溢洪道设计实例.doc
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1、溢洪道设计实例黑龙江农垦林业职业技术学院1、进水渠进水渠是将水流平顺引至溢流堰前。采用梯形断面,底坡为平坡,边坡采用1:1.5。为提高泄洪能力,渠内流速3.0m/s,渠底宽度大于堰宽,渠底高程是360.52m。进水渠断面拟定尺寸,具体计算见表1。表1水位(mm)泄量(m3/s)H(m)B(m)计算公式(假设=2m/s)设计校核363.62364.815408003.14.2982.486.7Q=A, A=(B+mh)hA过水断面积;B渠底宽度由计算可以拟定引渠底宽B=90米(为了安全)进水渠与控制堰之间设20米渐变段,采用圆弧连接,半径R=20m,引渠长L=150米。2、控制段其作用是控制泄流
2、能力。本工程是以灌溉为主的小型工程,采用无闸控制,溢洪道轴线处地形较好,岩石坚硬,堰型选用无坎宽顶堰,断面为矩形。顶部高程与正常蓄水位齐平,为360.52m。堰厚拟为30米(2.5H10H)。坎宽由流量方程求得,具体计算见表2。表2(忽略行近水头2/2g)水 位(m)泄 量(m3/s)H0(m)计算公式及符号意义b(m)设计洪水位363.625403.1 式中m流量系数,等于0.364;H0堰上水头,不包括行进水头;Q泄量;b控制堰宽。61.56校核洪水位364.818004.2956.02由计算知,控制堰宽取b=65m为宜。3、泄槽泄槽是渲泄过堰洪水的,槽底布置在基岩上,断面必须为挖方,且要
3、工程量最小,坡度不宜太陡。为适应地形、地质条件,泄槽分收缩段、泄槽一段和泄槽二段布置。据已建工程拟收缩段收缩角=12,首端底宽与控制堰同宽,b1=65m,末端底宽b2拟为40m,断面取为矩形,则渐变段长,取整则L1为60m,底坡。泄槽一段上接收缩段,下接泄槽二段,拟断面为矩形,宽b=40m,长L2为540m,底坡。泄槽二段断面为宽40m的矩形,长L3为80m,底坡。4、出口消能溢洪道出口段为冲沟,岩石比较坚硬,离大坝较远,采用挑流消能,水流冲刷不会危及大坝安全。5、尾水渠其作用是将消能后的水流,较平稳地泄入原河道。为了防止小流量产生贴流,淘刷鼻坎,鼻坎下游设置长L=10m护坦。1、溢流堰泄流能
4、力校核:当引渠很长时,水头损失不容忽视。(1)基本公式如下:; ; ; 。式中,hj局部水头损失,米; hf沿程水头损失,米; 局部水头损失系数; 引渠流速,m/s;g重力加速度(m/s2); L引渠长度,米;动能系数,一般为1.0; C谢才系数;R水力半径,米; A过水断面面积,米2;x湿周,米; n引渠糙率;式中,淹没系数,取1.0; 无坎宽顶坎的流量系数;b 堰宽,m; H0包括行近流速水头的坎上水头,m;Q流量,m3/s。求堰前水深和堰前引水渠流速采用试算法,联立公式可求得,具体计算见表1。表1计算情况泄量QH0h假设试算设计水位校核水位363.62364.815408002.993.
5、892.783.622.02.32.062.32由计算表中流速可知,均小于3m/s,满足要求。求引渠总水头损失。, , ;式中)。具体计算成果见表2。表2计算情况hhjAxRnLhf设计校核2.783.622.02.30.200.270.020.027261.79345.46100.02103.052.623.353.615.010.0160.0161501500.0370.0350.0570.062作出库水位流量关系。 库水位=堰顶高程+堰上水头+水头损失,具体计算见表3。表3Q(m3/s)H0(m)(m)堰顶高程(m)库水位(m)5406508002.993.143.890.0570.06
6、20.062360.52360.52360.52363.567363.722364.4722、溢洪道水面曲线计算(1)基本公式如下:;式中 hk临界水深,m; b泄槽首端宽度,m;Q槽内泄量,m3/s; g重力加速度,m/s2;q单宽流量,m3/s.m; ik临界坡降; BK相应临界水深的水面宽,m;AK,XK,RK,CK临界水深时对应的过水断面积(m2)、湿周(m)、水力半径(m2)、谢才系数。E1+iL=E2+hf; ;式中 E11-1断面的比能,m;E22-2断面的比能,m;h1,h21-1及2-2断面水深,m;1-1及2-2断面平均流速,m/s;hf沿程水头损失,m;iL1-1及2-2
7、断面的底部高程差,m;L断面间长度,m;n泄槽糙率;两断面间平均流速,m/s;两断面间平均水力半径,m。(2)渐变段水面线计算临界水深hk及临界底坡ik渐变段首端宽b1=65米,尾端宽b=40米,断面为矩形。具体计算见表4表4计算情况QBKqKhKAkxkRKCK设计水位校核水位54080065658.3113.311.922.49124.8161.8568.8469.981.812.3169.0071.860.002180.00204渐变段,故属陡坡急流, 槽内形成b型降水曲线。属明渠非均匀流计算。渐变段水面线计算首端断面水深为临界水深hk,具体计算见表5。表5计算情况Qh1q1A1x1R1
8、V1E1i1设h2q2A2设计水位校核水位5408001.922.498.3113.31124.8161.8568.8469.981.812.314.334.942.883.740.020.022.753.513.520110140X2R2V2E2I2LnhfE1+ilE2+hf45.5472.422.994.915.713.985.160.020.022.050.584.605.3060600.0160.0160.120.124.084.944.105.28由计算得渐变段末端水深分别为h设=2.75米,h校=3.5米(3) 泄槽一段水面线计算汇槽一段断面为矩形,宽40m,长540m,临界水深
9、hk和临界坡降ik具体计算见表6。表6计算情况QBKqKhKAkxkRKCK设计水位校核水位540800404013.5202.653.44106137.645.346.882.342.9472.0174.810.002140.00205,故泄槽一段属急流,按陡槽计算。泄槽一段末端水深(正常水深h0)采用试算法。具体计算见表7表7计算情况Qbi设hoA0X0R0C0设计水位校核水位54080040402.032.681.210444.0645.21.842.369.4971.817619.8311326.15539800.88经试算,设计水位时,h0=2.03米 ; 校核水位时,h0=2.6米
10、。泄槽一段水面线计算采用分段求和法,按水深进行分段,具体计算见表8。(4)泄槽二段水面线计算泄槽二段断面为矩形,宽40m,长80m,底坡。14表8计算情况断面h0(m)A(m2)V(m/s)V2/2g(m)Es(m)Es(m)X(m)R(m)L(m)设计水位1-12.651065.091.323.970.0145.32.3472.010.0022030.0027973.583.582-22.601045.191.373.9845.22.371.810.020.00250.0025811.583-32.45985.511.554.0044.92.1871.170.060.0030440.0014
11、5630.6742.254-42.30925.871.764.0644.62.0670.50.010.0037500.0012580122.255-52.15866.282.014.1644.31.9469.80.130.0045670.000433300.23422.286-62.0381.26.652.264.2944.061.8469.19校核水位1-13.51405.711.675.1660.003472.9874.970.0020880.0029121.031.032-23.351345.971.825.16946.72.8774.500.0240.0024050.0025959.2
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