侧槽溢洪道设计-03

侧槽溢洪道课程设计学校：广东水利电力职业技术学院班级：12水工3班姓名：罗茂贤学号：120310328指导老师：李存2014-06-14侧槽溢洪道课程设计luo mao xian目录一设计基本资料：2二侧槽的设计（尺寸及参数拟定）21. 计算侧槽堰长L2(1) 工况一：3(2) 工况二：32. 侧槽底纵坡i0 拟定43. 侧槽的横断面形式与尺寸44. 侧槽各断面槽底高程计算5(1) 计算控制断面临界水深 hk5(2) 计算侧槽末端水深 hl55. 侧槽水力计算（推算各断面水深及槽底高程）6(1) 确定控制断面坎高 d6(2) 计算侧槽各断面流量Qi6(3) 侧槽水面曲线推算8(4) 侧槽各断面槽底高程的确定10三泄槽的设计111. 泄槽的形式及参数拟定112. 泄槽水面曲线的推算11(1) 判断水面曲线的类型11(2) 用分段求和法计算水深，推算水面曲线12（3）泄槽陡坡段边墙高h墙 的确定13四消能防冲设计151. 挑坎尺寸及参数拟定15（1）鼻坎高程：15（2）反弧半径R:15（3）挑射角度：152. 挑距离计算153. 最大冲刷坑深度 T计算17（1）最大冲坑水垫厚度tk17五、附图- 侧槽溢洪道的各种剖面图18侧槽溢洪道设计计算一设计基本资料：某大（2）型水库，正常蓄水位为30m， 设计洪水位为32m， （相应泄流量为150 m3/s ），校核洪水位33.43m，（相应下泄流量为210m3/s）。 该地区最大风速的多年平均值为16.9m/s。坝肩山头较高，岸坡较陡。布置溢洪道泄槽处山坡坡度约为1:4，泄槽水平投影约65m，泄槽宽8m。该地区地震基本烈度为 度。地表全为风化粉砂岩，基岩为寒武系八村组粉砂泥岩强风化层。强风化层地基承载力标准值可取500 kPa。二侧槽的设计（尺寸及参数拟定）1. 计算侧槽堰长L用堰流公式 L=Qm2g H32 侧堰采用WES型实用堰，如图1所示，流量系数m=0.502 (查水力学P206页)堰顶高程P与正常蓄水位等高，即P=30 m ，(1) 工况一：设计洪水位H设=32 m ,相应下泄流量Qmax=150 m3/s 堰顶水头 H设-P=32-30=2 (m)所以堰长 L=Qmaxm2g H32= 1500.50229.8121.5=23.85 (m)(2) 工况二：校核洪水位H校 = 33.43 m ,相应下泄流量Qmax =150 m3/s 堰顶水头 H校-P=33.43-30=3.43 (m)所以堰长 L=Qmaxm2g H32= 2100.50229.8121.5=14.867 (m)经比较，堰长采用工况一 设计洪水位的，故堰宽L=23.85 m2. 侧槽底纵坡i0 拟定侧槽槽底纵坡拟定 i0=0.1 （参考 课本P106 页）。3. 侧槽的横断面形式与尺寸泄槽宽为8 m ,所以侧槽末端断面底宽bl 取8m ,侧槽起始断面底宽 b0=bl2=4 (m) 。侧槽靠岸一侧边坡采用m1=0.5 , 靠溢流堰一侧取 m2=0.4 （形式见 图2）。4. 侧槽各断面槽底高程计算为使水流平顺进入泄槽，需在侧槽末端设置水平调整段与泄槽连接，并在调整段末端设置控制断面。(1) 计算控制断面临界水深 hk 调整段为梯形断面到矩形断面的渐变段，末端与泄槽断面一样为底宽为8m的矩形断面。临界水深 hk =3q2g (查水力学P154页)（ 为动能修正系数，取=1.0 ，单宽流量 q=Qmaxbl =1508 =18.75 m3(sm) ）， 故 hk=3q2g=3118.7529.81=3.297 m(2) 计算侧槽末端水深 hl用控制断面的临界水深 hk = 3.297 m 计算侧槽末端水深 hl hl =(1.21.5)hk ,用内插法计算， 1.2+1.5-1.25blb0 =1.2+1.5-1.2584 =1.32 , 故 hl = 1.32 hk =1.323.297 = 4.352 (m)调整段长度为 3hk = 33.297 = 9.891 (m)（参考课本P107页）。5. 侧槽水力计算（推算各断面水深及槽底高程）采用设计洪水位 H设 =32 m ，相应下泄流量 Qmax = 150 m3s ,侧堰宽 L =23.85 m 。(1) 确定控制断面坎高 dd=(hl-hk)+(1+ )vl2-vk22g vl=QmaxAl , (m1+m2)hl22+8hl=(0.5+0.4)4.35222+84.352=44.554 m2 , 故 vl=15044.554=3.367ms ;vk=QmaxAk=Qmaxhkbl=1503.2978=5.687 ms , 取0.2 。故 （4.352-3.297）+（1+0.2）（ 3.36725.687229.81）=-0.237 ms 时，需考虑掺气水深 ha , 在掺气水深的基础上设计边墙高。（3）泄槽陡坡段边墙高h墙 的确定h墙 =ha +A ( A为安全加高，取A=1m )所以墙高度计算按 h墙 =ha +1.5 计算计算结果见“表5” ；表5 - 泄槽水面曲线及边墙高度 推算断面序号假设h（m)流段编号底宽 bA (m2)X (m)R (m)Cv (m/s)v22g13.2969 12826.376 14.594 1.807 73.578 5.6871 1.6485 23.223825.600 14.400 1.778 73.376 5.8594 1.7499 33.134824.800 14.200 1.746 73.159 6.0484 1.8646 42.9545823.600 13.900 1.698 72.816 6.3559 2.0590 52.756821.600 13.400 1.612 72.188 6.9444 2.4580 62.467819.200 12.800 1.500 71.328 7.8125 3.1109 72.0578816.400 12.100 1.355 70.132 9.1463 4.2638 81.689812.800 11.200 1.143 68.167 11.7188 6.9994 91.02191088.168 10.042 0.813 64.411 18.3643 17.1891 