畢業(yè)設(shè)計（論文）-某河水利樞紐均質(zhì)土石壩方案設(shè)計

第二部分設(shè)計計算書土料設(shè)計粘性土料設(shè)計設(shè)計初步階段，缺乏實驗資料時，干容重按下式計算γω=式中：γd設(shè)計干容重，g/m3γw水容重，N/m3G土粒比重；η經(jīng)驗系數(shù)；wpB稠度系數(shù)；ω含水量，%；Ip已知水容重γw=9.81kN/m3，土粒比重G=2.72，經(jīng)驗系數(shù)取η=0.95；wp=18%，B=0.1，Ip=16%，w=18%+0.1×16%γ取干容重γd=16.5kN/非粘性土料設(shè)計對于砂礫料，由于含有礫石，如果用一般砂土的干容重控制砂礫料施工，會使壩殼緊密度降低?？筛鶕?jù)不同粗礫的含量，選擇設(shè)計干容重。參照表3.1，根據(jù)經(jīng)驗選擇γd表3.1不同礫石含量設(shè)計干容重參考值表大于5mm的含躒量P（%）10～2021～3031～4041～5051～6061～70設(shè)計干容重（kN/m3）17.0017.5018.5019.0019.5020.00土壩設(shè)計剖面擬定土石壩的壩頂高程當(dāng)壩頂上游側(cè)設(shè)有防浪墻時，壩頂超高是指水庫靜水位與防浪墻頂之間的高差，但在正常運用條件下，壩頂應(yīng)高出靜水位0.5m，在非常運用條件下，壩頂不得低于靜水位。壩頂超高計算圖，如圖4.1所示。圖4.1壩頂超高計算圖計算正常運用情況下的壩頂超高計算波浪爬高R波浪爬高R是波浪沿建筑物坡面爬升的垂直高度（從風(fēng)壅水面起算），其以蒲田公式計算為宜。采用蒲田公式計算波浪爬高應(yīng)首先計算平均爬高Rm，再按規(guī)范換算成所需概率的爬高Rp。土壩采用砌石護面，查表A.1.12—1得：與壩坡糙率有關(guān)的系數(shù)KΔ=0.75～0.80，采用0.80；已知風(fēng)速w=18×1.5=27m/s，壩前水深H=445.00—348.24=96.76m；取g=9.81m/s2，求得無維量wgH=279.81×96.76=0.876，查表A.1.12—2表A.1.12—1糙率及滲透性系數(shù)K護面類型K光滑不透水護面（瀝青混凝土）1.00混凝土或混凝土板0.90草皮0.85～0.90砌石0.75～0.80拋填兩層塊石（不透水地基）0.60～0.65拋填兩層塊石（透水地基）0.50～0.55表A.1.12—2經(jīng)驗系數(shù)Kw≤11.522.533.54≥5K1.001.021.081.161.221.251.281.30則平均波高為h平均波長為L將以上各值帶入RmR由A.1.13不同累積頻率下的波浪爬高Rp可由平均波高與壩迎水面前水深的比值和相應(yīng)的累計頻率P(%)按表A.1.13規(guī)定的系數(shù)計算求得。表A.1.13不同累積頻率下的爬高與平局爬高比值（Rp/Rm）P(%)hm/H0.112451014203050＜0.12.662.232.071.901.841.641.531.391.220.960.1~0.32.442.081.941.801.751.571.481.361.210.97＞0.32.1441.861.761.651.611.481.391.311.190.99根據(jù)hm=0.4309m，H=96.76m得hmH=0.430996.76=0.00445，查表A.1.13R計算風(fēng)壅水面高度e根據(jù)規(guī)范，用式(A.1.10)計算，即：e其中，水庫平均水深Hm近似取為安全加高A根據(jù)Ⅰ級壩和正常運用情況查規(guī)范，得出安全加高A=1.50m表5.3.1安全加高A值（m）壩的級別1234、5設(shè)計1.501.000.700.50校核山區(qū)、丘陵區(qū)0.700.500.400.30平原、濱海區(qū)1.000.700.500.30正常運用情況下的壩頂超高根據(jù)規(guī)范，用式(5.3.1)計算，即：y計算非常運用情況下的壩頂超高非常運用情況下的壩頂超高計算公式與正常運用情況下一樣，所不同的是風(fēng)速采用多年平均最大風(fēng)速w=18m/s，壩前水深H=446.31-348.24=98.07