水力分析及計算任務(wù)書和指導(dǎo)書

1、.WD.WD.WD.水力分析與計算課程設(shè)計任務(wù)書及指導(dǎo)書水工專業(yè)適用廣東水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院水利系水資源教研室二一六年十二月目 錄TOC o 1-1 h z uHYPERLINK l _Toc247688531第一局部水力分析與計算課程設(shè)計任務(wù)書2HYPERLINK l _Toc247688532第二局部 水力分析與計算課程設(shè)計指導(dǎo)書 PAGEREF _Toc247688532 h 5HYPERLINK l _Toc247688533第三局部水力分析與計算課程設(shè)計方案 PAGEREF _Toc247688533 h 7第一局部 水力分析與計算課程設(shè)計任務(wù)書一、目的 通過對某水庫工程的水力計算，

2、使學(xué)生對實際工程中的水力問題有較全面的了解，促使學(xué)生將所學(xué)的知識有機地聯(lián)系起來，進一步提高運用水力學(xué)知識去分析和解決實際問題的能力，為水工專業(yè)課和實踐能力的培養(yǎng)打下結(jié)實的根基。二、內(nèi)容 1、河岸溢洪道的水力計算； 2、輸水涵管的水力計算。三、水庫工程水力計算資料及任務(wù)資料某水庫是一宗以灌溉為主、結(jié)合防洪、發(fā)電的綜合利用工程。設(shè)帶平板閘門的寬頂堰開敞式河岸溢洪道。1.水庫設(shè)計洪水標準工程等別為等，永久性主要建筑物為3級，永久性擋水建筑物、泄水和輸水建筑物的洪水標準按50年洪水重現(xiàn)期設(shè)計，1000年洪水重現(xiàn)期校核。相應(yīng)設(shè)計洪水標準為：p= 2%設(shè)計洪水位為54.97米，泄量Q=251.40m3/s

3、；p=0.1%校核洪水位為57.31米，泄量Q=313.60 m3/s。正常水位為52.52米，泄量125.61 m3/s ；汛前限制水位51.52米；2.溢洪道的有關(guān)資料寬頂堰堰頂高程49.00米，堰的相對高度為P/H=0米；堰頂設(shè)兩扇平板閘門，溢洪道共設(shè)2孔，每孔凈寬 6.6米，閘孔高度為3.85m； 閘墩頭為圓形，墩厚1.4米；邊墩為半圓形,厚1.0m；混凝土糙率可取n=0.0120.015；堰后設(shè)陡坡段，泄洪閘陡坡寬14.60米，陡坡分二段，第一段長38.53米，i=0.258，第二段長17.55米，i=0.281；陡坡段邊墻高度要求比摻氣水深超高0.5米；溢洪道縱剖面簡圖及平面簡圖、

4、輸水涵管簡圖見附圖。3. 輸水涵管有關(guān)資料輸水涵管主管長147米，直徑1.50米；灌溉支管長80米，直徑1.00米；發(fā)電支管長47米，直徑0.80米。涵管進口底高程34.50米，出口底高程34.50米；灌溉支管出口高程27.50米，下游尾水位30.40米。 (糙率n=0.012)局部水頭損失系數(shù)： 進口攔污閘=0.693 進口 =0.50 彎管 =0.40 漸變段 =0.25 閘閥 =0.20 閘槽 =0.104.其他資料溢洪道下游河床高程為25.00米；水庫水位容積泄量關(guān)系見表1；溢洪道下泄流量下游水位關(guān)系見表2；起挑流量為Q=37.23m3/s；河道糙率n=0.033；下游河道巖石軟弱破碎

5、，沖刷坑系數(shù)k=1.6;水庫下游無防洪任務(wù)。閘門運用情況：洪水降臨，用閘門控制下泄流量等于進庫流量，保持汛前限制水位不變；當(dāng)閘門底提升到汛前限制水位51.52米時，閘門全開。表1 水庫水位容積泄量關(guān)系水 庫 (m)52535455565758庫容(萬立方米)2093231025352765300432403471泄量(m3/s)98.08151.02211.00252.44280.83306.04330.16表2 下泄流量下游水位關(guān)系泄量m3/s 2.6939.60171.64401.90水位m25.0027.3728.7830.38任務(wù)分析溢洪道水平段和陡坡段的水面曲線形式，考慮高速水流摻氣

6、所增加的水深，算出陡坡段邊墻高。邊墻高按設(shè)計洪水流量設(shè)計，校核洪水流量校核；繪制陡坡縱剖面上的水面曲線。繪制正常水位到汛前限制水位相對開度下泄流量的關(guān)系曲線；繪制汛前限制水位以上的水庫水位下泄流量的關(guān)系曲線。溢洪道下游挑流消能計算：水流銜接計算；挑距長度、沖刷坑深度、沖刷坑后坡計算。計算輸水涵管在不同水位下的過流量。要求編寫計算說明書。說明書要求條理清楚，字體工整；寫出采用的計算公式和各項系數(shù)等選用的原那么；計算成果要求有一個算例，其余可列成表格和繪制必要的計算工作曲線及工程簡圖。第二局部 水力分析與計算課程設(shè)計指導(dǎo)書任務(wù)1分析溢洪道水平段和陡坡段的水面曲線形式，考慮高速水流摻氣所增加的水深，

