一、基本資料
大渡河上某水電工程採用單戧立堵進占,河床的剖面圖見圖1。戧堤處水位~流量關係見表1和圖2。戧堤端部邊坡係數n=1,截流戧堤兩側的邊坡為1:
1.5。截流材料採用當地的中粒黑雲二長花崗岩,容重為26kn/m3。
該工程採用左右岸各布置一條導流洞導流,左、右導流隧洞聯合洩流的上游水位和洩流流量關係見表2和圖3。
圖1 河床剖面圖
圖2 戧堤處水位~流量關係曲線
表1 戧堤處水位~流量關係
圖3 上游水位~洩流量關係曲線
表2 上游水位~洩流量關係
每位同學按不同的設計流量進行無護底情況下截流水力計算,並確定相應的截流設計方案。按以下公式確定截流設計流量q=(300+3×學號的最後兩位) m3/s,計算時不考慮戧堤滲透流量和上游槽蓄流量。
截流設計是施工導流設計重要組成部分,其設計過程比較複雜,目前我國水利水電工程截流多採用立堵截流,本次設計按立堵截流設計,有多種設計方法。其設計分為:截流水力計算、截流水力分割槽和備料量設計。
截流設計流量的確定,通常按頻率法確定,也即根據已選定的截流時段,採用該時段內一定頻率的某種特徵流量值作為設計流量。一般地,多採用截流時段5%~10%的月平均或者旬平均流量作為設計標準。
截流的水力計算中龍口流速的確定一般採用**法(詳細見《水利工程施工》p39~42),以下對於**法及**法的量化法----三曲線法做如下介紹。
二、截流的水力計算
1、計算下游水位、戧堤高度、戧堤水深
由=306,根據戧堤處水位~流量關係曲線,由內插法可知, =952.62;
由,=957.08m, ==7.08m;
=1.62m+z.
2、根據已知的洩流量與上游水位關係繪製~曲線
3、繪製龍口洩水曲線
由龍口洩水能力計算按照寬頂堰公式計算:
式中 ——流量係數
當,為淹沒流,
當,為非淹沒流,
——龍口平均過水寬度
梯形斷面:
三角形斷面:
——龍口上游水頭
梯形斷面:
三角形斷面:
其中 ——龍口上下游水位差
——戧堤高度
——戧堤端部邊坡係數,取
——龍口上游水位
——河道底板高程
由連續方程可得龍口流速計算公式為 : -
淹沒流時:,——龍口底板以上的下游水深
非淹沒流時:,——龍口斷面的臨界水深
即淹沒出流時:
對於梯形斷面:
對三角形斷面:。
非淹沒出流時:
對於梯形斷面:
對三角形斷面:;
以下以假設戧堤頂部時為例,演算曲線的過程,河床底部無護底。
假設戧堤頂部時為例,演算曲線的過程
假設戧堤頂部時為例,演算曲線的過程
假設戧堤頂部時為例,演算曲線的過程
假設戧堤頂部時為例,演算曲線的過程
假設戧堤頂部時為例,演算曲線的過程
4、繪製b、q、qd曲線簇
5、由cad圖,可知交點處相應的q、z,並判斷流態和求水深h、流速v,並作z~v、b~v圖,列表如下:
6、由,確定塊體粒徑d;
式中v——石塊的極限抗衝流速;
d——石塊化引為球形時的粒徑;
k——綜合穩定係數,取1.2;
——水容重,取10.
——石塊容重,取26.
具體計算如下表:
7、選擇截流材料
當b>35m時,選用4.5t重混凝土六面體,為i區;
當15m當b<15m時,選用裝石竹籠,為iii區。
8、截流設計方案圖。
見附圖。
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