m，水庫平均水深Hm計算波浪爬高R由KΔ=0.80，無維量wgH=189.81×98.07=0.5803平均波高為h平均波長為L將以上各值帶入RmR按P=1%，hmH=0.275898.07=0.00281，查表A.1.13R計算風(fēng)壅水面高度e根據(jù)規(guī)范，用式(A.1.10)計算，即：e安全超高A根據(jù)Ⅰ級壩和非常運用情況查規(guī)范，得A非常運用情況下的壩頂超高根據(jù)規(guī)范，用式(5.3.1)計算，即：y施工高程壩頂高程計算成果如下項目設(shè)計情況校核情況上游靜水位(m）445.00446.31河床底高程(m）348.24壩前水深(m)96.7698.07上游坡率3.5風(fēng)速(m/s）18×1.5=2718吹程(m）1000波浪爬高(m）0.93210.5967波浪壅高(m）0.002760.00121安全加高(m）1.500.70壩頂在水庫靜水位以上的超高y(m)2.4351.298壩頂高程(m）447.435447.608考慮在上游側(cè)設(shè)置1.2m高的防浪墻，用防浪墻頂部高程代替壩頂高程，則壩頂高程為447.608－1.2=446.408m，取壩頂高程為446.50m，則壩高取為98.50m。對施工質(zhì)量良好的土石壩，壩頂沉降值約為壩高的1%。施工高程為446.50+98.50×1%=447.50m滲流計算水位組合情況滲流分析分段情況：根據(jù)地形及壩體結(jié)構(gòu)，沿壩軸線把壩分成兩段，長度分別為L1=260m，L2=207m，選取1—1斷面和2—2斷面進行滲流計算。如圖7.1所示。圖7.1總滲流量計算簡圖滲流計算的水位組合情況如下：上游為正常蓄水位445.00m，下游無水。上游為設(shè)計洪水位445.00m，相應(yīng)下游水位362.31m。上游為校核洪水位446.31m，相應(yīng)下游水位364.12m。庫水位降落時的滲流計算。滲流量計算上游為正常蓄水位445.00m，下游無水時的滲流計算1-1斷面的滲流計算1-1斷面計算簡圖，如圖7.2所示。圖7.21-1斷面滲流計算簡圖已知壩高Hd=98.50m，壩前水深H1=96.76m，滲透系數(shù)k1=2×10-6cm/s上游壩面坡度系數(shù)m1=3.5，下游壩面坡度系數(shù)m2=21-1斷面壩體單寬滲流量：當(dāng)有棱體排水時，壩體單寬滲流量為：q式中s浸潤線水平投影長度λ系數(shù)，λk滲流系數(shù)Lλ?Lh則壩體單寬滲流量為：q繪制浸潤線則浸潤線方程為：y表7.1正常蓄水位情況下1-1斷面浸潤線x020406080100120140160170y25.3641.3952.2661.2469.0576.0782.4988.4594.0396.70圖7.3正常蓄水位時1-1斷面的浸潤線1—1斷面單寬滲流量q2—2斷面的滲流計算2—2斷面的河床底高程為415.00m，則2—2斷面的壩高Hd=31.50m，壩前水深H1=31.31m，下游水深H2=0m，滲透系數(shù)k1=2×10-6cm/s上游壩面坡度系數(shù)m計算簡圖如圖7.3所示。圖7.42-2斷面滲流計算簡圖壩體單寬滲流量：當(dāng)無排水設(shè)備時，壩體單寬滲流量q和逸出高度qq則λ?LL聯(lián)立式（7.2.1）、式（7.2.2），求得逸出高度h0=12.60m繪制浸潤線浸潤線方程為：y表7.2正常蓄水位情況下2-2斷面浸潤線x0102030405056y12.6016.6219.8522.6225.0827.3329.002—2斷面單寬滲流量q總滲流量計算：已知q1=0.044m3/d?m，Q校核滲漏量：大壩在正常蓄水位的庫容為1.519×108m3，而每日滲流量僅為13.303m3，故滿足防滲要求。滲透穩(wěn)定：粘土不會產(chǎn)生管涌，無需判別。