渡槽设计计算书

一、设计基本资料

1.1工程综合说明

根据丰田灌区渠系规划，在灌区输水干渠上需建造一座跨越小禹河的渡槽，由左岸向右岸输水。渡槽槽址及渡槽轴线已由规划选定（见渡槽槽址地形图）。渡槽按4级建筑物设计。

1.2气候条件

槽址地区位于大禹乡境内，植被良好。夏季最高气温36℃，冬季最低气温－32℃，最大冻层深度1.7m。地区最大风力为9级，相应风速v = 24 m / s。

1.3水文条件

根据水文实测及调查，槽址处小禹河平时基流量在0.2—0.4 m3/S之间，有时断流。洪水多发生在每年7、8月份；春汛一般发生在每年3月上旬，但流量不大。经水文计算，槽址处设计洪水位为1242.41m，相应流量 Q = 698 m3/S；最高洪水位为1243.83m，相应流量 Q = 1075 m3/S。据调查，洪水中漂浮物多为树木、牲畜，最大不超过400 kg。在春汛中无流冰发生。

槽址处小禹河两岸表层为壤土分布；表层以下及河床为砂卵石分布（见渡槽轴线断面图）。地基基本承载力壤土为34 t / m2；砂卵石为43 t / m2。

1.4工程所需材料要求

在建材方面，距槽址50km大禹镇有县办水泥厂一座，水泥质量合格，可满足渡槽建造水泥需要；槽址附近有大量砂石骨料分布，质量符合混凝土拌制需要，运距均在5km以内；槽址东北禹王山有石料可供开采，运距350km。

1.5上、下游渠道资料

根据灌区渠系规划，渡槽上下游渠道坡降均为1/5000。渠道底宽按设计流量计算2.7 m，边坡1：1.5，采用混凝土板衬砌。渠道设计流量6立方米每秒, 加大流量7.5立方米每秒。渠道堤顶超高0.5m。

根据灌区渠系规划，上游渠口（左岸）水面高程加大流量时为1251.04m。下游渠口（右岸）水面高程加大流量时为1250.54m。渠口位置见渡槽槽址地形图。

1.6设计要求

1、学生须在规定期限内独立完成下述毕业设计内容并提交纸质版和电子版毕业设计各一份。

2、毕业设计内容要达到设计的要求，设计说明书要叙述简明，计算正确，符合编写规程要求。设计图纸绘制正确；细致、全面。

3、设计格式要符合内蒙古农业大学《毕业论文(设计)规范》。

1.7毕业设计参考书目

1、灌区水工建筑物丛书《渡槽》，水利水电出版社；

2、河海大学等《水工钢筋混凝土结构学》，中国水利水电出版社；

3、清华大学出版《结构力学》；

4、《水工钢筋混凝土结构设计规范》（DL/T 5057-1996）；

5、《建筑地基基础设计规范》（GBJ7-89）；

6、《水工建筑物荷载设计规范》（DL5077-1997

7、《灌溉与排水工程设计规范》

二、渠道的水力计算

2.1渠道断面水力计算

由已知资料可知此渡槽设计流量Q 设=6 m 3/s 进出口渠道断面取m=1.5,i=1/5000，n=0.014。按照明渠均匀流计算，根据公式

Q = ()A b mh h =+ 1

61C R

n =

R =

2X b =+ 式中

Q ——为渡槽的过水流量（m 3/s ） A ——过水断面面积（m 2） C ——谢才系数 R ——水力半径（m ） X ——湿周（m ） i-为槽底比降

n-为槽身糙率，钢筋混凝土槽身可取n=0.014 2.1.1设计流量时水深计算 假设渠道底宽B=2.7m 渠道进出口尺寸试算表如下表

表2—1 渠道进出口试算表 （Q 设=6m 3/s ）

通过Q 与Q 设对比得出当B=2.7，H=1.38时Q=6.0004≈Q 设=6且约大于Q 设，此时通过渠道的流速V=Q/A=0.911m/s,并且B/H=1.96符合规范（B/H=1～2）。

2.1.2加大流量时水深计算

由《灌溉与排水工程设计规范》可查的此工程级别为4级且加大流量系数为1.25～1.20，由《水工建筑物初步设计规程》此工程防洪标准为20～10年一遇。 取加大系数=1.25

则Q 加大=1.25Q 设=1.25×6=7.5m 3/s 同理可算得加大流量时的水深如下表

表 2—2 加大流量时的水深试算（Q 加大=7.5 m 3/s ）

由Q 与Q 加大对比可知当H b =1.546m 时Q 与Q 加大最接近且前者略大于后者。 此时通过渠道的流速V=Q 加大/A=0.911m/s

由《水工建筑物初步设计规范》可查的4、5级渠道岸顶超高可由下式求的

1

0.24

b b F h =

+ H b ——渠道加大流量时的水深

所以1

1.5460.20.5874

b F m =⨯+=

衬砌超高可查规范知h=0.3～0.8m 本设计取h=0.5m

2.1.3渠道底高程的计算

由已知资料上游渠口（左岸）水面高程加大流量时为1251.04m 。下游渠口（右岸）水面高程加大流量时为1250.54m 因此：

()1251.04 1.5461249.494m =-=上游渠底高程左岸()1250.54 1.5461248.994m =-=下游渠底高程右岸

2.2槽身过水能力计算

渡槽选用矩形渡槽，由渠道到底高程可在地形图上初选出渡槽的起始点（见地形图），并量得渡槽长度为199.8m 。

由《渡槽》可知对于长渡槽其坡度i 的选择，可按进出口渠底高程差减去0.2m ，再除以槽身总长度作为槽身坡度的初拟值。 故 (0.50.2)2000.0015i =-÷=

2.2.1加大流量时渡槽水深试算 由规范知当渡槽长度015L h ≥时 渡槽过流能力计算公式

2/31/21

Q AR i n

=

A BH = 2X

B H =+ A R X

=

其中

A ——渡槽过水面积（m 2） X ——湿周（m ） R ——水力半径（m ）

初拟渡槽底宽为2.44m ，由规范知H/B=0.6～0.8。 渡槽尺寸试算如下表

表2—3加大流量时槽内水深试算（Q 加大=7.5m 3/s ）

通过Q 与Q 加大对比得出当B=2.44，H=1.46m 时Q=7.511 m 3/s ≈Q 加大=7.5 m 3/s 且约大于Q ，并且H/B=0.6符合规范（B/H=0.6～0.8）