溢洪道设计计算说明
溢洪道2x250kN-28.5m单向门机设计说明书
湖北省十堰市龙背湾水电站溢洪道2×250kN单向门机设计说明黄河勘测规划设计有限公司Yellow River Engineering Consulting Co.,Ltd二〇一一年十月湖北省十堰市龙背湾水电站溢洪道2×250kN单向门机设计说明溢洪道2×250kN单向门机装设在525.50m高程的平台上,用于启闭溢洪道检修叠梁闸门。
启门时,首先动水开启第一节叠梁门,充水平压后,再依次静水逐节启门,静水闭门。
门机配一套液压自动抓梁。
门机运行距离约60m。
一、设计依据和设计原则a)设计依据门机设计的主要依据和参照标准、规范:《湖北省十堰市龙背湾水电站工程门机固定卷扬启闭机设备采购招标文件》;《水利水电工程启闭机设计规范》(SL41);《水利水电工程启闭机制造、安装及验收规范》(DL/T5019)。
b) 设计原则技术先进、操作可靠、经济合理。
二、门机组成与特点门机由起升机构、大车行走机构、门架、大车夹轨器、大车电缆卷筒、轨道及轨道附件、防风锚定装置、司机室、液压自动抓梁、电力拖动和控制设备等组成。
门机操作在司机室内进行。
门机主要技术参数见表1、表2。
表1表21. 门机各机构布置1.1起升机构门机起升机构为双吊点,吊点距7.2m,起升机构两吊点采用集中驱动方式,由1台电动机驱动。
电动机经过减速器、开式齿轮变速后,驱动卷筒旋转,通过缠绕在卷筒上钢丝绳的收放,带动抓梁及闸门上升或下降。
两吊点通过中间轴相连接,确保两吊点的同步。
在减速器高速轴上设置2套常闭液压块式制动器,其中一套为工作制动器,一套为安全制动器,工作、安全制动器的安全系数均≥1.75。
起升机构采用折线绳槽卷筒,两层缠绕方式,结构紧凑,上、下两层钢丝绳过渡时采用垫环将其抬高,使得钢丝绳能够平稳过渡,减少钢丝绳的磨损。
为防止卷绕过程中钢丝绳在卷筒上出现跳槽,保证其均匀缠绕,钢丝绳的返回角不大于1.5°。
卷筒支承采用滚动轴承。
溢洪道水面线水力计算
溢洪道水面线水力计算溢洪道水面线水力计算是指在溢洪道工程设计中,对溢洪道水面的高程进行计算和确定的过程。
溢洪道水面线水力计算是设计溢洪道工程的基础任务之一,主要用于确定溢洪道的有效堤顶高度,以及判断溢洪流量和洪水对下游防洪安全的影响。
在进行溢洪道水面线的水力计算时,需要考虑以下几个方面的因素:1.水位变化规律:根据设计要求和地区实际情况,确定溢洪道水位变化规律,包括出口水位、最高水位和最低水位等。
这些水位变化规律是溢洪道水面线水力计算的基础,也是设计溢洪道参数的依据。
2.流量计算:通过水动力原理和流量公式,计算溢洪道的设计洪水流量。
洪水流量的计算需要考虑下游水位、流域面积、产流特征等因素。
常用的流量计算方法有三角洪水法、单峰洪水法和双峰洪水法等。
3.溢洪道断面选择:根据溢洪道的设计洪水流量和设计水位,在保持流量稳定的情况下选择合适的溢洪道断面,以满足设计要求。
根据溢洪道断面,可以计算出溢洪道的有效堤顶高度和水面线的高程。
4.水力计算:通过溢洪道的水力计算,确定溢洪道水面线的高程。
水力计算的主要内容包括流速计算、水深计算和堤顶高度计算。
其中,流速计算可以采用曼宁公式、剪应力公式等;水深计算一般根据不同的水位和槽坡来确定;堤顶高度计算需要考虑洪水流量、流速和水深等因素。
5.水面线确定:根据水力计算的结果,确定溢洪道水面线的高程。
水面线的高程应满足下游防洪安全的要求,并考虑水力平衡和溢洪道结构的要求。
水面线的确定一般采用一维水流模型计算,根据不同的水位和流量,得出水面线的高程曲线。
在进行溢洪道水面线水力计算时,需要使用一些计算软件和工具,如水力计算软件、一维水流模型等。
这些工具可以提供准确的计算结果,帮助工程师进行溢洪道水面线的设计和确定。
同时,还需要结合实际工程情况,考虑工程经济性、可行性和社会效益等因素,进行溢洪道水面线水力计算的优化设计。
农田水利工程设计说明(模板)
一、设计依据(1)《四川省用水定额》(川府函〔2021〕8号)(2)《灌溉与排水工程设计标准》(GB50288-2018)(3)《雨水集蓄利用工程技术规范》(GB∕T50596-2010)(4)《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2017)(5)《乡村机耕道通用技术条件》(DB51/T379-2017)(JTG3420-2020)(6)《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》(7)《公路交通安全设施施工技术规范》(JTG/T3671-2021)(8)《公路路面基层施工技术细则》(JTG/TF20-2015)(9)《公路工程技术标准》(JTGB01-2014)(JTG/TF30-2014)(10)《公路水泥混凝土路面施工技术细则》(11)《四川省水文手册》及本地实测水文、气象资料二、建设标准(一)塘坝与雨水集蓄工程标准①塘坝除险加固工程:参照《小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则》(SL189—2013)和《碾压式土石坝施工规范》的有关要求进行,坝体高度应满足防洪要求,稳定性和渗流应满足要求。
①雨水集蓄工程:参照水利部颁发的《雨水集蓄利用工程技术规范》(GB∕T50596-2010)执行。
①防洪标准:蓄水枢纽5级建筑物按5年一遇设计、校核;引水提水枢纽建筑物5级按10年一遇设计、20年一遇校核。
渠系配套率达到80%以上,灌溉水利用系数达到0.75,灌溉设计保证率两季田达到80%,旱耕地达到75%。
农田水分生产效率提高15%,排水设施可防御5~10年一遇洪涝灾害,中等旱(涝)灾年份粮食减产风险降至8%以下。
(二)田间道路标准1、机耕道机耕道建设分干道、支路两级。
干道要满足农产品运输和中型以上农业机械的通行;支路应便于农机进出田间作业和农产品运输。
平坝区通达度应不低于0.95,山地丘陵区通达度应不低于0.8。
机耕道建设应符合DB51/T379乡村机耕道通用技术条件有关规定。
干道路基宽一般≥4m,行车有效路面要求≥3.5m;支路路基宽一般≥3m,行车有效路面要求≥2.5m。
调洪演算说明书
水库调洪演算系统说明书(Storo)1概述水库调洪演算原理比较简单,但是计算过程却十分繁琐复杂。
首先,设计洪水过程每一时段的调洪演算都需经过反复的假定、试算,计算工作量很大;其次,计算溢洪道的下泄流量也是相当繁琐的,以最简单的无坎宽顶堰为例,其流量系数要分直角形翼墙进口、八字形翼墙进口、圆弧形翼墙进口三种形式,分别根据B b ;B b 和θtg ;b r 和Bb (b 为闸孔净宽,B 为进水渠宽,θ为八字形翼墙收缩角,r 为圆弧形翼墙的圆弧半径)查表计算确定,其侧收缩系数则要根据过流孔数、单孔净宽、墩头形式、堰顶水头来计算确定;最后,还要整理计算结果,绘制调洪演算曲线。
上述工作不仅消耗设计人员大量的精力,而且要求设计人员具有丰富的水利计算和水力学计算方面的专业知识。
本计算系统storo 通过编制周到的计算程序、提供简捷明了的操作界面并利用成熟的商业绘图软件作为输出平台,让计算机来完成上述繁琐复杂的调洪演算工作,计算机操作人员不必具备水利计算和水力学计算方面的专业知识。
2调洪计算原理调洪演算的核心是水量平衡方程。
其基本含义是:在某一时段Δt 内,入库水量减去库水量,应等于该时段内水库增加或减少的蓄水量。
