截流设计计算书.docx
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截流设计计算书
截流设计计算书
一基本资料
某工程截流设计流量Q=4150m7s,相应下游水位为，采用单俄立堵进占，河床底部高程30m,俄堤顶部高程是44m,俄堤端部边坡系数n=l,龙口宽度220m,合龙中钱堤渗透流量按如下公式计算，Qs=220Jz/Z°Z为上下游落差，乙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，截流钱堤两侧的边坡为1：
。
表一：
上游水位~下泄流量关系曲线
Qa（m7s）
700
1220
1620
1700
2160
2670
3420
3930
上（m）
I
二图解法的截流水力计算
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。
俄堤进占划分为两个阶段：
1第1阶段——俄堤进占直至坡脚接触龙口对岸形成三角形断面为止，B>28m；
2第2阶段一一俄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£28m。
1、作Q~Z关系曲线
将已知的泄流水位0/~血|.转化为0〃〜Z关系，其中：
钱堤渗透流量Qs=220Jz/Z°；
由Qo=Q+Qd+Qs（忽略上游河槽中的调蓄流量）绘制龙口流量与下游落差Q辽关系
曲线，曲线由以下表绘制：
表二：
Q~Z关系曲线
Z（m）
Q0（m3/s）
Qs（m3/s）
Qd（m3/s）
Q（m3/s）
4150
142
700
3308
4150
151
1220
2779
Y
4150
163
1620
2367
4150
170
1700
2280
4150
183
2160
1807
4150
j
195
2670
1285
4150
206
3420
524
4150
220
3930
0
0500100015002000250030003500
Q（m3/s）
龙口流量与上下游水位差关系曲线
龙口泄水能力按宽顶堰公式计算:
其中：
B-■龙口平均过水宽度；
Ho--龙口上游水头；
m--流量系数，按下式计算：
%0<•淹没流,m=页
%。
>,非淹没流，m=,
z--上下游落差；
z0--合龙后闭气前最终上下游落差•取。
假设俄堤顶部宽度B为不同值时，龙口流量同水位落差Z的函数关系，用C语言编程实现，编写程序如下：
SincludeO
#include<>
voidmain（）
floatSJX（floatx,floaty）；floatTX（floata,floatb）:
floatB；
inti;
printfC请输入龙口的宽度B=B）；scanf（H%f\&B）；
floatZ[17]={,
floatQ[17]；
if（B>28）
for（i二0；i<17；i++）
{
Q[i]=TX（B,Z[i]）;
printf（nQ=%・lf\n"・Q[i]）；}
}
else
for（i=0；i<17；i++）
{
Q[i]=SJX（B,Z[i]）；printfQ=%・lf\nM,Q[i]）；}
}
}
floatSJX（floatx,floaty）floatH0,m,Bp.Q；
H0=y^*x）；
if（y/H0<
m=（l-（y/H0））*sqrt（y/HO）；else
m=；
Bp二HO；
Q=m*Bp*sqrt（2**pow（H0,；
return（Q）；
}
floatTX（floata,floatb）
{
floatHOtm,Bp.Q；
HO二b+；
if（b/H0<
m=（l-（b/HO））*sqrt（b/HO）；else
m=；
Bp=a-28+H0；
Q=m*Bp*sqrt（2**pow（HO,；return（Q）；
}
表三：
f（B.Z）计算成果表
z上
A
220
150
100
70
40
30
28
23
15
9
2686
1753
1087
688
288
155
128
70
•
13
0
4656
3041
1888
1195
503
273
226
124
24
0
6017
3932
2443
1549
656
358
298
165
33
0
7127
4660
2897
1840
783
430
360
200
41
1
f
8089
5291
3293
2094
896
496
416
233
50
1
8951
5859
3650
2324
999
557
469
264
58
2
9741
6379
3977
2536
1096
615
519
294
v
66
3
10474
6862
4283
2735
1187
671
568
324
74
5
11161
7316
4570
2923
1275
726
616
353
<
82
7
11811
7746
4843
3101
1359
779
663
381
91
9
）
12429
8156
5104
3273
1441
831
709
410
101
11
13020
8548
5354
3438
1521
882
755
438
111
14
13588
8926
5595
3597
1599
933
800
467
122
17
14135
9290
5829
3752
■
984
845
495
133
21
1676
14663
9642
6055
3903
1751
1034
890
524
145
25
15175
9984
6275
4050
1825
1084
935
554
157
29
15673
10316
6490
4194
1899
1133
980
582
171
34
根据表中数据绘制各曲线图如下:
图解法
3s内插法
用内插法取出出图中的交点，得到龙口流速Q和上游水位Z上，求出龙口流速v。
其中u=£
Bh
淹没流时：
h=hs,/?
