水利水电工程施工课程设计计算说明书三峡大学版.docx
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水利水电工程施工课程设计计算说明书三峡大学版
《水利工程施工》课程设计计算说明书
一、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。
罪濮「:
flr-：
P
i-
g
H
■4
I
X
■■
JM*
r-
i
i
m
抽
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）
250
317
410
500
1000
水位（m）
952.15
952.71
953.48
954.00
955.87
r—系列1
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）
0
150
300
410
800
1400
上游水位（m）
953.00
955.40
957.03
958.00
960.66
964.12
每位同学按不同的设计流量进行无护底情况下截流水力计算，并确定相应的截流设计方
案。
按以下公式确定截流设计流量Q=（300+2X学号的最后两位）m3/s，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。
、截流的水力计算
1、计算下游水位H下、戗堤高度Hb、戗堤水深H°
H下=945.624m;
由Q0=308m3/s，根据戗堤处水位~流量关系曲线，由内插法可知,
由Q0=Q,H上=957.08m,HB=H上1m-H底=7.08m;
H0=ZH下-H底=1.62m+Z.
2、根据已知的泄流量Qd与上游水位H上关系绘制Qd~Z曲线
|泄流量firX划
0.00
150.00
300.00
410.00
800.00
1400.00
j上游水位盅（m）
953.00
955.40
957.03
958.00
960.66
964.12
|上、下游蓿差贾同
0.38
2.78
4.41
5.38
8.04
11.50
3、绘制龙口泄水曲线Q~Z
由龙口泄水能力计算按照宽顶堰公式计算：
Q=mBT2gH0.5
式中m――流量系数
当—:
:
:
0.3，为淹没流，m=1-Ho
当—-0.3，为非淹没流，m二0.385
H0
B——龙口平均过水宽度
梯形断面：
B=B-2nHBnH0
三角形断面：
B二nH0
H0——龙口上游水头
梯形断面：
H0二z上-Z底
三角形断面：
H。
二Z上-Z底-nHb-0.5B,n
Hb――戗堤高度
n——戗堤端部边坡系数，取n=1.0
Z上――龙口上游水位
z底一一河道底板高程
淹没流时：
h二hs,hs――龙口底板以上的下游水深
由连续方程可得龙口流速计算公式为
u
Q
Bh
非淹没流时：
h-hc，hc龙口断面的临界水深
即淹没出流时:
对于梯形断面：
h二hs
对三角形断面：
hhnHb-0.5B
h二hs・
n
非淹没出流时：
11
对于梯形断面：
h=hc
对三角形断面:
以下以假设戗堤顶部B=40m时为例，演算B~Q~Z曲线的过程，河床底部无护底。
l"l
5（™）|
曲2
40.000
0.500
2.120
0.236
0.371
27.960
141.796
40.0001
1.000
2.620
P0.382
0.385
28.460
205.720
40.000
1.500
3.120
0.481
0.385
28.960
272.032
40.000
2.000
3.620
P0.552
0.385
29.460
345.847
40.000
2.500
4.120
0.607
0.385
29.960
427.048
I-*~Q辽］
假设戗堤顶部B=35m时为例，演算B~Q~Z曲线的过程
抵）
码（T
l"l
歸⑷
35.000
0.500
2.120
0.236
0.371
22.960
116.439
35.0001
1.000
2.620
P0.382
0.385
23.460
169.578
35.000
1.500
3.120
0.481
0.385
23.960
225.065
35.000
2.000
3.620
P0.552
0.385
24.460
287.150
35.000
2.500
4.120
0.607
0.385
24.960
355.778
假设戗堤顶部B=30m时为例，演算B~Q~Z曲线的过程
昨0
细）
码（T
1"1
丽
30.000
0.500
2.120
0.236
0.371
17.960
91.082
30.000:
1.000
2.620
:
0.382
0.385
18.460
133.436
30.000「
1.500
3.120
P0.481
0.385
18.960
178.098
30.000
2.000
3.620
0.552
0.385
19.460
228.452
30.000:
2.500
4.120
P0.607
0.385
19.960
284.508
30.000
3.000
4.620
0.649
0.385
20.460
346.304
假设戗堤顶部B二25m时为例，演算B~Q~Z曲线的过程
细）
HE
亦）
负卅3
25.000
1.000
2.620
0.382
0.385
13.460
97.294
25.000:
2.000
3.620
P0.552
0.385
14.460
「169.754
25.000
3.000
4.620
0.649
0.385
15.460
261.674
25.000
4.000
5.620
r0.712
0.385
16.460
373.786
25.000
5.000
6.620
0.755
0.385
17.460
506.897
假设戗堤顶部B二20m时为例，演算B~Q~Z曲线的过程
丽1
细）
M3
R
20.000
1.000
2.620
0.382
0.385
8.460
61.152
20.000:
2.000
3.620
:
0.552
0.385
9.460
111.056
20.000
3.000
4.620
0.649
0.385
10.460
177.045
20.000
4.000
5.620
P0.712
0.385
11.460
260.242
20.000
5.000
6.620
0.755
0.385
12.460
361.738
假设戗堤顶部B=14.16m时为例，演算B~Q~Z曲线的过程
咻）
茗厲
m
和
0^）
14.160
1.000
2.620
0.382
0.385
2.620
18.938
14.160
2.000
3.620
0.552
0.385
3.620
42.497
14.160
3.000
4.620
0.649
0.385
4.620
78.198
14.160
4.000
5.620
0.712
0.385
5.620
127.623
14.160
5.000
6.620
0.755
0.385
6.620
192.191
4、绘制B、Q、Qd曲线簇
、水位H
（m）
W7
1
914.他
P0
/
.■■■■■*35-
伽
$#
B4Oi
/
/Z
M3
\（/〃
/f
泄流量0日（m3/s）
iff
1F
龙口流量Q（m3/s）
1
'■4®3MQ
200440
tfKI
5、由CAD图，可知交点处相应的Q、Z,并判断流态和求水深h、流速v，并作Z~V、B~V图，列表如下：
0O«如
z（"O
*<"•）
说明
40
250.99
1.344
28.804
1.976
4.4
梯形非淹没
35
236.03
1.5941
24.0541
2.143
4.6
梯形非淹没:
30
217.18
1.894
19.3541
2.3431
4.8
梯形非淹没
25
192.78
2.269
14.729
2.593
5.0
梯形非淹没
20
158.7:
2.745:
10.2051
2.9111
5.3
梯形非淹没「
14.16
99.12
3.462
5.082
4.578
4.3
三角非淹没
b'v
fy—苇、
6、由V=k：
2g——*d，确定块体粒径d；
VY
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10.
s——石块容重，取26.
具体计算如下表:
巩期）
Z（«!
）
心）
40.00
1.34
4.40
0.42
35.00
1.59
4.60
0.46
30.00
1.89
4.80
0.50
25.00
2.27
5.00
0.54
20.00
2.75
5.30
0.61
14.16
3.46
4.30
0.40
7、选择截流材料
当B>35m时，选用4.5t重混凝土六面体，为I区；
当15m当B<15m时，选用0.8m6m装石竹笼，为山区。
8、截流设计方案图。
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