截流设计计算说明书

截流设计计算说明书1基本资料某工程截流设计流量Q=4150m3/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，Qs=220(Z为上下游落差，Z0为合龙闭气前最终上下游落差)，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1上游水位~下泄流量关系曲线Qd（m3/s）7001220162017002160267034203930上（m）40.8541.0441.2841.4541.7542.0542.3542.74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一般采用图解法（详细见《水利工程施工》P39~42），以下对于图解法及图解法的量化法----三曲线法做如下介绍。2截流的水力计算（图解法）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：①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，即b≥2mshs；②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b＜2mshs。2.1.作Q-▽H上关系曲线一般情况下，截流设计流量Q0由四部分组成：Q0=Q+Qd+Qs+Qac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。其中，上游河槽中的调蓄流量Qac可以忽略。由于戗堤最大渗透流量Qsmax=220m3/s相对于工程截流设计流量Q=4150m3/s较小，所以可以将其忽略。于是有：Q0=Q+Qd说明：这样的计算结果偏于安全，所以可以采用上式来进行截流设计。由Q0=Q+Qd可计算上游水位与相应流量的关系，于是可绘制得到下表：表2上游水位与相应流量表上游水位▽H上(m)落差Z(m)设计流量Q(m³/s)下泄流量Qd(m³/s)龙口流量Qg(m³/s)40.851.3441507003450.0041.041.53415012202930.0041.281.77415016202530.0041.451.94415017002450.0041.752.24415021601990.0042.052.54415026701480.0042.352.8441503420730.0042.743.2341503930220.00根据上表可绘制上游水位和下泄流量与龙口流量关系曲线：图1上游水位与下泄流量关系曲线图2上游水位与龙口流量关系曲线2.2.计算Qg～f(B,Z)水流通过束窄河床，其进口由于竖向收缩（有坎）或横向收缩（无坎）而形将以上交点所对的Qg值和Z值从上图中读取列表计算，龙口平均流速V的计算如下表。表4图解法计算成果表龙口宽度上游水位落差龙口流量上游水头流态平均宽度龙口流速抛石粒径d22039.70.1941009.7梯形淹没流201.72.140.1019039.80.2940009.8171.82.450.13150400.493800101323.030.2012040.280.77370010.28102.283.800.3210040.651.14360010.6582.654.580.4680411.49330011635.510.677041.151.64270011.1553.155.340.636041.351.84240011.3543.355.820.755041.72.19220011.733.76.861.044041.952.44160011.9523.957.021.092842.282.7780012.28三角形淹没流12.287.601.401542.63.094006.1三角形非淹没流6.15.300.80642.83.291381.81.83.400.402.5.根据以上数据绘制V—B及Qg—B曲线如下：图4龙口流速与龙口宽度关系曲线图5龙口流量与龙口宽度关系曲线2.6.确定抛投块体粒径d根据下式确定块体粒径：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1.2。——水容重，取10KN/m3。——石块容重，取26KN/m3。具体计算结果如上表4。于是可绘制龙口宽度与抛填粒径关系曲线如下：图6龙口宽度与抛填粒径关系曲线2.7.选择截流材料材料分区根据上图可对材料进行分区如下：表5材料分区分区龙口水面宽度B(m)最大流速(m/s)材料粒径d(m)材料重量（KN）材料的储备量（万KN）Ⅰ220-1004.580.460.057.26Ⅱ100-506.861.060.624.05Ⅲ50-207.61.62.143.02Ⅰ20-15.30.80.271.21 3、成果分析把龙口的的宽度分成四个部分，材料分为三个区，如表5所示。每个宽度段中取其最大流速，得到相应的材料粒径。把材料近似的看做为球形，通过球的计算公式得到材料的体积，再乘以容重，得到材料重量。材料