2022年截流設(shè)計說明書

1、截流設(shè)計計算說明書1基本資料大渡河上某水電工程采用單戧立堵進占，河床的剖面圖見圖1。戧堤處水位流量關(guān)系見表 1 和圖 2。 戧堤端部邊坡系數(shù)n=1， 截流戧堤兩側(cè)的邊坡為1:1.5 。截流材料采用當(dāng)?shù)氐闹辛：谠贫L花崗巖，容重為26kn/m3。該工程采用左右岸各布置一條導(dǎo)流洞導(dǎo)流， 左、右導(dǎo)流隧洞聯(lián)合泄流的上游水位和泄流流量關(guān)系見表 2 和圖 3。圖 1-1 河床剖面圖951.5952952.5953953.5954954.5955955.5956956.5020040060080010001200流量（m3/s）高程（m）系列1圖 1-2 戧堤處水位 流量關(guān)系曲線表 1-1 戧堤處水位 流量

2、關(guān)系流 量（m3/s ）250 317 410 500 1000 水位（ m ）952.15 952.71 953.48 954.00 955.87 精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 1 頁，共 9 頁 - - - - - - - - -精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 1 頁，共 9 頁 - - - - - - - - -952954956958960962964966050010001500流量（ m3/s)上游水位（m）系列1圖 1-3 上游水位 泄流量關(guān)系曲線表 1-2

3、上游水位 泄流量關(guān)系泄流流量（ m3/s ）0 150 300 410 800 1400 上游水位（ m ）953.00 955.40 957.03 958.00 960.66 964.12 截流設(shè)計流量 q=300+3 10=348 m3/s , 通過內(nèi)插法由圖 2 和表 1 可得下游水位為 952.97m,按不同的設(shè)計流量進行無護底情況下截流水力計算，并確定相應(yīng)的截流設(shè)計方案。計算時不考慮戧堤滲透流量和上游槽蓄流量。截流設(shè)計是施工導(dǎo)流設(shè)計重要組成部分，其設(shè)計過程比較復(fù)雜， 目前我國水利水電工程截流多采用立堵截流，本次設(shè)計按立堵截流設(shè)計，有多種設(shè)計方法。其設(shè)計分為：截流水力計算、截流水力分區(qū)

4、和備料量設(shè)計。截流設(shè)計流量的確定， 通常按頻率法確定， 也即根據(jù)已選定的截流時段，采用該時段內(nèi)一定頻率的某種特征流量值作為設(shè)計流量。一般地，多采用截流時段5% 10的月平均或者旬平均流量作為設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。截流的水力計算中龍口流速的確定一般采用圖解法（詳細見水利工程施工p3942 ） ，以下對于圖解法及圖解法的量化法-三曲線法做如下介紹。2. 截流的水力計算立堵截流進占過程中， 龍口水流呈淹沒或非淹沒堰流的形式，通常是由前者過渡到后者直至合龍。 戧堤進占劃分為兩個階段： 第 1 階段戧堤進占直至坡腳接觸龍口對岸形成三角形斷面為止，即b2 mshb；第 2 階段戧堤坡腳已接觸龍口對岸而形成三角形斷面后

5、直至最后合龍，即b2 mshb。精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 2 頁，共 9 頁 - - - - - - - - -精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 2 頁，共 9 頁 - - - - - - - - -2.1 作 q-h上關(guān)系曲線一般情況下，截流設(shè)計流量q0由四部分組成： q0= q+ qd+ qs+ qac 式中 q 龍口流量； qd分流量（分流建筑物中通過的流量） ； qs戧堤滲透流量； qac上游河槽中的調(diào)蓄流量。其中，計算時不考慮戧堤滲透流量和上游槽蓄流量。于是有：

