水利工程施工截流课程设计说明书讲义.doc
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大渡河截流
课程设计说明书
姓名：
坏痞乖男
日期：
2017年2月19日
目录
1、课程设计目的 3
2基本资料 3
3、截流的水力计算 5
3.1计算步骤 5
3.1.1计算下游水位 5
3.1.2戗堤顶部高程的确定 5
3.1.3戗堤高度、顶长与顶宽 5
3.2截流过程分析与水力计算 7
3.3合龙设计流量组成 8
3.4图解法 9
4.流态判别 13
4.1求水深 13
4.2求断面平均流速 14
5截流过程的水力参数及抛投料的计算 15
5.1计算截流过程水力参数 15
5.2抛投料的计算 16
5.2抛投料尺寸的计算 16
5.3抛投量计算 17
22
《水利工程施工》课程设计说明书
1、课程设计目的
课程设计的主要目的是巩固和掌握课堂所学知识，培养学生运用本课程的知识解决实际问题的能力。
本次课程设计的主要内容是水利水电工程施工截流设计。
2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=1.2，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。
该工程坝址处天然水位~流量关系见表1，施工导流采用左、右岸各布置一条导流隧洞导流，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。
图1河床剖面图
表1坝址处天然水位~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
951.5
952
952.5
953
953.5
954
954.5
955
955.5
956
956.5
0
200
400
600
800
1000
1200
流量（m3/s）
高程（m）
图2坝址处天然水位—流量关系曲线
表2上游水位—导流隧洞泄流量关系
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
952
954
956
958
960
962
964
966
0
500
1000
1500
流量（m3/s）
上游水位（m）
图3上游水位—导流隧洞泄流量关系曲线
3、截流的水力计算
截流设计是施工导流设计重要组成部分，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。
其设计内容分为：
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10%～20％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，截流水力计算如下。
3.1计算步骤
3.1.1计算下游水位
截流设计流量，计算时不考虑戗堤渗透流量和上游槽蓄流量。
根据坝址处天然水位与流量关系曲线，由内插法可知,
3.1.2戗堤顶部高程的确定
截流设计流量为，对上游水位~导流隧洞泄流量关系曲线使用内插法，可得设计流量对应水位高程为956.74m，故取戗基高程为957m。
3.1.3戗堤高度、顶长与顶宽
截流戗堤处河床底部高程为951m，可求得戗堤的设计高度为7m。
若取河谷两侧坡比为1:
1，由河谷在高程957m处宽度为46.9m，可求得戗堤顶部长为48.9m，计算时按约为49m进行计算，戗堤宽度取20m。
通过对表3进行表上作业，可得分流流量与上游水位关系曲线与龙口泄水曲线如图4和图5所示。
表3水位与下泄流量跟龙口流量的关系
上游水位（m）
设计流量（m3/s）
下泄流量（m3/s）Qd
龙口流量Qg
953
273
0.00
273.00
953.5
273
31.25
241.75
954
273
62.50
210.50
954.5
273
93.75
179.25
955
273
125.00
148.00
955.4
273
150.00
123.00
955.5
273
159.20
113.80
956
273
205.21
67.79
956.5
273
251.23
21.77
956.74
273
273.00
0.00
图4上游水位与下泄流量关系曲线
图5上游水位—龙口流量关系曲线
3.2截流过程分析与水力计算
随着戗堤进占，河床断面不断束窄，上下游落差亦逐渐增大，其断面及流态变化过程如下：
1）梯形淹没流2）梯形非淹没流3）三角形淹没流4）三角形非淹没流
梯形断面与三角形断面的分界点的确定：
，即当龙口宽度大于14m时为梯形断面，当龙口宽度小于14m时为三角形断面。
由龙口泄水能力计算按照宽顶堰公式计算：
式中——流量系数
当，为淹没流，
当，为非淹没流，
——龙口平均过水宽度
梯形断面：
三角形断面：
——龙口上游水头
梯形断面：
三角形断面：
其中：
——龙口上下游水位差
——戗堤高度
——戗堤端部边坡系数，取
——龙口上游水位
——河道底板高程
