水利水电工程施工课程设计.doc

1、学生：秦双齐（2010101108） 指导老师：郭红民 时间：2014-01-15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1n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流 量（m 3/s） 250 317 410 500 1000水位（m） 952.15

2、952.71 953.48 954.00 955.87200 300 400 500 600 700 800 900 1000952952.5953953.5954954.5955955.5956上 上 m3/s上上(m)上 上 上 上 上 上 上 -上 上 上 上上 上 -上 上图 2：坝址处天然水位流量关系曲线学生：秦双齐（2010101108） 指导老师：郭红民 时间：2014-01-15水利工程施工课程设计表 2 上游水位导流隧洞泄流量关系泄流流量（m 3/s）0 150 300 410 800 1400上游水位（m） 953.00 955.40 957.03 958.00 960.6

3、6 964.12作图如下0 200 400 600 800 1000 1200 1400952954956958960962964966上 上 上 上 m3/s上上上上(m)上 上 上 上 上 上 上 上 上 上 上 上 上上 上 -上 上图 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3(02/)Qs学 号 的 最 后 两 位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

4、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P3942） ，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、计算下游水位 、戗堤高度 、戗堤水深下HB0H学生：秦双齐（2010101108） 指导老师：郭红民 时间：2014-01-15水利工程施工课程设计由 ，根据戗堤处水位流量关系曲线，由内插法可知，30328

5、16/Qms;95.下H安全超高 1.0m由 , ， ；07.9上 1.08上 底BHm.28下 底ZZ2、根据已知的泄流量 与上游水位 关系绘制 曲线dQ上 dQZ3(/)dms泄 流 量150.00 300.00 410.00 800.00 1400.00H上上 游 水 位955.40 957.03 958.00 960.66 964.12()Z上 下 游 落 差2.12 3.75 4.72 7.38 10.84作图如下2 3 4 5 6 7 8 9 10 110200400600800100012001400上 上 上 上 上 (m)上上上上m3/s上 上 上 上 上 -上 上 上上 上

6、 -上 上图 4：龙口泄水曲线 ZQ由龙口泄水能力计算按照宽顶堰公式计算：学生：秦双齐（2010101108） 指导老师：郭红民 时间：2014-01-15水利工程施工课程设计1.502QmBgH式中 流量系数m当 ，为淹没流，013ZH0Z当 ，为非淹没流，0.385m龙口平均过水宽度B梯形断面： 02BnH三角形断面： 0龙口上游水头0H梯形断面： 0Z上 底三角形断面： 0.5BHnn上 底其中龙口上下游水位差Z戗堤高度B戗堤端部边坡系数，取n1.0n龙口上游水位上河道底板高程Z底由连续方程可得龙口流速计算公式为 ： -QBh淹没流时： sh式中龙口底板以上的下游水深s非淹没流时： ch

7、式中龙口断面的临界水深cI 即淹没出流时： 学生：秦双齐（2010101108） 指导老师：郭红民 时间：2014-01-15水利工程施工课程设计对于梯形断面： sh对三角形断面： 。0.5BsnHII 非淹没出流时： 对于梯形断面： ch对三角形断面： ；2cQng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ZQB护底。B=40m 流量落差计算表()Bm()Z0()Hm0/Zm3/()ms0.5 2.78 0.18 0.348 26.78 191.34 1 3.28 0.30 0.383 27.28 274.92 1.5 3.78 0.40 0.385 27.78

8、348.16 2 4.28 0.47 0.385 28.28 427.03 2.5 4.78 0.52 0.385 28.78 512.91 3 5.28 0.57 0.385 29.28 605.80 3.5 5.78 0.61 0.385 29.78 705.71 4 6.28 0.64 0.385 30.28 812.65 4.5 6.78 0.66 0.385 30.78 926.67 5 7.28 0.69 0.385 31.28 1047.79 5.5 7.78 0.71 0.385 31.78 1176.07 6 8.28 0.72 0.385 32.28 1311.56 406

