側(cè)槽溢洪道設(shè)計03

1、側(cè)槽溢洪道課程設(shè)計學(xué)校：廣東水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院班級：12水工3班姓名：羅茂賢學(xué)號：120310328指導(dǎo)老師：李存目錄一設(shè)計基本資料：2二側(cè)槽的設(shè)計（尺寸及參數(shù)擬定）21. 計算側(cè)槽堰長l2(1) 工況一：3(2) 工況二：32. 側(cè)槽底縱坡i0 擬定43. 側(cè)槽的橫斷面形式與尺寸44. 側(cè)槽各斷面槽底高程計算5(1) 計算控制斷面臨界水深 hk5(2) 計算側(cè)槽末端水深 hl55. 側(cè)槽水力計算（推算各斷面水深及槽底高程）6(1) 確定控制斷面坎高 d6(2) 計算側(cè)槽各斷面流量qi6(3) 側(cè)槽水面曲線推算8(4) 側(cè)槽各斷面槽底高程的確定10三泄槽的設(shè)計111. 泄槽的形式及參數(shù)擬定1

2、12. 泄槽水面曲線的推算11(1) 判斷水面曲線的類型11(2) 用分段求和法計算水深，推算水面曲線12（3）泄槽陡坡段邊墻高h(yuǎn)墻 的確定13四消能防沖設(shè)計151. 挑坎尺寸及參數(shù)擬定15（1）鼻坎高程：15（2）反弧半徑r:15（3）挑射角度：152. 挑距離計算153. 最大沖刷坑深度 t計算17（1）最大沖坑水墊厚度tk17五、附圖- 側(cè)槽溢洪道的各種剖面圖18側(cè)槽溢洪道設(shè)計計算一設(shè)計基本資料：某大（2）型水庫，正常蓄水位為30m， 設(shè)計洪水位為32m， （相應(yīng)泄流量為150 m3/s ），校核洪水位33.43m，（相應(yīng)下泄流量為210m3/s）。 該地區(qū)最大風(fēng)速的多年平均值為16.9

3、m/s。壩肩山頭較高，岸坡較陡。布置溢洪道泄槽處山坡坡度約為1:4，泄槽水平投影約65m，泄槽寬8m。該地區(qū)地震基本烈度為 度。地表全為風(fēng)化粉砂巖，基巖為寒武系八村組粉砂泥巖強(qiáng)風(fēng)化層。強(qiáng)風(fēng)化層地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值可取500 kpa。二側(cè)槽的設(shè)計（尺寸及參數(shù)擬定）1. 計算側(cè)槽堰長l用堰流公式 l=qm2g h32 側(cè)堰采用wes型實用堰，如圖1所示，流量系數(shù)m=0.502 (查水力學(xué)p206頁)堰頂高程p與正常蓄水位等高，即p=30 m ，(1) 工況一：設(shè)計洪水位h設(shè)=32 m ,相應(yīng)下泄流量qmax=150 m3/s 堰頂水頭 h設(shè)-p=32-30=2 (m)所以堰長 l=qmaxm2g h3

4、2= 1500.50229.8121.5=23.85 (m)(2) 工況二：校核洪水位h校 = 33.43 m ,相應(yīng)下泄流量qmax =150 m3/s 堰頂水頭 h校-p=33.43-30=3.43 (m)所以堰長 l=qmaxm2g h32= 2100.50229.8121.5=14.867 (m)經(jīng)比較，堰長采用工況一 設(shè)計洪水位的，故堰寬l=23.85 m2. 側(cè)槽底縱坡i0 擬定側(cè)槽槽底縱坡擬定 i0=0.1 （參考 課本p106 頁）。3. 側(cè)槽的橫斷面形式與尺寸泄槽寬為8 m ,所以側(cè)槽末端斷面底寬bl 取8m ,側(cè)槽起始斷面底寬 b0=bl2=4 (m) 。側(cè)槽靠岸一側(cè)邊坡采