6、 q0= q+ qd 說明：這樣的計算結(jié)果偏于安全，所以可以采用上式來進行截流設(shè)計。由 q0= q+ qd可計算上游水位與相應(yīng)流量的關(guān)系，于是可繪制得到下表：表 2-1 上游水位與相應(yīng)流量表下 游 水位 h下(m) 上游水位h上(m) 落差z(m) 設(shè)計流量q(m 3/s) 下泄流量qd(m3/s) 龍口流量qg(m3/s) 952.97 953.00 0.03 348 0 348 952.97 953.80 0.83 348 50 298 952.97 954.60 1.63 348 100 248 952.97 955.40 2.43 348 150 198 952.97 955.94 2

7、.98 348 200 148 952.97 956.49 3.52 348 250 98 952.97 957.03 4.06 348 300 48 952.97 957.45 4.49 348 348 0 根據(jù)上表可繪制上游水位和下泄流量與龍口流量關(guān)系曲線：952.50953.00953.50954.00954.50955.00955.50956.00956.50957.00957.50050100150200250300348下 泄 流 量 q d ( m3上游水位h上精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 3 頁，共 9 頁 - -

8、- - - - - - -精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 3 頁，共 9 頁 - - - - - - - - -圖 2-1 上游水位與下泄流量關(guān)系曲線952.50953.00953.50954.00954.50955.00955.50956.00956.50957.00957.5034829824819814898480龍 口 流 量 qg ( m3上游水位h上圖 2-2 上游水位與龍口流量關(guān)系曲線由以上計算可得合攏后上游水位為957.97m，上下游最終落差為 4.49 ，由圖1 可得采用單戧立堵雙向進占，河床底部高程951.00m，

9、戧堤頂部高程是（957.97+安全超高 1m ）=958.97m，則戧堤高度為 7.97m, 取整為 8m. 戧堤端部邊坡系數(shù) n=1，龍口寬度為戧頂高程959m對應(yīng)的河口寬度b=48m. 2.2. 計算 qg f(b,z)水流通過束窄河床，其進口由于豎向收縮（有坎）或橫向收縮（無坎）而形成寬頂堰流時，視其出流是否淹沒，分別按下式計算其泄流能力q 。龍口泄水能力按寬頂堰公式計算：1.502qmbgh式中m流量系數(shù)當(dāng)00.3zh，為淹沒流，001zzmhh當(dāng)00.3zh，為非淹沒流，0.385mb龍口平均過水寬度梯形斷面：02bbbnhnh三角形斷面：0bnh0h龍口上游水頭精品學(xué)習(xí)資料 可選擇

10、p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 4 頁，共 9 頁 - - - - - - - - -精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 4 頁，共 9 頁 - - - - - - - - -梯形斷面：0hzz上底三角形斷面：00.5bhzznhbn上底其中z 龍口上下游水位差bh戧堤高度n戧堤端部邊坡系數(shù)，取1.0nz上龍口上游水位z底河道底板高程龍口平均過水寬度0hb。(各參數(shù)的取值參照設(shè)計任務(wù)書) z 為上下游水位差， b為龍口寬度。當(dāng)龍口寬度b218=16m時，龍口斷面為梯形斷面， 當(dāng) b16m 時，龍口斷

11、面為三角形斷面。 假設(shè)戧堤頂部寬度 b為不同值時，龍口流量與水位和龍口寬度的函數(shù)關(guān)系，利用excel 計算結(jié)果如下表：表 2-2 龍口流量、龍口寬度及上游水位表qg b h4843383328231816106953.00 116.29 99.19 82.09 64.98 47.88 30.78 13.68 6.84 0.00 0.00 953.50 229.35 196.11 162.87 129.63 96.39 63.15 29.91 16.62 0.00 0.00 954.00 310.14 265.84 221.53 177.22 132.92 88.61 44.31 26.58 0

12、.00 0.00 954.50 396.41 340.57 284.74 228.91 173.08 117.25 61.42 39.08 0.30 0.00 955.00 491.14 422.92 354.71 286.50 218.28 150.07 81.86 54.57 1.71 0.00 955.50 594.19 512.79 431.39 350.00 268.60 187.21 105.81 73.26 4.70 0.00 956.00 705.45 610.12 514.79 419.46 324.13 228.79 133.46 95.33 9.65 0.00 956.5

