开篇:润墨网以专业的文秘视角,为您筛选了一篇巨龙湖水库溢洪道水力计算的探讨范文,如需获取更多写作素材,在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享!
摘要:溢洪道的设计和布置合理与否,不仅直接影响到水库的安全,而且关系到整个工程造价。水库中的溢洪道约占水库枢纽工程造价的25%~30%,因此,熟悉掌握溢洪道设计的主要内容是至关重要的,本文结合巨龙湖水库除险加固工程设计,对溢洪道加固设计中水力计算进行分析,供同类工程参考。
关键词:水库; 溢洪道; 设计; 探讨
1 工程概况
巨龙湖水库位于二道河左侧支流混沌河上,是一座以辽河水系养息牧河支流二道河为水源的中型引水水库。水库坝址位于阜新市彰武县后新秋镇境内,距彰武县城40公里,地理坐标东经122°45′,北纬47°36′。引水枢纽工程位于二道河中游民家屯北。水库主要由大坝、溢洪道以及输水洞等建筑物组成。其中溢洪道位于大坝左端0+100处,为开敞式宽顶堰。溢洪道为单孔,净宽3.5m,堰顶高程为132.45m。
2 溢洪道工程现状
巨龙湖水库溢洪道位于主坝左端0+100处,为开敞式宽顶堰。溢洪道为单孔,净宽3.5m,堰顶高程为132.45m。现状溢洪道主要包括以下四部分:进口段、闸室段、陡槽段及消能段。
2.1进口段
进口段为渐变矩形断面,全长5.0m,宽度由5.1m渐缩到3.5m。梯形断面顶宽0.20m,底宽0.40m。底板和边墙为钢筋混凝土整体结构,边墙高0.7m~2.85m。
2.2闸室段
闸室段为矩形断面,长6.5m,净宽3.5m。底板、边墩为钢筋混凝土结构,底板厚0.70m,边墩高2.85m,厚0.60m。设有工作桥、交通桥、钢闸门及启闭设备。
2.3陡槽段
陡槽底板和侧墙为钢筋混凝土整体结构,矩形断面,宽3.5m,比降为1:7.5,全长15m,墙高2.8m~2.1m。
2.4消能段
消能段由消力池及石笼海漫组成,消力池全长15m,宽3.5m,矩形断面。底板和侧墙均为钢筋混凝土结构,池深0.30m,墙高2.1m,出口设沉箱基础,为钢筋混凝土结构,断面尺寸为4.3(长)×1.5(宽)×3.0m(深)。消力池出口高程130.8m。
3 溢洪道工程存在的问题
(1)溢洪道进口段破坏严重,侧墙混凝土脱落,强度不满足规范要求,伸缩缝开裂,底板破碎。
(2)陡槽侧墙倾斜,混凝土脱落。
(3)消力池消能防冲不满足要求。
(4)溢洪道尾水渠已淤平,泄洪时漫滩,回水淘刷坝脚。
本次设计为溢洪道拆除重建。
4 溢洪道加固设计方案
(1)进口段全部拆除重建,设计长5m,宽由5m渐缩至3.5m。
(2)闸室段全部拆除重建,拟定新建δ=8.5m、P=1m、b=3.5m宽顶堰,并在闸室上新建一启闭房。
(3)陡槽段全部拆除重建。经复核原陡槽尺寸不满足泄流要求,新建陡槽尺寸为底宽为3.5m,长17m,陡坡坡比为1:5.96。
(4)消能段拆除重建。经复核原消力池不满足消能要求,新建消力池底宽为3.5m,池长10m;海漫段长15m,宽由3.5m渐扩至6.7m。消能标准为20年一遇。
(5)进口至消力池出口段是底板与边墙为整体式的钢筋混凝土结构。
(6)溢洪道基础需碾压夯实以达到承载力要求。
5溢洪道陡槽段不同频率的水面线计算
(1)采用式 ( )求出陡槽起点水深,作为起点控制断面水深。
(2)采用式 计算临界坡判断陡槽流态
(3)陡槽水面线计算
水面线根据能量方程,用分段求和法计算。
6陡槽段水流掺气水深计算
计算公式:
式中:h、hb―泄槽计算断面的水深及掺气后的水深,m;
V ―不掺气情况下泄槽计算断面的流速,m/s;
ζ ―修正系数,可取1.0~1.4s/m,本工程取1.2 s/m;
(1)陡槽起始端掺气水深
P=5%h=1.145v=3.27
P=1%h=1.362v=3.567
(2)陡槽末端掺气水深
P=5%h=0.449 v=8.336
P=1%h=0.564v=8.612
7 消力池水力计算
消力池洪水设计标准为20年一遇,设计流量为13.1m3/s 。
(1)跃前收缩水深h1
式中:E0―以消力池底为基准面的泄水建筑物上游总水头
q ―收缩断面处的单宽流量,q=3.743 m3/s
―流速系数,取
经试算得:h1=0.494m
(2)跃后水深h2
式中:Fr1―收缩断面弗劳德数;
h1―收缩断面水深,m;
v1―收缩断面流速,v1=0.577 m/s;
经计算得:Fr1=3.442h2=2.17m
(3)消力池长计算
水跃长度Lj:
当1.7<Fr1≤9.0时
Lj/h1=9.5(Fr1-1)
式中:Lj―水跃长度,m;
Fr1―收缩断面弗劳德数
经计算得:Lj=11.459m
消力池长度Lk:
Lk=0.8Lj=0.8×11.459=9.167m
消力池长度取10m
(4)消力池深d
假设消力池深d1=0.8m
式中:σ―安全系数,取1.1;
ht―消力池出口下游水深,ht=1.18m;
―消力池尾部出口水面跌落,m;
h2―跃后水深,h2=2.17m;
式中:b―消力池宽度,b=3.5m;
―水流自消力池出流的流速系数,取
经计算d=0.764m, =0.443m
所以取0.8m是合适的。
所以消力池设计为:池长10m,深0.8m。
8 结语
通过上述的一系列的水力计算,可以准确的确定溢洪道的加固设计中的各种断面尺寸,为下一步的建筑物设计提供依据。同时,也是保证溢洪道设计准确的坚实基础,因此,必须要重视水力计算的内容,确保工程设计安全、准确。
注:文章内的图表及公式请以PDF格式查看