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n=1,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
图2 戗堤处水位~流量关系曲线 表1 戗堤处水位~流量关系 250 317 410 500 1000 水位(m) 952.15 952.71 953。48 954.00 955.87 图3 上游水位~泄流量关系曲线 表2 上游水位~泄流量关系 泄流流量(m3/s) 150 300 410 800 1400 0 上游水位(m) 955.40 957.03 958。00 960。66 964.12 953.00 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Q=(300+2×学号的最后两位) m3/s,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。
流 量(m3/s) 二、截流的水力计算
1、计算下游水位、戗堤高度、戗堤水深
由=308,根据戗堤处水位~流量关系曲线,由内插法可知,=945.624; 由,=957.08m,==7.08m; =1.62m+Z。
2、根据已知的泄流量与上游水位关系绘制~曲线 0.00 150.00 300。00 410.00 800。00 1400。00 953.00 955.40 957。03 958.00 960.66 964。12 0.38 2。78 4。41 5.38 8.04 11。50 3、绘制龙口泄水曲线 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:,——龙口底板以上的下游水深 非淹没流时:,—-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时为例,演算曲线的过程,河床底部无护底。 2.120 2。620 3。120 3。620 4.120 2。120 2.620 3.120 3.620 4。120 2。120 2。620 3.120 3。620 0.236 0。382 0。481 0.552 0。607 0。236 0.382 0.481 0。552 0.607 0.236 0。382 0。481 0.552 40.000 0。500 40.000 1.000 40。000 1。500 40。000 2.000 40.000 2.500 0。371 27。960 141.796 0.385 28.460 205。720 0。385 28。960 272.032 0.385 29。460 345.847 0。385 29。960 427.048 假设戗堤顶部时为例,演算曲线的过程 35。000 0.500 35。000 1。000 35。000 1。500 35。000 2.000 35.000 2。500 0。371 22。960 116。439 0。385 23.460 169。578 0。385 23。960 225。065 0。385 24.460 287。150 0.385 24.960 355。778 假设戗堤顶部时为例,演算曲线的过程 30.000 0。500 30。000 1.000 30.000 1.500 30.000 2。000 0。371 17.960 91.082 0。385 18.460 133。436 0.385 18。960 178.098 0.385 19。460 228。452 30。000 2.500 30。000 3.000 4.120 0。607 0.385 19。960 284。508 4.620 0.649 0.385 20.460 346。304 2.620 3。620 4。620 5。620 6。620 2。620 3。620 4。620 5.620 6。620 2.620 3。620 4.620 5。620 6。620 0.382 0。552 0.649 0。712 0.755 0.382 0。552 0.649 0。712 0.755 0.382 0.552 0.649 0。712 0.755 假设戗堤顶部时为例,演算曲线的过程
25。000 1.000 25.000 2.000 25。000 3。000 25.000 4。000 25.000 5.000 0.385 13.460 97.294 0。385 14。460 169。754 0.385 15。460 261.674 0.385 16。460 373。786 0.385 17.460 506。897 假设戗堤顶部时为例,演算曲线的过程 20。000 1。000 20.000 2。000 20.000 3。000 20。000 4.000 20。000 5.000 0。385 8.460 61。152 0.385 9。460 111.056 0。385 10。460 177.045 0.385 11。460 260。242 0。385 12。460 361。738 0.385 0.385 0.385 0.385 0.385 假设戗堤顶部时为例,演算曲线的过程 14。160 1。000 14。160 2。000 14。160 3.000 14.160 4.000 14。160 5.000 2.620 18。938 3.620 42。497 4。620 78。198 5。620 127。623 6.620 192。191 4、绘制B、Q、Qd曲线簇 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、B~V图,列表如下: 40 35 30 25 20 14。16 28。804 24。054 19。354 14。729 10。205 5.082 1.976 2.143 2。343 2。593 2.911 4。578 4。4 4.6 4.8 5。0 5。3 4.3 说明 梯形非淹没 梯形非淹没 梯形非淹没 梯形非淹没 梯形非淹没 三角非淹没 250.99 1.344 236。03 1。594 217.18 1.894 192。78 2。269 158。7 2.745 99.12 3.462 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1.2; -—水容重,取10。 —-石块容重,取26。 具体计算如下表:
40.00 35。00 30.00 25.00 20。00 14。16 1。34 1.59 1.89 2。27 2。75 3.46 4.40 4.60 4.80 5。00 5。30 4。30 0。42 0。46 0。50 0.54 0。61 0。40 7、选择截流材料
当B〉35m时,选用4。5t重混凝土六面体,为I区;
当15m〈B〈35m时,选用5t重大块石、大石串或钢筋石笼,为II区; 当B〈15m时,选用装石竹笼,为III区。 8、截流设计方案图. 见附图.
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