水利工程施工截流课程设计说明书

1、 大渡河截流课程设计说明书姓名：坏痞痞乖男日期：20017年2月19日目录TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc11868 1、课程设设计目的的 PAGEREF _Toc11868 3 HYPERLINK l _Toc20240 2 基本资资料 PAGEREF _Toc20240 3 HYPERLINK l _Toc23744 3、截流的的水力计计算 PAGEREF _Toc23744 5 HYPERLINK l _Toc10555 3.1计算算步骤 PAGEREF _Toc10555 55 HYPERLINK l _Toc21594 3.1.11计算下下游水位位 PAG

2、EREF _Toc21594 5 HYPERLINK l _Toc3514 3.1.22戗堤顶顶部高程程的确定定 PAGEREF _Toc3514 5 HYPERLINK l _Toc11279 3.1.33戗堤高高度、顶顶长与顶顶宽 PAGEREF _Toc11279 5 HYPERLINK l _Toc16804 3.2截流流过程分分析与水水力计算算 PAGEREF _Toc16804 7 HYPERLINK l _Toc32594 3.3合龙龙设计流流量组成成 PAGEREF _Toc32594 8 HYPERLINK l _Toc6770 3.4 图图解法 PAGEREF _Toc67

3、70 99 HYPERLINK l _Toc7753 4.流态判判别 PAGEREF _Toc7753 133 HYPERLINK l _Toc24081 4.1求水水深 PAGEREF _Toc24081 133 HYPERLINK l _Toc7168 4.2求断断面平均均流速 PAGEREF _Toc7168 114 HYPERLINK l _Toc3280 5截流过程程的水力力参数及及抛投料料的计算算 PAGEREF _Toc3280 15 HYPERLINK l _Toc4916 5.1计算算截流过过程水力力参数 PAGEREF _Toc4916 115 HYPERLINK l _T

4、oc11131 5.2抛投投料的计计算 PAGEREF _Toc11131 166 HYPERLINK l _Toc32386 5.2抛投投料尺寸寸的计算算 PAGEREF _Toc32386 16 HYPERLINK l _Toc5965 5.3抛投投量计算算 PAGEREF _Toc5965 17水利工程程施工课课程设计计说明书1、课程设设计目的的课程设计的的主要目目的是巩巩固和掌掌握课堂堂所学知知识，培培养学生生运用本本课程的的知识解解决实际际问题的的能力。本本次课程程设计的的主要内内容是水水利水电电工程施施工截流流设计。2 基本资资料大渡河上某某水电工工程采用用单戗立立堵进占占，河床床

5、的剖面面图见图图1。戗戗堤处水水位流流量关系系见表11和图22。戗堤堤端部边边坡系数数n=11.2，截截流戗堤堤两侧的的边坡为为1:11.5。截截流材料料采用当当地的中中粒黑云云二长花花岗岩，容容重为226kNN/m33。该工工程坝址址处天然然水位流量关关系见表表1，施施工导流流采用左左、右岸岸各布置置一条导导流隧洞洞导流，左左、右导导流隧洞洞联合泄泄流的上上游水位位和泄流流流量关关系见表表2和图图3。图1 河河床剖面面图表1 坝址处处天然水水位流流量关系系流 量（mm3/s）2503174105001000水位（m）952.115952.771953.448954.000955.887951

6、.5951.5952952.5953953.5954954.5955955.5956956.5020040060080010001200流量（m3/s）高程（m）图2 坝址处处天然水水位流量关关系曲线线表2 上游水水位导流隧隧洞泄流流量关系系泄流流量（mm3/s）01503004108001400上游水位（mm）953.000955.440957.003958.000960.666964.112952952954956958960962964966050010001500流量（m3/s)上游水位（m）图3 上游游水位导流隧隧洞泄流流量关系系曲线3、截流的的水力计计算截流设计是是施工导导流设计计

7、重要组组成部分分，目前前我国水水利水电电工程截截流多采采用立堵堵截流，本本次设计计按立堵堵截流设设计。其其设计内内容分为为：截流流水力计计算、截截流水力力分区和和备料量量设计。截流设计流流量的确确定，通通常按频频率法确确定，也也即根据据已选定定的截流流时段，采采用该时时段内一一定频率率的某种种特征流流量值作作为设计计流量。一一般地，多多采用截截流时段段10%200的月月平均或或者旬平平均流量量作为设设计标准准。截流的水力力计算中中龙口流流速的确确定一般般采用图图解法，截截流水力力计算如如下。3.1计算算步骤3.1.11计算下下游水位位截流设计流流量，计计算时不不考虑戗戗堤渗透透流量和和上游槽槽