用方程来表示就是1221212/)(2/)(V V t Q Q t Q Q a a -=⨯+-⨯+ (1.2.1)式中 Q a1,Q a2---时段t 始末的入库流量Q 1,Q 2 ---时段t 始末的出库流量V 1,V 2 ---时段t 始末的水库蓄水量T ---计算时段入库流量过程Q a~T是已知的,出库流量Q~T曲线未知,但是可以先假设一个q作为初始流量进行计算。
水库的正常水位对应的蓄水量也是已知的,计算时通过假设的q,算出V2,然后用水库的Z~V曲线(库水位~库容曲线)及泄水工程的泄水能力综合得出的库容泄水曲线来插值,得到Q’,再代回计算V2。
这样不断试算,直到两个量满足精度要求。
这样再将该时段末的量做为下一时段初的对应的量,进行同样计算,就可以得到每一时段对应的泄量,从而得到出库流量曲线。
具有消能井的竖井溢洪道及其消能率计算
收稿日期: 1996- 01- 02
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井后, 水从井底反射, 再沿着井壁向上回升, 速射流位于竖井( 塔) 的中央, 而其周围则为 与下落的水流相互碰撞, 急剧地消耗能量。大 掺气的做循环运行的低速水流所环绕, 还因 部分掺气是在落下的水舌进入井口水位以下 井底的空气上升, 沿着井壁充气, 使井壁不发 发生的, 随后水气混合物进入隧洞, 经过相当 生空蚀, 井底无负压正说明了它的流态( 见图 距离后, 水气分离, 隧洞水流逐步稳定, 处于 2) 。 无压流状态。消能井中不会发生空蚀, 因为高
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图 2 消能井泄洪道能头 E 分析示意图
尺寸不大的消能井中消除掉, 与传统的竖井 式溢洪道在出口设置消力池相比较, 消能效 果高 9- 11 倍。 1. 2. 3 压力
由于在消能井已消除大部分能量, 消能 井底部与竖井段的动水压力, 并不比传统消 力池的强度大, 试验结果表明, 消能井底压力 脉动值小于射入消能井流速水头的 10% , 其 振动也可以控制。
隧洞水位差;
q ——隧洞单宽流量; h—— 隧洞中水深; H—— 水流对冲碰撞时与井壁的交角; A1, A2 , A3 ——断面( 2) , ( 4) , ( 5) 处的流速
不均匀系数。
E2 和 E 3 的推导: 令两股水流对冲碰撞
前流速均为 V 1, 流量均为 Q 1, 对冲水流与井
壁夹角均为 H, 碰撞后水流流速为 V 2, 流量为 Q 2 ( Q2 = 2Q1 ) , 碰 撞 前 后 水 流动 量 分 别 为
面。上、下游水位差 H ( m) , 略去进水口行近
流速水头, 以下游隧洞起始面为基准的五个 断面能 量水头分别用 E1 , E2 , ……, E 5 来 表 示:
具有消能井的竖井溢洪道及其消能率计算
2 系统消能率估算
2. 1 泄水建筑物分段能量分析
竖井进水口仍为传统的竖井实用环形堰
的溢流喇叭口, 各段的能量损失( 图 2) , 取五
个断面分段讨论, 图中断面: ( 1) 为进水口起
始断面; ( 2) 为溢流水流碰撞前断面; ( 3) 为碰
撞后断面[ ( 2) 、( 3) 断面重合] ; ( 4) 为射流跌 入 井中水面的断面; ( 5) 为下游隧 洞起始断
隧洞水位差;
q ——隧洞单宽流量; h—— 隧洞中水深; H—— 水流对冲碰撞时与井壁的交角; A1, A2 , A3 ——断面( 2) , ( 4) , ( 5) 处的流速
不均匀系数。
E2 和 E 3 的推导: 令两股水流对冲碰撞
前流速均为 V 1, 流量均为 Q 1, 对冲水流与井
壁夹角均为 H, 碰撞后水流流速为 V 2, 流量为 Q 2 ( Q2 = 2Q1 ) , 碰 撞 前 后 水 流动 量 分 别 为
的密度) 代入上式
得
V 2 = V 1 cosH
若 H= 45°, 则 V 22=
1 2
V
2 1
可知当 H= 45°( 即两水流成 90°夹角撞击
时) , 撞击点动能减小一半。
而碰撞 前的流速 V 1 = U1 2gH 1, 碰 撞
后的流速 V 2 = V 1 cosH= U1 2gH 1 co sH 如碰撞前、后流速水头分别为 hb1, hb2
= H 1( 1 - A1 U21 )
( 6)
( 2) 水流对冲碰撞能头损失 $ E2- 3 $E 2- 3 = E2 - E 3 = H - H 1 ( 1 - A1U21) - [ H - H 1( 1 - A1 U21cos2H) ]
混凝土面板堆石坝及溢洪道设计说明书及计算书
混凝土面板堆石坝设计及溢洪道设计目录摘要 (I)Abstract (II)前言 (III)第一章工程概况 (1)1.1枢纽任务 (1)1.2 自然地理与水文特性气候 (1)1.2.1 流域概况 (1)1.2.2气候特性 (1)1.2.3 水文特性 (2)1.3 工程地质及水文地质 (2)1.3.1工程地质 (2)1.3.2水文地质 (3)1.3.3地震烈度 (3)1.4建筑材料 (3)1.5经济资料及其他 (3)第二章设计标准及依据 (5)2.1 设计依据 (5)2.2 设计标准 (7)第三章枢纽布置 (8)3.1 坝轴线选择 (8)第四章大坝设计 (12)4.1 大坝剖面尺寸拟定 (12)4.1.1 坝顶高程计算 (13)4.1.2 坝顶结构 (13)4.1.3 坝高确定 (14)4.1.4 上、下游坝坡 (14)4.1.5坝面排水 (14)4.2 坝体分区和筑坝材料 (15)4.2.1 坝体分区 (15)4.2.2 坝料设计 (16)4.2.3填筑标准 (17)4.3 面板设计 (18)4.3.1 面板的分缝 (18)4.3.2 面板厚度 (18)4.3.3 面板混凝土 (19)4.3.4 面板钢筋 (19)4.3.5 面板防裂 (19)4.4.1趾板宽度s (20)4.4.2趾板厚度h (20)4.4.3趾板端部斜长段QT (20)4.5 接缝止水 (21)4.6 坝基处理 (21)4.7 坝体沉降计算 (22)4.8 坝体渗流计算 (23)4.8.1 渗流分析目的、方法 (23)4.8.2 渗流计算分析 (24)4.9 稳定分析 (25)第五章溢洪道设计 (26)5.1 溢洪道布置 (26)5.1.1 简述 (26)5.1.2 引水渠段 (26)5.1.3 控制段 (27)5.1.4 泄槽段 (27)5.1.5 消能段 (28)5.2 溢洪道水力设计 (28)5.2.1 堰面曲线 (29)5.2.2 泄流能力计算 (30)5.2.3 泄槽水力计算 (31)5.2.4 消能防冲水力计算 (34)第六章施工组织设计 (46)6.1 工程概况 (46)6.2 坝基开挖 (46)6.3 料场选择与规划 (46)6.4 施工道路规划设计 (46)6.5 坝体填筑 (47)6.5.1 上坝运输方式 (47)6.5.2 坝体填筑分期 (47)6.5.3 面板分期 (48)6.6 施工导流 (48)6.7 施工进度计划 (48)结论 (50)参考文献 (52)附录一 (53)附录二 (77)摘要题目来源于我国地区某水利枢纽实际。
溢洪道水利计算书
1 溢洪道水力计算溢洪道水力计算共分以下几段:进口段、陡坡段、消能防冲段、海漫段水面线推求以及消力池段消能防冲计算等。
根据调洪演算结果,溢洪道20年一遇洪水流量Q=213.61m 3/s ,50年一遇设计洪水流量Q =249.08m 3/s ,500年一遇校核洪水流量Q =390.72m 3/s 。
