【《某水库除险加固工程的溢洪道除险加固计算案例》2600字】

某水库除险加固工程的溢洪道除险加固计算案例1.1溢洪道现状该水库的溢洪道是水库刚开始修建的时期一起修建的，该溢洪道的类型属于武闸门的宽顶堰，现在的基本情况是堰顶高程19.20m，堰宽5.9m，坎高1.09m，在控制段曾经修建有一座交通桥不过现在已经倒掉了，已经不能正常使用了。对溢洪道的管理和使用造成了极大的麻烦。泄槽段是直接开挖的土渠由于多年的使用其已经不能承担原有的泄流任务了，现在土渠堵塞极为严重由于淤积的污物没有及时处理，而且在有的段土体倒塌严重影响泄洪对下游安全造成了极大的隐患。而且在溢洪道出口地方没有设置消力池。1.2除险加固设计1.2.1设计方案根据溢洪道目前存在的情况，本次加固包括以下内容：1、重建2m长，底板为400mm厚的C20素混凝土进口段；2、拆除紧邻进口段与控制段处的涵管，并清除底部淤积杂物达到相关规范要求，新建开敞式宽顶堰，堰顶高程18.00m，堰宽和堰厚均为6m，底板结构为400mm厚C25钢筋混凝土，下垫100mm厚C10素砼垫层；控制段顶部新建便桥一座，桥宽3.5m，净跨6.0m用于连接两侧道路，并在两侧新建C25砼挡墙及C25钢筋砼桥台；3、堰后接170m长泄槽，坡比1:100，每10m设一沉降缝，以三油二毡填缝，底板为300mm厚C25钢筋混凝土，下垫100mm厚C10素砼垫层，边墙采用M7.5浆砌石；4、新设消能防冲设施，采用底流消能的方式，新建9.4m长，400mm厚C25钢筋混凝土消力池，池深0.5m，并新建7m长M7.5浆砌石海漫，将消能后的水流与后面渠道平顺衔接，边墙采用M7.5浆砌石；溢洪道采用开敞式宽顶堰，净宽6.0m，设计堰顶高程18.00m，加固后全长194.4m，其中进口段2m，控制段6m，泄槽段170m，消力池长9.4m，池深0.5m，后接7m长浆砌石海漫，边墙采用M7.5浆砌石。1.2.2设计计算一、溢洪道水面线计算溢洪道水面线主要计算50年一遇校核洪水工况下的水面线，相应库水位为18.53m，最大下泄流量为3.28m3/s。1.2.3流态判别根据《溢洪道设计规范》(SL253-2018)，临界底坡ik按下式计算：式中：q－单宽流量，m3/(s.m)；－动能修正系数，可近似的取1.05；g－重力加速度，m/s2；Rk－相应临界水深的水力半径，m；hk－临界水深，m；n－糙率，取n=0.020。Ck－谢才系数（m0.5/s）ik－临界底坡。根据选定的参数和计算方法，得出相关数值如下：q=hRCi由上计算结果可知，溢洪道底坡均大于临界底坡，因此溢洪道均为陡坡，水流形态均为急流，即加僻水库溢洪道宣泄50年一遇校核洪水时，溢洪道内水流形态均为急流。1.2.4水面线计算（1）、基本资料高程：根据测量资料采用黄海高程系统。断面：溢洪道除险加固后，桩号0+000～0+002段为进口水平段，桩号0+000～0+008为控制段水位近似于库水位相同；桩号0+178～0+194.4段为消力池及海漫。因此，本次仅计算桩号0+002～0+178段水面线即可，共取9个计算断面，桩号从上游至下游依次为0+002、0+021、0+040、0+59、0+78、0+098、0+118、0+138、0+158、0+178。糙率：参考规范本水库溢洪道糙率取0.020。流量：本次溢洪道流量取p=2%校核洪水对应的最大下泄流量，即Q=3.28m3/s。（2）、起推水位取断面桩号0+002处为起始计算断面，本次设计近似取起始计算断面处水深为临界水深hk=0.31m，则起推水位为Z0=18.00+0.31=18.31m。（3）、计算方法①根据《溢洪道设计规范》，按陡槽段水面线采用下式进行计算：式中：—分段长度；h1、h2—分段始、末断面水深；v1、v2—分段始、末断面平均流速；α1、α2—流速分布不均匀系数取1.05；θ—泄槽底坡角度；i—泄槽底坡为0.01；—分段内平均摩阻坡降；n—泄槽槽身糙率系数；—分段平均流速，=(v1+v2)／2；—分段平均水力半径，=(R1+R2)／2。当溢洪道水流满足条件Fr>2时，按照《溢洪道设计规范》（SL253—2018）应考虑水流掺气的影响，掺气水深按下式计算：式中：h—泄槽计算断面的水深；hb—泄槽计算断面掺气后的水深；v—不掺气情况下泄槽计算面的流速，m／s；ζ—修正系数，取1.4。6.4计算结果根据选定的参数和计算方法，计算得出加僻水库宣泄设计洪水时，溢洪道水面线成果见表断面h