由连续方程可得龙口流速计算公式为：
-
淹没流时：
式中：
——龙口底板以上的下游水深
非淹没流时：
式中：
——龙口断面的临界水深
I即淹没出流时：
①对于梯形断面：
②对三角形断面：
。
II非淹没出流时：
①对于梯形断面：
②对三角形断面：
；
3.3合龙设计流量组成
一般情况下，截流设计流量Q0由四部分组成：
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。
由于不考虑戗堤渗透流量和上游槽蓄流量，则有：
。
联立上述方程：
即可得到龙口处水力参数变化规律。
3.4图解法
分别取定龙口宽度为B=6.5m，11.5m，16.5m，21.5m，26.5m，31.5m，36.5m，41.5m，46.5m时不同上游水位下的龙口泄流量和隧洞分流量。
由截流设计流量358m3/s，坝址处天然水位—流量关系曲线内插得设计流量下的坝址处天然水位为952.34m，设计中截流设计流量为定值，故认为下游水位不变。
龙口泄流量计算结果见附录（附表4到附表12）。
表4B=46.5m流量落差计算表
B
Z
H0
Z/H0
m
B
Qg
46.5
0
1.34
0.00
0.000
31.308
0.00
0.5
1.84
0.27
0.380
31.308
131.33
1
2.34
0.43
0.385
31.572
192.63
1.5
2.84
0.53
0.385
31.972
260.82
2
3.34
0.60
0.385
32.372
336.81
2.5
3.84
0.65
0.385
32.773
420.34
3
4.34
0.69
0.385
33.173
511.21
3.5
4.84
0.72
0.385
33.573
609.32
4
5.34
0.75
0.385
33.973
714.55
表5B=41.5m流量落差计算表
B
Z
H0
Z/H0
m
B
Qg
41.5
0
1.34
0
0.000
26.608
0.00
0.5
1.84
0.27
0.380
26.608
111.62
1
2.34
0.43
0.385
26.608
162.34
1.5
3.84
0.39
0.385
27.808
356.66
2
3.34
0.60
0.385
26.608
276.83
2.5
3.84
0.65
0.385
26.608
341.27
3
4.34
0.69
0.385
26.608
410.05
3.5
4.84
0.72
0.385
26.608
482.91
4
5.34
0.75
0.385
26.608
559.65
表6B=36.5m流量落差计算表
B
Z
H0
Z/H0
m
B
Qg
36.5
0
1.34
0.00
0
21.31
0.00
0.5
1.84
0.27
0.38
21.31
89.38
1
2.34
0.43
0.385
21.57
131.62
1.5
2.84
0.53
0.385
21.97
179.24
2
3.34
0.60
0.385
22.37
232.77
2.5
4.84
0.52
0.385
23.57
427.82
3
4.34
0.69
0.385
23.17
357.11
3.5
4.84
0.72
0.385
23.57
427.82
4
5.34
0.75
0.385
23.97
504.22
表7B=31.5m流量落差计算表
B
Z
H0
Z/H0
m
B
Qg
31.5
0
1.34
0.00
0.000
16.31
0.00
0.5
1.84
0.27
0.380
16.31
68.41
1
2.34
0.43
0.385
16.57
101.11
1.5
2.84
0.53
0.385
16.97
138.46
2
3.34
0.60
0.385
17.37
180.75
2.5
3.84
0.65
0.385
17.77
227.95
3
4.34
0.69
0.385
18.17
280.05
3.5
4.84
0.72
0.385
18.57
337.08
4
5.34
0.75
0.385
18.97
399.05
表8B=26.5m流量落差计算表
B
Z
H0
Z/H0
m
B
Qg
26.5
0
1.34
0.00
0.000
11.31
0.00
0.5
1.84
0.27
0.380
11.31
47.44
1
2.34
0.43
0.385
11.57
70.60
1.5
2.84
0.53
0.385
11.97
97.67
2
3.34
0.60
0.385
12.37
128.73
2.5
3.84
0.65
0.385
12.77
163.82
3
4.34
0.69
0.385
13.17
203.00
3.5
4.84
0.72
0.385
13.57
246.33
4
5.34
0.75
0.385
13.97
293.89
表9B=21.5m流量
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