三曲线法的导截流计算.doc

3.1 一期截流 根据施工总进度安排，一期土石围堰于第一年九月初开始填筑，九月底围堰截流闭气，截流标准选用九月下旬5年重现期旬平均流量947m3/s。本阶段设计考虑，围堰首先截断左侧支流，截流在河床右侧主河道处进行。采用两侧进占立堵截流方式，龙口设在右侧主流覆盖层较薄处（约2～6m）。 3.2 二期截流 二期截流为截断明渠水流，江水由导流底孔渲泄。根据施工洪水特点及施工总进度安排，二期围堰于第四年10月初开始填筑，10月中旬截流闭气。截流标准采用10月中旬5年重现期旬平均流量543 m3/s。经水力计算，单戗堤立堵进占截流时，龙口处水流最大平均流速为4.987 m/s，截流最终落差为4.27m，龙口最大抛石粒径为1.15m。 3.2.1 二期截流的水力计算 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 (1) 详见课本《施工组织管理》P58 式v——石块极限抗冲流速； a——石块化为球形的粒径； ——分别为石块和水的容重； K——综合稳定系数。 由上式可知，抛投块体的粒径与抗冲流速的平方成正比，也就是说，抛投块体的粒径在很大程度上取决于龙口流速。因此研究龙口流速变化规律有很重要的意义。 截流的水力计算中龙口流速的确定一般有图解法和三曲线法两种。 本次二期截流水力计算采用三曲线法： 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。 由于Qs和Qac不计算，则有： Q0= Q+ Qd 二、 三曲线法计算龙口流速 推导龙口流速公式分两步进行。先推导龙口流速与上下游落差的关系，然后再推导龙口流速与龙口宽度的关系。在推导公式之前，先对计算断面进行假定：C—C断面为龙口流速计算断面，并假设出现淹没流时，该断面水位与下游水位相同，若出现非淹没流，C—C断面水深为临界水深（图一）。 （一）龙口流速V与上下游落差Z的关系 在立堵截流过程中，龙口断面由梯形断面逐渐过渡到三角形断面，水流流态又从淹没流过渡到非淹没流。下面，将龙口流速分别按淹没流、梯形非淹没流以及三角形非淹没流推导流速公式。 流流速V1。如图一所示，C—C断面落差与下游落差Z相同，则C—C断面淹没流流速为： （5） 式中——流速系数， =0.85~0.95； Z——下游落差。 2、梯形断面非淹没流 （6） 由于，令，则上式可写为 式中ZC——C—C断面临界落差； H——上游水头（护底顶部高程以上）； Y——相对临界落差的平方根，按下式计算： （7） 式中 ——C—C断面动能修正系数。常取 =1.0； Q——龙口流量，按（2）式或（2—1）史计算； n——戗堤端部边坡系数。 其余符号同前。 3、三角形断面非淹没流 （8） 由（5）~（8）式可绘制V~Z曲线（图三）。由（5）式可绘淹没流V~Z线（曲线1）。由（6）和（7）式，可绘梯形断面非淹没流V~Z线（曲线2）。由（8）式可绘实现断面非淹没流V~Z线（曲线3）。显然，曲线1是一条上升曲线，曲线3是一条下降曲线，曲线2是先上升而后下降。这是由于y随Z的增加而减小[对于矩形断面，；对于三角形断面，，随着戗堤进占到三角形断面（Z增加），y将减小到 。 三条曲线有三种组合方式：当三条曲线相交于一点时（图三a），最大流速Vmax出现在三角形断面刚形成时；当曲线2在C点之下时，（c点为曲线1和曲线3的交点），Vmax出现在梯形断面（图三b）；当曲线在A点之上时，Vmax出现在三角形断面形成之后（图三c）。 图三 最大流速出现规律 （二）龙口宽度B与V和Z的关系 梯形断面淹没流。由图四a所示，由集合关系和水力学关系可知 图四 龙口宽度计算草图 （9） 式中 HB ——护底以上戗堤高度，其余符号同前。 形断面非淹没流 （图四b） （10） 式中 b——龙口底部宽度。按下式计算： 三角形断面淹没流 （图四c） （1