2013水利工程施工课程设计指导书水工.DOC

《水利工程施工》课程设计指导书 1 前言 根据培养计划和《水利工程施工》教学大纲的规定，水利水电工程专业的学生有一周半的《水利工程施工》课程设计。课程设计的主要目的是巩固和掌握课堂所学知识，培养学生运用本课程的知识解决实际问题的能力。本次课程设计的主要内容是水利水电工程施工截流设计。 2 基本资料 大渡河上某水电工程采用单戗立堵进占，河床的剖面图见图1。戗堤处水位~流量关系见表1和图2。戗堤端部边坡系数n=1，截流戗堤两侧的边坡为1:1.5。截流材料采用当地的中粒黑云二长花岗岩，容重为26kN/m3。该工程采用左右岸各布置一条导流洞导流，左、右导流隧洞联合泄流的上游水位和泄流流量关系见表2和图3。 图1 河床剖面图表1 坝址处水位~流量关系 流 量（m3/s） 250 317 410 500 1000 水位（m） 952.15 952.71 953.48 954.00 955.87 图2 坝址处天然水位~流量关系曲线 表2 上游水位~泄流量关系 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 图3 上游水位~泄流量关系曲线 每位同学按不同的设计流量进行无护底情况下截流水力计算，并确定相应的截流设计方案。按以下公式确定截流设计流量Q=（300+2×学号的最后两位）m3/s，计算时不考虑戗堤渗透流量和上游槽蓄流量。 截流设计是施工导流设计重要组成部分，其设计过程比较复杂，目前我国水利水电工程截流多采用立堵截流，本次设计按立堵截流设计，有多种设计方法。其设计分为：截流水力计算、截流水力分区和备料量设计。 截流设计流量的确定，通常按频率法确定，也即根据已选定的截流时段，采用该时段内一定频率的某种特征流量值作为设计流量。一般地，多采用截流时段5%～10％的月平均或者旬平均流量作为设计标准。 截流的水力计算中龙口流速的确定一般采用图解法（详细见《水利工程施工》P39~42），以下对于图解法及图解法的量化法----三曲线法做如下介绍。 3 截流的水力计算 3.1图解法 抛石截流计算的主要任务是确定抛投体的尺寸和重量，而抛投块的稳定计算国内外广泛采用的是伊兹巴什公式，即 ---《水利工程施工》P41-----（1） 符号意义说明见P41 合龙中截流设计流量的组成： 一般情况下，截流设计流量Q0由四部分组成 Q0= Q+ Qd+ Qs+ Qac (2) 式中 Q——龙口流量； Qd——分流量（分流建筑物中通过的流量）； Qs——戗堤渗透流量； Qac——上游河槽中的调蓄流量。 如Qac、Qs不计算，则有： Q0= Q+ Qd------------- -- --------(3) 龙口泄水能力计算按照宽顶堰公式计算： ------------(4) 式中——龙口平均过水宽度——龙口上游水头 ——流量系数当，为淹没流，当，为非淹没流， 由连续方程可得龙口流速计算公式为： (5) 式中——龙口——龙口 在立堵截流中，常常规定：当出现淹没流时，，为龙口以上的下游水深，为龙口断面的临界水深的计算按下列四种情况考虑： （1）梯形断面淹没流，，由于进占过程中，龙口底部高程不变，为常数。 （2）梯形断面非淹没流，，按下式计算， (6) 式中——戗堤端部边坡系数； ——计算断面动能修正系数，常取计算。 按（6）式计算需要进行试算。有时为了简化计算，常用矩形断面临界水深代替梯形断面临界水深，此时 (7) （3）三角形断面淹没流， (8) （4）三角形断面非淹没流， (9) 图4 立堵截流示意图 (a)截流平面布置图 (b)沿河道中心线剖面图（淹没流） (c) 沿河道中心线剖面图（非淹没流） (d)梯形断面时C-C剖面（为非淹没水深，为淹没水深） (e)三角形断面时C-C剖面（为非淹没水深，为淹没水