【《S水电站挡泄水建筑物闸坝设计计算案例》2800字】

S水电站挡泄水建筑物闸坝设计计算案例目录TOC\o"1-3"\h\u28294S水电站挡泄水建筑物闸坝设计计算案例 1126601.1泄水方式确定及设计流量 1270991.1.1.泄水方式选择 1200321.1.2设计流量的确定 112081.2闸坝设计 3207471.2.1孔口设计 332791.2.2消能防冲设计 6264901.2.3溢流坝剖面设计 874331.2.4溢流堰上部结构设计 101.1泄水方式确定及设计流量1.1.1.泄水方式选择该项目使用闸坝和泄冲闸综合泄洪方式。（1）本项目选择开敞溢流式有闸门的溢流孔。（2）泄冲闸要排沙还要确保悬移质泥沙无法进入电站进水口，应让闸坝孔高于泄冲闸的高程，使用平底板闸门1.1.2设计流量的确定按照洪水标准，得出设计工况频率设计值2％，入库洪峰流量1710m3/s，对应下游水位为2003.39m;校核工况频率设计值0.2%，入库洪峰流量2570m3/s,对应下游水位为2001.90m。入库流量用于发电，溢流，泄流三部分，闸坝和泄冲闸可按设计和校核洪水位流量来设计。坝体的各部分的设计流量可计算得出。设计闸坝和泄冲闸尺寸先拟定确定闸室总净宽LQ泄QH0为计入行进水头在内的堰顶水头，m；由泥沙淤积高程得出拟定的闸坝堰顶高程为2005.00m。电站进水口高程为2001.00m，照顾到泄冲闸所处高程，选择泄冲闸底板高程为1997.50m。σ,ε,m分别为淹没系数、侧收缩系数和流量系数，取σ=1,ε=0.95,由闸室总净宽，可确定闸坝为3孔，净宽为11m，泄冲闸为1孔，净宽为10m确定设计流量对于闸坝，采用堰流公式计算流量因堰顶高程高于下游水位，属自由出流，淹没系数σ=1取ε=0.95,m=0.502;两种情况下下泄流量流量见表4-1对于泄冲闸，取σ=1,ε=0.95,根据泄冲闸和闸坝的泄流能力，设计洪水位下闸坝的设计流量880m3/s，泄冲闸的设计流量743m3/s；闸坝在校核洪水位流量1498m3/s，泄冲闸设计流量为957m3/s。1.2闸坝设计1.2.1孔口设计（1）泄水方式为开敞式孔口泄流。（2）设计流量确定；闸坝在设计情况下的设计流量为880m3/s校核情况下设计流量1498m3/s。（3）孔口净宽计算结果见表4-3：依据上表计算结果，取闸坝孔口净宽为33米。该工程取每孔宽度为11m，则孔数为3（便于消能，n取单数）。（4）闸墩形式形状：上游端为半圆形，下游端为圆弧曲线。厚度：设中墩的厚为3.5m，边墩的厚为2.5m。（5）闸坝孔口总长度B0B式中：n—孔数，b—孔口净宽，d—中墩厚度，t—边墩厚度；可得B（6）堰顶高程可使用堰流公式计算堰上水头，Q=σεmB则取堰顶高程2005.1m。（7）闸门高度门高=正常蓄水位-堰顶高程+超高（0.1～0.2）=2010.5-2005.1+0.2=5.6m按规范取门高6m。（8）定型设计水头堰上最大水头故2012.8-2005.1=7.7m定型设计水头Hs为：Hs=(75%规范规定：校核洪水位下闸门全开时，出现的负压不得超过3-6m水柱。定型设计水头Hs的选择与堰面可能出现的最大负压，可参考表3-5决定取Hs=6.5m,则Hs/Hmax=6.5/7.7=0.844（9）泄流能力校核已知n、b、堰上水头，先计算ε,m.，后堰流公式计算Q'侧收缩系数常用经验公式为：式中：n为溢流孔数，b为每孔宽度，ξ0为闸墩系数（见表4-6），ξk为代入数据得设计情况下ε=0.947当堰顶水头H=Hs时，流量系数ms=0.502；当H≠Hs时，可得设计情况下m=0.491，校核情况下m泄流能力校核结果见表4-9：可知孔口泄流能力满足要求。1.2.2消能防冲设计结合本工程，面流消能适用于中小型建筑物下游水深较大且变幅较小的情况，所以本项目选择面流消能。（1）判断面流产生根据坎高a=0，可得底流衔接时跃后水深hcn（计算结果见表4-10），若下游水深ht≤由表得ht大于h（2）确定坎高a形成自由面流的界限坎高计算式为：a式中：hokp—临界水头增值；h1−坎上水深；查得h1A=2Fr12t2=α+h形成淹没面流流态的界限坎高计算式a计算A值时t2（3）计算各级流量下的amin由θ=0°，可由《水力计算手册》图4-4-2查得,查询结果见表4-13：（4）按设计要求确定坎台高度若按自由面流至淹没面流区间设计，则a值按0.93a1≥a＞a4,a＞amin范围选择，其中：a1取最小值，a4取最大值，amin取最小值。即：0.93×8.5≥a＞9.3,a＞0，故取不到合适的值。若按淹没面流区间设计，则a值按a≤0.95a4,a＞amin范围选择。即：a≤0.95×9.3=8.8,a＞0。结合本项目施工情况，选取坎高a=8m。（5）对坎高a流态复核按淹没面流区间设计时应满足1.05ht4⩽hk<ht5nht4=aht5代入数据得：设计情况下，ht4=12.72m，校核情况下：ht4=14.61m，由数据得，设计和校核水位情况下均满足1.05ht4≤ht＜ht5故在坎高a=8m，挑角θ=0°-10°（取θ=10°）时，能满足面流消能的条件，面流消能设计区间为淹没面流区间。（6）坎长L确定坝面倾角φc>351.2.3溢流坝剖面设计（1）顶部曲线段溢流坝顶曲线一般采用WES曲线，上游曲线采取三弧曲线（如图4-1），对于下游，当坝体上游面铅直时，计算式为x1.85式中：Hd取Hd（2）反弧段反弧半径：R=(4∼10)h，代入得：R=(4∼10)×2.4=9.6∼24（3）中间直线段中间直线段与顶部曲线和下部反弧段相切，坡度与非溢流坝段的下游坡度相同。图4-1 溢流堰上游段曲线图（4）剖面设计溢流重力坝剖面要与其邻近的非溢流重力坝的基本剖面相适应，对于有鼻坎的溢流坝，鼻坎超出基本三角形以外。拟定溢流坝面的剖面如图4-2:图4-2 溢流坝段剖面图1.2.4溢流堰上部结构设计（1）闸门布置工作闸门位于溢流坝顶点偏下游处，检修闸门位于工作闸门前面，两闸门之间的净距离为2m。（2）闸墩闸墩采用半圆形墩头，流线形墩尾，墩高8.5m。本项目采用平面闸门，工作门槽深1m,宽1m，检修门槽为0.5m图4-3 闸墩尺寸图（单位：m）（