7、算出陡坡段邊墻高。邊墻高按設(shè)計洪水流量設(shè)計，校核洪水流量校核；繪制陡坡縱剖面上的水面曲線。引用資料見任務(wù)書計算原理一方法：先根據(jù)水面曲線的性質(zhì)判別各坡段水面曲線的型式，然后按50年一遇洪水流量。采用分段求和法計算各坡段水面曲線。在此根基上，考慮摻氣水深7m/s時設(shè)計陡坡段邊墻高比摻氣水深超高0.5m。再按千年一遇洪水校核，即計算出校核洪水流量通過時陡坡段的水面曲線，將各斷面水深與邊墻高比較，假設(shè)水深大于邊墻高，那么應(yīng)加高邊墻，假設(shè)水深均小于邊墻高，那么原設(shè)計合理。采用公式參考?水力計算手冊?或教材判別水面曲線型式：正常水深的試算： 矩形斷面臨界水深 ：計算過程：水面曲線分析水平段i=0判別水面

8、曲線型式先求閘下出流的收縮斷面水深，由于，故為閘孔出流由查?水力學(xué)?書得，單寬流量 ，對應(yīng)第二共軛水深)。假設(shè)水平段發(fā)生水躍，那么水躍長度Lj=6.9(，在實際工程上一般認為發(fā)生在閘門下游距離為0.51.0的斷面處，假設(shè)：水躍長度+237m/s時，需考慮摻氣水深，在此根基上來設(shè)計邊墻。寫出算例，其余各斷面計算結(jié)果列于表。摻氣水深：陡槽的邊墻高度：3.按校核洪水量校核邊墻高按千年一遇洪水泄流量Q=313.6m3/s計算出各坡段水面曲線，計算方法同前。2第一陡坡段i=0.258判別水面曲線型式推算水面曲線。3第二陡坡段i=0.281同上。4)摻氣水深計算同上。比較當(dāng)通過千年一遇洪水時，邊墻高是否滿

9、足要求，假設(shè)不滿足需重新設(shè)計。繪制陡坡段縱剖面水面曲線圖：按比例和制圖標準繪制在米格紙上。任務(wù)2：繪制正常水位至汛前限制水位相對開度下泄流量的關(guān)系曲線；繪制汛前限制水位以上的水庫水位下泄流量的關(guān)系曲線。一、引用資料見任務(wù)書二、計算原理一方法：先分析資料，正常高水位系指為滿足設(shè)計的興利要求，設(shè)計枯水年開場供水時應(yīng)蓄到的水位；汛前限制水位指水庫在汛前期允許興利蓄水的上限水位。繪制正常水位至汛前限制水位前限制水位相對開度下泄流量的關(guān)系曲線時，下泄流量由閘門控制，其值等于進庫流量，流量計算按閘孔出流考慮。而繪制汛前限制水位以上的水庫水位下泄流量的關(guān)系曲線時，閘門底提升到汛前限制水位51.52m時，閘門

10、全開, 閘孔高度為e=3.85m。由于設(shè)有胸墻，假設(shè)為堰流，胸墻對水流有局部約束，故要計算e/H判別是閘孔出流還是堰流，假設(shè)e/H0.65按閘孔出流計算，e/H0.65按堰流計算。二所用公式參考?水力計算手冊?或教材繪制 zQ關(guān)系曲線計算閘孔出流流量公式Q=其中 式中 Q閘孔出流流量(m3/s)流量系數(shù)b過水凈寬 (m)e閘門開度(m)H上游堰頂作用水頭m繪制ZQ關(guān)系曲線 閘孔出流流量公式Q= 堰流流量公式 其中 式中 淹沒系數(shù)側(cè)收縮系數(shù)邊墩形狀系數(shù)閘墩形狀系數(shù)m流量系數(shù) b每孔的凈寬mB過水凈寬mH0上游堰頂總水頭m計算過程繪制zQ關(guān)系曲線1zQ關(guān)系計算：當(dāng)=0.15，0.2,0.3,0.4

11、,0.5,0.6,0.65時，寫出算例，計算結(jié)果列表。Ze/HQ關(guān)系曲線計算表供參考ZHe/HQ=mmmmm3/s52.520.15520.1551.520.1552.520.2520.251.520.22. 繪制zQ關(guān)系曲線圖3.繪制ZQ關(guān)系曲線1閘孔出流ZQ關(guān)系曲線計算由于e/H0.65按閘孔出流計算，計算方法同上。閘孔出流ZQ關(guān)系曲線計算表供參考ZHe/HQ=mmmmm3/s5555.55757.312繪制閘孔出流ZQ關(guān)系曲線圖3堰流 ZQ關(guān)系曲線計算 寫出算例，其它水位對應(yīng)的泄流量列表計算。據(jù)以上結(jié)果可作堰流ZQ的關(guān)系曲線圖。任務(wù)3：溢洪道下游挑流消能計算：水流銜接計算、挑距長度、沖刷

