虞江心墻土石壩水利樞紐設(shè)計(jì)計(jì)算書-資料下載頁
2025-07-29 08:13本頁面
【導(dǎo)讀】主要建筑物為2級，次要建筑物為3級，臨時建筑物為4級。永久建筑物洪水標(biāo)準(zhǔn)：正常運(yùn)用。采用以峰控制的同倍比放大法對典型洪水進(jìn)行放大，得出設(shè)計(jì)與校核洪水過程線。擬定幾組不同堰頂高程Ñ∩及孔口寬度B的方案。堰頂自由泄流公式可確定設(shè)計(jì)洪水和校核洪水情況下的起調(diào)流量Q起，由Q起開始，假定三條泄洪過程線，在洪水過程線上查出Q泄，并求出相應(yīng)的蓄水庫容V。根據(jù)庫容水位關(guān)系曲線可得相應(yīng)的庫水位H，由三組繪制的Q～H曲線與由繪制的Q～H曲線相交，所得交點(diǎn)即為所要求的下泄流量及相應(yīng)水位。e----最大風(fēng)壅水面高度，m；T——平均波周期，s；L——平均波長，m；設(shè)計(jì)波浪爬高值應(yīng)根據(jù)工程等級確定，2級壩采用累積頻率為1%的爬高值.
【正文】 = ,m 2 =又已知： 土塊BCDE的平衡式為：土體ADE的平衡式為：因?yàn)?，令 ，而則： 所以 工況選擇與穩(wěn)定計(jì)算成果穩(wěn)定計(jì)算中需選取不利工況和不利部位進(jìn)行穩(wěn)定計(jì)算，本設(shè)計(jì)中對上下游坡分別計(jì)算以下幾種工況下的安全系數(shù)：上游坡： 1）1/3壩高水深H = m ； 2） ； 3）下游坡： 4）設(shè)計(jì)洪水位 ； 5）計(jì)算以上幾種工況下的上下游壩坡的最小安全系數(shù)，計(jì)算成果見表51。 穩(wěn)定成果分析主要建筑物土壩的等級為Ⅱ級，查規(guī)范可知其壩坡抗滑穩(wěn)定的安全系數(shù)應(yīng)滿足以下條件：，非常運(yùn)用條件Ⅰ，非常運(yùn)用條件Ⅱ。表51 各種工況上下游壩坡穩(wěn)定計(jì)算成果部 位組合情況安全系數(shù)K最小安全系數(shù)Kmin 上 游坡（1）1/3壩高水深H=16m① ② ③ （2）死水位2796m① ② ③ （3）① ② ③ 下 游坡 （4）① ② ③ （5）① ② ③ 表51中各工況下的安全系數(shù)均滿足要求，且壩坡的穩(wěn)定安全系數(shù)偏大，就此而言，可考慮加陡壩坡以節(jié)省工程量。但鑒于進(jìn)行穩(wěn)定計(jì)算時所作的假設(shè)條件可能與實(shí)際不符等因素，故而不改變壩坡，維持原擬定剖面尺寸不變。南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)第六章 細(xì)部結(jié)構(gòu)計(jì)算反濾層的設(shè)計(jì)計(jì)算：反濾層的設(shè)計(jì)要滿足兩個條件：（1）濾土要求；（2）排水要求。防滲墻的反濾層：按照規(guī)范，被保護(hù)土是粘性土，%，在40%到85%之間。由濾土要求： （61）由排水要求： 4，且要滿足 （62）求出其上下包線如下表61：表61 上下包線表最大=====20最小=====4第一層反濾料從已經(jīng)探明的料場中可以選擇1下將大于20mm的粗料篩去即可。第一層反濾層與壩殼之間：=不滿足反濾要求，還需要設(shè)置二層反濾層。壩殼與棱體排水，以及地基與棱體排水之間的反濾層的設(shè)計(jì)反濾層所保護(hù)的為無粘性土，不均勻系數(shù)為=418，5mm的含量為46%40%，按規(guī)范要求取5mm以下的細(xì)顆粒（滿足5）的，作為計(jì)算粒徑。 第一層反濾層的級配： ； ，— ，取=5mm。在料場中沒有合適的土料可供使用，故需要人工配置。