8、蓄流量量。根据据坝址处处天然水水位与流流量关系系曲线，由由内插法法可知,3.1.22戗堤顶顶部高程程的确定定截流设计流流量为，对对上游水水位导导流隧洞洞泄流量量关系曲曲线使用用内插法法，可得得设计流流量对应应水位高高程为9956.74mm，故取取戗基高高程为9957mm。3.1.33戗堤高高度、顶顶长与顶顶宽截流戗堤处处河床底底部高程程为9551m，可可求得戗戗堤的设设计高度度为7mm。若取取河谷两两侧坡比比为1:1，由由河谷在在高程9957mm处宽度度为466.9mm，可求求得戗堤堤顶部长长为488.9mm，计算算时按约约为499m进行行计算，戗戗堤宽度度取200m。通通过对表表3进行行表上

9、作作业，可可得分流流流量与与上游水水位关系系曲线与与龙口泄泄水曲线线如图44和图55所示。表3 水位位与下泄泄流量跟跟龙口流流量的关关系上游水位（mm）设计流量(m3/s)下泄流量（mm3/ss）Qdd龙口流量QQg9532730.00273.000953.5527331.255241.77595427362.500210.550954.5527393.755179.225955273125.000148.000955.44273150.000123.000955.55273159.220113.880956273205.22167.799956.55273251.22321.777956.7

10、74273273.0000.00图4上游水水位与下下泄流量量关系曲曲线图5上游水水位龙口流流量关系系曲线3.2截流流过程分分析与水水力计算算随着戗堤进进占，河河床断面面不断束束窄，上上下游落落差亦逐逐渐增大大，其断断面及流流态变化化过程如如下：11）梯形形淹没流流 2）梯梯形非淹淹没流 3）三三角形淹淹没流 4）三三角形非非淹没流流梯形断面与与三角形形断面的的分界点点的确定定：，即即当龙口口宽度大大于144m时为为梯形断断面，当当龙口宽宽度小于于14mm时为三三角形断断面。由由龙口泄泄水能力力计算按按照宽顶顶堰公式式计算：式中 流量量系数当，为淹没没流，当，为非淹淹没流，龙口平平均过水水宽度梯

11、形断面：三角形断面面：龙口上上游水头头梯形断面：三角形断面面：其中：龙口上上下游水水位差戗堤高高度戗堤端端部边坡坡系数，取取龙口上上游水位位河道底底板高程程由连续方程程可得龙龙口流速速计算公公式为 ： -淹没流时：式中：龙口底底板以上上的下游游水深非淹没流时时：式中 ：龙口口断面的的临界水水深 = 2 * ROMAN I即淹没出出流时： = 1 * GB3 对于梯形形断面： = 2 * GB3 对三角形形断面：。 = 2 * ROMAN II非淹没没出流时时： = 1 * GB3 对于梯形形断面： = 2 * GB3 对三角形形断面：；3.3合龙龙设计流流量组成成一般情况下下，截流流设计流流量

12、Q00由四部部分组成成：式中，Q龙口口流量；Qd分分流量（分分流建筑筑物中通通过的流流量）；Qs戗戗堤渗透透流量；Qac上游河河槽中的的调蓄流流量。由于不考虑虑戗堤渗渗透流量量和上游游槽蓄流流量，则则有：。联立上述方方程：即即可得到到龙口处处水力参参数变化化规律。3.4 图图解法分别取定龙龙口宽度度为B=6.5mm，111.5mm，166.5mm，211.5mm，266.5mm，311.5mm，366.5mm，411.5mm，466.5mm时不同同上游水水位下的的龙口泄泄流量和和隧洞分分流量。由由截流设设计流量量3588m3/s，坝坝址处天天然水位位流量关关系曲线线内插得得设计流流量下的的坝址

13、处处天然水水位为9952.34mm，设计计中截流流设计流流量为定定值，故故认为下下游水位位不变。龙龙口泄流流量计算算结果见见附录（附附表4到到附表112）。表4B=446.55m流量落落差计算算表BZH0Z/H0mBQg46.501.340.000.000031.30080.000.51.840.270.380031.3008131.33312.340.430.385531.5772192.6631.52.840.530.385531.9772260.88223.340.600.385532.3772336.8812.53.840.650.385532.7773420.33434.340.69

14、0.385533.1773511.2213.54.840.720.385533.5773609.33245.340.750.385533.9773714.555表5B=441.5m流量落落差计算算表BZH0Z/H0mBQg41.501.3400.000026.60080.000.51.840.270.380026.6008111.66212.340.430.385526.6008162.3341.53.840.390.385527.8008356.66623.340.600.385526.6008276.8832.53.840.650.385526.6008341.22734.340.690.