根據(jù)基本資料，允許坡降J允許流土的臨界水力比降計算：J??L近似取計算長度J=由于計算過程比較繁瑣，其余工況用理正巖土軟件進行計算，計算結(jié)果如下：上游為設(shè)計洪水位445.00m，相應(yīng)下游水位362.31m時的滲流計算1-1斷面的滲流計算[計算條件]土堤頂部寬度b=15.000(m)土堤頂部高度h=98.500(m)上游坡坡率1:m1=3.500下游坡坡率1:m2=2.500堤身滲透系數(shù)k=0.002(m/d)上游水位h1=96.760(m)下游水位h2=14.070(m)不透水地基排水棱體高度=17.760(m)排水棱體寬度=5.000(m)棱體臨水坡率=3.000[中間計算結(jié)果]L=169.660(m)ΔL=42.333(m)浸潤線計算公式原點=508.320(m)浸潤線起點x坐標(biāo)=338.660(m)浸潤線終點x坐標(biāo)=523.523(m)注：中間計算結(jié)果的含義參見規(guī)范E.2.3條。[最終計算結(jié)果]h0=28.482(m)單位寬度滲流量:=0.034(m3/d.m)浸潤線計算結(jié)果:X(m)Y(m)355.62683.490372.59279.285389.55874.845406.52470.124423.49065.062440.45659.571457.42253.519474.38846.690491.35438.673508.32028.482508.32028.482511.36126.241514.40123.789517.44221.054520.48317.906523.52314.0702-2斷面的滲流計算[計算條件]土堤頂部寬度b=15.000(m)土堤頂部高度h=31.500(m)上游坡坡率1:m1=3.500下游坡坡率1:m2=2.500堤身滲透系數(shù)k=0.002(m/d)上游水位h1=30.000(m)下游水位h2=0.000(m)不透水地基[中間計算結(jié)果]L=99.000(m)ΔL=13.125(m)浸潤線計算公式原點=169.703(m)浸潤線起點x坐標(biāo)=105.000(m)浸潤線終點x坐標(biāo)=169.703(m)注：中間計算結(jié)果的含義參見規(guī)范E.2.1條。[最終計算結(jié)果]下游出逸點高度h0=13.719(m)單位寬度滲流量q=0.008(m3/d.m)浸潤線計算結(jié)果:X(m)Y(m)111.47026.847117.94125.722124.41124.545130.88123.308137.35222.002143.82220.613150.29219.124156.76317.509163.23315.728169.70313.719比降計算結(jié)果:下游出溢點A的比降:0.371下游坡腳B的比降:0.400上游為校核洪水位446.31m，相應(yīng)下游水位362.31m時的滲流計算1-1斷面的滲流計算[計算條件]土堤頂部寬度b=15.000(m)土堤頂部高度h=98.500(m)上游坡坡率1:m1=3.500下游坡坡率1:m2=2.500堤身滲透系數(shù)k=0.002(m/d)上游水位h1=98.070(m)下游水位h2=15.880(m)不透水地基排水棱體高度=17.760(m)排水棱體寬度=5.000(m)棱體臨水坡率=3.000[中間計算結(jié)果]L=165.075(m)ΔL=42.906(m)浸潤線計算公式原點=508.320(m)浸潤線起點x坐標(biāo)=343.245(m)浸潤線終點x坐標(biāo)=524.368(m)注：中間計算結(jié)果的含義參見規(guī)范E.2.3條。[最終計算結(jié)果]h0=30.382(m)單位寬度滲流量:=0.036(m3/d.m)浸潤線計算結(jié)果:X(m)Y(m)359.75384.463376.26080.274392.76875.853409.27571.159425.78366.133442.29060.691458.79854.712475.30547.992491.81340.164508.32030.382508.32030.382511.53028.087514.73925.587517.94922.815521.15819.656524.36815.8802-2斷面的滲流計算[計算條件]土堤頂部寬度b=15.000(m)土堤頂部高度h=31.500(m)上游坡坡率1:m1=3.500下游坡坡率1:m2=2.500堤身滲透系數(shù)k=0.002(m/d)上游水位h1=31.310(m)下游水位h2=0.000(m)不透水地基[中間計算結(jié)果]L=94.415(m)ΔL=13.698(m)浸潤線計算公式原點=164.110(m)浸潤線起點x坐標(biāo)=109.585(m)浸潤線終點x坐標(biāo)=164.110(m)注：中間計算結(jié)果的含義參見規(guī)范E.2.1條。