2015 水利工程施工课程设计

    《水利工程施工》                         

   课程设计计算说明书

                姓名：    毕健

                学号：   2011101228

                学院：水利与环境学院

                指导老师：

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，截流戗堤两侧的边坡为1:1.5。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

表1  坝址处天然水位~流量关系

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

  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，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、计算戗堤高度、戗堤水深

   截流设计流量为Q0=300+28×2=356 m3/s

   根据戗堤处水位~流量关系曲线，由内插法可知:

                          H下=953.03 m

   根据上游水位~泄流流量关系，由内插法可求知：

                          H上=957.52

   此次设计中取安全超高为0.5m，且不考虑护底，河床断面底部高程H底=951m,底部近似看做水平，则有

              戗堤高度   HB=H上+0.5-H底=957.52+0.5-951=7.02m, 取为7m

              戗堤水深   H0=Z+H下-H底=Z+953.03-951=Z+2.03

2.根据已知的泄流量与上游水位关系绘制曲线

图4：分流建筑物泄水曲线

由龙口泄水能力计算按照宽顶堰公式计算：

式中  ——流量系数

             当，，为淹没流，；

              当，，为非淹没流

——龙口平均过水宽度

梯形断面： 

三角形断面： 

——龙口上游水头

梯形断面： 

三角形断面： 

其中—龙口上下游水位差；—戗堤高度；—戗堤端部边坡系数，取

    —龙口上游水位；——河道底板高程

由连续方程可得龙口流速计算公式为  ： -

淹没流时： 

式中

——龙口底板以上的下游水深

非淹没流时： 

式中

——龙口断面的临界水深

即淹没出流时： 

对于梯形断面： 

对三角形断面：。

非淹没出流时： 

对于梯形断面： 

对三角形断面：；

以下以假设戗堤顶部B为下列数值时为例，演算曲线的过程，河床底部无护底。

B=40m流量落差计算表

图5：曲线

4、绘制曲线如下

图6：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、图，列表如下：

图7：曲线

图6：曲线

6、由，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0.9；

——水容重，取10.

——石块容重，取26.

具体计算如下表：

图6：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当B<16m时，选用装石竹笼，为III区。

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3.5m左右，安全间距1m，所以取戗堤宽度为15m。