5、用m1=0.5 , 靠溢流堰一側(cè)取 m2=0.4 （形式見 圖2）。4. 側(cè)槽各斷面槽底高程計算為使水流平順進(jìn)入泄槽，需在側(cè)槽末端設(shè)置水平調(diào)整段與泄槽連接，并在調(diào)整段末端設(shè)置控制斷面。(1) 計算控制斷面臨界水深 hk 調(diào)整段為梯形斷面到矩形斷面的漸變段，末端與泄槽斷面一樣為底寬為8m的矩形斷面。臨界水深 hk =3q2g (查水力學(xué)p154頁)（ 為動能修正系數(shù)，取=1.0 ，單寬流量 q=qmaxbl =1508 =18.75 m3(sm) ）， 故 hk=3q2g=3118.7529.81=3.297 m(2) 計算側(cè)槽末端水深 hl用控制斷面的臨界水深 hk = 3.297 m 計算側(cè)

6、槽末端水深 hl hl =(1.21.5)hk ,用內(nèi)插法計算， 1.2+1.5-1.25blb0 =1.2+1.5-1.2584 =1.32 , 故 hl = 1.32 hk =1.323.297 = 4.352 (m)調(diào)整段長度為 3hk = 33.297 = 9.891 (m)（參考課本p107頁）。5. 側(cè)槽水力計算（推算各斷面水深及槽底高程）采用設(shè)計洪水位 h設(shè) =32 m ，相應(yīng)下泄流量 qmax = 150 m3s ,側(cè)堰寬 l =23.85 m 。(1) 確定控制斷面坎高 dd=(hl-hk)+(1+ )vl2-vk22g vl=qmaxal , (m1+m2)hl22+8hl

7、=(0.5+0.4)4.35222+84.352=44.554 m2 , 故 vl=15044.554=3.367ms ;vk=qmaxak=qmaxhkbl=1503.2978=5.687 ms , 取0.2 。故 （4.352-3.297）+（1+0.2）（ 3.36725.687229.81）=-0.237 ms 時，需考慮摻氣水深 ha , 在摻氣水深的基礎(chǔ)上設(shè)計邊墻高。（3）泄槽陡坡段邊墻高h(yuǎn)墻 的確定h墻 =ha +a ( a為安全加高，取a=1m )所以墻高度計算按 h墻 =ha +1.5 計算計算結(jié)果見“表5” ；表5 - 泄槽水面曲線及邊墻高度 推算斷面序號假設(shè)h（m)流段編

8、號底寬 ba (m2)x (m)r (m)cv (m/s)v22g13.2969 12826.376 14.594 1.807 73.578 5.6871 1.6485 23.223825.600 14.400 1.778 73.376 5.8594 1.7499 33.134824.800 14.200 1.746 73.159 6.0484 1.8646 42.9545823.600 13.900 1.698 72.816 6.3559 2.0590 52.756821.600 13.400 1.612 72.188 6.9444 2.4580 62.467819.200 12.800 1

9、.500 71.328 7.8125 3.1109 72.0578816.400 12.100 1.355 70.132 9.1463 4.2638 81.689812.800 11.200 1.143 68.167 11.7188 6.9994 91.02191088.168 10.042 0.813 64.411 18.3643 17.1891 101.020788.166 10.041 0.813 64.408 18.3697 17.1992 續(xù)：表5 - 泄槽水面曲線及邊墻高度 推算斷面比能es水力坡降j 平均 ji -jeslili摻氣水深 ha（m）邊墻加高(m)邊墻高 (m)4.

10、9454 0.003306 0.003446 0.246554 0.0044 0.0180 0.0180 3.2969 1.54.797 4.9499 0.003587 0.003750 0.246250 0.0147 0.0598 0.0778 3.2000 4.700 4.9646 0.003914 0.004201 0.245799 0.0444 0.1808 0.2586 3.1000 4.600 5.0090 0.004488 0.005114 0.244886 0.1490 0.6083 0.8668 2.9500 4.450 5.1580 0.005741 0.006869 0.

11、243131 0.3529 1.4515 2.3183 2.7000 4.200 5.5109 0.007998 0.010273 0.239727 0.8029 3.3493 5.6677 2.5875 4.088 6.3138 0.012549 0.019204 0.230796 2.2857 9.9034 15.5710 2.2375 3.738 8.5994 0.025860 0.062900 0.187100 9.6106 51.3661 66.9372 1.7875 3.288 18.2101 0.099940 0.099985 0.150015 0.0098 0.0654 67.