第七章 泄水建筑物的計(jì)算第七章 泄水建筑物的計(jì)算 隧洞的水力計(jì)算 進(jìn)口堰面曲線（以堰頂為坐標(biāo)原點(diǎn)）采用WES型堰面曲線,壩面鉛直，方程為：Xn = KHdn1y， （71） = （72）式中 Hd —— 定型設(shè)計(jì)水頭，按堰頂最大作用水頭Hmax的75%～95%計(jì)算； K，n ——與上游面有關(guān)的系數(shù)和指數(shù),當(dāng)壩面鉛直時,K=,n=1,850。Hd＝（）75%～95%＝～ 取Hd＝ = = 即： = 堰頂上游段采用橢圓曲線，其方程為： （73）其中：a ～，取a = , aHd =，a/b = + 3a= + =， b= ， bHd =。上游段橢圓曲線方程為： 隧洞的水力計(jì)算平洞底坡的確定：假定過水?dāng)嗝鏋槌情T洞型下部的矩形斷面，矩形斷面的水面寬與底寬相等，則hc 計(jì)算公式為：hc ===7需試算，經(jīng)試算得hc ＝=2=A= m2X= 7+82+2= mR= A/X==1/ = 其中： n —— ；C —— 謝才系數(shù). = 計(jì)算得到臨界坡降 = ,設(shè)計(jì)平洞底坡為陡坡，取底坡=。： （74）計(jì)算得： = = = 式中： T0——堰前總有效水頭； ——流速系數(shù)； ——反弧段最低點(diǎn)水深；經(jīng)過試算得： = 。水面曲線計(jì)算見表71。表7－1 分段求和法水面曲線計(jì)算表格 經(jīng)整理得出平洞段水面曲線，見表7－2表7－2 平洞段水面曲線l(m)h (m)由于隧洞泄流時流速較大，應(yīng)次必須考慮高速水流摻氣的影響。摻氣后的水深按以下公式計(jì)算： （75） （76）式中： V、R——為不計(jì)摻氣時斷面的平均流速和水力半徑；ha ——考慮摻氣后的水深。k——摻氣系數(shù)。按上式計(jì)算得摻氣后平洞段的水面曲線,成果見表7－3：表7－3 摻氣后水面曲線計(jì)算成果l(m)h (m) 出口消能計(jì)算 擴(kuò)散角為減小單寬流量，減輕下游沖刷，利于消能，隧洞出口采用擴(kuò)散段布置。為防止高速水流脫離邊壁而發(fā)生空蝕，擴(kuò)散角不宜過大。設(shè)計(jì)中采用以下公式來控制：tgθ≤ （77）Fr= = / =tgθ≤=1/()==, 取 5186。.式中： θ——擴(kuò)散角； Fr ——佛汝德數(shù)，F(xiàn)r = / ，、h為擴(kuò)散段起始斷面處流速和水深； K——經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，～,.最終確定擴(kuò)散角θ = 5186。 挑距計(jì)算挑距L可用下面公式估算公式： （78）式中： L——挑距（m），鼻坎末端至沖坑最深點(diǎn)的水平距離； ——坎頂水面流速（m/s），； ——鼻坎挑射角度； h1——坎頂平均水深h在鉛直方向投影，即h1 = hcos ； h2——坎頂至河床表面高差； g ——重力加速度。已知：遂洞出口斷面（摻氣）=計(jì)算示意圖如圖71：擴(kuò)散段長： 鼻坎頂寬： 單寬流量： 由伯努利方程把擴(kuò)散段起點(diǎn)的水流動能換算成靜水高度由前面可得：流速系數(shù)： 流能比： 所以 壩頂平均流速 挑距： 沖坑深度沖坑穩(wěn)定深度tr與水流沖刷能力和河床抗沖能力有關(guān)，采用以下估算公式： （79）則 式中：t —下游水位；H —上下游水位差； kr —沖刷坑系數(shù)。對于堅(jiān)硬巖石取kr =～；堅(jiān)硬但不完整巖石kr =～；軟弱破碎的巖石kr =～。設(shè)計(jì)中取kr =。計(jì)算得出最大沖刷坑深度為tr =。 計(jì)算結(jié)果分析L/tr = 安全挑距以確保沖坑不會危及建筑物的安全,～。本設(shè)計(jì)中沖坑離鼻坎邊界的挑距L =,L/tr =，滿足設(shè)計(jì)要求。
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