1、截流设计计算书一 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， Z 为上下游落差，Z 0 为合龙闭气前最终20QS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。表一：上游水位 下泄流量关系曲线Qd（ m3/s）700 1220 1620 1700 2160 2670 3420 3930上H
2、（m）40.85 41.04 41.28 41.45 41.75 42.05 42.35 42.74二 图解法的截流水力计算立堵截流进占过程中，龙口水流呈淹没或非淹没堰流的形式，通常是由前者过渡到后者直至合龙。戗堤进占划分为两个阶段：第 1 阶段戗堤进占直至坡脚接触龙口对岸形成三角形断面为止，B28m；第 2 阶段戗堤坡脚已接触龙口对岸而形成三角形断面后直至最后合龙，即 B28m 。1、作 QZ 关系曲线将已知的泄流水位 转化为 关系，其中：QHd上 Zd戗堤渗透流量 ；20ZS由 （忽略上游河槽中的调蓄流量）绘制龙口流量与下游落差 QZ 关+s0d系曲线，曲线由以下表绘制：表二：QZ 关系曲
3、线Z(m) Q0(m/s) Qs(m/s) Qd(m/s) Q(m/s)1.34 4150 142 700 3308 1.53 4150 151 1220 2779 1.77 4150 163 1620 2367 1.94 4150 170 1700 2280 2.24 4150 183 2160 1807 2.54 4150 195 2670 1285 2.84 4150 206 3420 524 3.23 4150 220 3930 0 龙 口 流 量 与 上 下 游 水 位 差 关 系 曲 线012340 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500Q(m/s)Z(
4、m)2、计算 (,)QfBZ龙口泄水能力按宽顶堰公式计算：320mgH其中： 龙口平均过水宽度；BH0龙口上游水头；m流量系数，按下式计算：0.3，淹没流， Z(1)0ZmH0.3 ，非淹没流 ，m = 0.385,0HZ上下游落差；合龙后闭气前最终上下游落差,取 3.23m。假设戗堤顶部宽度 B 为不同值时，龙口流量同水位落差 Z 的函数关系，用 C 语言编程实现，编写程序如下：#include#includevoid main()float SJX(float x,float y);float TX(float a,float b);float B;int i;printf(“请输入龙口的
5、宽度 B=“);scanf(“%f“,float Z17=0.1,0.3,0.5,0.7,0.9,1.1,1.3,1.5,1.7,1.9,2.1,2.3,2.5,2.7,2.9,3.1,3.3;float Q17;if(B28)for(i=0;i#includevoid main()int B;float x1,x2,x3,x4, y1,y2,y3,y4,k1,k2,b1,b2,Q,Z,d,H0,h,Bp,v;printf(“输入函数 1 的第一个点的横坐标：“);scanf(“%f“,printf(“输入函数 1 的第一个点的纵坐标：“);scanf(“%f“,printf(“输入函数 1
6、第二个点的横坐标：“);scanf(“%f“,printf(“输入函数 1 第二个点的纵坐标：“);scanf(“%f“,printf(“输入函数 2 的第一个点的横坐标：“);scanf(“%f“,printf(“输入函数 2 的第一个点的纵坐标：“);scanf(“%f“,printf(“输入函数 2 第二个点的横坐标：“);scanf(“%f“,printf(“输入函数 2 第二个点的纵坐标：“);scanf(“%f“,printf(“输入龙口宽度 B=“);scanf(“%d“,k1=(y1-y2)/(x1-x2);b1=y1-k1*x1;k2=(y3-y4)/(x3-x4);b2=y
7、3-k2*x3;Q=(b2-b1)/(k1-k2);Z=k1*Q+b1;if(B28)printf(“梯形“);H0=Z-30;Bp=B-28+H0;if(Z-39.51)/H00.3)printf(“淹没流“);h=9.51;elseprintf(“非淹没流“);elseprintf(“三角形“);H0=Z-30-(14-0.5*B);Bp=H0;if(Z-39.51)/H00.3)printf(“淹没流“);h=9.51-(14-0.5*B);elseprintf(“非淹没流“);h=pow(2*Q*Q/9.81,0.2);v=Q/h/Bp;d=v*v/(1.2*1.2*1.6*2*9.8
8、1);printf(“n 上游水头=%fn“,H0);printf(“龙口流速=%。2fn“,v);printf(“平均宽度=%fn“,Bp);printf(“上游水位=%.2fn“,Z);printf(“龙口流量=%.0fn“,Q);printf(“抛石粒径%。2fn“,d);表四：内插法计算成果表龙口宽度B(m)上游水位Z 上(m)落差Z(m)龙口流量Q(m3/s)上游水头H0(m) 流 态龙口平均宽度(m)龙口流速v（m/s)抛石粒径d（m）220 39.74 0.23 4003 9.74 201.74 2.08 0.1150 39.99 0.48 3848 9.99 131.99 3.
