水力分析及计算任务书和指导书

1、.WD.WD.WD.水力分析与计算课程设计任务书及指导书水工专业适用广东水利电力职业技术学院水利系水资源教研室二一六年十二月目 录TOC o 1-1 h z uHYPERLINK l _Toc247688531第一局部水力分析与计算课程设计任务书2HYPERLINK l _Toc247688532第二局部 水力分析与计算课程设计指导书 PAGEREF _Toc247688532 h 5HYPERLINK l _Toc247688533第三局部水力分析与计算课程设计方案 PAGEREF _Toc247688533 h 7第一局部 水力分析与计算课程设计任务书一、目的 通过对某水库工程的水力计算，

2、使学生对实际工程中的水力问题有较全面的了解，促使学生将所学的知识有机地联系起来，进一步提高运用水力学知识去分析和解决实际问题的能力，为水工专业课和实践能力的培养打下结实的根基。二、内容 1、河岸溢洪道的水力计算； 2、输水涵管的水力计算。三、水库工程水力计算资料及任务资料某水库是一宗以灌溉为主、结合防洪、发电的综合利用工程。设带平板闸门的宽顶堰开敞式河岸溢洪道。1.水库设计洪水标准工程等别为等，永久性主要建筑物为3级，永久性挡水建筑物、泄水和输水建筑物的洪水标准按50年洪水重现期设计，1000年洪水重现期校核。相应设计洪水标准为：p= 2%设计洪水位为54.97米，泄量Q=251.40m3/s

3、；p=0.1%校核洪水位为57.31米，泄量Q=313.60 m3/s。正常水位为52.52米，泄量125.61 m3/s ；汛前限制水位51.52米；2.溢洪道的有关资料宽顶堰堰顶高程49.00米，堰的相对高度为P/H=0米；堰顶设两扇平板闸门，溢洪道共设2孔，每孔净宽 6.6米，闸孔高度为3.85m； 闸墩头为圆形，墩厚1.4米；边墩为半圆形,厚1.0m；混凝土糙率可取n=0.0120.015；堰后设陡坡段，泄洪闸陡坡宽14.60米，陡坡分二段，第一段长38.53米，i=0.258，第二段长17.55米，i=0.281；陡坡段边墙高度要求比掺气水深超高0.5米；溢洪道纵剖面简图及平面简图、

4、输水涵管简图见附图。3. 输水涵管有关资料输水涵管主管长147米，直径1.50米；灌溉支管长80米，直径1.00米；发电支管长47米，直径0.80米。涵管进口底高程34.50米，出口底高程34.50米；灌溉支管出口高程27.50米，下游尾水位30.40米。 (糙率n=0.012)局部水头损失系数： 进口拦污闸=0.693 进口 =0.50 弯管 =0.40 渐变段 =0.25 闸阀 =0.20 闸槽 =0.104.其他资料溢洪道下游河床高程为25.00米；水库水位容积泄量关系见表1；溢洪道下泄流量下游水位关系见表2；起挑流量为Q=37.23m3/s；河道糙率n=0.033；下游河道岩石软弱破碎

5、，冲刷坑系数k=1.6;水库下游无防洪任务。闸门运用情况：洪水降临，用闸门控制下泄流量等于进库流量，保持汛前限制水位不变；当闸门底提升到汛前限制水位51.52米时，闸门全开。表1 水库水位容积泄量关系水 库 (m)52535455565758库容(万立方米)2093231025352765300432403471泄量(m3/s)98.08151.02211.00252.44280.83306.04330.16表2 下泄流量下游水位关系泄量m3/s 2.6939.60171.64401.90水位m25.0027.3728.7830.38任务分析溢洪道水平段和陡坡段的水面曲线形式，考虑高速水流掺气

6、所增加的水深，算出陡坡段边墙高。边墙高按设计洪水流量设计，校核洪水流量校核；绘制陡坡纵剖面上的水面曲线。绘制正常水位到汛前限制水位相对开度下泄流量的关系曲线；绘制汛前限制水位以上的水库水位下泄流量的关系曲线。溢洪道下游挑流消能计算：水流衔接计算；挑距长度、冲刷坑深度、冲刷坑后坡计算。计算输水涵管在不同水位下的过流量。要求编写计算说明书。说明书要求条理清楚，字体工整；写出采用的计算公式和各项系数等选用的原那么；计算成果要求有一个算例，其余可列成表格和绘制必要的计算工作曲线及工程简图。第二局部 水力分析与计算课程设计指导书任务1分析溢洪道水平段和陡坡段的水面曲线形式，考虑高速水流掺气所增加的水深，