溢洪道底流消能洪水设计标准按20年一遇。
1.1 计算依据(1)《溢洪道设计规范》SL253—20**。
1.2 溢洪道水面线推求1.2.1 计算方法及计算公式采用明渠恒定非均匀渐变流水面曲线的计算方法,计算公式为:Ji E E s susd --=∆式中:△s ——上、下断面间长度(m );i ——渠底比降;J ——上、下断面间平均水力坡度; E sd 、E su ——上、下游断面的断面比能。
1.2.2 水面线推求溢洪道水面线推求采用新疆水利厅编制的《D-7 明渠恒定非均匀渐变流水面曲线计算程序》进行计算。
本程序计算时需输入起算已知断面水位及各流段的基本数据。
由明渠水流分析知,溢洪道明渠段末端即陡坡段始端将发生临界水深,把该断面作为控制断面来推求上下游水面曲线。
1.2.2.1 程序计算原理采用人工渠槽断面单位能量沿程变化的微分方程进行推求,公式如下:Jf i ds dEs-= 其差分格式为:Jf i s Es-=∆∆即:()s Jf i E E ∆⋅-+=12式中:RC vJf gv h E g v h E ⋅=+=+=222111222222αα()()()121212212121R R R C C C v v v +=+=+=其中:h 1为已知,h 2为欲求之水深 为此,将差分方程改为下列函数表达式()()()s Jf i E E h E ∆⋅-+-=212为求h 2设试算水深h 下限与h 上限,用二分法求解()下限上限h h h +=212()()()()()()h F F 2~1212~11G s J i h E E D s J i h E E h f f =∆⋅-+-==∆⋅-+-=上限上限上限若D 、G 同号,令h 上限= h 2;D=G若D 、G 异号,令h 上限= h 下限;h 上限= h 2;D=G 继续二分,直到∣h 1-h 2∣≤允许误差为止1.2.2.2 临界水深计算临界水深计算公式如下:kk B Ag Q 32=α 式中:Q ——计算流量(m 3/s );A k ——临界水深时的过水断面面积(m 2);B k ——临界水深时的水面宽度(m);G ——重力加速度,g=9.8m/s 2。
土石坝(黏土心墙)毕业设计说明书、计算书
目录摘要 0Abstract (1)前言 (2)第1章设计的基本资料 (4)1。
1概况 (4)1.2基本资料 (4)1.2。
1地震烈度 (4)1.2。
2水文气象条件 (4)1.2。
3坝址地形、地质与河床覆盖条件 (5)1。
2。
4建筑材料概况 (6)1。
2.5其他资料 (7)第2章工程等级及建筑物级别 (8)第3章坝型选择及枢纽布置 (9)3。
1 坝址选择及坝型选择 (9)3.1.1 坝址选择 (9)3。
1。
2 坝型选择 (9)3。
2 枢纽组成建筑物确定 (9)3。
3 枢纽总体布置 (9)第4章大坝设计 (10)4.1 土石坝坝型选择 (10)4。
2 坝的断面设计 (10)4。
2.1 坝顶高程确定 (10)4。
2.2 坝顶宽度确定 (13)4。
2.3 坝坡及马道确定 (13)4.2.4 防渗体尺寸确定 (13)4。
2.5 排水设备的形式及其基本尺寸的确定 (14)4。
3 土料设计 (15)4。
3.1 粘性土料设计 (15)4.3.2 石渣坝壳料设计(按非粘性土料设计) (16)4。
4 土石坝的渗透计算 (17)4。
4.1 计算方法及公式 (17)4.4。
2 计算断面及计算情况的选择 (18)4.4.3 计算结果 (18)4。
4。
4 渗透稳定计算 (19)4.5 稳定分析计算 (20)4。
5。
1 计算方法与原理 (20)4。
5。
2 计算公式 (20)4.5。
3 稳定成果分析 (21)4。
6 地基处理 (21)4.6。
1 坝基清理 (21)4.6。
2 土石坝的防渗处理 (21)4。
6。
3 土石坝与坝基的连接 (22)4.6.4 土石坝与岸坡的连接 (22)4.7 土坝的细部结构 (22)4。
7。
1 坝的防渗体、排水设备 (22)4.7.2 反滤层设计 (23)4。
7.3 护坡及坝坡设计 (23)4.7.4 坝顶布置 (25)第5章溢洪道设计 (26)5.1 溢洪道路线选择和平面位置的确定 (26)5。
09溢洪道设计规范【DL T5166-2002】及条文说明
便于防渗系统的布置 使堰 闸 与两岸 或大坝 的
止水 防渗系统形成整体
堰 闸 型式可采用开敞式或带胸墙的实用堰 宽顶堰
驼峰堰等 应根据地形地质条件 水力条件 运用要求及技术经
济指标等综合比较选用
开敞式溢流堰有较大的超泄能力 宜优先选用
堰顶工作闸门设置应从工程安全 洪水调度 运行条件 水
库淹没 工程投资等方面论证确定
定型设计水头 渠道临界坡度 水力计算系数 弗劳德数 水流空化数 溢流堰的流量系数 淹没系数 流速系数
溢洪道布置
一般原则
溢洪道布置应包括进水渠 控制段 泄槽 消能防冲设 施及出水渠等建筑物
溢洪道的布置应根据自然条件 工程特点 综合利用要 求 枢纽布置要求 施工及运用条件 经济指标等因素 经技术 经济比较选定
水利水电工程结构可靠度设计统一标准 的原
则进行转轨套改
本次修订的主要内容有
明确本标准使用范围为河岸式溢洪道 删去了原标准中
厂顶溢流 厂前挑流及泄洪隧洞出口水力设计等相关内容
结构设计采用概率极限状态设计原则 以分项系数极限
状态设计表达式替代原标准采用的定值设计方法
增加了窄缝式消能工设计的有关内容
增加了挑流消能雾化影响的有关条文
几何特征
上游堰高 下游堰高 孔口高度 反弧半径 渠道坡度 材料性能 基岩变形模量 混凝土的弹性模量 混凝土泊松比 岩石的重度 水的重度 混凝土的重度 混凝土强度等级符号 混凝土抗压强度设计值 混凝土与基岩接触面的抗剪断摩擦系数 混凝土层面的抗剪断摩擦系数 地基岩体结构面的抗剪断摩擦系数 混凝土与基岩接触面的抗剪断黏聚力 混凝土层面的抗剪断黏聚力 地基岩体结构面的抗剪断黏聚力 水力计算参数 上 下游水位差 上游水深 下游水深 流速 流量 单宽流量
溢洪道水力计算书
1.基本资料1.1 水文规划资料根据调洪计算成果,后胡水库溢洪道消能防冲按30年一遇洪水标准设计,其相应下泄流量为204m3/s,50年设计洪水其相应下泄流量为234.5m3/s。
1000年洪水校核,其相应下泄流量为651.7m3/s。
1.2 溢洪道现状溢洪道位于大坝左岸,为开敞式,进口高程153.50m,下游河底高程136.00m,总落差17.50m,溢洪道总长457.4m,最大泄量651.7m3/s。
现状溢洪道一级明渠段右岸边坡进行了护砌,左岸边坡未防护,一级陡坡以下工程均未修建。
2. 设计标准本次设计溢洪道轴线结合工程现状布置进行布置,溢洪道总长度为396.581m,底宽28.0m。
溢洪道工程共分9个部分,具体设计如下。
1、进水渠段位于溢洪道桩号0+000~0+038.8之间,总长38.8m,底宽28.0m,底坡为-1/1000,底部不护砌。
进水渠段右岸边坡维持现状护坡不变,左岸采用M7.5浆砌石护坡,厚30cm,坡度为1:1。
2、控制段位于溢洪道桩号0+038.8~0+058.8之间,总长20m,底宽28.0m,底坡为平坡,采用M7.5浆砌石护底,厚30cm。
控制段右岸边坡维持现状护坡不变,左岸采用M7.5浆砌石护坡,厚30cm,坡度为1:1。
3、一级明渠段位于溢洪道桩号0+058.8~0+148之间,总长89.2m,底宽28.0m,底坡1/1000,底部在桩号0+138.8~0+148之间采用M7.5浆砌石护底,厚30cm,其余不护砌。