[最終計算結(jié)果]下游出逸點高度h0=15.956(m)單位寬度滲流量q=0.009(m3/d.m)浸潤線計算結(jié)果:X(m)Y(m)115.03727.868120.49026.807125.94225.702131.39524.548136.84723.337142.30022.059147.75220.703153.20519.251158.65717.680164.11015.956比降計算結(jié)果:下游出溢點A的比降:0.371下游坡腳B的比降:0.400庫水位降落時的滲流計算確定水位下降的情況。水位下降的情況由Kμv確定。已知壩體滲透系數(shù)kμ由于一般在水庫降到1/3滿庫附近以及最低的一段范圍，壩坡抗滑穩(wěn)定系數(shù)常達最小值根據(jù)穩(wěn)定情況計算，假定水庫由校核洪水位446.31m降到死水位407.00m，則水庫降落高度為：H已知校核洪水位446.31m情況下庫容為1.58×108m3，死庫容為0.394×108m3（正常蓄水位相對應(yīng)的庫容1.519t 則vK所以，不必進行水位降落時的浸潤線計算。滲流計算結(jié)果滲流計算的各水位組合情況計算結(jié)果見表7.3和表7.4。表7.31-1斷面滲流單款流量計算結(jié)果計算情況h0(m)q(m3/d.m)正常蓄水位23.6390.044設(shè)計洪水位31.6040.041校核洪水位32.6870.041表7.42-2斷面滲流單款流量計算結(jié)果計算情況h0(m)q(m3/d.m)正常蓄水位12.9850.009設(shè)計洪水位12.9850.009校核洪水位15.0010.010穩(wěn)定分析分析目的：分析土石壩在各種工作條件下，壩體和壩基可能產(chǎn)生的穩(wěn)定破壞形式，計算壩剖面的穩(wěn)定安全度，確定壩的經(jīng)濟剖面。穩(wěn)定計算工況及全系數(shù)的采用穩(wěn)定計算工況如下：正常蓄水位時的下游壩坡上游為校核洪水位，下游為相應(yīng)水位的下游壩坡上游水位大約在壩底以上1/3壩高處的上游壩坡庫水位降落期的上游壩坡根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》（SL274-2001）要求及表8.3.10表8.3.10壩坡抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)運用條件工程等級1234、5正常運用條件1.501.351.301.25非常運用條件Ⅰ1.301.251.201.15非常運用條件Ⅱ1.201.151.151.10計算方法采用瑞典圓弧法，由于土石壩為1級壩，正常運用情況下的壩坡抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)為1.30，非常運用條件Ⅰ時的壩坡抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)為1.30×（1－8%）=1.20，非常運用條件Ⅱ時的壩坡抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)為1.20×（1－8%）=1.10。正常蓄水位時的下游壩坡穩(wěn)定分析土石壩設(shè)計中目前最廣泛應(yīng)用的圓弧滑動靜力計算方法有不計條塊間作用力的瑞典圓弧法和簡化的畢肖普法。本次設(shè)計中采用瑞典圓弧法進行穩(wěn)定分析。在穩(wěn)定滲流期，用總應(yīng)力法計算，公式如下（參照圖8.1）圖8.1用總應(yīng)力法計算穩(wěn)定安全系數(shù)eq\o\ac(○,1)—壩坡面；eq\o\ac(○,2)—浸潤線；eq\o\ac(○,3)—地基面；eq\o\ac(○,4)—滑裂面K=WWi式中h1~h4li各土條滑弧長度，mγ1、γ3、γ4壩體土的濕重度、浮重度和壩基土的浮重度，k當(dāng)采用有效應(yīng)力時，式中的Wicosβi應(yīng)改為Wicosβi-uil考慮滲透動水壓力時的壩坡穩(wěn)定計算。