水利工程施工课程设计模板

水利工程施工》课程计算说明书1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。7bL..injeS涮[\) /■riiiii號腮「：3■1!41■—hkJ■—11rh■1£nF■n■JN1*aJi■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〜流量关系流量（m3/s）2503174105001000水位（m）952.15952.71953.48954.00955.8764m{位水游上960―♦—64m{位水游上960―♦—系列1954500 1000流量（m3/s）1500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）01503004108001400 :上游水位（m）953.00955.40957.03958.00960.66964.12截流设计流量Q=312m3/s。*952.71设计流量下的下游水位：Z下= 一952.15*（312_250）952.15=952・67m317—250 一设计流量下的上游水位：Z 95L957.03*（312300）.957.03957.14m410—300由资料得到河床底部高程为951.00m，则由计算得戗堤高度为：ZZZ严-安全超高二957.14-951-1二8m戗 上 底龙口初始宽度由资料得为48.2m。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采用图解法计算。2截流的水力计算（图解法）2.1绘制分流曲线Qd~Z上由资料得分流曲线图如下：966图3.分流曲线964962)m(960956位水958954952H 1 1 10 500 1000 1500流量(m3/s)T-系列12.2绘制上游水位与龙口流量关系曲线一般情况下，截流设计流量Q0由四部分组成Qo=Q+Qd+Qs+Qac （2）式中Q——龙口流量；Qd——分流量（分流建筑物中通过的流量）；Qs 戗堤渗透流量；Qac——上游河槽中的调蓄流量。如QacQs不计算，则有：Qo=Q+Qd （3）由计算得：表3•上游水位与相应流量表上游水位Zt（m）上落差Z（m）设计流量Q（m/s）分流流量Q（m/s）s龙口流量q（m/s）g9530.333120312953.81.1331250262954.61.93312100212955.42.73312150162955.943.27312200112956.493.8231225062957.034.3631230012图4.上游水位与龙口流量关系曲线2.2.绘制龙口泄水曲线Qg〜f(B,Z)龙口泄水能力计算按照宽顶堰公式计算：QmB2gH0i.5式中m——流量系数:z)rz|i-当一:::0.3，为淹没流，mH0Z当_ 0.3，为非淹没流，m二0・385总 ■HoJHoB――龙口平均过水宽度三角形断面:B二nHH0——龙口上游水头梯形断面：H0二Z Z上 底三角形断面：H0=Z上_Z底一nHB_0.5B,'n其中Z-龙口上下游水位差hb-戗堤咼度（8m）n-戗堤端部边坡系数，取n=l.0Z上龙口上游水位Z河道底板咼程（951m）因戗堤高度为8m，通过计算，得到当龙口宽度B>16m时，龙口断面为梯形断面，当B<16m时，龙口断面为三角形断面。计算过程如下：表4•断面计算过程表Z上Z底H0（梯形断面）落差Z(m)Z/H0mH0（三角形断面）B=12H0（三角形断面）Qg=8H0（三角形断面）Qg=495395120.330.1650.3391790-2-4953.89512.81.130.4035710.3850.8-1.2-3.2954.69513.61.930.5361110.3851.6-0.4-2.4955.49514.42.730.6204550.3852.40.4-1.6955.949514.943.270.6619430.3852.940.94-1.06956.499515.493.820.6958110.3853.491.49-0.51957.039516.034.360.7230510.3854.032.030.03计算结果如下：表5.龙口流量、龙口宽度及上游水位关系表48.2045.0040.0035.0030.0025.0020.0016.0012.008.004.00953145.35131.75110.5089.2568.0046.7525.508.500.000.000.00953.8279.69254.11214.16174.20134.2594.2954.3422.376.390.000.00954.6417.06379.78321.53263.29205.04146.7988.5441.9418.640.000.00955.4576.14525.76447.06368.35289.64210.93132.23—69.2637.786.300.00955.94695.5635.57541.94448.31354.68261.05167.4192.5155.0617.600.00956.49826.89756.69646.99537.29427.60317.90208.20120.4576.5732.690.00957.03965.48884.67758.40632.12505.85379.58253.30152.29101.7851.270.76根据列表的结果绘制各曲线图如下：图5.龙口流量、龙口宽度及上游水位关系曲线2.3龙口流速V及抛填粒径计算由连续方程可得龙口流速计算公式为Q:―——Bh淹没流时：h二hs,hs――龙口底板以上的下游水深非淹没流时：h二he，he――龙口断面的临界水深即淹没出流时：对于梯形断面：h=hsnH0.5B对三角形断面：h二hs_—b 。n非淹没出流时：对于梯形断面：h二he对三角形断面：he5 ,n2g由《水力学》等腰梯形断面临界水深计算：