明渠段右岸边坡桩号0+058.8~0+076之间维持现状护坡不变;右岸桩号0+076~0+148采用M7.5浆砌石护坡,厚30cm,坡度为1:1。
明渠段左岸桩号0+058.8~0+148之间采用M7.5浆砌石护坡,厚30cm,坡度为1:1。
4、一级陡坡段位于溢洪道桩号0+148~0+198之间,长50m,底宽28m,为梯形断面,底坡1/5,落差7.85m。
溢洪道水利计算书
1 溢洪道水力计算溢洪道水力计算共分以下几段:进口段、陡坡段、消能防冲段、海漫段水面线推求以及消力池段消能防冲计算等。
根据调洪演算结果,溢洪道20年一遇洪水流量Q=213.61m 3/s ,50年一遇设计洪水流量Q =249.08m 3/s ,500年一遇校核洪水流量Q =390.72m 3/s 。
溢洪道底流消能洪水设计标准按20年一遇。
1.1 计算依据(1)《溢洪道设计规范》SL253—20**。
1.2 溢洪道水面线推求1.2.1 计算方法及计算公式采用明渠恒定非均匀渐变流水面曲线的计算方法,计算公式为:Ji E E s susd --=∆式中:△s ——上、下断面间长度(m );i ——渠底比降;J ——上、下断面间平均水力坡度; E sd 、E su ——上、下游断面的断面比能。
1.2.2 水面线推求溢洪道水面线推求采用新疆水利厅编制的《D-7 明渠恒定非均匀渐变流水面曲线计算程序》进行计算。
本程序计算时需输入起算已知断面水位及各流段的基本数据。
由明渠水流分析知,溢洪道明渠段末端即陡坡段始端将发生临界水深,把该断面作为控制断面来推求上下游水面曲线。
1.2.2.1 程序计算原理采用人工渠槽断面单位能量沿程变化的微分方程进行推求,公式如下:Jf i ds dEs-= 其差分格式为:Jf i s Es-=∆∆即:()s Jf i E E ∆⋅-+=12式中:RC vJf gv h E g v h E ⋅=+=+=222111222222αα()()()121212212121R R R C C C v v v +=+=+=其中:h 1为已知,h 2为欲求之水深 为此,将差分方程改为下列函数表达式()()()s Jf i E E h E ∆⋅-+-=212为求h 2设试算水深h 下限与h 上限,用二分法求解()下限上限h h h +=212()()()()()()h F F 2~1212~11G s J i h E E D s J i h E E h f f =∆⋅-+-==∆⋅-+-=上限上限上限若D 、G 同号,令h 上限= h 2;D=G若D 、G 异号,令h 上限= h 下限;h 上限= h 2;D=G 继续二分,直到∣h 1-h 2∣≤允许误差为止1.2.2.2 临界水深计算临界水深计算公式如下:kk B Ag Q 32=α 式中:Q ——计算流量(m 3/s );A k ——临界水深时的过水断面面积(m 2);B k ——临界水深时的水面宽度(m);G ——重力加速度,g=9.8m/s 2。
发电为主兼顾灌溉、防洪的水利枢纽工程说明书
目录一、工程概况1二、施工条件1三、施工根本资料分析3四、施工导流计算7五、主体工程施工19六、施工控制性进度26附录:图1 洪水单位过程线图2水库库容曲线图3 坝址水位流量关系曲线图4 隧洞设计Q~H曲线图5 工程施工临时设施总平面布置图水工专业施工毕业设计说明书一、工程概况工程地处我国华东钱塘江的支流上,为一发电为主兼顾灌溉、防洪的水利枢纽工程。
枢纽工程为粘土芯墙砂壳坝,坝高81m,坝顶长度为370米。
设计正常高水位为100米,校核洪水位为102米。
大坝属二级建设物。
溢洪道布置在距坝1km的左岸凹口处,为开敞正槽式,此顶高程为92米,总宽是64米,出口采用差动式鼻坎挑流消能。
引水式电站布置在右岸,引水洞长525米,直径7米厂房安装5万千瓦的机组两台。
二、施工条件2.1 坝址地形、地质及当地材料坝址处流域面积2610平方公里,坝址以上河流全长104公里;其中50公里为通航河道,常年有载重5至10砘木船和竹木筏过坝。
坝址两岸系高山,山坡较陡。
坝址河谷宽为200米,河底高程25米。
两岸覆盖层较薄,基岩为石英砂岩(X级);河床岩基较好,均为宽阔冲积台地,在上下游3-7公里的台地和河滩上,有满足筑坝要求的大量砂砾料(Ⅲ类土)。
采取水上砂砾平均运距5.5公里;如就近采取水下砂砾,平均运距为3.5公里。
粘土料(Ⅲ类土)在左岸下游7公里的王家村,高程为40~50米,储量丰富,质量满足设计要求。
2.2 气象与水文该工程位于华东,气候温和,雨量充分,每年5月至10月降雨较多,属温带多雨气候,按水文规律分为枯水期和洪水期(包括梅雨期和台汛期),其界限不明显。
一般11月至次年4月底为枯水期,5月至10月为洪水期,其中5、6两个月的降雨量最大,占全年雨量的30%,该河流量属山区性河流,洪水暴涨暴落,最大流量高达8290立方米/秒,最小流量只有7~8立方米/秒,相差上千倍。
1、各月最大瞬时流量(m3/s) 表12、各时段设计流量(m3/s) 表23、典型年逐月平均流量(m3/s) 表34、设计洪水过程线(见附图)5、坝址水位流量关系曲线(见附图)6、水库水位与库容关系曲线7、坝区各种日平均降雨量统计表(日)8、坝区各种日平均气温统计表2.3 施工力量及施工设备施工承包商的大坝砂壳最大施工能力为10000m3/天,技术设备取在施工单位已有的设备中选用。
溢洪道设计规范[SL253-2000]条文说明
2中华人民共和国行业标准溢洪道设计规范条文说明目次总则溢洪道布置一般规定进水渠控制段泄槽消能防冲设施出水渠水力设计一般规定进水渠控制段消能防冲出水渠防空蚀设计一般规定进水渠衬护控制段泄槽底板挑流鼻坎消力池护坦下游防冲一般规定地基开挖固结灌浆地基防渗和排水边坡开挖及处理安全监测设计一般规定观测项目附加说明总则年月在规范修订大纲讨论会上确定本规设计由于这三部分内容分别纳入目前正在修订的级溢洪道级溢洪道设计非岩基上的在溢洪道的设计洪水和校核洪水根据我国介于年记载的对上述个工程洪水重现期的站年年的年最大洪峰流量的记录则认为该工程有个站年应出现的机率小于根据目前收集到的资料大于年一黄河陕县站自年以来多年记载的年最大流量的年年和由此可见对我国已建个大型工程已发生的最大泄量与设计泄量的之间的工程只有对山东省个大中型工程统计的个实际年最大洪量中重现期小于年的有年一遇的洪水流量将年一遇的洪水作为罕遇洪水的实用极限频如果最大可能洪水相当于水相当于对混凝土坝的设计洪水流量按下述三种流量填筑坝的设计洪水流量按混凝土坝算得的洪水流量增加该规范同时指出年一遇的洪水流量常常作为计算超高水位和设计溢洪道的设南非沿用的设计洪水标准混凝土坝为土石坝为强调设计溢洪道时应认真分析研究各项基本资对大型或水力学条件较复杂的中型工程的溢洪道强调其布溢洪道布置一般规定进水渠的主要功能是进水控制段主要是控制泄量消能设施是用以耗散水流能连接上下游水流在水流不能直接泄入原河道而造成危害进水渠和出水渠是根据地形条件来布置的本条规定根据地形地质等因素在枢纽设计中综合考虑溢不仅是一个技术经济问题若甚至危及大坝及本条强调采用非常溢洪道的布置质条件上述两点量很大而罕遇时尤其是对当地材料坝修建非常溢洪道来分担稀非常溢洪道的类型主要包括开敞澳大利亚维多利亚地区三座坝的洪峰流量及所设计的溢洪道最大流量如表年设计溢洪这充分说明了配置一个以上且标准不同的溢洪道的合理根据澳大利亚五座大坝的经济比较资