水力分析及計算任務書和指導書

1、.WD.WD.WD.水力分析與計算課程設計任務書及指導書水工專業(yè)適用廣東水利電力職業(yè)技術學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計任務書2HYPERLINK l _Toc247688532第二局部 水力分析與計算課程設計指導書 PAGEREF _Toc247688532 h 5HYPERLINK l _Toc247688533第三局部水力分析與計算課程設計方案 PAGEREF _Toc247688533 h 7第一局部 水力分析與計算課程設計任務書一、目的 通過對某水庫工程的水力計算，

2、使學生對實際工程中的水力問題有較全面的了解，促使學生將所學的知識有機地聯系起來，進一步提高運用水力學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)打下結實的根基。二、內容 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資料某水庫是一宗以灌溉為主、結合防洪、發(fā)電的綜合利用工程。設帶平板閘門的寬頂堰開敞式河岸溢洪道。1.水庫設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年洪水重現期設計，1000年洪水重現期校核。相應設計洪水標準為：p= 2%設計洪水位為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；堰頂設兩扇平板閘門，溢洪道共設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： 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系見表1；溢洪道下泄流量下游水位關系見表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k=1.6;水庫下游無防洪任務。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系泄量m3/s 2.6939.60171.64401.90水位m25.0027.3728.7830.38任務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。邊墻高按設計洪水流量設計，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系曲線；繪制汛前限制水位以上的水庫水位下泄流量的關系曲線。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計指導書任務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。邊墻高按設計洪水流量設計，校核洪水流量校核；繪制陡坡縱剖面上的水面曲線。引用資料見任務書計算原理一方法：先根據水面曲線的性質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，假設水深大于邊墻高，那么應加高邊墻，假設水深均小于邊墻高，那么原設計合理。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?書得，單寬流量 ，對應第二共軛水深)。假設水平段發(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：水躍長度+237m/s時，需考慮摻氣水深，在此根基上來設計邊墻。寫出算例，其余各斷面計算結果列于表。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。比較當通過千年一遇洪水時，邊墻高是否滿

9、足要求，假設不滿足需重新設計。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2：繪制正常水位至汛前限制水位相對開度下泄流量的關系曲線；繪制汛前限制水位以上的水庫水位下泄流量的關系曲線。一、引用資料見任務書二、計算原理一方法：先分析資料，正常高水位系指為滿足設計的興利要求，設計枯水年開場供水時應蓄到的水位；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。由于設有胸墻，假設為堰流，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 淹沒系數側收縮系數邊墩形狀系數閘墩形狀系數m流量系數 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關系曲線1zQ關系計算：當=0.15，0.2,0.3,0.4

11、,0.5,0.6,0.65時，寫出算例，計算結果列表。Ze/HQ關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關系曲線圖3.繪制ZQ關系曲線1閘孔出流ZQ關系曲線計算由于e/H0.65按閘孔出流計算，計算方法同上。閘孔出流ZQ關系曲線計算表供參考ZHe/HQ=mmmmm3/s5555.55757.312繪制閘孔出流ZQ關系曲線圖3堰流 ZQ關系曲線計算 寫出算例，其它水位對應的泄流量列表計算。據以上結果可作堰流ZQ的關系曲線圖。任務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。引用資料見任務書計算原理一方法：先繪制水庫水位泄量關系曲線圖和下泄流量下游水位關系曲線圖。再進展設計流量Q=251.4m3/s時的水流銜接形式計算，假設此時第二陡坡段末端水深視為收縮斷面水深對應的第二共軛水深大于或等于下游水深時產生遠離式水躍或臨界水躍，要進展消能構造水力計算，假設小于下游水深，產生淹沒式水躍，不需消能。假設要消能，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造水力計算公式見教材。假設要消能，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、的計算結果，查得Q=251.4m3/s時，末端段面水深h=hc，計算hc對應的第二共軛水深，判斷是否要消能。2、挑流消能構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各流量對應的上游水位及下游水位，可在水庫水位泄量關系曲線與下泄流量下游水位關系曲線查找到相應的上游水位及下游水位?？偨Y得出結論，說明各流量對應的沖刷坑后坡是否滿足i，假設滿足，不會危及壩身安全，挑流的消能設計合理。否那么重新設計。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計挖深式消力池或消力坎式消力池。參考教材。

14、任務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管道，所以分叉管道的水力計算按串聯管道進展?？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，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。= ,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計方案一、時間安排星期計 算 內 容一布置綜合練習； 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實習周后的下一周周一交計算說明書。二、 基本要求 1、

16、學生在整個實習過程中，應以安全第一，要遵守紀律，聽從指導教師的安排。在實習過程中要注意安全防范，不要擅自缺席或離校，要遵守學院的作息時間，嚴格遵守設計紀律，原那么上不得請假；班干部要協(xié)助教師維持好秩序，做好實習期間的日常管理工作。學生在教師的指導下，應積極、主動地獨立完成畢業(yè)設計所規(guī)定的全部任務。應嚴格按照進度進展設計，不得無故拖延。2、編寫設計說明書：要求條理清楚，結論正確，寫出采用的計算公式和各項系數等選用的原那么，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。圖紙中應注明圖名及比例；圖中文字一律用仿宋體書寫，圖中線條應粗細主次清楚。計算成果列成表格和繪制必要的計算工作曲線和工程