9、.5 8.78 0.74 0.385 32.78 1454.32 B=35m 流量落差计算表()Bm()Z0()Hm0/ZmB3/()Qms0.5 2.78 0.18 0.35 21.78 155.631 3.28 0.30 0.38 22.28 225.151.5 3.78 0.40 0.39 22.78 285.662 4.28 0.47 0.39 23.28 351.712.5 4.78 0.52 0.39 23.78 424.003 5.28 0.57 0.39 24.28 502.563.5 5.78 0.61 0.39 24.78 587.454 6.28 0.64 0.39 25

10、.28 678.71354.5 6.78 0.66 0.39 25.78 776.40学生：秦双齐（2010101108） 指导老师：郭红民 时间：2014-01-15水利工程施工课程设计5 7.28 0.69 0.39 26.28 880.585.5 7.78 0.71 0.39 26.78 991.336 8.28 0.72 0.39 27.28 1108.726.5 8.78 0.74 0.39 27.78 1232.82B=30m 流量落差计算表()Bm()Z0()Hm0/ZmB3/()Qms0.5 2.78 0.18 0.35 16.78 119.911 3.28 0.30 0.38

11、 17.28 174.621.5 3.78 0.40 0.39 17.78 222.962 4.28 0.47 0.39 18.28 276.172.5 4.78 0.52 0.39 18.78 334.853 5.28 0.57 0.39 19.28 399.083.5 5.78 0.61 0.39 19.78 468.924 6.28 0.64 0.39 20.28 544.484.5 6.78 0.66 0.39 20.78 625.825 7.28 0.69 0.39 21.28 713.055.5 7.78 0.71 0.39 21.78 806.256 8.28 0.72 0.39

12、 22.28 905.52306.5 8.78 0.74 0.39 22.78 1010.94B=25m 流量落差计算表()Bm()Z0()Hm0/ZmB3/()Qms0.5 2.78 0.18 0.35 11.78 84.181 3.28 0.30 0.38 12.28 124.101.5 3.78 0.40 0.39 12.78 160.272 4.28 0.47 0.39 13.28 200.642.5 4.78 0.52 0.39 13.78 245.713 5.28 0.57 0.39 14.28 295.593.5 5.78 0.61 0.39 14.78 350.404 6.28

13、 0.64 0.39 15.28 410.254.5 6.78 0.66 0.39 15.78 475.255 7.28 0.69 0.39 16.28 545.525.5 7.78 0.71 0.39 16.78 621.176 8.28 0.72 0.39 17.28 702.32250.5 2.78 0.18 0.35 11.78 84.18B=20m 流量落差计算表学生：秦双齐（2010101108） 指导老师：郭红民 时间：2014-01-15水利工程施工课程设计()Bm()Z0()Hm0/ZmB3/()Qms0.5 2.78 0.18 0.35 6.78 48.45 1 3.28

14、0.30 0.38 7.28 73.58 1.5 3.78 0.40 0.39 7.78 97.57 2 4.28 0.47 0.39 8.28 125.10 2.5 4.78 0.52 0.39 8.78 156.56 3 5.28 0.57 0.39 9.28 192.10 3.5 5.78 0.61 0.39 9.78 231.87 4 6.28 0.64 0.39 10.28 276.01 4.5 6.78 0.66 0.39 10.78 324.68 5 7.28 0.69 0.39 11.28 377.99 5.5 7.78 0.71 0.39 11.78 436.09 6 8.2

15、8 0.72 0.39 12.28 499.12 206.5 8.78 0.74 0.39 12.78 567.18 B=16m 流量落差计算表()Bm()Z0()Hm0/ZmB3/()Qms0.5 2.78 0.18 0.35 2.78 19.87 1 3.28 0.30 0.38 3.28 33.16 1.5 3.78 0.40 0.39 3.78 47.41 2 4.28 0.47 0.39 4.28 64.68 2.5 4.78 0.52 0.39 4.78 85.25 3 5.28 0.57 0.39 5.28 109.31 3.5 5.78 0.61 0.39 5.78 137.0