料采用用主溢洪道加辅助溢洪道比采用单一溢洪道的造价可降低表及洪水及溢洪道流量据河北省资平均占总投资的泄水建筑物约占而据辽宁省修主坝为粘土心墙砂壳坝高孔弧形门尺寸漫顶式第一非常溢洪道位于右岸主溢洪道右侧最大泄量引冲式第二自溃非常溢洪年一遇洪水启巴基斯坦塔贝拉工程土石坝最大坝高正常溢洪道宣泄常遇洪孔有时为充分利用泄槽及消能设施亦可集中布置或对原苏联克拉皮文水利枢纽溢洪道采用浙江省南山水库自溃坝式非常溢洪道用宽的混凝土隔除枢纽总体设计要着重考虑泄洪建筑物布置的影响对下泄水流对河床和岸坡造成严重冲刷以及河道淤积保证其它建将不同的计算情况按最大泄量与相应来量表设计情况共个表校核情况共个从表可以看出即绝大多数在以上为增加占时的校核情况比设计情况的从以上的成果可以认为较为合适当采用多种泄洪建筑物组成的联合泄洪方式时当有条件设置非常溢洪道时前苏联的设计趋势主泄水建筑物按年一遇的洪水设计澳大利亚维多利亚州规定正常溢洪道按年一遇洪年一遇洪非常溢洪道的启用标准应根据工程诸方面条件综合考虑确将造成下游地区的较大损失时水位影响不大可采用较高的启溃标准且经功能关系如下主溢洪道宣泄常遇洪水副溢洪道按设计泄量与非常溢洪道辅助溢洪道本规范认为主溢洪道设计的常遇洪水标准可在会很少根据又无需设置消能美国陆军工程兵团的条对此有明确的如西班牙阿尔坎塔拉工程大坝为河床只能布置电站和孔泄槽有些工程受地形限制如东江拱坝枢大坝为连拱土石坝枢纽利用垭口修建溢洪道的工程实例就更多了而且土石坝的坝顶高程往往受到垭口溢洪道的地利用河道转弯凸岸适宜的山脊和台地布置溢洪道也为各种如伊泰普工程主坝为双支墩大头型试验确定最大洪峰流量溢洪道最大泄量刘家峡电站大坝为高孔进水其最大泄量为泄槽溢洪道国外采用侧槽式溢洪道的有墨西哥的密格表国内中型水库侧槽式溢洪道实例尔哈达尔哥堆石坝坝高设计泄量希腊的莫诺斯坝高设计泄量设计泄量如江西柘林第一溢洪道设在右岸横切山体的大断层上盘的垭倾角且内含丰富的承压水因此溢洪道山体稳定性较差溢洪道轴线选择时尽量使如采用挑流消能上盘渗影响渗透稳定估计有近万的断层破碎影响下游航道及抬高电站尾水故采上盘山体除下游压坡以提高山体下游视此外从水力条件考有时由也应尽量布置在进水渠或出水如因地形条件限制或者利用斜切鼻坎或其它异型鼻坎使水流转向以减少工程量如我国碧此时其转弯半径等参数须满岸坡的稳定和防止泄洪对岸坡的冲刷是水利水电工程中消能后的水流一般拱坝枢纽的河岸式溢洪道在地形条件允许的情况下宜布置离拱座较远如龙羊峡河岸式溢洪道设在右岸重力墩以右当开敞式溢的重力墩对于溢洪道的纵坡布置也宜尽量少挖基岩以免减少保持坝坝肩溢洪道与大坝相连接挡墙与因而都要求河岸式溢洪道与土石坝在布置上要有相当的距离以我国年代的土石坝设计规范就明确提到了进水渠因此前缘不得有阻碍进流的山头或建筑物愈大表所列国内外几个工程的进水渠转弯半径与进水渠宽之比值一般约为弯道至控制段一般应有进水渠一般为梯型断面而控制段进口是矩形断面表渠宽与转弯半径关系表进水渠进口为适应不同的地形应采用不同的体型以改善左导墙计值见表表由表中值范围本条规定宜为进水渠设置导墙时常用的结构型式为弧形直立墙和自上游起斜卧渐变为直立的扭曲半径不小于渠道底宽的四倍流造成溢流堰前缘水流紊乱导墙顺水流方向的长度其墙顶高程超出导墙用以隔断接近溢流堰的横向流以及明表所列为国内几个工程导墙长度与渠内水深表国内几个工程导墙长度与渠内水深的关系控制段本条提出其轴线选择按以往在工程建设中虽对这个问题比较慎如湖北省钟祥县温峡口水库原溢洪道建在闸室有产生滑动的可能年曾对闸基于交通及两岸连接布置并可使坝的防渗设施和控制段的防渗设使防渗系统的布置危基础我们调查的控制堰为实用堰的占但宽顶堰流量系数对泄流量比较大的溢洪道堰顶高程较开敞式的要低在库水位较低时因而有利于提高水库的汛期限制水位因有胸超泄能力不如开敞式溢流堰往往要用闸墩将闸墩的主要作用是间闸墩头部主要影响侧向收缩尾部主要凡下列情况可考虑将闸墩延长至泄槽内泄洪孔数较多将整个泄槽分成几巴拉圭的伊泰普溢洪道孔弧门尺寸下接等宽矩形断面中间有两道宽即两隔三区布左区槽宽我国鲁布革水电站左岸开孔弧门尺寸由渐变缩窄为溢洪道最大泄量为我国刘家峡水电站溢洪道共有最大泄量年在行当单孔开启甚至左右两孔对称开启时出闸水流迅速扩散并在泄槽内引起剧烈的折冲现象和冲击波水流冲击甚至翻越边墙因此对于运用频繁的布置闸墩时应注意处理好运用条件下出闸水流的流并应工作桥泄槽用泄槽作为其泄水部分泄槽的特点是流速高近年来为了适应地形条件这些溢洪道设计单宽流量为量为项工程的表有关工程泄槽弯道实例根据调整流态的需要也应逐渐横向倾斜中型溢洪道多采用第阿因为这种型式基本上能满足水力条件的要求第第种体型比较复杂只有在对冲击第种弯道一般用于泄槽宽度较宽而有单孔运用要求的工程较合适如鲁布革溢洪道第但对水流将产生新的扰动南谷洞等溢洪道泄槽采用了此种如缓冲塘式日本坝工规范中对溢洪道泄槽轴线转弯的提法是原则上应取且选用足够大的转弯半径同时提出应与底坡有变化在地质条件许可的情况下同时纵坡还要考虑当受地形条件限制或为了节省工程量而需变坡度时也宜先缓后陡因为水流经当变如采用先陡后缓的变坡方式于体型变化和离心力的作用流态复杂上游斜坡段坡度越陡竖向大小总之此种变沿程压力变化就比较平缓径外件简单或岳城水库溢洪道为了泄槽的平面型式应根据国内外部分变宽度泄槽工程实例如表表国内外部分变宽度泄槽工程实例其流态较好特别是采用底流消能工能保证比较好的消能效果考虑结合则易形成水流分布不均水面波及采用两级消力鉴于消力池边墙高达采用一般的竖所以采用了而泄槽边墙为了适应此情况也为并采取一些复杂的工程措施故泄槽边墙一般国内统计个溢洪道斜边墙坡比为消能防冲设施基本对于泄洪建筑物的消能防冲设施因稀遇洪水出现的机率很少筑物的挡水标准和枢纽的泄流能力与泄洪建筑物的消能防冲设前者涉及大坝及整个工程的安全要求有较河床泄洪建筑物西津水电站设计洪水年一遇年一遇自年月运行年中年发生一次较大洪水最大泄量其试验资料和下游岸坡波浪爬高当下泄流量在以下及以上时水势与波浪的作用都要比泄流量为同时对河床的冲刷当流量为和处最大底部流速高达和当流量为和时坝址底部最大横向流速高达和流量的广东省大隆洞水库溢洪道按年一我国个典型工程的平均最大泄量或的比值统计如下根据国内蓄后年及量将分别为和个工程由此增加对下游的冲刷破坏但尚未见到出现危及大坝及其为原设计流量的前述因开启少数闸孔集中泄并且年寿命作基础则年一遇洪水的风险率为级级建筑物按年一遇洪水设级建筑物按级建筑物按年一遇洪完善及大坝及其它主要建筑物安全或长期影响枢纽运行可根据消能防冲建筑物坏危及大坝及其它挡水故选定的消能工应满足一尤其二三在挑射的过程因为坚硬岩石具有较强的抗冲蚀性其余其余其特点是水流从坎上整片射出湖南省年修建的座主要挑流消能工程挑距比差动式远且鼻坎形状平滑简单它的不足之处是水舌比较集中弧半径与挑射角据美国对安差动式鼻坎又分矩形差动坎与梯形差动我国大差动式挑坎坡面反弧它是泄水建筑物经常采用的一种使流态突然转变对不宜采用消力池型水力条件进行技术经济综合比较大都在护坦上设置一些辅助迫使急流形成强迫水当下游尾水深度不足时降低池底高下挖式消力池池底高程的降低要满足产生水跃所必需的最小尾水深度否则当然如果消力池过短也会出现同样的结建尾坎或二道坝型消力池试验表明定水跃比一般自由水跃可缩短河岸式溢洪道采用冲击型消能工的实例很多阿尔康塔运行经验表明于河岸式溢洪道的特殊地形条件所决定的其次是斜坡消力池内的水跃比平底消力池的水跃为了控制斜坡消力池水跃位置如我国花山和大隆洞等工程的溢洪道扩散式消力池的最显著特征是在流态过渡区域内消力