7、算出陡坡段边墙高。边墙高按设计洪水流量设计，校核洪水流量校核；绘制陡坡纵剖面上的水面曲线。引用资料见任务书计算原理一方法：先根据水面曲线的性质判别各坡段水面曲线的型式，然后按50年一遇洪水流量。采用分段求和法计算各坡段水面曲线。在此根基上，考虑掺气水深7m/s时设计陡坡段边墙高比掺气水深超高0.5m。再按千年一遇洪水校核，即计算出校核洪水流量通过时陡坡段的水面曲线，将各断面水深与边墙高比较，假设水深大于边墙高，那么应加高边墙，假设水深均小于边墙高，那么原设计合理。采用公式参考?水力计算手册?或教材判别水面曲线型式：正常水深的试算： 矩形断面临界水深 ：计算过程：水面曲线分析水平段i=0判别水面

8、曲线型式先求闸下出流的收缩断面水深，由于，故为闸孔出流由查?水力学?书得，单宽流量 ，对应第二共轭水深)。假设水平段发生水跃，那么水跃长度Lj=6.9(，在实际工程上一般认为发生在闸门下游距离为0.51.0的断面处，假设：水跃长度+237m/s时，需考虑掺气水深，在此根基上来设计边墙。写出算例，其余各断面计算结果列于表。掺气水深：陡槽的边墙高度：3.按校核洪水量校核边墙高按千年一遇洪水泄流量Q=313.6m3/s计算出各坡段水面曲线，计算方法同前。2第一陡坡段i=0.258判别水面曲线型式推算水面曲线。3第二陡坡段i=0.281同上。4)掺气水深计算同上。比较当通过千年一遇洪水时，边墙高是否满

9、足要求，假设不满足需重新设计。绘制陡坡段纵剖面水面曲线图：按比例和制图标准绘制在米格纸上。任务2：绘制正常水位至汛前限制水位相对开度下泄流量的关系曲线；绘制汛前限制水位以上的水库水位下泄流量的关系曲线。一、引用资料见任务书二、计算原理一方法：先分析资料，正常高水位系指为满足设计的兴利要求，设计枯水年开场供水时应蓄到的水位；汛前限制水位指水库在汛前期允许兴利蓄水的上限水位。绘制正常水位至汛前限制水位前限制水位相对开度下泄流量的关系曲线时，下泄流量由闸门控制，其值等于进库流量，流量计算按闸孔出流考虑。而绘制汛前限制水位以上的水库水位下泄流量的关系曲线时，闸门底提升到汛前限制水位51.52m时，闸门

10、全开, 闸孔高度为e=3.85m。由于设有胸墙，假设为堰流，胸墙对水流有局部约束，故要计算e/H判别是闸孔出流还是堰流，假设e/H0.65按闸孔出流计算，e/H0.65按堰流计算。二所用公式参考?水力计算手册?或教材绘制 zQ关系曲线计算闸孔出流流量公式Q=其中 式中 Q闸孔出流流量(m3/s)流量系数b过水净宽 (m)e闸门开度(m)H上游堰顶作用水头m绘制ZQ关系曲线 闸孔出流流量公式Q= 堰流流量公式 其中 式中 淹没系数侧收缩系数边墩形状系数闸墩形状系数m流量系数 b每孔的净宽mB过水净宽mH0上游堰顶总水头m计算过程绘制zQ关系曲线1zQ关系计算：当=0.15，0.2,0.3,0.4

11、,0.5,0.6,0.65时，写出算例，计算结果列表。Ze/HQ关系曲线计算表供参考ZHe/HQ=mmmmm3/s52.520.15520.1551.520.1552.520.2520.251.520.22. 绘制zQ关系曲线图3.绘制ZQ关系曲线1闸孔出流ZQ关系曲线计算由于e/H0.65按闸孔出流计算，计算方法同上。闸孔出流ZQ关系曲线计算表供参考ZHe/HQ=mmmmm3/s5555.55757.312绘制闸孔出流ZQ关系曲线图3堰流 ZQ关系曲线计算 写出算例，其它水位对应的泄流量列表计算。据以上结果可作堰流ZQ的关系曲线图。任务3：溢洪道下游挑流消能计算：水流衔接计算、挑距长度、冲刷