16、5 4 6.28 0.64 0.39 6.28 168.63 4.5 6.78 0.66 0.39 6.78 204.22 5 7.28 0.69 0.39 7.28 243.97 5.5 7.78 0.71 0.39 7.78 288.03 6 8.28 0.72 0.39 8.28 336.55 166.5 8.78 0.74 0.39 8.78 389.68 B=10m 流量落差计算表()Bm()Z0()Hm0/ZmB3/()Qms1 0.28 3.56 0.39 0.28 0.071.5 0.78 1.92 0.39 0.78 0.922 1.28 1.56 0.39 1.28 3.1

17、7102.5 1.78 1.40 0.39 1.78 7.22学生：秦双齐（2010101108） 指导老师：郭红民 时间：2014-01-15水利工程施工课程设计3 2.28 1.32 0.39 2.28 13.403.5 2.78 1.26 0.39 2.78 22.004 3.28 1.22 0.39 3.28 33.264.5 3.78 1.19 0.39 3.78 47.415 4.28 1.17 0.39 4.28 64.685.5 4.78 1.15 0.39 4.78 85.256 5.28 1.14 0.39 5.28 109.316.5 5.78 1.12 0.39 5.7

18、8 137.05B=5m 流量落差计算表()Bm()Z0()Hm0/ZmB3/()Qms3.5 0.28 12.44 0.39 0.28 0.07 4 0.78 5.12 0.39 0.78 0.92 4.5 1.28 3.51 0.39 1.28 3.17 5 1.78 2.81 0.39 1.78 7.22 5.5 2.28 2.41 0.39 2.28 13.40 6 2.78 2.16 0.39 2.78 22.00 56.5 3.28 1.98 0.39 3.28 33.26 作 曲线如下QZ0 1 2 3 4 5 6 7 8050010001500上 上 上 上 上 (m)上上上上

19、m3/s上 上 上 上 上 -上 上 上102030405060B=40mB=35mB=30mB=25mB=20mB=16mB=10mB=5m学生：秦双齐（2010101108） 指导老师：郭红民 时间：2014-01-15水利工程施工课程设计图 5： 曲线QZ4、绘制 曲线如下dBQ图 6： 曲线dBQ5、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 、ZV图，列表如下：BV()m 3/()Qs ()m () ()hm (/)Vs 流 态40 296.83 1.15 27.43 2.29 4.73 梯形非淹没流35 278.41 1.44 22.72 2.

20、48 4.93 梯形非淹没流30 255.54 1.81 18.09 2.73 5.17 梯形非淹没流25 223.54 2.25 13.54 3.03 5.45 梯形非淹没流20 179.90 2.73 9.01 3.44 5.81 梯形非淹没流16 129.96 3.27 5.55 3.82 6.12 三角形非淹没流10 40.31 4.15 6.43 3.19 1.96 三角形非淹没流5 3.69 4.47 6.76 1.23 0.45 三角形非淹没流作图如下学生：秦双齐（2010101108） 指导老师：郭红民 时间：2014-01-15水利工程施工课程设计5 10 15 20 25

21、30 35 4001234567上 上 上 上 上 上 (m)上上上m3/s上 上 上 上 上 上 -上 上 上B-V图 7： 曲线BV1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.501234567上 上 (m)上上上m3/s上 上 -上 上 上Z-V图 6： 曲线ZV学生：秦双齐（2010101108） 指导老师：郭红民 时间：2014-01-15水利工程施工课程设计6、由 ，确定块体粒径 d；2sVkgd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.s具体计算如下表： ()Bm()Zm(/)Vms()dm40 1.15

22、 4.73 0.8435 1.44 4.93 0.9230 1.81 5.17 1.0125 2.25 5.45 1.1220 2.73 5.81 1.2716 3.27 6.12 1.4110 4.15 1.96 0.145 4.47 0.45 0.01作图如下5 10 15 20 25 30 35 4000.511.5上 上 上 上 上 上 (m)上上上上上 上 上 上 上 上 -上 上 上 上Z-d学生：秦双齐（2010101108） 指导老师：郭红民 时间：2014-01-15水利工程施工课程设计图 6： 曲线Zd7、选择截流材料当 B25m 时，选用 5t 重大块石、大石串或钢筋石笼，为 I 区；当 16mB25m 时，选用 12-15t 重混凝土四面体，为 II 区；当 B16m 时，选用 装石竹笼，为 III 区。m68.08、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。