第三章 溢洪道水力计算
1.40 30.80 1.20 26.40 1.00 22.00 0.80 17.60 12.67 14.78 17.74 22.18 8.18 11.14 16.04 25.06 9.58 1.43 2.76 1.24 1.08 0.04 0.20 0.19 7.15 7.15 12.34 2.76 17.04 4.70 25.86 8.82 14.53 21.68 1.08 0.069 0.116 28.40 50.08 0.75 0.14 0.11 76.86 126.94 3. 边墙高度
泄槽两侧的边墙高由泄槽的水面曲线加上超高来确定，由于泄槽采用同一坡度，则其边墙高度一致h=1.56?1.4=2.96，本次设计取3m。
3.7挑流消能计算
1. 水舌挑距：
水舌挑距按水舌外缘计算，按-溢洪道设计规范（中国电力出版社P59）公式计算： L?式中
L——自挑坎坎顶算起的挑流水舌与下游面交点的水平距离。m；
?1——坎顶水面流速，ms?1g2cos?(sin??sin??2g(h1?h2)/?1) （3.8）
22，可按鼻坎处平均流速V的1.1倍计；
??挑射角，取30?；
（h为坎顶法向平均水深），3.8m； h1?鼻坎铅直方向水深，m；h1?h/cos?；
h2?坎顶到下游水面的高差，m；21.77m。
鼻坎处平均流速：V??2gZ0?0.946?2?9.8?59.8=25.26ms 代入数据得：L =92.1m 2. 冲坑深度：
冲坑最大水垫深度按-按溢洪道设计规范（中国电力出版社P60）公式计算： t?Kq0.5H0.25 （3.9） 式中：
t——自下游水面至坑底的最大水垫深度，m当t K——冲刷系数，查规范取0.8； q——坎顶单宽流量，14.05 mH 3(s.m) ——上，下游水位差，为60.94m; 24 南昌工程学院本科毕业设计 代入数据计算得：t3. 校核情况 ?8.36m 挑距L?92.1m?2.5tR?2.5?8.36?20.9m所以满足要求。（详见计算书） 25 第四章 导流隧洞计算 第四章 导流隧洞计算 4.1洞型尺寸 在设计通过16m3/s的一定流量时,对于无压隧洞,要用明渠均匀流公式 Q?ACRi，先假定断面尺寸，进行试算，一直算到和设计规定的流量相等的方式来确定隧洞的断面尺寸，根据教学安排，指定本人进行3 m洞径的输水隧洞设计，断面尺寸的高宽比为1:1.2。 在隧洞的进口之后用抛物线段、斜坡段及反弧段与导流洞的洞身相接。表孔进口后的抛物线段底板应符合射流曲线并有一定的安全值，以便闸门在不同开度时均能保持一定的正压。由于本设计的起始流速为水平，所以抛物线方程为： x2?4?2 （4.1） 式中 H----工作闸门处孔口顶缘的最大设计水头，38.6m； ψ----修正流速及保持边界正压的系数，一般在1.18-1.30范围内，取1.20； x,y----横，纵坐标 表4-5 抛物线底板曲线表 y(m) x(m) 0.50 10.54 1.00 14.91 2.00 21.10 3.00 25.80 4.00 29.80 5.00 33.30 6.00 36.50 7.00 39.50 进水口采用顶板和边墙顺水流方向三面收缩的平底矩形断面，其体形应符合孔口泄流的形态，避免产生不利的负压和空蚀破坏，同时还应尽量减少局部水头损失，以提高输水能力，本工程进口段喇叭口的顶板和边墙采用椭圆曲线，其方程为： xa22?yb22?1 （4.2） 式中 a-----椭圆长半轴，对于顶板曲线为闸门处的孔口高度3.25m，对于边墙曲线为闸门处的孔口宽度2.6m； b-----椭圆短半轴，对于顶板曲线为闸门处的孔口高度的1/3，1.08m，对于边墙曲线为闸门处的孔口宽度1/3，0.87m。 所以 顶板 边墙 x223.25x22?y221.08y22?1 2.6?0.87?1 详见隧洞详图。 隧洞平面布置见枢纽总布置图（其中上游进口距围堰40m，出口距离坝脚线30m处， 26 南昌工程学院本科毕业设计 进口与河道的夹角约为350，出口夹角为450，距出口13米处设一半径为58m的弯道。 4.2隧洞结构设计 4.2.1衬砌厚度 开挖隧洞在弱风化层以内，围岩具有一定的抗渗能力，衬砌的防渗要求为一般，查《水工隧洞设计规范》表6.1.7可知，计算控制条件为衬砌结构裂缝宽度不应超过允许值，衬砌的设计原则为限制裂缝宽度设计。本设计采用龙抬头式无压隧洞，由规范表6.1.10可知岩洞的衬砌形式可选择钢筋混凝土的衬砌。根据《水工隧洞设计规范》6.3.1中，双层钢筋混凝土衬砌厚度不应小于300mm，所以本隧洞衬砌厚度定为400mm。 4.2.2分缝 钢筋混凝土衬砌是分段分块浇筑的，为防止混凝土干缩和温度应力而产生裂缝，在相邻段间设有环向伸缩缝，由于工程中，围岩地质条件比较均一，坝区的多年平均温度为7.5℃，其中7月的平均气温为21.1℃，1月平均气温-5.2℃。 所以取浇筑的分段长度取8m,对于本工程隧洞洞身大部分处于弱风化层，有一定的防渗要求，所以在缝中设止水，在进口闸门室与洞身的交接处，需设置环向伸缩缝，缝面不凿毛，分布钢筋不穿过，在缝内填1cm的沥青油毡并设止水。见图4-1 图9.1伸缩逢详图 4.3 水力计算 4.3.1 过流能力的计算 规范规定无压隧洞洞内水面线以上的空间不宜小于隧洞断面面积的15％，此时洞内 水深为2.4m，θ=125o。 无压隧洞洞身过流能力的计算按照明渠均匀流公式： 27 第四章 导流隧洞计算 Q?ACRi 式中 A---过水断面面积，6.23m2。 C---谢才系数，c?1n1R6=69.34。 R---水力半径，0.84。 i---洞底的纵坡降，0.007。 代入数据计算， Q?6.23*69.340.84*0.007 =32.33m/s 4.3.2 水面线的计算 下游只需16m3/s水流就可以满足要求，又因隧洞的泄流能力不受洞长影响，进口水流为宽顶堰流，所以此时的上游水头为： Q?m?sb2gH0式中 b----隧洞的过水断面的宽度，2.6m； ?s----淹没系数，本隧洞下游为自由出流，?s=1； m----流量系数，m=0.32。 代入数据计算， 16?0.32*1*2.62*9.81H032323 得H?=2.66 所以当闸前水头为2.66时，就可满足下游需水，洞内水面线最高。 表4-6 水面线计算表： H (m) A (m2) V (m/s2) 19.23 17.58 15.38 12.31 10.26 v/2g (m) 18.85 16.10 12.06 7.72 5.36 2ES (m) 19.170 ΔES (m) R (m) 0.250 0.276 0.306 0.361 0.411 J i?J Δs (m) S (m) 7.09 0.32 0.82 0.35 0.91 0.40 1.04 0.50 1.30 0.60 1.56 0.44 0.337 0.225 0.116 0.068 -0.384 7.09 16.450 -2.720 12.460 8.220 5.960 -3.986 -4.240 -2.260 28 -0.274 14.55 21.64 -0.163 25.97 47.61 -0.019 29.05 76.66