洪利玲水利水电施工课程设计

水利工程施工课程

计算说明书

学 院:湖南省湘西电大 姓 名：洪利玲

学 号：1243001215979

《水利工程施工》课程设计计算书

一、基本资料

某工程截流设计流量Q=4150 m3/s，相应下游水位为39.51m，采用单戗立堵进占，河床底部高程30m，戗堤顶部高程是44m，戗堤端部边坡系数n=1，龙口宽度220m，合龙中戗堤渗透流量按如下公式计算，Qs

(Z

为上下游落差，

Z0为合龙闭气前最终上下游落差)，请设计该工程在河床在无护底情况下的截流方案。此外，上游水位～下泄流量关系曲线见表1。截流材料为容重26KN/m3的花岗岩，截流戗堤两侧的边坡为1:1.5。

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。

二、 截流的水力计算

本设计采用三曲线法计算

1、作Q～Z关系曲线，

将已知的泄流水位Qd～△H上转化为Qd～Z关系，其中： 戗堤渗透流量Qs 220z/z0 220z/3.23，

Qd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Q～Z关系表

由表1绘制龙口流量与下游落差Q～Z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。

1 4 2g2Q2/5

ZB=（）-hs 22

2g 4n

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。

将以上数据绘成Q ～ ZB曲线，与Q～ Z曲线交于一点。

图2 Q-ZB 曲线与Q-ZC 曲线相交图

(2) C点为三角形断面分界点。

1g2Q2/5

ZC=（）

2g 24n 2

先假设Q=500 m3/s,带入上面公式求得Zc，再分别假设Q值求Zc。

将以上数据绘成Q～ZC 曲线，与Q～Z曲线交于一点。

图3 Q～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 <ZC

综上所述，可知当无护底时，只需计算V1、V3。

3、求V1、V3。

（1）V1 2gZ，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。

1g2Q

)5假设不同的Z值，求出其相应的V3值，再作V3～Z曲线。(2)求V3：V3 (

24 n

计算过程列为下表：

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5 V1～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: B

Q

nhs 2nHB hsV1

(2)梯形断面非淹没流: B b 2nHB

n(1 y2)[(1 4 2)y2 1](hs

Z)

其中b= 221 (1 2 )y

(3)三角形断面淹没流：B 2n(HB hs(4)三角形断面非淹没流：

1 4 22 Q21/5

B 2n[HB (hs Z) ()]

4 2gn2

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5 V-B关系表

图6 V-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：

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10 KN/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：

有表7

图7 龙口宽度B与抛投块体半径d关系曲线

6、材料分区

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）×518×1.2=6216m3， III区备料方量V3=（60-30）×518×1.2=18648m3，

IV区备料方量V4=30×518×1.2=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。

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 …… 此处隐藏：846字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……