毕业设计土石坝1

湖南水利水电职业技术学院 铜钱坝枢纽及溢洪道设计

y?0.0956x1.85 其中： R1=0.5Hd=0.75m

R2=0.2Hd=0.3m R3=0.04Hd=0.06m L1=0.175Hd=0.26m L2=0.276Hd=0.41m L3=0.282Hd=0.42m

堰面曲线坐标表

X Y 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 9.5 0.0956 0.34 0.73 1.24 1.88 2.63 3.50 4.48 5.57 6.77 8.1 4.3.5 剖面衔接计算

①直线段和堰面曲线切点xc、yc确定。

对y?0.0956x1.85求导得，y'?0.177x0.85，直线段坡率为1：0.5，由

y'?0.177x0.85 ，可以得到xc=7.85,带入幂曲线方程得yc=4.32。

②反弧段半径的确定。

泄槽坡度为1：10，反弧半径按(3～6)h确定，R=9.84～19.08m， 取为13.4m其中h为校核洪水位闸门全开时反弧最低点的水深，初步计算可近似用堰下收缩断面的水深（控制水深）。

堰下收缩断面的水深计算公式为

H?q?2g(H0?h1cos?)

H:为其始点端面水深 ；

q:计算断面单宽流量； H0:计算断面渠底以上总水头；

θ:泄槽底板与水平面的夹角；

?:考虑从进口到计算起始断面之间沿程和局部阻力损失的流速系

数,取其值为0.95。

经过计算,溢流堰下游曲面与直线段的切点的坐标为x=7.85,y=4.32。该点

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的高程计算得595.1m,设计泄槽起始点的高程为590m,由试算计算出起始断面水深为1.32m,溢流堰与泄槽间采用反弧曲线连接是,反弧半径可以采用3到6倍水深,取反弧半径为6倍水深,经过计算，反弧半径为R=13.4m。由几何计算得反弧上端点与直线切点的高程为588m。

4.3.6溢流堰闸门闸墩设计

闸门设计:在溢洪道工作闸门的上游侧,设置检修闸门,两道闸门或闸门与拦污删的最小净距,应该满足混凝土强度与抗渗,启闭机布置与运行,闸门安装与维修条件等因素的要求,一般不宜少与1.5m.露顶闸门顶部应该有0.3到0.5m的超高.根据此情况,设计工作闸门为露顶式钢闸门,布置在溢流堰顶,考虑闸墩强度等因素由于该枢纽是3级等别,溢洪道有设计为三孔出流,闸门比较小,门槽形式选I型,设计门槽宽1m,门槽深度取0.5m,所以闸门宽度为5m. 安全超高取0.5m,检修门高为4.7m,工作门高为5.4m,工作闸门与检修闸门之间距离,依照规范设计为2m,布置3个工作门槽,3个工作门,3个检修门槽,一个检修门,检修门布置成可移动形式,检修闸门布置在溢流堰顶,工作闸门布置在检修门后2m,两道闸门之间中线设计与大坝轴线重合。

闸门两个边墩延伸往上下游，上游延伸成为进水渠的导水墙,下游延伸为泄槽的边墙.中间设计两个闸墩.中间两个闸墩设计最大厚度为3m,设计工作门槽的部位厚度为2m,向下游延伸长度,设计为25.2m,向上游延伸设计为距离坝轴线20m,与导水墙一致.边墩向上游延伸为导水墙,长度布置也与坝轴线距离20m.向下游延伸成为泄槽的边墙.厚度都取2m。

4.4泄槽形式及水力计算

4.4.1槽的形式及水面曲线设计

泄槽设计为矩形槽,设计泄槽纵坡坡度要大与临界坡度ik.

q2ik?2khkckRk

其中hk?3

?q211,Ck?Rk6 gn42

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q:泄槽的单宽流量(m3/s); ?:动能修正系数,可以近似取1; g:重力加速度(m/s2);

Rk:相应临界水深是的水力半径(m); n:糙率.

由于溢洪道布置在坝肩,开挖较大,所以岩质较好,采用混凝土浇筑衬砌泄槽边墙,边墙以上采用混凝土喷浆防护边坡,高边坡稳定采用锚杆锚索防护.由于临界水深hk=2.12m,考虑综合因素,设计泄槽边墙高4m.厚度为2m,采用木模节省材料,所以取糙率为n=0.015.最大下泄流量取校核水位是607.51m,泄槽总宽为17米,经过计算:单宽流量q=15.7m3/s,临界水深hk=1.22m.该水深下的水力半径

Rk=1.21;谢才系数Ck=67.4;临界坡度ik=0.03.纵坡坡度要大于临界坡度.取坡

度I=0.05>ik=0.03.

泄槽水面曲线计算:,水面曲线计算按逐段试算法. ?S?EsEsd?Esu?i?ji?j?

Q2 j?2

K K?ACR Esd:下游断面比能; Esu:上游断面比能;

j:平均水力坡度; R:平均水力半径; :平均谢才系数.

C经过计算水面曲线数据：

起始坡度为0.05的泄槽的水面曲线.由于地形要求,要进行一次变坡.由缓坡变陡坡.泄槽纵向坡度有缓坡变陡坡的连接曲线可以采用抛物线形式连接.抛物线方程按公式计算：

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x2y?xtan??k(4H0cos2?)

x,y:抛物线的横纵坐标,以上段泄槽末端衔接点为原点o;?为上段的

坡角;

k:系数,对于重要工程落差大的,可以取k=1.5,对于落差小的可以取

k=1.1-1.3;

H0:抛物线起始断面的比能;其中H0按照公式计算 H0?h??v22g

h:抛物线起始断面的水深; v:抛物线起始断面的平均流速,m/s;

?:动能修正系数,可以近似取1.0

计算得抛物线起始点的高程为595.1m，水深为2.1m，流速为14.21m/s。泄槽陡坡的坡度估算:经过计算,考虑综合因素,初步取挑坎高程为409米，计算结果陡坡坡度为0.568,取0.57，泄槽陡坡水面曲线。

经过计算最后泄槽末端接挑坎的地方,速度为23.54 m/s,

4.4.2 泄槽弯道设计

根据地形需要,单宽流量比较小,而渠宽较宽,不设置缩小段,结合地形,弯道设计在坝址坝轴线下游25m处,参考已建工程横棉工程,弯道半径要大于5倍渠底宽,设计弯道半径为rc=120m.取弯道角度为40度.由几何计算得出泄槽起始段距离坝轴线为11.21m.起始段部分水深为1.42m.能量平衡方程试算法,求得水深为1.35m是距离为18.21m,所以与坝轴线相距25m的地方就是水深1.35m处开始布置弯道,由试算法求得流速为13.42 m/s.由于布置弯道,泄槽水面发生变化,惯性和离心力使水面一侧高一侧低.所以弯道宜布置在水流比较平缓均匀的坡度比较缓的地方.急流弯道横向水面高差h,按公式计算：

v2B ?h?kgrc

h:有弯道离心力及急流冲击波共同作用形成的外墙水面与中心先水面的高差;

k:超高系数

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