101.020788.166 10.041 0.813 64.408 18.3697 17.1992 续：表5 - 泄槽水面曲线及边墙高度 推算断面比能Es水力坡降J 平均 Ji -JEslili掺气水深 ha（m）边墙加高(m)边墙高 (m)4.9454 0.003306 0.003446 0.246554 0.0044 0.0180 0.0180 3.2969 1.54.797 4.9499 0.003587 0.003750 0.246250 0.0147 0.0598 0.0778 3.2000 4.700 4.9646 0.003914 0.004201 0.245799 0.0444 0.1808 0.2586 3.1000 4.600 5.0090 0.004488 0.005114 0.244886 0.1490 0.6083 0.8668 2.9500 4.450 5.1580 0.005741 0.006869 0.243131 0.3529 1.4515 2.3183 2.7000 4.200 5.5109 0.007998 0.010273 0.239727 0.8029 3.3493 5.6677 2.5875 4.088 6.3138 0.012549 0.019204 0.230796 2.2857 9.9034 15.5710 2.2375 3.738 8.5994 0.025860 0.062900 0.187100 9.6106 51.3661 66.9372 1.7875 3.288 18.2101 0.099940 0.099985 0.150015 0.0098 0.0654 67.0025 1.2085 2.709 18.2199 0.100030 1.2082 2.708 由 表5 计算的结果，泄槽边墙高度均做为距槽底4.8 m高。泄槽的横断面形式：如“图 5 泄槽6-6横断面”所示：四消能防冲设计本溢洪道所处地质条件一般，为节省消能防冲设施的工程投资，在泄槽末端采用挑流式消能。溢洪道挑流鼻坎的形式采用连续式 （参考水力学P233页），挑流坎由连续面板与齿墙组成，挑流坎齿墙的结构形式用重力式（参考课本P101页）。1. 挑坎尺寸及参数拟定（1）鼻坎高程：下游河床高程为0 m , 挑坎顶部距下游河床4m ，即H坎 =4 m。（2）反弧半径R: R一般取（810）hc , 故取R=9hc ( hc 为反弧段最低点水深 )。（3）挑射角度：挑射角 =30（较适当的挑射角为=1530，当45 时，越大，空中挑距越大）2. 挑距离计算水舌挑距L 按下式计算：L=1g v12 sincos+v1cosv12 sin2 +2gh1+h2坎顶水面流速v1 按鼻坎处平均流速v 的1.1倍计，即 v1=1.1v=1.12gH0 （ H0 为水库水位至坎顶的落差）h1 - 坎顶垂直方向水深， h1=hcos ( h 为坎顶平均水深 )；h2 - 坎顶至河床面高差， 如冲坑已经形成，可算至坑底； - 堰面流速系数，可按经验公式计算 =31-0.055K0.5 ； 【注： K为流能比，K=qgH01.5 , q为单宽流量，式用于K=0.0040.15范围内，当K0.15时，取=0.95 ；（参考水力学P232页）】 。( q=Qmaxb=1508=18.75 m3/(ms) , H0=H设-H坎 =32-4=28 m , 所以K=18.759.81281.5=0.0404045 ， =31-0.0550.04040450.5=0.89892052,故 v1=1.10.8989205229.8128=23.1762 m/s ; 取坎顶平均水深h 近似等于泄槽末端断面（10-10断面）的水深h10 =1.0207m 计算,所以h=h10=1.0207m ，故 h1=hcos30=1.020732=0.884 m 坎顶至河床面高差h2 =4 m 。)所以水舌挑距 :L=19.8123.17622sin30cos30+23.1762cos3023.1762sin30+29.810.884+4=54.745 m3. 最大冲刷坑深度 T计算（1）最大冲坑水垫厚度tk 按下式估算：tk=kq0.5H0.25式中 tk - 水垫厚度，自水面算至坑底； q - 单宽流量，m3/sm H - 上下游水位差 ； K - 冲坑系数，取k=1.6 。（ 单宽流量 q =18.75 m3/sm，下游水位取为河床高程0 m , 所以 H=H设-0=32-0=32 m ； k=1.6 。） tk=1.618.750.5320.25 = 16.478 m ；最大冲坑水垫厚度tk求得后，根据河床水深可求得最大冲刷坑深度 T ，T= tk =16.478 m 。计算过程及结果见 “表6”。表6 - 计算挑距与冲坑槽底宽b（m）挑射角水深h=h10 H设H坎高差H0单宽q流能比 K流速系数流速 v18201.02073242818.750.04040450.8989205 23.1762 8251.02073242818.750.04040450.8989205 23.1762 8301.02073242818.750.04040450.8989205 23.1762 8401.02073242818.750.04040450.8989205 23.1762 8451.02073242818.750.04040450.8989205 23.1762 续： 表6 - 计算挑距与冲坑sin cos 垂直水深h1高差h2挑距L (m)上下游水位差H冲坑系数 k水垫厚度 tk冲坑深度 TLT0.3420.940.959 445.691 321.616.478 16.478 2.77 0.4230.9060.925 450.684 321.616.478 16.478 3.08 0.50.8660.884 454.745 321.616.478 16.478 3.32 0.6430.7660.782 459.120 321.616.478 16.478 3.59 0.7070.7070.722 459.127 321.616.478 16.478 3.59 挑流消能安