12、坑深度、沖刷坑后坡計算。繪制沖刷坑縱圖。引用資料見任務(wù)書計算原理一方法：先繪制水庫水位泄量關(guān)系曲線圖和下泄流量下游水位關(guān)系曲線圖。再進展設(shè)計流量Q=251.4m3/s時的水流銜接形式計算，假設(shè)此時第二陡坡段末端水深視為收縮斷面水深對應(yīng)的第二共軛水深大于或等于下游水深時產(chǎn)生遠離式水躍或臨界水躍，要進展消能構(gòu)造水力計算，假設(shè)小于下游水深，產(chǎn)生淹沒式水躍，不需消能。假設(shè)要消能，采用底流式消能或挑流式消能措施。二所用公式參考?水力計算手冊?或教材水流銜接形式式計算：水躍方程，前已列；底流式消能或挑流式消能構(gòu)造水力計算公式見教材。假設(shè)要消能，采用底流式消能或挑流式消能措施。計算過程下游水流銜接計算由前面

13、的計算結(jié)果，查得Q=251.4m3/s時，末端段面水深h=hc，計算hc對應(yīng)的第二共軛水深，判斷是否要消能。2、挑流消能構(gòu)造水力計算寫出算例，并判斷沖刷坑是否會危及壩身安全。其他流量計算列表。注意：計算中，需知起挑流量為37.23m3/s313.6 m3/s各流量對應(yīng)的上游水位及下游水位，可在水庫水位泄量關(guān)系曲線與下泄流量下游水位關(guān)系曲線查找到相應(yīng)的上游水位及下游水位。總結(jié)得出結(jié)論，說明各流量對應(yīng)的沖刷坑后坡是否滿足i，假設(shè)滿足，不會危及壩身安全，挑流的消能設(shè)計合理。否那么重新設(shè)計。繪制沖刷坑縱剖面圖：按制圖標準繪制在米格紙上。3底流式消能水力計算可設(shè)計挖深式消力池或消力坎式消力池。參考教材。

14、任務(wù)4：計算輸水涵管在不同水位下的過流量。 一、引用資料見任務(wù)書二、計算原理一方法：分叉管路從主管起點至任一分叉管道的終點都可視為一條串聯(lián)管道，所以分叉管道的水力計算按串聯(lián)管道進展?？紤]最不利情況，將輸水涵管主管與最長灌溉支管長80米串聯(lián)，最長灌溉支管面積A等于發(fā)電支管與灌溉支管這兩條支管面積之和即=A，然后再由面積A算出其直徑d。由于管道局部變化地方全在輸水涵管主管段，故將局部水頭損失全考慮在主管段，然后將各管段沿程水損與主管段局部水頭損失疊加起來，灌溉支管出口處受到下游水位30.4m影響，按串聯(lián)管恒定淹沒出流流量公式可計算在不同水位下的過流量。水位計算范圍：35m57.31m。二所用公式參

15、考?水力計算手冊?或教材流量公式：式中上下游水位差，=z忽略mA出口斷面面積。m其中第i段管道沿程阻力系數(shù)。= ,C同前。、第i段管道的長度、直徑和橫斷面面積。三、計算過程：寫出算例，其余列表計算。 第三局部 水力分析與計算課程設(shè)計方案一、時間安排星期計 算 內(nèi) 容一布置綜合練習(xí)； 2、溢洪道上的水面線計算。二1、溢洪道上的水面線計算；2、溢洪道上的邊墻高計算。三1、水位相對開度下泄流量計算；2、庫水位下泄流量計算。四水流銜接計算、消能計算。五輸水涵管過流量計算說明：1每位同學(xué)要獨立完成計算；2一邊計算一邊編寫計算說明書，不另外安排時間；3實習(xí)周后的下一周周一交計算說明書。二、 基本要求 1、

16、學(xué)生在整個實習(xí)過程中，應(yīng)以安全第一，要遵守紀律，聽從指導(dǎo)教師的安排。在實習(xí)過程中要注意安全防范，不要擅自缺席或離校，要遵守學(xué)院的作息時間，嚴格遵守設(shè)計紀律，原那么上不得請假；班干部要協(xié)助教師維持好秩序，做好實習(xí)期間的日常管理工作。學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，應(yīng)積極、主動地獨立完成畢業(yè)設(shè)計所規(guī)定的全部任務(wù)。應(yīng)嚴格按照進度進展設(shè)計，不得無故拖延。2、編寫設(shè)計說明書：要求條理清楚，結(jié)論正確，寫出采用的計算公式和各項系數(shù)等選用的原那么，文字通順，字跡工整，用鋼筆撰寫或計算機打印；設(shè)計圖紙要求表達正確，圖面清晰，層次清楚，線條勻稱，字體工整。圖紙中應(yīng)注明圖名及比例；圖中文字一律用仿宋體書寫，圖中線條應(yīng)粗細主次清楚。計算成果列成表格和繪制必要的計算工作曲線和工程