(m)b

(m)m1m2A

(m2)Pω

(m)R

(m)R1/6

(m)nC

(m)(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)(11)10.31000000006001.86006.6200.2810.8090.0221.44920.27810000006001.66866.5560.2550.7960.0220.080330.27510000006001.65066.5500.2520.7950.0219.947840.27450000006001.64706.5490.2510.7940.0219.921250.27445500006001.64676.5490.2510.7940.0219.919260.27444800006001.64676.5490.2510.7940.0219.918970.27444700006001.64676.5490.2510.7940.0219.918980.27444686006001.64676.5490.2510.7940.0219.918990.27444684006001.64676.5490.2510.7940.0219.9189100.27444683686001.64676.5490.2510.7940.0219.9189ν

(m/s)αν2

2g

(m)J均i-J均△s

(m)∑△s

(m)里程

（m）(12)(13)(19)(20)(21)(22)(23)61.7630.1660+221.9660.2070.008070.0019320.75020.7500+2121191.9870.2110.009750.0002518.17538.9260+4040191.9910.2120.009960.0000422.24161.1670+5959191.9920.2120.010000.0000019.21980.3860+7878191.9920.2120.010000.0000019.658100.0440+9898201.9920.2120.010000.0000019.736119.7800+118118201.9920.2120.010000.0000019.592139.3720+138138201.9920.2120.010000.0000019.277158.6490+158158201.9920.2120.010000.0000021.080179.7290+17817820掺气后水深（m）安全超高（m）边墙高H

（m）水位边墙高程0.3180.5000.81818.31818.8180.2860.5000.78618.0647518.564750.2830.5000.78317.7387518.238750.2820.5000.78217.4151517.915150.2820.5000.78217.0921117.592110.2820.5000.78216.752117.25210.2820.5000.78216.412116.91210.2820.5000.78216.072116.57210.2820.5000.78215.732116.23210.2820.5000.78215.392115.8921根据选定的参数和计算方法，计算得出加僻水库宣泄校核洪水时，溢洪道水面线成果见表断面h

(m)b

(m)m1m2A

(m2)Pω

(m)R

(m)R1/6

(m)nC

(m)(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)(11)10.45000000006002.70006.9000.3910.8550.0226.749320.37590000006002.25546.7520.3340.8330.0224.071730.36150000006002.16906.7230.3230.8280.0223.519840.35745000006002.14476.7150.3190.8270.0223.362650.35619000006002.13716.7120.3180.8260.0223.313560.35579000006002.13476.7120.3180.8260.0223.297970.35568200006002.13416.7110.3180.8260.0223.293780.35564650006002.13396.7110.3180.8260.0223.292390.35563650006002.13386.7110.3180.8260.0223.2919100.35563450006002.13386.7110.3180.8260.0223.2918ν

(m/s)αν2

2g

(m)J均i-J均△s

(m)∑△s

(m)里程

（m）(12)(13)(19)(20)(21)(22)(23)61.8410.1810+222.2040.2600.006350.0036521.29221.2920+2121192.2910.2810.008920.0010819.44640.7380+4040192.3170.2870.009660.0003418.92059.6580+5959192.3260.2890.009890.0001119.15378.8110+7878192.3280.2900.009970.0000320.25999.0700+9898202.3290.2900.009990.0000119.002118.0720+118118202.3290.2900.010000.0000020.712138.7840+138138202.3290.2900.010000.0000021.950160.7340+158158202.3290.2900.010000.0000016.166176.9000+17817820掺气后水深（m）安全超高（m）边墙高H

（m）水位边墙高程0.4620.5000.96218.31818.8180.3870.5000.88718.166518.66650.3730.5000.87317.829118.32910.3690.5000.86917.5020518.002050.3680.5000.86817.1777917.677790.3670.5000.86716.8373917.337390.3670.5000.86716.4972816.997280.3670.5000.86716.1572416.657240.3670.5000.86715.8172316.317230.3670.5000.86715.4772315.97723由以上计算结果可知，本次除险加固溢洪道侧墙设计高程满足要求，故溢洪道设计方案合理。1.3消能计算本次加固设计消能工采用底流式消能防冲，根据《溢洪道设计规范》，建筑物消能防冲型式采用下挖式消力池，按50年一遇设计，P=2%洪水对应的最大下泄流量为4.97m3/s，上游库水位为18.53m。1、自由水跃跃后共轭水深h2按下式计算：式中：