13、0 824.87 714.89 604.90 494.92 384.94 274.96 164.97 120.98 16.85 0.30 957.00 952.40 827.09 701.77 576.45 451.14 325.82 200.51 150.38 26.58 1.71 957.50 1088.03 946.73 805.43 664.12 522.82 381.52 240.21 183.69 39.08 4.70 2.3.根據(jù)列表的結(jié)果繪制各曲線圖如下：精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 5 頁，共 9 頁 - - -

14、- - - - - -精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 5 頁，共 9 頁 - - - - - - - - -953.0953.5954.0954.5955.0955.5956.0956.5957.0957.5-350 -300 -250 -200 -150 -100-50050100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600qg(m3/s)上游水位h上(m)流量b=48b=43b=38b=33b=28b=23b=18b=16b=10b=6流量1圖 2-3 龍口流量、龍口寬度及上游水位關(guān)系曲線2.4

15、 由連續(xù)方程可得龍口流速計算公式為：qbh-淹沒流時：shh，sh龍口底板以上的下游水深非淹沒流時：chh，ch龍口斷面的臨界水深即淹沒出流時：對于梯形斷面：shh對三角形斷面：0.5bsnhbhhn。非淹沒出流時：對于梯形斷面：chh龍口寬度上游水位落差龍口流量上游水頭流態(tài)平均寬度龍口流速拋石粒徑d(m)48 953.80 0.83 303.00 2.80 梯行非淹沒流34.80 3.00 0.20 43 954.09 1.12 279.50 3.09 30.09 3.20 0.23 38 954.65 1.68 264.50 3.65 25.65 3.56 0.28 33 955.10 2

16、.13 245.00 4.10 21.10 4.00 0.35 28 955.50 2.53 222.00 4.50 16.50 4.64 0.48 23 956.00 3.03 188.00 5.00 12.00 5.40 0.65 精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 6 頁，共 9 頁 - - - - - - - - -精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 6 頁，共 9 頁 - - - - - - - - -對三角形斷面：222cqhn g；將以上交點所對的qg值和 z 值從上圖

17、中讀取列表計算，龍口平均流速v的計算如下表 : 表 2-3 圖解法計算成果表2.5. 根據(jù)以上數(shù)據(jù)繪制vb及 qg b曲線如下：0.050.0100.0150.0200.0250.0300.005101520253035404550b(m)qg(m3/s)圖 2-4 龍口流量與龍口寬度關(guān)系曲線0.001.002.003.004.005.006.007.008.0005101520253035404550b(m)v(m3/s)圖 2-5 龍口流速與龍口寬度關(guān)系曲線18 956.31 3.34 134.00 5.31 7.31 6.32 0.88 16 956.35 3.38 110.20 5.3

18、5 三角形非淹沒流5.35 7.10 1.12 10 957.19 4.22 30.00 3.19 3.19 3.24 0.23 6 957.44.43 51.40 1.40 1.23 0.03 0957.454.48 06.45 6.45 0.00 0.00 精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 7 頁，共 9 頁 - - - - - - - - -精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 7 頁，共 9 頁 - - - - - - - - -2.6.確定拋投塊體粒徑d 根據(jù)下式確定塊體粒徑：2svkgd式中 v石塊的極限抗沖流速； d石塊化引為球形時的粒徑； k綜合穩(wěn)定系數(shù)，取1.2 。水容重，取 10 kn/m3。s石塊容重，取26 kn/m3。具體計算結(jié)果如上表2-3。于是可繪制龍口寬度與拋填粒徑關(guān)系曲線如下：0.000.200.400.600.801.001.201.4005101520253035404550b(m)拋石粒徑d(m)圖 2-6 龍口寬度與拋填粒徑關(guān)系2.7. 選擇截流材料材料分區(qū)根據(jù)上圖可對材料進行分區(qū)如下：表 2-4 材料分區(qū)分區(qū)龍口水面寬度b（m ）最大流速（m/s）材料粒徑d(m) 材料重量（kn ）材料的儲備量（萬 kn) 48-28