段村水利枢纽设计任务书.doc

黄河水利水电职业技术学院 YELLOW RIVER CONSERVANCY TECHNICAL INSTITUTE水力学课程设计段村水利枢纽设计任务书系别:班级:组别:姓名：指导教师：目录前言2前言2段村水利枢纽任务设计书3第一章 溢洪道的水力计算5确定引水渠断面5确定控制断面垂直水流方向宽度5验算渐变段长度是否满足要求9溢洪道水面线计算9拟定挑坎形状和尺寸及其校核12第二章 泄洪洞的水力计算13验算泄洪洞是否满足泄洪要求13判别泄洪洞下游水流衔接形式并设计消力池尺寸15水力学课程设计总结18附图120附图221附图322前言 水力学是一门专业技术基础课，是高等职业技术教育水利类各专业的支柱性课程，为了使高职高专学生掌握水力学、学好水力知识，本次设计主要是通过该内容的练习使我们能够理论联系实际，掌握常规水力学水力计算的方法和步骤。通过课程设计，基本掌握实际工程的水力计算过程和方法，把水力学课程有机结合在一起，对水力学有一个全面的认识。 这次设计的目的是运用所学过的知识，进行一次较全面的，系统的训练。这对深化和巩固所学过的知识，进一步加深对有关公式及图表的实用范围和使用方法的理解，培养灵活运用理论知识独立解决实际问题的能力，加强理论联系实际，初步了解工程设计中水力计算的基本内容，调动和提高学习专业课的积极性。通过水力学课程设计，使我们更加系统，全面地掌握水力学知识，为我们今后的工作和学习奠定了基础。 本设计是由*老师指导，由水利水电建筑*班第一设计组：*（计算）、*（校核），在编写中受到*老师和全组成员的大力支持，在此向他们表示衷心的感谢！ 由于编者水平有限，缺点和错误在所难免，敬请同行和广大读者批评指正。编者 二一二年十二月段村水利枢纽设计任务书段村水利枢纽工程位于颖河上游登封县境内.控制流域面积94.1平方公里.根据水能计算,该枢纽死水位348米;最高兴利水位360.52米,相应库容1423.07万立方米.设计洪水位按50年一遇为363.52米,相应库容1998.36万立方米,溢洪道泄洪量540米/秒,泻洪洞泻流量90米/秒;校核洪水位按500年一遇,为364.81米,相应库容2299.68万立方米,溢洪道泻流量800米/秒,泻洪洞泻流量110米/秒.根据地形、地质条件和水利条件初步拟定.一、 溢洪道溢洪道由6段组成,如附图(1)所示.1.引渠段 长120米,底坡i=0;边坡1:1.5,混砼土衬砌.2.控制段 采用平底坎宽顶堰,顺水流长度20米.3.渐变段 断面为矩形,长60米,底坡1:50.4.第陡槽段 断面为矩形,底宽40米,坡降为1/200,长596米.5.第陡槽段 断面开头及尺寸同第陡槽段,坡度为1/8,长40米.6.挑能消能段 下泻设计洪水位时,挑坎下游尾水渠水位350.64米,下游河底高程347.2米.二、泻洪洞洪洞由11段组成,如附图(2)所示.1. 进口段 采用喇叭形塔架式进水口,进口设拦污栅=0.15,进口底部高程342米,长10米.进口局部水头损失系数=0.1.2. 闸室段 形状为4米x4米矩形断面,长6米; 门槽=0.13. 渐变段 断面由4米x4米变为直径d=3.5米的圆形,长10米; 渐变段=0.054. 洞身段 洞段d=3.5米,长170米.5. 第二渐变段 断面由圆形变为3.2米x3.2米的矩形断面,长10米.6. 洞后闸室段 底部高程为341米,长12米.7. 平坡段 底宽3.2米,长7米.8. 扩散斜坡段 扩散角,比降1:5.9. 消能段hc=,10.扭曲面11.尾水渠 底部高程337米,比降0.001米,底宽14米,边坡1:1.5.三、水力计算1. 确定引渠段面.2. 确定控制段垂直水流的宽度.3. 验算渐变段长度是否满足要求(扩散角应小于)4. 计算溢洪道水面曲线(按设计洪水流量计算)和各断面掺气水深5. 拟定挑坎形状和尺寸(溢洪道出口河底高程347米,岩石坚硬,完整性较差).计算挑距,验算是否满足稳定要求.6. 验算泻洪洞是否满足泄洪要求(设计、校核两种情况).7. 差别泻洪洞下游水流衔接形式,设计消力池尺寸.四、计算成果1. 交计算成果,并绘出简图.2. 绘制溢洪道水面曲线.3. 写出水利学的体会和意见.第一章 溢洪道的水力计算第一节 确定引水渠的断面一、 形式:引水渠断面底坡为i=0，边坡为1:1.5的梯形断面。如图所示11。二、 确定尺寸：540m/ s 取363.62-360.523.1 m 1.5取=2.6 m/s =207.69 m将 207.69m 1.5 带入 (+)可得底宽62.35m水面宽中位线处水面宽所以梯形断面的底宽为62.35米。第二节 确定控制段垂直水流方向的宽度一、确定堰宽：公式： 假定控制段为自由出流，取侧收缩系数0.96 淹没系数1.0由公式 0 可得 0.385设3.1 由公式 可知，将数据带入 540 1.0得堰宽=60.46二、检验尺寸是否满足要求：（一）、确定堰前水深：圆弧形进口 查表87得：设 =2.76 将数据带入公式 得： 将数据带入公式 ：(+) 由于泄洪量，因此可确定堰前水深(二) 推引水渠段水面线 1判断水面线类型（依据H=2.77m） 临界水深h=1.81m h=2.76m底坡i=0 h 因此为型水面曲线。 