水利拦河坝设计报告

拦河坝的设计1.基本信息龙之胜拦河坝所在的流域面积为5平方公里。根据实际地形，拦河坝位置河道宽15m，河底高程35.5m，建议拦河坝坝顶高程为39m，即坝高3.5m，溢流断面(拦河坝宽度)为12.5m，在拦河坝的右端，即非溢流断面设置泄洪沙闸。水闸底部宽2.5米，高3.5米。2.水文计算根据河道调查，河道坡度为6.64，根据瞬时洪水计算方法，河道百年一遇洪水流量为100 m3/s3.工程设计3.1、堰面曲线选择根据第溢洪道设计SL253-2000规范 2.3.3条，应根据地形、地质条件、水利条件和运行要求，通过综合技术经济比较选择控制堰的类型。堰型可以是开口堰或实用堰，有胸墙开口、宽顶堰、驼峰堰和其他类型。开放式溢流堰具有较大的过量排放能力，应优先考虑。本工程选用开放式实用堰。根据第溢洪道设计SL253-2000规范 3.3.1条，采用开放式实用堰时，堰顶下游堰面宜采用WES功率曲线，堰顶上游堰头可采用双圆弧、三圆弧或椭圆曲线本项目下游堰面选择WES功率曲线(根据附录A.1.1-1)。上游堰头为三个弧形，上游面垂直。3.2、堰面曲线形状设计水头设计根据开式WES实用堰流计算公式(A.2.1-1)(A.2.1-2)其中：流速，m3/s；溢流堰总净宽，m，定义；单孔宽度，m；33，354个门；总筑坝水头，米，重力加速度，m/s；上游堰坡影响系数(当上游堰面垂直时，=1.0；当上游堰面倾斜时，数值见表A . 2.1-2)；桥墩侧收缩系数；中墩的形状系数与墩头伸出上游堰面的距离和淹没度有关。请参考表A.2.1-3。中墩的形状见图A.2.1-1。在本项目的设计中，假设WES段为高堰，那么，见表A . 2.1-1=0.494，设计拦河坝为自由出流，=1。侧墩形状系数=0.7，见图A . 2.1-2；计算侧收缩系数：当流量=100 m3/s时，得出结论用试算法求解上述公式：=1.90在本工程设计中，已知洪峰流量按水文计算=100 m3/s，=6.64，此时水位设置为止流下的堰头，止洪水位计算=1.90。本工程拦河坝堰面曲线的设计水头设计如下。当Hd取值为1.71时，q溢出=70 m/s，由公式(A.2.1-1)得出3.3、泄洪排沙闸流量计算参照水闸设计规范 (SL265-2001)第A.0.3条，参照拦河闸前水位，单孔拦沙闸可通过的流量按平底闸和孔口流量公式计算。计算公式如下：其中：栅孔宽度(m)通过闸门的流量(m/s)堰以上水深(m ),考虑近水头重力加速度可以是9.81(米/秒)堰流流量系数孔板高度，3.0m淹没系数获得：q门=36.198米/秒检查：=3.5/1.71=2.05 1.33，满足溢洪道设计SL253-2000规范 A.1.1中Hd堰面曲线定义的设计水头HD=(0.75 0.95) hmax，上游堰高P11.33 Hd因此为高堰，由于下游水位低于堰顶高程，拦河坝为自由流，q门q溢流=70 36.198=1983.4、上游堰面三圆弧曲线计算拦河坝上游堰头设置为三个弧形，上游面垂直，根据表A.1.1和图A.1.2-2确定：0.282 Hd=0.482 0.276 Hd=0.472 0.175 Hd=0.299，R1=0.5 Hd=0.855 R2=0.2 Hd=0.342 R3=0.04 Hd=0.069，3.5、下游堰面曲线计算拦河坝坝顶下游堰面受WES功率曲线方程控制：(A.1.1-1)其中：堰面曲线造型设计水量获得：功率曲线末端a点的坐标：Xa=1.88，Ya=1.02。堰顶下游功率曲线坐标表X000.500.801.001.201.501.802.102.301.88Y00.0880.210.3170.4440.6710.9401.2514791.023.6、反弧半径和截齿角度的确定拦河坝下游的反弧半径r计算如下其中：上游和下游水位差，m，=391.90-36.5=4.40；因此：=(0.25 0.5)(1.904.40)=1.575 3.15，Take=3m反弧曲线上端的直线AB与点B相切，下端的直线AB与河床和点C相切。反弧曲线的点B、点C和圆O点的坐标可通过作图法和解析法确定。曲线中心点o的坐标为：发现曲线中心o点的坐标为：=4.60，=-0.5；b点的坐标是：获得：点b的坐标为：=2.48，=1.62点c的坐标是：=4.60=2.53.7、消能防冲设计根据溢洪道设计SL253-2000规范的公式A.3.1-3其中：初始计算断面单宽流量，m3/(sm)初始计算断面渠底及以上总水头，m；卸料槽底坡的坡角取=18o初始计算断面速度系数，取0.95。用试算法求解上述方程：=0.997；检查：R=3位于3 6 (2.403 4.806)之间，符合溢洪道设计规范SL253-2000的3.5.2。本工程消力池类型采用等宽等距矩形下挖式消力池，根据溢洪道设计SL253-2000规范公式计算如下：(A.5.1-1)(A.5.1-2)(A.5.3-1)(A.5.3-2)(A.5.3-3)其中：d池深，m；液压跃沉度，可取=1.05；h2池临界水跃后的水深，m；Fr1弗劳德数；V1截面速度，m/s。ht消力池出口下游水深，m；Z消力池尾部出口水面下降，米；Q流量，m3/s。Q初始计算断面单宽流量，m3/(sm)；B消力池宽度消力池出口流速系数为0.95；L自由水跃长度T消力池底板厚度H排放时上下游水位差K1消力池底板计算系数，取0.175；Lp海曼长度，m；Qs消力池末端的单