淤地坝设计说明书word2003(2)

2019-01-18 18:24

设计为堰流式溢洪道,用浆砌石建造。考虑到陡坡式溢洪道具有结构简单、水流平顺、施工方便、工程量小的优点,溢洪道设计为陡坡式。溢洪道由进口段,陡坡段,出口段三部分组成。其中进口段的溢流堰设计为无坎宽顶堰。

4.3 水力计算 4.31溢流堰尺寸计算

溢流堰采用无坎宽顶堰,堰上水深为H=h滞=2.5m,堰长设计为4倍的H,即L=10m,堰顶宽度为B=8.5m。 4.32陡坡段尺寸计算 (1)、计算临界水深hk

陡坡段设计为梯形,底宽B=8.5m,边坡比为1:1。

对于梯形断面陡槽,hk可按照水力学公式试算求得,即

式中:a为不均匀系数,a一般取值1.0;ωk、Bk分别为相应于hk的过水断面面

积和水面宽,ωk=(B+hk)hk,Bk=B+2hk;Q泄=52.5m3/s;g为重力加速度,g=9.81m/s2

试算法:假设一个水深h,可以求得一个流量Q,将h和Q的关系进行线性分析,

做出趋势线,根据趋势线公式代入Q泄=52.5m3/s便可以求得hk 的值。

由流量和水深的关系图中可以求出: 当Q泄=52.5m3/s时,hk =1.47m,此时vk(2)计算临界底坡ik

=3.59m/s

其中Kk为流量模数;ωk 为过水断面面积,ωk=(B+hk)hk;Ck 为谢才系数,

,n为粗糙系数,n=0.02 ;Rk为相应的临界水深hk时的水力半径,

,Xk为相应的临界水深hk时的湿周,。

将hk =1.47m代入公式可得:湿周Xk =12.7m;过水断面面积

ωk=(B+hk)hk =14.6m2;=1.16m; =51.23

综上,Kk=806.8m3/s,ik=0.0042

陡坡段底坡设计为i=1:5,因为ik =0.0042 < i=0.2,所以陡坡水流为急流,可按照陡坡计算。 (3)计算陡坡长度L0

P为陡坡段总落差,坝底高程为796.2m,溢流堰高程为821m,因此P=821-796.2=24.8m;i=1:5=0.2,则(4)计算正常水深h0 利用明渠均匀流公式:

=126.5m。

A为过水断面面积,A=(B+H)H,B=8.5m;C 为谢才系数, ,n为粗

糙系数,n=0.02;R为水力半径,,Xk为湿周,;i为底坡坡

度,i=0.2。

明渠均匀流公式可以转化为只有一个变量h的公式,即:

试算法:假设一个水深h,可以求得一个流量Q,将h和Q的关系进行线性分析,

做出趋势线,根据趋势线公式代入Q泄=52.5m3/s便可以求得hk 的值。

由流量和水深的关系图中可以求出当Q泄=52.5m3/s时,h0 =0.47m (5)计算水面曲线

?L=

1J=(2(h2??2.v2)?(h1??1.v1)22i?J

v21211C.R?v22222C.R)

式中:?L为溢洪道陡坡段相邻两过水断面的水深,单位m;i=1:5;i为底坡比降,

J为溢洪道陡坡段相邻两过水断面水力坡度的平均值;h1,h2为溢洪道陡坡段相邻两过水断面的水深,单位m;v1,v2为溢洪道陡坡段相邻两过水断面的平均流速,单位m/s;

?,?12为相邻两过水断面动能修正系数,取1.0。

从水面曲线中计算可以得到∑△L=120.6m,小于陡坡段长度L=126.5m。由此

可以说明陡坡段末端水深达到正常水深。 (6)陡坡终点水深ha和末端流速va

因为求出的水面曲线的长度L=120.6m<溢洪道陡坡段长度L0 =126.5m,所以陡坡段末端水深ha正常水深h0=

,此时Q泄=52.5m3/s,过水断面面积

=52.5÷4.21=12.45m/s

A=(B+H)H=(8.5+0.47)×0.47=4.21m2,

(7)陡坡边墙高度H确定

考虑到陡坡流速较大,参气会使水深增加,故边墙高度H计算公式为:

h为水深;hB为掺气时的水深增加值,当流速V小于或等于20m/s时,

;Δh为安全加高,可取0.5-1.0m。

为了计算和施工的方便,陡坡侧墙的高度由陡坡起始端侧墙高度H始与陡坡末端侧墙高度H末两点连线确定,因此,只需要计算出H始 和H末 两个数值即可。

A、 陡坡起始端:

vk

=3.59m/s,hk =1.47m,则=3.59×1.47÷100=0.05m,Δh=1m,

H始=h+hB+△h=1.47+0.05+1=2.52m,设计为2.6m B、 陡坡末端:

=12.45m/s,ha=0.47m,则

=12.45×0.47÷100=0.059m,

Δh=1m, H末=h+hB+△h=0.47+0.059+1=1.529m,设计为1.6m 4.33出口段尺寸计算

(1)消力池深度S计算 A、求跃后水深h〞:

梯形明渠共轭水深可以运用迭代公式:(出自《水力学》高等教育出版社-吴持恭主编P276)

式中:

;h2,i+1 和h1 互为共轭

水深;m1、m2为边坡系数,m1=m2=1;b为底宽,b=8.5m;A为过水断面面积;h1为跃前水深,h1=0.47m;h2为跃后水深。

代入数据得:

=

m2

=132.05m3

由迭代公式计算可得h’’=1.90m B、求尾渠正常水深ht:

尾渠设计成梯形断面,底宽B=8.5m,边坡设计为1:3。

利用明渠均匀流公式:

=2.10

A为过水断面面积,A=(B+3H)H,B=8.5m;C 为谢才系数, ,n

为粗糙系数,n=0.02 ;R为水力半径,,Xk为湿周,;

i为尾渠底坡坡度,可以与土坝下游区域坡降近似相等,在流域沟道坝址地形图上可以看出高程由798m降到796.2m图上直线距离为8cm,图为1:10000的地形图,则实际距离为80m,由此可以求得i=(798-796.2)÷80=0.0225。

明渠均匀流公式可以转化为只有一个变量h的公式,即:

试算法:假设一个水深h,可以求得一个流量Q,将h和Q的关系进行线性

分析,做出趋势线,根据趋势线公式代入Q泄=47.25m3/s便可以求得ht 的值。

由流量和水深的关系图中可以求出当Q泄=52.5m3/s时,ht =0.91m c、消力池深度:

计算公式选用经验公式:

其中:h〞—以陡坡段末端水深ha为跃前水深计算出的跃后水深,单位m; ht—尾渠正常水深,单位m 代入数据得

消力池深度设计为1.25m。 (2)消力池长度计算

=1.2375m

式中:

为折减系数,取值0.75;h”为跃后水深,h”=1.90m;h’为跃前

水深,h’=0.47m 则:

=9.867 m

=0.75×9.867=7.4m,设计为7.5m

4.4 溢洪道结构设计 4.41进口段设计 (1) 引水渠设计

土坝建设在土基上,采用梯形明渠,用浆砌石衬砌。梯形渠道断面边坡采用1:3.0,底宽B=8.5m,侧墙高H=2.6m,厚度为0.4m


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