15、385526.6008410.0053.54.840.720.385526.6008482.99145.340.750.385526.6008559.665表6B=336.5mm流量落落差计算算表BZH0Z/H0mBQg36.501.340.00021.3110.000.51.840.270.3821.31189.38812.340.430.385521.577131.6621.52.840.530.385521.977179.22423.340.600.385522.377232.7772.54.840.520.385523.577427.88234.340.690.385523.17735

16、7.1113.54.840.720.385523.577427.88245.340.750.385523.977504.222表7B=331.55m流量量落差计计算表BZH0Z/H0mBQg31.501.340.000.000016.3110.000.51.840.270.380016.31168.41112.340.430.385516.577101.1111.52.840.530.385516.977138.44623.340.600.385517.377180.7752.53.840.650.385517.777227.99534.340.690.385518.177280.0053.5

17、4.840.720.385518.577337.00845.340.750.385518.977399.005表8B=226.5mm流量落落差计算算表BZH0Z/H0mBQg26.501.340.000.000011.3110.000.51.840.270.380011.31147.44412.340.430.385511.57770.6001.52.840.530.385511.97797.67723.340.600.385512.377128.7732.53.840.650.385512.777163.88234.340.690.385513.177203.0003.54.840.720.

18、385513.577246.33345.340.750.385513.977293.889表9B=221.55m流量量落差计计算表BZH0Z/H0mBQg21.501.340.000.00006.310.000.51.840.270.38006.3126.46612.340.430.38556.5740.1001.52.840.530.38556.9756.88823.340.600.38557.3776.7002.53.840.650.38557.7799.69934.340.690.38558.17125.9953.54.840.720.38558.57155.55945.340.750.

19、38558.97188.772表10B=16.5m流量量落差计计算表BZH0Z/H0mBQg16.501.21550.000.00001.60880.00000.51.71550.290.38331.60886.116612.21550.450.38552.233312.54471.52.71550.550.38552.737720.877023.21550.620.38553.241131.84462.53.71550.670.38553.745545.700834.21550.710.38554.249962.67753.54.71550.740.38554.753382.944745.2

20、1550.770.38555.2577106.7717表11B=11.55m流量量落差计计算表BZH0Z/H0mBQg11.510.13227.59550.38550.13330.01111.50.63222.37550.38550.63770.545521.13221.76770.38551.14112.34112.51.63221.53220.38551.64555.844432.13221.40770.38552.149911.40003.52.63221.33000.38552.653319.300543.13221.27770.38553.157729.82224.53.63221.

21、23990.38553.661143.1888表12B=6.5m流量量落差计计算表BZH0Z/H0mBQg6.530.048862.06690.38550.04990.00113.50.54886.38330.38550.55330.383341.04883.81660.38551.05771.93444.51.54882.90660.38551.56115.1266由计算结果果绘制不不同宽度度时上游游水位与与龙口泄泄流量关关系曲线线和龙口口泄流量量与上游游水位关关系曲线线，曲线线交点即即为龙口口在各宽宽度时的的上游水水位和泄泄流量，如如下：图6:龙口口流量与与上游水水位的关关系从上图可看看出

22、，当当戗堤宽宽度较大大时，上上游水位位较低，龙龙口泄流流量较大大。随着着龙口宽宽度减小小，上游游水位逐逐渐增高高，龙口口泄流量量逐渐减减小。当当龙口宽宽度为00时，上上游来流流全部经经由导流流隧洞泄泄流。根据图表数数据求出出各交点点，结果果见下表表：龙口宽度BB龙口泄流量量Qd上游水位HH46.5233.55953.66341.5222.33953.88136.5204.88954.00931.5185.88954.4426.5160.55954.8821.5126.44955.33516.582.7955.88411.531956.446.54.13956.669表13不同同龙口宽宽度下的的