$—龙口底板以上的下游水深非淹没流时h=hc,力龙口断面的临界水深
即淹没出流时：
对于梯形断面：
h=hs对三角形断面:
非淹没出流时：
对于梯形断面：
h=hc
#include<>
itincludeO
voidmain（）
（
intB：
floatxl.x2.x3,x4.yl,y2ty3fy4,kltk2tbl,b2tQ,Z,d,H0,h,Bptv；
printf（”输入函数1的第一个点的横坐标：
・）；
scanf（n%f*,&xl）；
printf（-输入函数1的第一个点的纵坐标：
"）;
scanf（H%f",&yl）；
printf（-输入函数1第二个点的横坐标：
”）；
scanf（M%f",&x2）；
printf（”输入函数1第二个点的纵坐标：
”）；
scanf（w%f",&y2）；
printf（”输入函数2的第一个点的横坐标：
・）；
scanf（M%f",&x3）；
printf（”输入函数2的第一个点的纵坐标：
J；
scanf（M%f",&y3）；
printf（”输入函数2第二个点的横坐标：
"）；
scanf（n%f*,&x4）；
printf（-输入函数2第二个点的纵坐标：
”）；
scanf（H%f",&y4）；
printf（-输入龙口宽度B=n）；
scanf（H%dH,&B）；
kl=（yl-y2）/（xl-x2）；
bl=yl-kl*xl；
k2=（y3-y4）/（x3-x4）；
b2=y3-k2*x3；
Q=（b2-bl）/（kl-k2）；
Z二kl*Q+bl；
if（B>28）
{
printf（"梯形"）;
HO二Z-30；
Bp二B-28+H0；
if（/H0<
printf（n淹没流"）;
h=;
}
else
printf（"非淹没流"）;
}
else
{
printf（M三角形”）；
H0=Z-30-*B）；
Bp=HO；
if（/HO<
{
printf（"淹没流"）；
h=*B）:
}
else
printf（M非淹没流"）;h=pow（2*Q*Q/,；
}
}
V二Q/h/Bp；
d=v*v/***2*；
printf（^Xn上游水头=%f\n\HO）:
（
printf龙口流速=%。
2f\n\v）:
printf（"平均宽度=%f\n".Bp）；printf上游水位=%・2f\n*\Z）;printf（"龙口流量=%.Of\n".Q）；printf（-抛石粒径％。
2f\n",d）；}
表四：
内插法计算成果表
龙口宽度
B（m）
上游水位Z上（m）
落差
Z（m）
龙口流量
Q（m3/s）
上游水头HO（m）
流态
龙口平均宽度（m）
龙口流速
v（m/s）
抛石粒径d（m）
220
4003
<
150
3848
梯形淹没流
i
100
3509
）
70
2769
40
1554
30
974
<
28
848
三角形淹没流
23
516
!
15
158
三角形非淹没流
（
9
32
根据表四数据绘出V〜B.Q〜B.D〜B曲线
30
（S'SA
2
IX
-B
-
V
4.截流材料分区
由于俄提宽度至少需满足三辆汽车并行，结合龙口最大流速泸s,选择截流钱提顶部宽
度18m,根据工程类比选择石块的备料系数，并确定截流材料所需的方量，具体数值见表五。
表五：
材料分区
材料
龙口水面
龙口平均
拋石粒径
石块重量
备料
石块方量
石块总量
分区
宽度B（m）
流速（m/s）
（m）
（t）
系数
（m3）
（m3）
I
100〜220
64512
11
40〜100
40320
III
15〜60
2
40320
153216
IV
8064
三成果分析
立堵法截流是将截流材料，从龙口一端向另一端或从两端向中间抛投进占，逐渐束窄龙口，直至全部拦断。
截流水力计算的目的是确定龙口诸水力参数的变化规律，主要解决两个问题：
确定截流过程中龙口各水力参数，如流量Q、落差Z及流速V的变化规律和由此确定截流材料的尺寸、重量或相应的数量等。
根据以上计算得出如下规律：
（1）龙口的流速先是随着龙口的束窄逐渐增大，起初增长较为平缓；当龙口宽度达到100m左右肘，増长速度有所增加，直到龙口的宽度B二23m左右时，此时龙口断面为三角形断面，龙口的流速达到最大，V=s；但随着龙口的宽度继续减小时，流速急剧下降，直至龙口合龙完成，流速降至为篆。
（2）为了更经济合理地进行截流，现将龙口分为四段采用不同粒径的石块进行封堵，
I和IV区采用重为的石块进行填筑，II区采用重为的中石块进行填筑，III区采用重为的大石块进行填筑，各区的石块用量如表五所示。
（3）根据工程经验和工程类比类比，I、1【、III和IV区的备料系数分别取、、2和。
由于在I和IV区截流时，流速较小，相当于在靜水中截流，备料系数取值较小；III区时流速最大，截流难度最高，截流材料易被水流冲走，因此备料系数取较大值比较安全；II区流速介于I和III之间，故备料系数去中间值。
（4）俄堤上游的水位随着河床束窄不断增加，当龙口合龙时达到最大值ZmF。
这时的河道流量全部由分流建筑物泄往下游。
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