當(dāng)壩體內(nèi)有滲流作用時，還應(yīng)考慮滲流對壩坡穩(wěn)定的影響，如圖8.1所示。在工程中常采用替代法，其穩(wěn)定安全系數(shù)表達式為：K=b式中γm土體的濕重度，kN/m3γ'土體的浮重度，kN/m3γsat土體的飽和重度，，kN/m3h1、h2浸潤線以上和浸潤線與滑弧之間的土條高度，查表8.1、表8.2計算得R1=74m，R2=172m，β1=25°，β2=35°，表8.1R1、R2的確定壩坡坡度1：11：21：31：41：51：6內(nèi)半徑R10.75H0.75H1.0H1.5H2.2H3.0H外半徑R21.50H1.75H2.30H3.75H4.8H5.5H表8.2β1、β壩坡坡度角度壩坡坡度角度ββββ1：128°37°1：425°35°1：226°35°1：525°36°1：325°35°1：625°37°繪制計算簡圖如圖8.2.1所示圖8.2正常蓄水位時的下游壩坡穩(wěn)定計算圖已知γ1=20.46kN/m3，γ2=20.00kN/m3由于手算法比較繁瑣，故其它工況采用理正軟件進行計算。表8.3正常蓄水位情況下，下游壩坡穩(wěn)定計算土條編號h1h2γ1h1γ2h2γ3h2WiW'isinαicosαiWicosαiW'isinαiαi(1)(2)(3)(4)(5)(6)=(3)+(5)(7)=(3)+(4)(8)(9)(10)(11)(12)85.5611.90113.76238.00126.14239.90351.760.780.63174.03213.6451.00720.4715.32418.82306.40162.39581.21725.220.680.73425.07437.3843.00619.1720.37392.22407.40215.92608.14799.620.590.81492.00410.1136.00517.3124.65354.16493.00261.29615.45847.160.480.87588.29379.1329.00416.2433.65332.27673.00356.69688.961005.270.410.91662.21312.6324.00315.7531.53322.25630.60334.22656.46952.850.310.95653.11234.4518.00213.7928.01282.14560.20296.91579.05842.340.210.98566.40175.1312.00114.5919.67298.51393.40208.50507.01691.910.100.99548.2672.326.00026.860.00549.560.000.00549.56549.560.001.00522.700.000.00-112.130.00248.180.000.00248.18248.18-0.10-0.99-206.04-35.71186.00-26.400.00130.940.000.00130.94130.94-0.21-0.98-128.08-37.22192.00合計4297.942161.87上游為校核洪水位，下游為相應(yīng)的水位的下游壩坡穩(wěn)定分析有限元法滲流計算結(jié)果：理正巖土軟件穩(wěn)定計算結(jié)果：上游水位大約在壩底以上1/3壩高處的上游壩坡穩(wěn)定分析有限元法滲流計算結(jié)果：理正巖土軟件穩(wěn)定計算結(jié)果：庫水位降落期的上游壩坡穩(wěn)定分析有限元法滲流計算結(jié)果：理正巖土軟件穩(wěn)定計算結(jié)果：穩(wěn)定計算結(jié)果計算得：正常蓄水位時下游壩坡抗滑穩(wěn)定系數(shù)K=1.510；校核洪水位時下游壩坡抗滑穩(wěn)定系數(shù)K=1.232；上游水位為1/3壩高處時上游壩坡抗滑穩(wěn)定系數(shù)K=1.226，均大于允許值，所以該滑裂面安全。