23、上游水水位和龙龙口泄流流量由上表中可可看出，当当龙口宽宽度为446.55m时，龙龙口泄流流量小于于设计流流量，这这是因为为在截流流水力计计算中没没有考虑虑戗堤的的渗流和和上游河河床的调调蓄流量量，实际际情况应应当是龙龙口宽度度为0时时导流隧隧洞泄流流量小于于设计流流量3558m33/s。4.流态判判别4.1求水水深由表13中中计算结结果，判判断不同同宽度下下水流流流态及堰堰流类型型，并求求相应龙龙口断面面水深。计计算表及及结果见见下表：表14不同同宽度下下的流态态及水深深BZH0Z/H0液态断面类型h46.51.292.630.49非淹没流梯形1.754441.51.472.810.52非淹没

24、流梯形1.874436.51.753.090.57非淹没流梯形2.060031.52.063.40.61非淹没流梯形2.267726.52.463.80.65非淹没流梯形2.534421.53.014.350.69非淹没流梯形2.901116.53.54.720.74非淹没流三角形3.961111.54.063.191.27非淹没流三角形2.68116.54.351.403.11非淹没流三角形1.17554.2求断断面平均均流速导截流工程程中确定定材料用用料及用用量时首首先要计计算戗堤堤龙口处处的断面面流速，龙龙口流速速计算公公式为：式中，为龙龙口计算算断面水水深，根根据设计计截流方方法、断断

25、面类型型、出流流类型根根据规范范求得。为过水断面面平均宽宽度，按按如下方方法计算算。当断面为梯梯形时，当断面为三三角形是是，为戗堤高度度（7mm），为为戗堤端端部边坡坡系数（取1.0）。（1）梯形形断面淹淹没流，由于进占过程中，龙口底部高程不变，为常数。（2）梯形形断面非非淹没流流，按下式式计算，式中，戗堤端端部边坡坡系数；计算断断面动能能修正系系数，常常取计算算。按上式计算算需要进进行试算算。有时时为了简简化计算算，常用用矩形断断面临界界水深代代替梯形形断面临临界水深深，此时时（3）三角角形断面面淹没流流，（4）三角角形断面面非淹没没流，表15戗堤堤各宽度度下龙口口流速龙口宽度BB龙口泄流量

26、量hV46.5233.551.754431.80044.187741.5222.331.874426.94484.403336.5204.882.060022.17724.483331.5185.882.267717.42204.705526.5160.552.534412.74414.972221.5126.442.90118.18115.327716.582.73.96114.75334.392211.5312.68113.21883.59336.54.131.17551.41002.4944由上表中数数据可知知，龙口口合拢过过程中龙龙口流速速变化先先增大后后减小。最最大流速速约为55.3

27、227m/s。5截流过程程的水力力参数及及抛投料料的计算算5.1计算算截流过过程水力力参数根据表188中结果果列表计计算龙口口流速、单单宽流量量变化过过程如下下表所示示：表19 截流过过程水力力参数计计算表B上下游落差差ZV46.51.294.187741.51.474.403336.51.754.483331.52.064.705526.52.464.972221.53.015.327716.53.54.392211.54.063.59336.54.352.4944由表19中中数据可可绘制龙龙口诸水水力参数数变化规规律如下下图：图7龙口诸诸水力参参数变化化规律图图5.2抛投投料的计计算抛投料

28、计算算主要为为抛投块块尺寸的的计算以以及抛投投量的计计算。5.2抛投投料尺寸寸的计算算抛投料尺寸寸计算采采用伊兹兹巴公式式，即式中， 为为水流流流速，mm/s；为综合稳定定系数；0.99为重力加速速度，mm/s22；为石块容重重，kNN/m33；为水容重，kkN/mm3；为石块折算算成球体体的化引引直径，mm。其中v为水水流流速速，m/s; K为综综合稳定定系数；其中混混凝土四四方体取取0.668-00.722，混凝凝土立方方体取00.766-0.80，块块石取00.9；g为重重力加速速度，取取;为石块块的容重重，取；为水的的容重，取取；D为为石块折折算成球球体的化化引直径径，m。根据伊兹巴巴公式求求得各流流速下的的抛投料料尺寸如如下表：表20 各龙口口宽度下下抛投块块粒径BV粒径d46.54.18770.668841.54.40330.739936.54.48330.766631.54.70550.843326.54.