12、坑深度、冲刷坑后坡计算。绘制冲刷坑纵图。引用资料见任务书计算原理一方法：先绘制水库水位泄量关系曲线图和下泄流量下游水位关系曲线图。再进展设计流量Q=251.4m3/s时的水流衔接形式计算，假设此时第二陡坡段末端水深视为收缩断面水深对应的第二共轭水深大于或等于下游水深时产生远离式水跃或临界水跃，要进展消能构造水力计算，假设小于下游水深，产生淹没式水跃，不需消能。假设要消能，采用底流式消能或挑流式消能措施。二所用公式参考?水力计算手册?或教材水流衔接形式式计算：水跃方程，前已列；底流式消能或挑流式消能构造水力计算公式见教材。假设要消能，采用底流式消能或挑流式消能措施。计算过程下游水流衔接计算由前面

13、的计算结果，查得Q=251.4m3/s时，末端段面水深h=hc，计算hc对应的第二共轭水深，判断是否要消能。2、挑流消能构造水力计算写出算例，并判断冲刷坑是否会危及坝身安全。其他流量计算列表。注意：计算中，需知起挑流量为37.23m3/s313.6 m3/s各流量对应的上游水位及下游水位，可在水库水位泄量关系曲线与下泄流量下游水位关系曲线查找到相应的上游水位及下游水位。总结得出结论，说明各流量对应的冲刷坑后坡是否满足i，假设满足，不会危及坝身安全，挑流的消能设计合理。否那么重新设计。绘制冲刷坑纵剖面图：按制图标准绘制在米格纸上。3底流式消能水力计算可设计挖深式消力池或消力坎式消力池。参考教材。

14、任务4：计算输水涵管在不同水位下的过流量。 一、引用资料见任务书二、计算原理一方法：分叉管路从主管起点至任一分叉管道的终点都可视为一条串联管道，所以分叉管道的水力计算按串联管道进展。考虑最不利情况，将输水涵管主管与最长灌溉支管长80米串联，最长灌溉支管面积A等于发电支管与灌溉支管这两条支管面积之和即=A，然后再由面积A算出其直径d。由于管道局部变化地方全在输水涵管主管段，故将局部水头损失全考虑在主管段，然后将各管段沿程水损与主管段局部水头损失叠加起来，灌溉支管出口处受到下游水位30.4m影响，按串联管恒定淹没出流流量公式可计算在不同水位下的过流量。水位计算范围：35m57.31m。二所用公式参

15、考?水力计算手册?或教材流量公式：式中上下游水位差，=z忽略mA出口断面面积。m其中第i段管道沿程阻力系数。= ,C同前。、第i段管道的长度、直径和横断面面积。三、计算过程：写出算例，其余列表计算。 第三局部 水力分析与计算课程设计方案一、时间安排星期计 算 内 容一布置综合练习； 2、溢洪道上的水面线计算。二1、溢洪道上的水面线计算；2、溢洪道上的边墙高计算。三1、水位相对开度下泄流量计算；2、库水位下泄流量计算。四水流衔接计算、消能计算。五输水涵管过流量计算说明：1每位同学要独立完成计算；2一边计算一边编写计算说明书，不另外安排时间；3实习周后的下一周周一交计算说明书。二、 基本要求 1、

16、学生在整个实习过程中，应以安全第一，要遵守纪律，听从指导教师的安排。在实习过程中要注意安全防范，不要擅自缺席或离校，要遵守学院的作息时间，严格遵守设计纪律，原那么上不得请假；班干部要协助教师维持好秩序，做好实习期间的日常管理工作。学生在教师的指导下，应积极、主动地独立完成毕业设计所规定的全部任务。应严格按照进度进展设计，不得无故拖延。2、编写设计说明书：要求条理清楚，结论正确，写出采用的计算公式和各项系数等选用的原那么，文字通顺，字迹工整，用钢笔撰写或计算机打印；设计图纸要求表达正确，图面清晰，层次清楚，线条匀称，字体工整。图纸中应注明图名及比例；图中文字一律用仿宋体书写，图中线条应粗细主次清楚。计算成果列成表格和绘制必要的计算工作曲线和工程