池横向扩大河岸式溢洪道陡槽末端采用扩散式消力池还是不少的其主要原因是这种池型面流及戽流消能型式在河床溢流坝使用较多其面流消表溢洪道出口采用面流消能实例国内外的河岸式溢洪道的出口消能采库溢洪道采用了面流消能型式浙江高溪水库及广东龙潭水库等个工程的溢洪道出口也采用了面流式消能溢洪道出口采用戽流型式消能目前出水渠出水渠工程是泄洪消能后的水流不能直接泄入下出水渠的作用是保证下泄洪水平稳水力设计一般规定由溢洪道的功能决定了在溢洪道设计中必须对水力设计给予本条规定水力设计应包括本规范附录鉴于当前水力学计算方法尚不本条强调溢洪道泄洪能力必须满足设计及校核工况下泄对于土石坝枢纽的溢洪道水头损失计算的精确度取决于正确选用糙率系数值及附录中列出常见材料的当计算取大值进水渠如西排子河水库溢洪道进水渠设计流速仅由个工程资料统计分析设计流速低于的共占的共设计流速在之间的共流速小于对于山坡较进水渠属沿程降落曲线当进水渠流速不控制段问题说明如下关于实用堰堰面曲线选择不同的堰型如表所列型幂曲线实用堰的流量系数最大故本规范规定宜优先采用表不同堰型不同堰高的流量系数比较关于幂曲线的几个参数幂曲线计算公式为关于上式中的确定高堰低堰的倍情况下堰面负压也不会超过关于上式中的当当时关于上式中的值值与堰的上游面坡度有关参见表表值表关于堰顶上游段堰头曲线型式堰顶上游段堰头曲线型式计有现有的试验研究表明三者在泄流能力和压力分布上游堰高限堰高高度因此本规范规定上游堰高一般应大于下游堰高对流量系数也有影响随对流量系数江西省水利科学研究所关于下游堰面坡度对泄流能力的试验度为在相同的相对堰上水头下面最低负压值高堰在附录中引进了山东省水利科学研究所关附录附录值适用于美国水道实验站试验资值录中表荐的较为简便的计算公式详对堰高及堰顶相对淹没水深对淹没系数的影响带胸墙孔口式溢流堰带胸墙的孔口实用堰根据国内数如表孔口高度范围为表孔口实用堰流量系数表值大体上随其平均值当安沙河及横山等溢洪道均采用带胸墙的孔口式平本规范推荐取宽顶堰驼峰堰鉴于驼峰堰迄今尚无定型剖面通常需通过水工模型试验确定其流量系数从年代后齐头型墩尾对提高墩尾下游堰面压力增加下泄水流掺气等方面收到泄槽段内较大的冲击波溢流堰与泄槽底板之间由国内为反弧断面平均流速用泄槽判断水面线类型一般而言泄槽底坡大于临界底坡水面线属型降水曲线中分别给出计算方原型观测资料表明国内外关于掺气水深计算的公式甚多采用各家公式计算掺气水深当收缩角较大时因此国内外部份溢洪道泄槽中共列入项工程溢洪道沿程收扩散角为附录中给出了计算泄槽急流弯道内外侧横向水位必要时宜通过模槽中横向水深也很不均匀当侧槽内为缓流时水流侧槽底坡流是很难做到的但必须保证在泄放设计流量下当不可避免时如日本葛丸水库侧槽后紧接转角为调整升坎可在泄槽首端断面产生临界水深使但根据国内外个工程的统计采用实用堰的占为保在表明当当末端断面底宽比侧槽内靠山一侧水面壅高流公式计算黄龙滩溢流坝因胸墙后工作门槽的沙坪溢流坝则是由于边墙靠大坝消能防冲其中忽略同时也忽略了挑流水舌表面该式中的流速为鼻坎出口断面平均流关于鼻坎出口断面平均流速算沿程水头损失水头为单宽流量为溢洪道泄槽总长即流速系数算得流速系数值为甚为接近本规范规定附录冲刷系数类给出地质条件不同将分为根据国内外个工程的统计资料冲刷坑上游边坡一般为因此本条规定冲坑上游坡度为收集到国内几项工程溢洪道挑流鼻坎相对反弧半径云第二溢洪道级值在对于河岸式溢洪道鼻坎反弧半径的取值大小就工程量而主要由挑距及冲刷深度二者共同冲刷岸坡则水舌入水角相应加大水流对河床冲刷此外反弧段内可冲刷鼻坎基脚而影挑角的选择要根据工程实际情况权衡统计国内其中小于个占大于个占因此本条提出鼻坎挑角一般可在对低鼻坎扩散及掺气作用矩形差动鼻坎主要尺寸选择坎的宽度比为为坎上扩散梯形差动鼻坎主要尺寸选择低坎挑角一般为当扩散角宽度比为当当水流流速大于圆化必要时可设置通气挑流鼻坎坎顶高程愈低坎顶高程一成自由挑流情况如乌江渡水电站泄洪时目测坎下水位比射流入水处的下底流消能工的水力设计最主要的是要保证在各级流量若需采用跃前断面平均流速过大消力池内的辅助消能工甚易发生空蚀破坏如陆水消力池下泄单宽流量为均流速为趾墩下部护坦表面产生空蚀破坏柘林消力池内消力墩处最大流速为运行后也发现墩下游底板被剥蚀破坏前苏联古比雪夫溢流坝消力池于年度汛泄洪下游水头差为年继续过水池首断面流速为汛后检查发现个消力墩中有因此本条规定当消力池跃前断面平均流速大于不宜在池中设当设计水跃消能工时跃前断面的收缩水深及相应流速是对于溢洪道泄槽直接进入消力池的情况布腊德累和皮特卡建议尾水深度的安全系数应不小于当消力池两侧岩基较差且布置有建筑物时为确保消力池本另加超高以避免水流当消力池两侧岩石完整多级消力池的水力计算曲如刘家峡溢洪道的单侧扩散溢洪道扭曲鼻坎后在消力池前渥出水渠计算过程中还要考虑到出水渠可能被冲刷的情况防空蚀设计都在流速大于接近消力墩和挑流鼻坎对于流速大于过去曾以过流边壁上的负近来多用水流空化数大于或小于该体型的初生空因应特关于各种过流体型的初生空化数国内外虽有不少研究但由因此本规范附录中规定平整度的对于流线型亦可通过常规水工模型试可用其绝对值近似代替初生空化本规范附录施工后混凝土表面残留的不平整突体比较典型的型式有国内在分析国内外有关资料基础上本规范采用前苏联提出的根据溢流落差控制不平整度的标准原中溢流落差适用范围为展到一根制不平整度标准如附录图录附录关于空腔长度可用刚体抛射公式或用尺度分析方法的经验公式或用有限元方法计算空关于空腔压力空腔压力不宜过低空由乌江关于保护过流边壁的临界掺气浓度满等个泄洪建筑物原型观测资料详细分析了个各型突体的掺气浓度与空蚀的关系提出近底临界掺气浓度不宜低于相应于国内若干工程原型实测最大单宽通气量如下乌江渡左洞乌江渡右滑下槽乌江渡左滑下槽巴西福兹杜阿里亚溢洪道第道通气槽冯家山溢洪洞下通气槽乌江渡号溢流坝通气槽冯家山溢洪道上通气槽乌江渡左滑上槽本规范附录中规定最大单宽通气量为关于通气管允许风速根据乌江渡工程原型观测通气管最大风速为型观测过程中但是我们分析了国内外个工程的资弧段的保护长度约对于直线段的保护长度约关于设置掺气减蚀设施与否的界限流速左右时也可能不发生空的部位均产生了空蚀破坏我国本条规定当流速超过建筑物结构设计一般规定针对一些已建岸边式溢洪道各部位混凝土设计指标不全的情况本条强调应满足强度和各项的强度弹性模量指标分别按后者规定用为了充分利用混凝土的后期抗压强值的确定并类比已建工程选附录转引自部分已建溢洪道采用的值列于表表我国已建溢洪道工程设计中和列几方面采取措施选择合适的浇筑施工期进水渠衬护控制段分离式底板与闸墩之间的接缝型式取决于结构受力条件已建工程中多数采用垂控制段设计时应计入的荷载及其组合内容与原荷载的计算公式采用了公式集中列于附录下其分布图形引用了但考甚至更护坦上扬压力保留了原根据收集到的有限资料在急流区脉动压力沿墙高分布在淹没水跃区脉动压力随水深而增大沿墙高呈梯形分布由于资料不充附录规定溢洪道边墙上的脉动压力按矩现行其他建筑物设计规范大多规定故本规依照前者有理论较严密但需知道填土的泊松比应注意的是冰层厚度内的冰压力与水压力不同时作用于建筑物冻土设计中应取其使闸门与冰层隔这是。
山塘设计计算书
