《水力分析与计算》课程设计.doc

课程设计任务书 学 院：山西水利职业技术学院 专 业：水利工程系 班 级：水工1034班姓 名：郭瑞学 号：02103444一、绪言 （一） 设计任务目的意义:为加强对水力学的实践性，是我们更好的联系实际，对已学过的水利分析与计算内容方法有一个全面的，系统的训练和提高，以便我们在以后的更好的适应工作的需要，进行以下的课程设计。横断面设计：确定渠道边坡、底宽、水深等。 纵断面设计：确定推算水位、确定渠底线、堤顶高程线等。1.根据题目内容设计成最佳水利断面为梯形断面渠道。2.基本已知数据L=4km，Z=206.5-202.5=4m，V=5m s，中壤土的允许流速为：0.650.85。3.根据设计内容计算渠道断面并校核是否满足流速要求。（二）提出方案（）拟定或估算各设计参数（、b等）。 （）计算设计水深和底宽（、），校核不冲不淤。 思考：发生冲刷或淤积，怎么办？调整宽深比或比降 流量一定时，大，则小，大，则大。 （）计算最小水深和加大水深。 （）确定安全超高、堤顶宽。 （）绘制渠道横断面图。二、设计方案 （一） 1.引水渠道多为明渠，渠道的过水断面有许多种，考虑到明渠修建在土质地基时，为了避免崩塌和便于施工，在渠道横断面设计中，灌溉渠道水流以明渠均匀流公式计算。明渠均匀流即是水流在渠道中流动，各断面的水深、断面平均流速和流速颁布都沿流向不变。（p129a图）对于梯形断面渠道: 明渠均匀流的计算公式为：Q=C(Ri)1/2式中 过水断面面积 R水力半径，R=/湿周 i渠道的底坡 C谢才系数，C(1/n)R1/6 n渠道糙率水利最佳断面考虑到条件的允许值的满足要求，参考下表：m0.000.250.500.751.001.501.752.002.503.003.504.004.505.00&2.001.561.241.000.830.610.530.470.390.330.280.250.220.20由公式得梯形渠道水利最佳断面为： P135例6-1 例6-3（三）护砌的方式渠道护砌的方式包括土渠、石渠、混凝土渠等渠道，考虑到糙率值的影响，因此在设计渠道时糙率选择偏小，过水能力就达不到设计要求，从而造成水流满溢，若糙率值过大，就会造成断面尺寸偏大增加浪费，还会引起冲刷，而且渠道的次级渠道进水困难。所以对糙率的选择参考下列表格：石渠 （1）光滑切均匀 0.025 0.035 0.040 （2）参差不齐 0.035 0.040 0.050混凝土（1）抹灰的混凝土护面 0.011 0.012 0.013 （2）不抹灰混凝土护面 0.013 0.014 0.017 （3）喷浆护面 0.016 0.018 0.021（二）横断面计算方法 计算底宽和设计水深 优点：比试算法简便，比图解法精度更高。 计算加大水深和最小水深 一般需23次迭代即可得到满意的结果。 （三）设计参数的确定 渠底比降 指单位渠长的渠底降落值。 当Q一定时, i大, 则过水断面A小,工程量小, 但控制的灌溉面积小。 i小, 则A大, 工程量大, 但控制的灌溉面大。 取值方法： （）接近地面比降 （）大，则宜小（防冲剧） （）平原地区小，山丘区大 渠床糙率 反映渠床粗糙程度。糙率大，则阻水能力大。 取值：（）渠床光滑顺直，小 （）大，则小 参考教材表-8。 请同学思考：取值偏大会造成什么后果？ 取值偏小会造成什么后果？ 边坡系数 m大, 则工程占地多,输水损失大 m小, 边坡不稳定 取值：（）土质好（粘重），小 （）流量大，水深大，则大 参考表4-9，4-10。 宽深比b 渠底宽与设计水深之比 有三种宽深比 （）水力最优断面宽深比 特点: 断面窄深, 适用于小型渠道。 （）满足相对稳定的宽深比 相对平稳：不冲不淤或冲淤平稳 对于一般渠道： 多沙河流上引水的渠道: （三）实用经济断面宽深比 水力最优断面，虽然过水断面小，但由于其断面比较窄深，对大型渠道并不适用（为什么？因为不易施工，易塌）。为克服最优水力断面的缺点（加大底宽，减小水深），同时又使过水断面面积接近于最优水力断面的断面面积，因而提出实用经济断面宽深比。 计算方法： 已知某渠道设计流量为5m3/s，渠底比降1/5000,沿线土质为粘壤土。分别计算最优水力断面、实用经济断面、相对稳定断面的设计水深和底宽。 解：（）最优水力断面 最优水力断面水深计算公式为 b = 0.828*4.88 =4.04(m) （）实用经济断面 （）相对稳定断面 最优水力断面水深最大，实用经济断面次之。相对稳定断面最小。 以上分别计算了三断面只是为了说明计算方法，其中，最优水力断面,过于窄深, 本题不适用。本题宜选用实用经济断面。 渠道不冲流速、不淤流速 为