水工建筑物课程设计 完整版 - 图文

W1W1 ?ctg(????)?ctg(???)?(1?)tg(???????)?0W2W2??tg?1(tg?1??kc?1tg?2)，???tg(?kc?1tg?3)，???tg(?)kc。

查设计资料砂土抗剪强度指标?1??2??3?30? ，由于设计原始资料中无相关数据，在此也无法提供实验数据，故假设?????，????，?????，?1???2???3??13?，代入上述方程得

kc=2.5>kcmin=1.35（2级水工建筑物正常运用情况下）

， 从以上分析可知该假想滑动面是稳定的。

215

W1W=1。 23.91 溢洪道设计给出了两种方案，设计时根据实际情况任选其一。

4 溢洪道设计（方案一）

4.1 溢洪道路线选择和平面位置的确定

根据本工程地形地质条件，选择正槽式溢洪道，引水渠末端设置圆形渐变段，泄槽不设收缩、弯曲段和扩散段，尾水渠设护坦。成直线布置在右岸的天然垭口，如地形地质平面图所示。

4.2 溢洪道基本数据

由于没有做调洪演算，初步拟定溢洪道水力计算成果见表4.1。

计算情况 设计 校核 位只是初步拟定的。

表4.1 溢洪道水力计算成果 上游水位（m） 下泄最大流量(m3/s) 相应的下游水位(m) 113.10 1340 74.30 113.50 1660 75.00 其中：设计洪水位取与正常蓄水位相同，而校核洪水的最大下泄流量和相应的下游水

4.3 工程布置

4.3.1引水渠

引水渠的作用是将水流平顺的引至溢流堰前。为提高泄洪能力，渠内流速v<4m/s。渠底宽度大于堰宽，渠底末端高程与控制堰顶高程相同，取为107.50m。

引水渠断面尺寸的拟定，具体计算结果和过程见表4.2。

表4.2 引水渠断面尺寸计算成果（假定设计流速v=3m/s） 计算情况 上游水位（m） 下泄最大流量 Q (m3/s) 水深H（m） 边坡坡率m 底宽B(m) 设计 113.10 1340 5.60 1.5 71.0 校核 113.50 1660 6.00 1.5 83.2 计算公式：Q=vA，A=(B+mH)H，假设v=3m/s。 由计算可以拟定引水渠底宽B=90m.

引水渠与控制堰之间设渐变段，采用圆弧连接，圆弧半径R=10m，圆弧的圆心角为90°；引水渠前段采用梯形断面，边坡采用1：1.5；底坡均为1：10的逆坡。最后引水渠总长L=65m。

4.3.2 控制段

216

其作用是控制泄洪能力。本工程是以灌溉发电为主的中型工程，采用平面钢闸门控制。溢洪道轴线处岩石破碎，深达60m的钻探岩芯获得率约为20%，岩石裂隙十分发育，因宽顶堰堰矮，荷载小，经比较选用无坎宽顶堰，断面为矩形，顶部高程为107.50m，堰厚d拟取30m (2.5H

表4.3 溢洪道控制段宽顶堰堰宽计算（忽略行进流速水头v2/2g?32/2?9.8?0.459m）

计算上游水位 泄量 堰上水头 流量系数 控制堰宽 3(m) Q (m/s) H0 (m) nb(m) 情况 m′ 设计 113.10 1340 5.60 0.385 59.3 校核 113.50 1660 6.00 0.385 66.3 式中：控制堰宽 nb?Q 32m?2gH0根据计算结果，取控制堰取nb=70m，孔口数n=7，则单孔宽10m。

闸门尺寸：取10m×6.5m（宽×高），宽高比为10/6.5=1.54,满足按规范规定的（1.5～2.0）。 中墩宽取3.0m，边墩宽取1.0m，闸室宽度B=7×10+2×1.0+6×3.0=90m。 闸墩尺寸自选绘制简图。 4.3.3 泄槽

泄槽是宣泄过堰洪水的，槽底布置在基岩上，断面必须为挖方，且要工程量最小，坡面不能太陡。由地形地质平面图上量得堰顶到下游74.30m高程处的水平距离为120m，高差为33.20m，故从堰顶到下游水面连一直线，直线的斜率大约等于0.25。

因为堰顶到下游水面的水平距离不大，只有120m左右，考虑到泄槽设计、施工的方便和简单，以及水流的流态等各种因素，泄槽采用等宽，同一坡率布置。初步拟定泄槽坡率i=1/4，矩形断面，宽b=90m，长l?1?42?33.2?137m。

4.3.4 出口消能

溢洪道出口段为冲沟，岩石比较坚硬，离大坝较远，可以采用挑流消能，水流冲刷不会危及大坝安全。但如果大坝下游（溢洪道出口）的假想逆断层存在的话，还需对该断层进行处理，以防止溢洪道出口冲坑太深而危及大坝安全。

4.3.5 尾水渠

其作用是将消能后的水流较平稳的泄入原河道，同时为了防止小流量产生贴流、淘刷鼻坎，鼻坎下游设置长L=50m的护袒。

4.4溢洪道水力计算

4.4.1引水渠流速计算

其具体计算见溢洪道工程布置中的引水渠，设计洪水位和校核洪水位时均取v=3m/s，而实际的引水渠底宽大于计算所需要的宽度，而且因为渠底是逆坡，其高程都比107.50m要低，所以引水渠实际的流速均比3m/s要小，均能满足要求。

217

4.4.2控制堰最大泄流能力的验算

计算所需闸门总净宽为66.30m(校核洪水时),实际取为70m（7孔 10m×6.5m），而整个闸室宽90m，从定性分析可知满足最大泄流量的要求。

4.4.3泄槽水面线的计算 1）基本公式

hk=3q2g，q=QB，ik=116gckAkC=Rk ，，，R=A=bhkkkk2nCkBkck式中：hk——临界水深，m； Q——槽内泄量，m3/s； q——单宽流量， m3/（s·m）；

ik——临界坡降；

B——泄槽首段宽度，m； g——重力加速度，m/s2；

Bk——相应临界水深的水面宽，m；

、湿周（m）、水力半径（m）、Ak、ck、Rk、Ck——临界水深时对应的过水断面积（m2）谢才系数。

v2av12av22，j=2，E1+iL=E2+hf，E1=+h1，E2=+h2 hCR2g2gv=q式中：E1——1-1断面的比能，m；

E2——2-2断面的比能，m；

h1、h2——1-1及2-2断面水深，m；

hf——沿程水头损失，m；

v1、v2——1-1及2-2断面的平均流速，m/s；

L——断面间的长度，m；

iL——1-1及2-2断面的底部高程差，m；

n——泄槽糙率，底板是混凝土衬砌石，侧壁为干砌石，取n=0.030。 2）临界水深hk和临界坡降ik的计算见表4.4。

表4.4 临界水深hk和临界坡降ik计算结果 计算情况 设计水位 校核水位 i=14Q Bk qk hk Ak ck Rk n Ck ik 1340 90 14.89 2.828 254.53 95.656 2.661 0.030 39.24 0.00676 1660 90 18.44 3.262 293.59 96.524 3.042 0.030 40.12 0.00653 =0.25>ik，故泄槽段属急流，槽内形成bⅡ型降水曲线，属明渠非均匀流计算。

3）溢洪道泄槽正常水深计算 计算结果见表4.5

218