建德市梅城镇洋程村落山山塘综合整治工程实施方案杭州市水利水电勘测设计院建德分院2009年7月建德市梅城镇洋程村落山山塘综合整治工程审定:季春根校核:吴圣飞编写:赵旋目录第1章综合说明 (4)1.1 基本概况 (4)1.2 存在的主要问题 (4)1.3 整治工程建设的主要内容 (4)1.4 投资与工程效益 (5)1.5 建议 (5)1.6 工程特性表 (5)第2章工程现状及存在问题 (8)2.1 山塘基本情况 (8)2.2 工程现场检查情况 (8)2.3 防洪安全性复核 (9)2.4 存在主要问题 (13)第3章整治工程设计 (14)3.1 工程任务和规模 (14)3.2 主要整治项目 (14)3.3 总体布置 (14)3.4 整治设计 (14)3.5 工程管理设施 (16)3.6 白蚁防治措施 (17)3.7 工程量汇总 (17)第4章建设管理及施工组织设计 (18)4.1 项目建设管理 (18)4.2 项目建设资金管理 (18)4.3 施工条件 (18)4.4 工程施工总体布置 (18)4.5 施工进度 (19)4.6 施工导流与度汛 (20)第5章工程概算 (21)5.1 编制说明 (21)5.2 初步设计概算表 (22)第6章工程效益与工程管理 (26)6.1工程效益 (26)6.2工程管理 (26)图纸目录第1章综合说明1.1 基本概况落山山塘位于建德市梅城镇洋程村,是一座以农田灌溉为主的小(3)型山塘,工程等别为Ⅶ等,工程规模为山(2)型。
坝址以上流域面积0.281km2,正常蓄水位99.06m,正常容积1.8万m3,灌溉农田面积80亩。
由于山塘离洋程村居民处距离较近,属于屋顶山塘。
现状工程枢纽主要建筑物有大坝、溢洪道、放水设施等。
具体如下:(1)、大坝坝型为均质土坝,现有坝高11.53m,坝顶长54m,坝顶宽度1.57m。
内坝坡1:1.74,外坝坡1:1.62。
(2)、采用宽浅式溢洪道,堰宽1.26m,堰顶高程99.06m。
溢洪道设计计算说明
岸边溢洪道设计6.3.1溢洪道说明溢洪道其主要任务是泄洪,土石坝不允许水过坝顶,需要专门修建泄洪建筑物。
根据本工程的地形条件,上游坝址左岸沿河流方向有一道呈现弧形的纵向凹槽,所以选择溢洪道设置在大坝左岸,为带胸墙孔口式岸边溢洪道。
溢洪道由引渠段、堰闸段、泄槽段、挑流鼻坎段组成。
6.3.2 溢洪道引水渠为了使水流平缓,减小或不发生漩涡和翻滚现象,进口采用喇叭口,进口宽度B=50m.设计流速4m/s,横断面在岩基上接近矩形,边坡根据稳定要求确定这里选择边坡坡度为1:0.5;采用梯形断面,进水渠的纵断面做成平底。
在靠近溢流堰前断区,由于流速较大,为了防止冲刷和减少水头损失,可采用混泥土护面厚度为0.5m。
6.3.3 控制段控制段包括溢流堰及两侧连接建筑物,溢流堰通常可以选择宽顶堰、实用堰、驼峰堰。
溢流堰的体形应尽量满足增大流量系数,溢流堰作用是控制泄流能力,本次设计采用实用堰,优点是流量大,在相同的泄流条件下需要的堰流前缘长,工程量小。
采用弧形闸门。
初步拟定堰顶高程H=设计洪水位—堰顶最大泄水位H0堰顶高程H=1838=1858.22—H 0,则H 0=20.22m 胸墙式孔口溢流堰形式的下泄流量Q 公式为:320=Q ε溢式中:ε ——闸墩侧收缩系数,0.9; m ——流量系数,0.48:; g ——重力加速度,9.81 2m/s ; B ——堰宽,12m;水位为设计洪水位1858.22m 时,堰顶高程1838m ,设计Q 溢=4645m3/s.则由上面公式计算得出的B=26.69m,取B=14m.表6.3-1溢洪道宽顶堰堰宽计算(忽略流速)计算取b=28m,孔口数2孔,弧形工作闸门取值14x19m(宽x 高)。
中墩厚3m,边墩宽1m,闸室宽度=14x2+3+2x1=33m.堰面曲线的确定开敞式堰面曲线,幂曲线按式(7-2)计算:1n n d x KH y -= (7-2)式中 Hd ——堰面曲线定型设计水头,对于上游堰高P1≥1.33Hd 的高堰,取Hd=(0.75~0.95)Hmax ,对于P1<1.33Hd 的低堰,取Hd=(0.65~0.85)Hmax ,Hmax 为校核流量下的堰上水头.x 、y ——原点下游堰面曲线横、纵坐标; n ——与上游堰坡有关的指数,见表A.1.1;k ——当p1/Hd>1.0 时,k 值见表A.1.1,当P1/Hd ≤1.0 时,取k=2.0~2.2。
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岸边溢洪道设计6.3.1溢洪道说明溢洪道其主要任务是泄洪,土石坝不允许水过坝顶,需要专门修建泄洪建筑物。
根据本工程的地形条件,上游坝址左岸沿河流方向有一道呈现弧形的纵向凹槽,所以选择溢洪道设置在大坝左岸,为带胸墙孔口式岸边溢洪道。
溢洪道由引渠段、堰闸段、泄槽段、挑流鼻坎段组成。
6.3.2 溢洪道引水渠为了使水流平缓,减小或不发生漩涡和翻滚现象,进口采用喇叭口,进口宽度B=50m.设计流速4m/s,横断面在岩基上接近矩形,边坡根据稳定要求确定这里选择边坡坡度为1:0.5;采用梯形断面,进水渠的纵断面做成平底。
在靠近溢流堰前断区,由于流速较大,为了防止冲刷和减少水头损失,可采用混泥土护面厚度为0.5m。
6.3.3 控制段控制段包括溢流堰及两侧连接建筑物,溢流堰通常可以选择宽顶堰、实用堰、驼峰堰。
溢流堰的体形应尽量满足增大流量系数,溢流堰作用是控制泄流能力,本次设计采用实用堰,优点是流量大,在相同的泄流条件下需要的堰流前缘长,工程量小。
采用弧形闸门。
初步拟定堰顶高程H=设计洪水位—堰顶最大泄水位H0堰顶高程H=1838=1858.22—H 0,则H 0=20.22m 胸墙式孔口溢流堰形式的下泄流量Q 公式为:320=Q ε溢式中:ε ——闸墩侧收缩系数,0.9; m ——流量系数,0.48:; g ——重力加速度,9.81 2m/s ; B ——堰宽,12m;水位为设计洪水位1858.22m 时,堰顶高程1838m ,设计Q 溢=4645m3/s.则由上面公式计算得出的B=26.69m,取B=14m.表6.3-1溢洪道宽顶堰堰宽计算(忽略流速)计算取b=28m,孔口数2孔,弧形工作闸门取值14x19m(宽x 高)。
中墩厚3m,边墩宽1m,闸室宽度=14x2+3+2x1=33m.堰面曲线的确定开敞式堰面曲线,幂曲线按式(7-2)计算:1n n d x KH y -= (7-2)式中 Hd ——堰面曲线定型设计水头,对于上游堰高P1≥1.33Hd 的高堰,取Hd=(0.75~0.95)Hmax ,对于P1<1.33Hd 的低堰,取Hd=(0.65~0.85)Hmax ,Hmax 为校核流量下的堰上水头.x 、y ——原点下游堰面曲线横、纵坐标; n ——与上游堰坡有关的指数,见表A.1.1;k ——当p1/Hd>1.0 时,k 值见表A.1.1,当P1/Hd ≤1.0 时,取k=2.0~2.2。
本次设计Hd=0.8Hmax=0.8x24.45=19.56m,P1=Hd=19.56=19.56,则引水渠底板高程为1818.44m 。
p2=0.6Hd~1.33Hd=18m.根据表A.1.1 确定堰面参数值:根据表A.1.1 堰面曲线参数因为P1/.Hd=1,所以取K=2.2;其中n=1.85,R1=0.5Hd,a=0.175 Hd,R2=0.2 Hd,b=0.282 Hd 。
即公式1n n dx KH y -== 1.850.852.219.56x y =⨯ 可以得出 1.8527.55x y =表7-2幂曲线上游段曲线采用三圆弧法,圆弧半径为:R 1=0.5H d =9.78m ,R 2=0.2H d =3.912m ,R 3=0.04H d =0.7824m 。
对应的水平范围为L 1=0.175 H d =3.432m ,L 2=0.276 H d =5.40m ,L 3=0.282 H d =5.52m 。