9、06 0.21100 40.53 1.02 3509 10.53 82.53 4.47 0.4470 41.05 1.54 2769 11.05 53.05 5.49 0.6740 41.9 2.39 1554 11.9 23.9 6.84 1.0330 42.17 2.66 974 12.17梯形淹没流14.17 7.23 1.1628 42.22 2.71 848 12.22 12.22 7.29 1.1823 42.36 2.85 516 9.86三角形淹没流 9.86 7.47 1.2315 42.62 3.11 158 6.12 6.12 4.68 0.489 42.72 3.21
10、32 3.22三角形非淹没流 3.22 3.4 0.26根据表四数据绘出 VB,QB,DB 曲线V-B02468-302070120170220B(m)V(m/s)Q-B050010001500200025003000350040004500-302070120170220B(m)Q(m/s)B-Z上3940414243-302070120170220B(m）Z上（m）4、截流材料分区由于戗提宽度至少需满足三辆汽车并行，结合龙口最大流速 v=7.47m/s，选择截流戗提顶部宽度 18m，根据工程类比选择石块的备料系数，并确定截流材料所需的方量，具体数值见表五。 表五：材料分区材料分区龙口水面宽
11、度 B（m）龙口平均流速（m/s）抛石粒径（ m）石块重量（t）备料系数石块方量（m）石块总量（m ） 100220 4.47 0.44 0.12 1.2 64512 40100 6.84 1.03 1.49 1.5 40320 1560 7.47 1.23 2.53 2 40320 015 4.68 0.48 0.15 1.2 8064153216三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：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 的变化规律和
12、由此确定截流材料的尺寸、重量或相应的数量等。根据以上计算得出如下规律：（1）龙口的流速先是随着龙口的束窄逐渐增大，起初增长较为平缓；当龙口宽度达到100m 左右时，增长速度有所增加，直到龙口的宽度 B=23m 左右时，此时龙口断面为三角形断面，龙口的流速达到最大，V=7.47m/s；但随着龙口的宽度继续减小时，流速急剧下降，直至龙口合龙完成，流速降至为零。（2）为了更经济合理地进行截流，现将龙口分为四段采用不同粒径的石块进行封堵，和区采用重为 0.15t 的石块进行填筑，区采用重为 1.5t 的中石块进行填筑，区采用重为 2.6t 的大石块进行填筑，各区的石块用量如表五所示。（3）根据工程经验和工程类比类比，、和区的备料系数分别取1.2、1.5、2 和 1.2。由于在和区截流时，流速较小，相当于在静水中截流，备料系数取值较小；区时流速最大，截流难度最高，截流材料易被水流冲走，因此备料系数取较大值比较安全；区流速介于和之间，故备料系数去中间值。（4）戗堤上游的水位随着河床束窄不断增加，当龙口合龙时达到最大值Zmax=42.74m。这时的河道流量全部由分流建筑物泄往下游。