2水面线计算引水段简图如图1-2所示 1-1断面： h=2.76m 则 A=（b+mh）h=(62.35+1.5*2.76)*2.76=183.512 m v=2.943m/s =0.442m断面比能 E=2.76+0.442=3.202m1-1断面的水力要素xRm混凝土衬砌，糙率n=0.014 C=83.424m/s设2-2断面h=2.845m同理可算得A=198.527 m v=2.849m/s =0.414m E=h+=2.845+0.414=3.259m1-1断面和2-2断面的比能差 E=3.202-3.259=-0.0572-2断面的水力要素 X=72.608m R=2.610m C=83.815 m/s两断面水力要素的平均值 =2.574m =83.619m/s =2.896m/s平均水力坡降 =0.00046591引水渠段长度 s=123.213m由于引水渠长度为120m，故所设的2-2断面水深h不符合要求。应重新假设h，并计算。计算结果见表1-1从表1-1中的计算结果可知，1-1与2-2断面的总长度为120.111m，比全长多120.111m-120m=0.111m.故可认为所设到2-2断面水深为2.843m. s=120.111m120m. 断面hmAVmmmXmRmCm/smm1-12.76183.5122.9430.4423.202-0.05772.3012.53883.4242.89683.6192.5740.00046591123.2132-22.845189.5272.8490.4143.25972.6082.61083.8152-22.844189.4562.8500.4143.258-0.05672.6042.60983.8102.89683.6172.5740.00046619121.6612-22.843189.3852.8510.4153.258-0.05672.6012.60983.8062.89783.6152.5730.00046646120.112-22.842189.3142.8520.4153.257-0.05572.5972.60883.8012.89783.6132.5730.00046673118.563表1-1第三节 验算渐变段长度是否满足要求一、校核渐变段长度是否满足要求，也就是验算渐变段的扩散角是否小于。见图13。已知：渐变段断面为矩形，长, 底坡i为 故渐变段长度满足要求。第四节 溢洪道水面曲线计算渐变段一 渐变段水面线计算1122331:504059.23单宽流量 q=Q/B=540/60.463=8.931m/sh=h=2.012m 1-1断面的水力要素：A图1-4RCmVV1-1断面比能： Em2-断面的水深：h 则bARCVVE1-1与2-2断面的比能差平均值=平均水力坡降1-1与2-2段的长度 可以近似的认为 满足 同理计算得:3-3断面高度 4-4断面高度 由1-1、2-2、3-3、4-4断面的水深可画出水面线。见附图三。二第I陡槽段水面线的推算：断面为矩形，底宽40米，坡降1/200，长596米，见图15。1.判别水面线类型596m22331:200、计算正常水深h糙率 n=0.014 i=0.005 Q=AC1设h=2.0m 则1A=b h=402=80m图1-5X=b+2 h=40+22=44mR=1.8m C=R=78.78m/s Q=AC=8078.78=597.89m/s因h=2.0不合要求，应重新假设计算，计算过程见表12.表12H0AXRCQ2.080441.878.78597.891.87243.61.778.03517.961.78271.28043.5641.63677.538499.902由表可知:当时，故正常水深h=1.782m、计算临界水深h.单宽流量q=13.5 m/s h=2.649m由于h3估算池深: m水面跌落: 不满足=1.051.10所以调整消力池深度 取则=1.85+2.3+0.582=4.732 满足=1.051.10 故消力池池深为 (2) 计算消力池的长度 水跃长度按式计算 由 用迭代法计算 令 得 故取 故消力池长度: m 水力学课程设计总结水力学课件实习结束了，让我学会了许多以前在课堂上很模糊的知识结构，让我对水力学有了更深的了解和认识。也对水力学有了浓厚的兴趣。我会在以后的水力学，学习中和实习中，更加努力的去完成老师给的任务，从而来完善自己的知识体系，为以后工作打下良好的基础。下面就为这一周水力实习做一个简单扼要的总结。在本次课程设计当中，我们学到的和得到的不但是学习方面的，还有很多是在这之外的。比如在设计一开始，*老师就引导我们要有自主意识。把这次设计的任务分配给我们后，然后又指导我们分好组，然后就让我们着手干了。关于这一点，用*老师的话说就是放任我们自流。其实，我觉得我们每一个同学心里都清楚，老师是有他的良苦用心。他是想让我们自己设想，自己布局，自己设计。这样，每个人都会觉得有大任压于双肩之上，每个人都会发自内心且不由自主地去全心全意干好它，我个人非常喜欢这种感觉。这不仅是我们的一次历练，也是对我们的一个很好考验，其主要目的是让我们自己在发现问题自己解决问题中，自然而然地牢固掌握了所学的知识，并运用。另外一点，就是我们的设计是分组进行的，每一组的每一位同学都有各自具体的任务，这样，每位同学都有各自的任务和干好自己工作的责任感。然后在遇到难题时，大家聚在一起讨论，如果还是解决不了就去别的组请教，直到大家弄懂为止。如果你看到那场景，你会很欣慰，那种氛围和情势，才真的是投入且专心。另外，在学习中也让我们学到了计算机的新的知识。我们在一起，互容互补中，学到了很多计算机方面的知识。真的很感激这次的课程设计。通过这一学期的学习和这一周