闸墩顶部高程=校核水位+安全超高=1862.55+0.41862.95m.图7-1控制段曲线图衔接面计算:1.直线段和堰面曲线切点xc,yc 确定。
对 1.8527.55x y =求导,坡率为1:0.65,x=10.64,y=2.88.7.4.2.2泄流能力计算开敞式幂曲线WES 实用堰的泄流能力320m Q C δε= (7-6) 式中:Q ——流量,m 3/s ;B ——溢流堰总净宽,m ,定义B =nb ; b ——单孔宽度,m ;C ——上游坡度影响系数,上游铅直,C=1;H 0——堰上水头,m; m ——流量系数,取0.5;ε——收缩影响系数,取0.9;m δ——淹没系数,取1。
33322110.90.52820.225074/m Q C m sδε==⨯⨯⨯⨯= 5074>4645 m 3/s (设计洪水情况,满足要求)。
7.5 泄槽设计正槽溢洪道在溢流堰后多用泄槽与消能防冲设施相连接,以便将过堰洪水安全泄向下游河道。
河岸溢洪道的落差主要集中在这段。
泄槽坡度常大于临界坡度,所以又叫做陡槽。
泄槽横断面宜采用矩形断面。
当结合岩石开挖采用梯形断面时,边坡不宜缓于1︰1.5,并应注意由此引起的流速不均匀问题。
7.5.1 泄槽的平面布置及纵、横剖面泄槽在平面上应尽可能的采用直线、等宽对称布置。
可以让水流平顺流入下游,而且这样结构简单,便于施工。
实际中可以设置收缩短,减少工程开挖量和衬砌。
出口设置扩散段减少单宽流量,有益于消能防冲,减少对河道的侵蚀。
泄槽纵剖面设计主要是决定纵坡。
泄槽纵坡必须保证泄槽中的水位不影响溢流堰自由泄流和在槽中不发生水跃,水流始终处于急流状态。
所以纵剖i 必须大于临界坡度ic ,此种情况下,泄槽起点的水深等于临界hc,矩形泄槽ic 和hc 值如下:2c g Li ac B=⨯ (7-7)c h = (7-8)上式中:C —谢才系数,161C R n=•其中R 为水力半径(m ),n-为粗糙系数,对于混凝土n=0.014~0.016; g —重力加速度,g=9.81m/s2; α—流速分布系数,取α=1.0; L —泄槽横断面湿周,m ; B —水面宽度,m ; q —单宽流量,m3/s 。
泄水槽宽度为:L=2×14+3+2×1=33m 单宽流量为:q=Q/B=7136/33=216.24m3/s临界水深:16.83c h m === 临界水力半径为:116616.83287.642216.8328117.64100.240.014c c c h B R mh B C R n ⨯===+⨯+=•=⨯=229.81330.00151100.2428c g L i ac B ⨯=⨯==⨯⨯ 由公式:213222423AQ R i nQ n i A R=•=采用混凝土护面n=0.014,h=hc 故 222244223371360.0140.003(2816.83)7.46Q n i A R⨯===⨯⨯大于临界坡度,泄水槽内水流为明槽恒定急变流。
为了减小工程量,泄槽沿程可随地形、地质边坡,但变坡次数不宜过多,而且在两种坡度连接处,要用平滑曲线连接,以免在变坡处发生水流脱离边壁引起负压或空蚀。
,当坡度由陡变缓时,需用反弧连接,流速大时宜选用较大值。
边坡位置应尽量与泄槽在平面上的变化错开,尤其不要在扩散段变坡,泄槽变坡处易遭动水压力破坏。
常用的纵坡为1%~5%,有时可达10%~15%,此工程地基为坚硬的岩基,可以陡些,取泄槽纵坡为5%;泄槽的横剖面,在岩基上接近矩形,以使水流分布均匀,有利于下游消能。
7.5.1.2试算槽内正常水深h 的计算(坝下游收缩断面水深) 根据《水力学》(公式10-5)可知2132A Q R i ni=0.05 可以得出试算表表7-5hc 试算结果所以,下游反弧段断面正常水深hc=5.4m ,泄槽起始底板高程为1822.7m. 根据《水工建筑物》溢洪道的相关设计要求,反弧半径可采用(3~6)h (h 为校核洪水位闸门全开时反弧最低点的水深),反弧R=(28.5~57),取40m ,.圆心角=43.32°。
7.5.1.3 推算水面曲线泄槽水面线由能量方程,用分段求和法计算:2222112112cos cos 22V V h h g g L i jααθθ-⎡⎤⎛⎫⎛⎫+-+⎢⎥⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎣⎦=-V (7-13) 2243n V J R=(7-14)式中:12L -V —分段长度m ;h1、h2分段始末断面水深m ;a1,a2,—流速分布不均匀系数取1.05; V1、V2—分段始末断面平均流速m/s ;θ —泄槽底坡角度i=tg θ ,θ=3°;J —分段内平均摩阻坡降; n —泄槽糙率系数n=0.014;V —分段平均流速m/s ;R —分段平均水力半径m 。
在水位情校核况下计算h1,取溢流堰末端断面为开始计算断面,高程为:1822.7m, 校核洪水位到该断面的水位差为: 1862.45-1822.7=39.75m20.929.8139.725.1m/s Vc gh ==⨯⨯=17136h 8.623325.1c Q m BV ===⨯ 表7-3水面线推算表由溢洪道所处地形条件可知,溢洪道泄槽变坡断面处距离上游控制断面接近234.5m,由推算结果可知溢洪道进口处断面水深为8.7m,流速为24.9m/s;泄槽变坡处断面水深为7.7m,流速为28.1m/s。
7.5.3 掺气减蚀水流沿泄槽下泄,流速沿程增大,水深沿程减小,即水流的空化数沿程递减,经过一段流程之后,就会产生水流空化现象。
空化水流到达高压区,因空泡溃灭而使泄槽壁遭受空蚀破坏,抗空蚀措施有:掺气减蚀、优化体形、控制溢流表面的不平整度和采用抗空蚀材料等。
工程实践表明,临近固体边壁水流掺气,有利于减蚀和免蚀。
掺气减蚀的机理很复杂,水流掺气可以使过水边界上局部负压消除或减轻,有助于制止空蚀的发生,空穴内含有一定量空气成为含气型空穴,溃灭时破坏力较弱;过水边界附近水流掺气,气泡对空穴溃灭的破坏力起一定的缓冲气垫作用。
掺气设施主要包括两个部分:一是借助于低挑坎、跌坎或掺气槽,在射流下面形成一个掺气空间的装置;一是通气系统,为射流下面的掺气空间补给空气。
掺气装置的主要类型有掺气槽式、挑坎式、跌坎式、挑坎与掺气槽联合式、跌坎与掺气槽联合式、此外还有突扩式和分流墩式等,该工程选择挑坎与掺气槽联合式,其水流流态比其他的几种较好。
在掺气装置中,通过改变坎的形式和尺寸,可以改变射流下面掺气空间的范围,从而达到控制空气和水混合浓度的目的。
挑坎高度为0.2m,挑角为7°,挑坎斜面坡度为1/10。
跌坎高度一般在0.6m。
由于地形原因,需要进行一次变坡。
由缓坡变陡坡i=0.14。
中间可以用抛物线连接。
抛物线方程按公式:22tan(4cos)Oxy xk Hθθ=+式中:x,y:抛物线横纵坐标,泄槽末端为原点;θ为上端坡角;k:落差系数取k=1.3H:抛物线起始断面的比能;其中H按照公式计算H=h+av2/2g;h:抛物线起始断面的水深;v:抛物线起始断面的平均流速,m/s;a:动能修正系数,可以近似取1.y=0.05x+0.00495x2,推出关于x,y的曲线坐标值表7-3曲线坐标值推算表变坡后的水面线推算:S总(m)16.1 43.6 87.6 127.7 175.8溢洪道变坡进口断面的水深难为7.5m,流速28.8m/s,出口水深为6.2m.流速34.9m/s。