截流設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)

截流設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)1基本資料某工程截流設(shè)計(jì)流量Q=4150m3/s，相應(yīng)下游水位為39.51m，采用單戧立堵進(jìn)占，河床底部高程30m，戧堤頂部高程是44m，戧堤端部邊坡系數(shù)n=1，龍口寬度220m，合龍中戧堤滲透流量按如下公式計(jì)算，Qs=220(Z為上下游落差，Z0為合龍閉氣前最終上下游落差)，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)該工程在河床在無(wú)護(hù)底情況下的截流方案。此外，上游水位~下泄流量關(guān)系曲線見(jiàn)表1。截流材料為容重26KN/m3的花崗巖，截流戧堤兩側(cè)的邊坡為1:1.5。表1上游水位~下泄流量關(guān)系曲線Qd（m3/s）7001220162017002160267034203930上（m）40.8541.0441.2841.4541.7542.0542.3542.74截流設(shè)計(jì)是施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)重要組成部分，其設(shè)計(jì)過(guò)程比較復(fù)雜，目前我國(guó)水利水電工程截流多采用立堵截流，本次設(shè)計(jì)按立堵截流設(shè)計(jì)，有多種設(shè)計(jì)方法。其設(shè)計(jì)分為：截流水力計(jì)算、截流水力分區(qū)和備料量設(shè)計(jì)。截流設(shè)計(jì)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(shí)段，采用該時(shí)段內(nèi)一定頻率的某種特征流量值作為設(shè)計(jì)流量。一般地，多采用截流時(shí)段5%～10％的月平均或者旬平均流量作為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。截流的水力計(jì)算中龍口流速的確定一般采用圖解法（詳細(xì)見(jiàn)《水利工程施工》P39~42），以下對(duì)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(jì)算（圖解法）立堵截流進(jìn)占過(guò)程中，龍口水流呈淹沒(méi)或非淹沒(méi)堰流的形式，通常是由前者過(guò)渡到后者直至合龍。戧堤進(jìn)占劃分為兩個(gè)階段：①第1階段——戧堤進(jìn)占直至坡腳接觸龍口對(duì)岸形成三角形斷面為止，即b≥2mshs；②第2階段——戧堤坡腳已接觸龍口對(duì)岸而形成三角形斷面后直至最后合龍，即b＜2mshs。2.1.作Q-▽H上關(guān)系曲線一般情況下，截流設(shè)計(jì)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(guò)的流量）；Qs——戧堤滲透流量；Qac——上游河槽中的調(diào)蓄流量。其中，上游河槽中的調(diào)蓄流量Qac可以忽略。由于戧堤最大滲透流量Qsmax=220m3/s相對(duì)于工程截流設(shè)計(jì)流量Q=4150m3/s較小，所以可以將其忽略。于是有：Q0=Q+Qd說(shuō)明：這樣的計(jì)算結(jié)果偏于安全，所以可以采用上式來(lái)進(jìn)行截流設(shè)計(jì)。由Q0=Q+Qd可計(jì)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上游水位與相應(yīng)流量表上游水位▽H上(m)落差Z(m)設(shè)計(jì)流量Q(m3/s)下泄流量Qd(m3/s)龍口流量Qg(m3/s)40.851.3441507003450.0041.041.53415012202930.0041.281.77415016202530.0041.451.94415017002450.0041.752.24415021601990.0042.052.54415026701480.0042.352.8441503420730.0042.743.2341503930220.00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：圖1上游水位與下泄流量關(guān)系曲線圖2上游水位與龍口流量關(guān)系曲線2.2.計(jì)算Qg～f(B,Z)水流通過(guò)束窄河床，其進(jìn)口由于豎向收縮（有坎）或橫向收縮（無(wú)坎）而形將以上交點(diǎn)所對(duì)的Qg值和Z值從上圖中讀取列表計(jì)算，龍口平均流速V的計(jì)算如下表。表4圖解法計(jì)算成果表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d22039.70.1941009.7梯形淹沒(méi)流201.72.140.1019039.80.2940009.8171.82.450.13150400.493800101323.030.2012040.280.77370010.28102.283.800.3210040.651.14360010.6582.654.580.4680411.49330011635.510.677041.151.64270011.1553.155.340.636041.351.84240011.3543.355.820.755041.72.19220011.733.76.861.044041.952.44160011.9523.957.021.092842.282.7780012.28三角形淹沒(méi)流12.287.601.401542.63.094006.1三角形非淹沒(méi)流6.15.300.80642.83.291381.81.83.400.402.5.根據(jù)以上數(shù)據(jù)繪制V—B及Qg—B曲線如下：圖4龍口流速與龍口寬度關(guān)系曲線圖5龍口流量與龍口寬度關(guān)系曲線2.6.確定拋投塊體粒徑d根據(jù)下式確定塊體粒徑：式中V——石塊的極限抗沖流速；d——石塊化引為球形時(shí)的粒徑；k——綜合穩(wěn)定系數(shù)，取1.2?！葜?，取10KN/m3?！瘔K容重，取26KN/m3。具體計(jì)算結(jié)果如上表4。于是可繪制龍口寬度與拋填粒徑關(guān)系曲線如下：圖6龍口寬度與拋填粒徑關(guān)系曲線2.7.選擇截流材料材料分區(qū)根據(jù)上圖可對(duì)材料進(jìn)行分區(qū)如下：表5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(chǔ)備量（萬(wàn)KN）Ⅰ220-1004.580.460.057.26Ⅱ100-506.861.060.624.05Ⅲ50-207.61.62.143.02Ⅰ20-15.30.80.271.21 3、成果分析把龍口的的寬度分成四個(gè)部分，材料分為三個(gè)區(qū)，如表5所示。每個(gè)寬度段中取其最大流速，得到相應(yīng)的材料粒徑。把材料近似的看做為球形，通過(guò)球的計(jì)算公式得到材料的體積，再乘以容重，得到材料重量。材料