四種情況計算成果如表8.4：表8.4壩坡穩(wěn)定計算成果表計算工況安全系數(shù)Kc允許最小安全系數(shù)正常蓄水位時的下游壩坡1.5101.30上游為校核洪水位，下游為相應(yīng)水位的下游壩坡1.2321.20上游水位大約在壩底以上1/3壩高處的上游壩坡1.2261.20庫水位降落期的上游壩坡1.2151.10溢洪道設(shè)計溢洪道布置工程布置及結(jié)構(gòu)型式選擇進口段：進水渠斷面擬定尺寸，具體計算見表9.1表9.1溢洪道引水渠斷面計算水位（m)泄量（m3/s）水深H（m）底寬B（m）計算公式（假設(shè)v=2m/s）設(shè)計校核445.00922.0046Q=vA，A=(B+mH)HA-過水?dāng)嗝娣e；B-渠底寬度446.311663.3150控制段：由于泄流量不大，故控制段采用寬頂堰，不設(shè)置閘門，控制段長4.00m，堰頂高程445.00m。堰頂寬度由于Q則B已知最大泄流量Q泄=166m3s，堰頂高程為445.00，校核水位為446.31m，溢流水深為B根據(jù)以上計算，選用溢洪道寬度為50m。順?biāo)鞣较蜷L度順?biāo)鞣较蜷L度按《水力學(xué)》要求，2.5H<δδ因此，順?biāo)鏖L度為4m。泄槽：為適應(yīng)地形、地質(zhì)條件，泄槽分為漸變段和陡槽段布置。據(jù)已建工程擬定收縮段收縮角θ=12°，首端底寬與控制堰同寬b1=50m，末端底寬b2=40m，斷面取為矩形。則漸變段長L1=b泄槽段上接收縮段擬斷面為矩形，寬b=40m，長L2=60m，底坡i=1/8。泄槽鋼筋混凝土底板厚0.5m，泄槽兩岸為混凝土擋墻。出口消能段：本設(shè)計消能采用挑流消能，鼻坎頂高程為436.10m，反弧半徑為2.5m，挑角為25°。出水渠設(shè)置40m寬的出水渠將消能后的水流較平穩(wěn)地泄入原河道。溢洪道水力計算溢流堰泄流能力校核當(dāng)引渠很長時，水頭損失不容忽視?；竟饺缦拢篽jhfR=C式中hj局部水頭損失，mξ局部水頭損失系數(shù)；g重力加速度，m/s2；α動能系數(shù)，一般為1.0；R水力半徑，m；χ濕周，m；hf沿程水頭損失，mv引渠水流流速，m/s；L引渠長度，m；C謝才系數(shù)；A過水?dāng)嗝婷娣e，m2；n糙率。Q式中σs淹沒系數(shù)，當(dāng)下游水位影響堰的泄流能力時，堰流為淹沒堰流，其影響用淹沒系數(shù)表達；當(dāng)下游水位不影響堰的泄流能力時，堰流為自由堰流，此時σb堰寬，m；Q流量，m3/s；m自由溢流的流量系數(shù)，它與堰型、堰高等邊界條件有關(guān)；H0包括行近流速水頭的堰上水頭，即H0=H求堰前水深和堰前引水渠流速采用試算法，聯(lián)立公式h=H0-v2表9.2溢洪道堰前水深和流速計算計算情況泄量QH0h假設(shè)v試算v設(shè)計水位445.00920.880.781.41.38校核水位446.311661.301.151.71.69由計算表中流速可知，均小于3m/s，滿足要求。求引水渠水頭損失hhhh式中ξ=0.1（渠道勻緩進口，局部水頭損失系數(shù)ξ采用0.1）。具體計算成果見表9.3。表9.3引水渠水頭損失計算計算情況HvvhAχRRnLhh設(shè)計0.881.40.100.1092.0050.001.842.250.0172500.060.16校核1.301.70.150.15166.5056.622.924.180.0172500.050.20庫水位-流量關(guān)系庫水位=堰頂高程+堰上水頭+水頭損失，具體計算見表9.4。表9.4溢洪道水位—流量計算Q（m3/s）H0（m)hw（m堰頂高程（m)庫水位（m)920.880.16445.00445.001661.300.20445.00446.31溢洪道水面曲線計算基本公式hqiRAC式中hk臨界水深，mQ槽內(nèi)泄量，m3/s；g重力加速度，m/s2；q單寬流量，m3/(s.m)；ikBk相應(yīng)臨界水深的水面寬，mb泄槽首端寬度，m；Ak、χk、Rk、Ck臨界水深時對應(yīng)的過水?dāng)嗝娣e（m2）、濕周（EEE式中E11—1斷面的比能，m；E22—2斷面的比能，m；h1、h21—1及2—2斷面水深，m；v1、v21—1及2—2斷面平均流速，m/s；hf沿程水頭損失，m；iL1—1及2—2斷面的底部高程差，m；L斷面間長度，m；n泄槽糙率。