作图如下

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

(3002/)Q m s +⨯=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》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3

030028316/=+⨯=Q m s ，根据戗堤处水位~流量关系曲线，由内插法可知，

953.28下=H m ;

安全超高

由Q Q =0,957.79上=H m ， 1.08上底=+-=B H H m H m ；

0 2.28下底=+-=+H Z H m H 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

作图如下

图4：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

Q = 式中 m ——流量系数 当

01

3Z H <

，为淹没流，01Z m H ⎛=- ⎝当

01

3

Z 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 =---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 = 式中

s h ——龙口底板以上的下游水深

非淹没流时：c h h =

式中

c h ——龙口断面的临界水深

I 即淹没出流时：

①对于梯形断面： s h h = ②对三角形断面：0.5B s nH B

h h n

-=-。

II 非淹没出流时：

①对于梯形断面：c h h =

②对三角形断面：c h =

以下以假设戗堤顶部B 为下列数值时为例，演算Z Q B ~~曲线的过程，河床底部无护底。

B=40m 流量落差计算表

B=35m 流量落差计算表

B=30m流量落差计算表

B=25m流量落差计算表

B=20m流量落差计算表

B=16m流量落差计算表

B=10m流量落差计算表

B=5m流量落差计算表

Q Z曲线如下

作~

12

345678

0500

10001500

上下游落差(m)

泄流流量m 3/s

上下游落差-泄流量

10

20

30

40

50

60

B=40m B=35m B=30m B=25m B=20m B=16m B=10m B=5m

图5：~Q Z 曲线

4、绘制~~d B Q Q 曲线如下

图6：~~d B Q Q 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~Z V 、

作图如下

B V曲线

图7：~

图6：~Z V 曲线

6、由V =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：

作图如下

图6：~Z d 曲线

7、选择截流材料

当B>25m 时，选用5t 重大块石、大石串或钢筋石笼，为I 区； 当16m

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 。