有压隧洞计算实例.pptVIP

某水库的有压泄洪隧洞，由进口喇叭段、进口闸门段、进口渐变段、洞身段、出口渐变段、出口闸门段、扩散段和消力池段所组成，如图4-1所示。A初步拟定隧洞各部分尺寸如下：隧洞进B口为两个高7.58米、宽3.8米的矩形断面，进C口断面与水平面的夹角;进口处设有拦污栅，栅条横断面为矩形（宽度ｂ=1厘米，高度ｌ=5厘米），栅条间净距ｓ=5厘米；D一、资料及任务4有压隧洞水力计算实例进口闸门段的断面为两个高2.8米，宽0175米的矩形断面，该段并设有检修隧洞的平面闸门；洞身段断面直径ｄ=3.5米的圆形断面，该段底坡i1=0.00417；进口闸门段与洞身段之间用进口渐变段连接；出口闸门段的断面为两个边长1.75米的正方形断面，并设有控制隧洞流量的平面闸门；洞身段与出口闸门段之间用出口渐变段连接；扩散段的断面为矩形，底宽由4.7米增至12.7米，02前段为8米水平段，后段为底坡i2=0.2的斜坡段；消力池断面为矩形，底宽为12.7米；各段长度及高程见图4-1。隧洞洞身用钢筋混凝土衬砌，糙率ｎ=0.014。水库设计洪水位为124.48米，相应的隧洞设计流量Q=108米3/秒，相应于设计流量的下游水位为94.47米。核算库水位为设计洪水位时，隧洞能否通过相应的设计流量；绘制库水位与隧洞流量关系曲线；当隧洞通过设计流量时，绘制隧洞的总水头线和测管水头线；按设计流量进行隧洞出口的消能计算。01020304当隧洞闸门全开，要求：隧洞水头H=水库设计洪水位－出口洞顶高程=124.48－（95.54+1.75）=27.19米二、核算库水位为设计洪水位时，隧洞能否通过相应的设计流量因下游水位为94.47米，低于隧洞出口底部高程95.54米，隧洞水流为自由水流。有压隧洞自由出流的流量按下式计算：Q=μcω（2gH0）1/2因隧洞上游为水库，故v0≈0，则隧洞总水头H0≈H=27.19米因隧洞上游为水库，则隧洞总水头H0≈H＝27.19；隧洞流量系数按下式计算：01因02则03取。于是得1ω为管道出口断面面积;2ωi、λi、ξi、di、li分别为任意管道的断面面积、沿程阻力系数、局部阻力系数、管径、管长。3拦污栅：栅条横断面为矩形，宽度b=1厘米，高度l=5厘米，又栅条间净距s=5厘米，则按及值4.1由表查得拦污栅倾角时的局部阻力系数。因本隧洞拦污栅倾角，其局部阻力系数ζ=ζ90°sinα=0.364×sin67°23′=0.336先确定隧洞各局部阻力系数：进口：进口为喇叭形，由表4.1查得01进口闸门槽：对于平面闸门门槽，由表4.1取02进口渐变段：进口渐变段断面由矩形变为圆形，其局部阻力系数尚无法确定，先参数其它同类工程的试验资料，取03由表4-2得Σ0.00384(li/R3/4)(ω/ωi)2=0.5006Σζi(ω/ωi)2=0.23875.出口渐变段：出口渐变段断面由圆形变为矩形，其局部阻力系数亦参考同类工程的试验资料，取6.出口闸门槽：出口闸门槽亦为平面闸门槽，。隧洞各段的0.00384(li/R3/4)(ω/ωi)2及ζi(ω/ωi)2值的计算成果列于表4-2。可见图4-1拟定的隧洞尺寸可以满足通过设计流量的要求。01则隧洞流量02三、绘制库水位与隧洞流量关系曲线则保证隧洞为有压流的最低库水位为1.5d＋进口洞底高程=5.25＋96.0=101.25米保证隧洞为有压流的最小洞前水深为1.5d=1.5×3.5=5.25米或Scr=cv(d)1/2c为经验系数(0.55-0.73),取c=0.55;v为闸门断面的水流流速;d为闸门空口高度,d=2.8米。则Scr=0.55×108/(2×2.8×1.75)×(2.8)1/2=10.14(米)在库水位为101.25米以上设一系列库水位，计算一系列相应的流量Q，计算成果列于表4-3的数据绘制库水位与隧洞关系曲线于图4-2。02有压隧洞的流量按下式计算：()01位置（米）（米/秒）（米）（米）（米）拦污栅57.601