12、0025 1.2085 2.709 18.2199 0.100030 1.2082 2.708 由 表5 計算的結(jié)果，泄槽邊墻高度均做為距槽底4.8 m高。泄槽的橫斷面形式：如“圖 5 泄槽6-6橫斷面”所示：四消能防沖設(shè)計本溢洪道所處地質(zhì)條件一般，為節(jié)省消能防沖設(shè)施的工程投資，在泄槽末端采用挑流式消能。溢洪道挑流鼻坎的形式采用連續(xù)式 （參考水力學(xué)p233頁），挑流坎由連續(xù)面板與齒墻組成，挑流坎齒墻的結(jié)構(gòu)形式用重力式（參考課本p101頁）。1. 挑坎尺寸及參數(shù)擬定（1）鼻坎高程：下游河床高程為0 m , 挑坎頂部距下游河床4m ，即h坎 =4 m。（2）反弧半徑r: r一般?。?10）hc ,

13、 故取r=9hc ( hc 為反弧段最低點水深 )。（3）挑射角度：挑射角 =30（較適當(dāng)?shù)奶羯浣菫?1530，當(dāng)45 時，越大，空中挑距越大）2. 挑距離計算水舌挑距l(xiāng) 按下式計算：l=1g v12 sincos+v1cosv12 sin2 +2gh1+h2坎頂水面流速v1 按鼻坎處平均流速v 的1.1倍計，即 v1=1.1v=1.12gh0 （ h0 為水庫水位至坎頂?shù)穆洳睿﹉1 - 坎頂垂直方向水深， h1=hcos ( h 為坎頂平均水深 )；h2 - 坎頂至河床面高差， 如沖坑已經(jīng)形成，可算至坑底； - 堰面流速系數(shù)，可按經(jīng)驗公式計算 =31-0.055k0.5 ； 【注： k為流能

14、比，k=qgh01.5 , q為單寬流量，式用于k=0.0040.15范圍內(nèi)，當(dāng)k0.15時，取=0.95 ；（參考水力學(xué)p232頁）】 。( q=qmaxb=1508=18.75 m3/(ms) , h0=h設(shè)-h坎 =32-4=28 m , 所以k=18.759.81281.5=0.0404045 ， =31-0.0550.04040450.5=0.89892052,故 v1=1.10.8989205229.8128=23.1762 m/s ; 取坎頂平均水深h 近似等于泄槽末端斷面（10-10斷面）的水深h10 =1.0207m 計算,所以h=h10=1.0207m ，故 h1=hcos

15、30=1.020732=0.884 m 坎頂至河床面高差h2 =4 m 。)所以水舌挑距 :l=19.8123.17622sin30cos30+23.1762cos3023.1762sin30+29.810.884+4=54.745 m3. 最大沖刷坑深度 t計算（1）最大沖坑水墊厚度tk 按下式估算：tk=kq0.5h0.25式中 tk - 水墊厚度，自水面算至坑底； q - 單寬流量，m3/sm h - 上下游水位差 ； k - 沖坑系數(shù)，取k=1.6 。（ 單寬流量 q =18.75 m3/sm，下游水位取為河床高程0 m , 所以 h=h設(shè)-0=32-0=32 m ； k=1.6 。）

16、 tk=1.618.750.5320.25 = 16.478 m ；最大沖坑水墊厚度tk求得后，根據(jù)河床水深可求得最大沖刷坑深度 t ，t= tk =16.478 m 。計算過程及結(jié)果見 “表6”。表6 - 計算挑距與沖坑槽底寬b（m）挑射角水深h=h10 h設(shè)h坎高差h0單寬q流能比 k流速系數(shù)流速 v18201.02073242818.750.04040450.8989205 23.1762 8251.02073242818.750.04040450.8989205 23.1762 8301.02073242818.750.04040450.8989205 23.1762 8401.020

17、73242818.750.04040450.8989205 23.1762 8451.02073242818.750.04040450.8989205 23.1762 續(xù)： 表6 - 計算挑距與沖坑sin cos 垂直水深h1高差h2挑距l(xiāng) (m)上下游水位差h沖坑系數(shù) k水墊厚度 tk沖坑深度 tlt0.3420.940.959 445.691 321.616.478 16.478 2.77 0.4230.9060.925 450.684 321.616.478 16.478 3.08 0.50.8660.884 454.745 321.616.478 16.478 3.32 0.6430.7660.782 459.120 321.616.478 16.478 3.59 0.7070.7070.722 459.127 321.616.478 16.478