1/3hci-1gb2S2nJChci-1gb2b」 （L12…，n）1,mhcLb当（h』1hj）满足某给定精度要求时，hci1即为所求的临界水深。得：表6•临界水深试算表龙口宽度hl龙口流量平均宽度b「Q2■!1/31莎21h1/bhchc-h11.84263.434.981.790.051.76-0.07746.91.76263.434.981.790.051.760.0041.762263.434.981.790.051.760.0021.764263.434.981.790.051.760.000451.89259.7231.841.890.061.85-0.0351.85259.7231.841.890.061.860.0061.856259.7231.841.890.061.860.000402245.9127.052.030.071.98-0.0161.98245.9127.052.030.071.980.0041.985245.9127.052.030.071.98-0.0011.984245.9127.052.030.071.980.000352229.7422.312.210.092.140.1442.1229.7422.312.210.092.140.0402.14229.7422.312.210.102.14-0.0012.139 ]229.7422.312.210.102.140.000302209.3517.642.430.112.340.3372.3209.3517.642.430.132.320.0232.31209.3517.642.430.132.320.0122.322209.3517.642.430.132.320.000252.5183.5513.082.720.192.540.0422.54183.5513.082.720.192.54-0.0012.539183.5513.082.720.192.540.000203153.678.613.190.352.82-0.1782.81153.678.613.190.332.840.0342.84153.678.613.190.332.840.000抛石截流计算的主要任务是确定抛投体的尺寸和重量，而抛投块的稳定计算国内外广泛采用的是伊兹巴什公式，即V=k .dM7;故由计算可得龙口流速与抛填粒径，图解法计算成果表如下:表7.图解法计算成果表龙口宽度(m)上游水位(m)落差(m)龙口流量(QA3/s)上游水头H0(m)Z/H0流态平均宽度B(m)h龙口流速(m/s)抛石粒径(m)48.2953.781.11263.42.780.40—34.981.764.160.3845953.841.17259.722.840.41梯形非淹31.841.864.390.4340954.051.38245.913.050.4527.051.984.590.4735954.311.64229.743.310.5022.312.144.810.5130954.641.97209.353.640.54没流17.642.325.120.5825955.082.41183.554.080.5913.082.545.520.6820955.612.94153.674.610.648.612.846.280.8716956.083.4198.965.080.67三角形非淹没流5.084.574.260.4012956.383.7171.933.381.103.384.024.030.368956.734.0640.491.732.351.733.203.250.234957.114.442.930.1140.360.111.122.840.18由计算表格绘制龙口宽度、龙口流速、抛填粒径关系曲线如下:图6.龙口宽度与龙口流速关系曲线图7.龙口宽度与抛填材料粒径关系曲线

2.4选择截流材料分区由资料查得：(见《施工截流与基坑排水》I型块石 <250kg;II型块石——250〜500kg;III型块石 >500kg;IV型块石一一2〜15t,最大至20t.计算如下：表8.截流材料分区计算表龙口宽度(m)龙口流速(m/s)抛石粒径重量(kN)质量(kg)分区48.24.160.38746.6376.11I区454.390.431048.22106.85404.590.471380.38140.71354.810.511829.26186.47305.120.582640.31269.14II区255.520.684190.00427.12206.280.879076.99925.28III区164.260.40882.2289.93I区124.030.36631.2064.3483.250.23173.6317.7042.840.1877.317.88由于该工程为双向进占，故把龙口的的宽度分为七个部分，材料分为三个区，如表7所示。每个宽度段中取其最大流速，得到相应的材料粒径。把材料近似的看作球形，通过球的计算公式得到材料的体积，再乘以容重，得到单个材料重量。材料的储备量的