漸變段水面線計算臨界水深hk及臨界底坡ik。漸變段首端寬50m，尾端寬b=40m，斷面為矩形。具體計算見表9.6，其中相應(yīng)的水力要素計算公式為：式中b渠底寬度，m；m邊坡系數(shù)，因泄洪道斷面為矩形，則m=0；h渠道計算面水深，m；n邊坡糙率，本設(shè)計按規(guī)定取n=0.017；A過水?dāng)嗝婷娣e，m2；χk濕周，mB水面寬度，m；R水力半徑，m；C謝才系數(shù)，m1α不均勻系數(shù)，本設(shè)計取為α=1.0；ik臨界坡度。表9.5順坡明槽底坡類型與流態(tài)判別指標(biāo)緩坡臨界坡陡坡正常水深h0hhh底坡iiii均勻流流態(tài)緩流臨界流急流非均勻流態(tài)均有可能表9.6漸變段臨界水深和臨界底坡計算計算情況QBqhAχRC設(shè)計水位92501.840.703551.40.68155.170.0033校核水位166503.321.045252.080.99858.800.0030漸變段i=1/20>ik，故屬陡坡急流，槽內(nèi)形成b2型降水曲線，屬明渠非均勻流計算。漸變段水面線漸變段尾口深度h2，采用能量守恒公式進行計算：α首端斷面水深為臨界水深hk，具體計算見表9.7。表9.7漸變段水面線計算計算情況Qh1q1A1χR1v1E1i1設(shè)h2q2A2設(shè)計水位920.71.843551.40.6812.631.0520.053.352.3134校核水位1661.043.325252.080.9983.191.5590.053.844.15153.6計算情況χR2v2E2i2RvLnhfE1+iLE2+hf設(shè)計水位46.72.8690.6873.3740.051.7751.66470.0170.0173.403.39校核水位47.683.2211.0813.9000.052.1102.14470.0170.0233.913.92由計算得漸變段末端水深分別為h設(shè)計=3.35m，h校核=3.84m。泄槽段水面線計算已知堰頂高程為445.00m，收縮段落差?H=47×0.05=2.35m，下游水位為364.12m，挑射角取為。挑流鼻坎高程設(shè)為436.10m。反弧半徑R取2.5m，反弧最低點高程為：436.10-R陡坡總跌差為：P=445.00-2.35-435.10=7.55m底坡坡度取為0.125。則泄槽段長度為：L取L=60m。則泄槽段斷面為矩形，寬40m，長60m，i=1/8=0.125臨界水深hk和臨界坡降計算公式與漸變段相同，詳見漸變段計算公式。結(jié)果計算見表9.8表9.8泄槽段臨界水深和臨界坡降計算計算情況QBqhAχRC設(shè)計水位92402.30.8132.441.620.778556.41890.0032校核水位166404.151.20648.2442.4121.137460.09950.0029i=0.125>，故陡槽段屬急流，按陡槽計算。泄槽段末端水深（正常水深）采用試算法，具體計算見表9.8。表9.9溢洪道泄槽正常水深計算計算情況QBi假設(shè)h0A0χR0C0K0Q0設(shè)計水位92400.1250.2710.840.540.26647.185263.02892.994校核水位166400.1250.3915.640.780.38350.118483.571170.968經(jīng)試算，設(shè)計水位時h0=0.27m；校核水位時h0=0.39m。泄槽水面線采用分段求和法，按水深進行分段，具體計算見表9.10溢洪道護砌高度的確定計算溢洪道水面線為確定邊墻高度、變邊墻及襯砌底板的結(jié)構(gòu)設(shè)計和下游消能計算提供依據(jù)。溢洪道邊墻高度計算公式Hh式中h不摻氣時水深，m；hb當(dāng)流速大于7～8m/s時的摻氣增加水深，m?安全超高，設(shè)計時取1.0，校核時取0.7，m；H邊墻高度，m；引水渠邊墻高度計算引水渠邊墻高見表8.11表9.11引水渠邊墻高度計算（v＜7～8m/s)計算情況h(m)Δ（m)H=h+Δ(m)設(shè)計水位0.8811.88校核水位1.30.72陡坡邊墻高度計算收縮段邊墻高度具體計算見表9.12，收縮段最大流速3.19m/s＜7～8m/s，不考慮摻氣增加水深，故H=h+?。泄槽段邊