非自动调节渠道负涌波计算7-31

1594214102606非自动调节渠道压力前池侧堰及进口淹没深度计算1设计依据及参考资料　　（1）设计依据：《水电站引水渠道及前池设计规范》（DL/T5079—1997）、《小型水力发电站设计规范》（DL/T5079—1997）（GB50071—2002）、《水电站进水口设计规范》（SD303—88）。　　引水渠设计引用流量……………………………………Qp=88.000m³/s　　（2）参考资料：《水电站建筑物》（王树人董毓新主编）、《水电站》（成都水力发电学校主编）2设计基本资料　　机组台数…………………………………………………n1=2台　　单机引用流量……………………………………………Q设=44.000m³/s　　前池拦污栅前渠底高程…………………………………▽1=424.500m　　引渠末端渠道设计水深……………………………………h=5.087m　　引渠末段渠底宽度…………………………………………b=8.000m　　引渠末端渠底高程………………………………………▽1=431.968m　　压力钢管根数……………………………………………n2=2根　　压力钢管内径………………………………………………D=3.500m　　进水室隔墩厚度……………………………………………d=3.000m　　侧堰至渠末水头损失……………………………………ΔH=0.260m　　闸门宽度………………………………………………B=　　进水室拦污栅的允许最大流速…………………………v进=0.800m/s　　堰顶与过境水流水面的高差……………………………△h=0.100m　　侧堰类型正堰的流量系数………………………………m0=0.493侧堰布置及水力计算3.1侧堰堰顶高程的确定　　根据《水电站引水渠道及前池设计规范》第4.5.3条的规定，侧堰的堰顶高程应高于设计流量下水电站正常运行时的过境水流水面高程△h(0.1～0.2m)，本工程取△h＝0.100m过境水流水面高程▽2=渠末渠底高程+渠道正常水深+侧堰至渠末水头损失=437.315m侧堰堰顶高程▽3=▽2+△h=437.415m4.000m第1页，共12页15942141026066.300m取b进=19.000m取B进=19.000m取B前=57.000m取L前=3.2侧堰堰顶长度、堰上平均水头的确定　　根据《水电站引水渠道及前池设计规范》第A.0.3条，对于设一道侧堰的布置，当水电站在设计流量下正常运行，侧堰不溢水；当水电站突然甩全部负荷待水流稳定后全部流量从侧堰溢出，为控制工况。此时，侧堰下游引水渠道流量为零，侧堰泄流能力按公式A3确定。（A3）　　流量系数mL宜取（0.9～0.95）m0，本工程取mL=0.9m0，即mL=0.441　　根据《水电站引水渠道及前池设计规范》第4.5.3条，侧堰的堰顶长度，堰上平均水头，需经计算比较确定。溢流堰长度与溢流堰顶水深有关，溢流水深过大，则单宽流量大，消能工程量大，但溢流水深小，则溢流堰长度就长，影响前池平面布置，所以在计算时两者应统筹兼顾。根据上述原则，经试算确定堰顶长度和堰上平均水头。取H堰=0.450m则L堰=149.237m取L堰=150.000m则H堰=0.448m4压力前池各部分平面尺寸的拟定4.1前池池身平面尺寸的拟定对于中小型电站进水室长度L进=3～5m，本工程取L进=5.000m　　单管的进水室宽度b进=1.8D=8.000m　　进水室总宽度B进=n2b进+(n2-1)d=19.000m　　前池池身宽度B前=1～3B进=19.000m　　前池池身长度L前=3.0B前=150.000m5压力前池特征水位的拟定5.1进水室入口处的水深h进（m）应满足下列条件：　　　　　即:ｈ进min=6.875m5.2前池正常水位Z正常：　　根据《水电站引水渠道及前池设计规范》第7.0.4条，应以设计流量下水电站正常运行时的水位作为前池的正常水位。Z正常=渠末渠底高程+渠道正常水深=437.055m进设进进vQhb进进设进bvQh2/32HgLmQLL第2页，共12页1594214102606式中：0.734.000m2.750m/s4.015m428.357m本工程取425.500m10.872m＞6.875m　　根据《水电站引水渠道及前池设计规范》第D.0.5条，侧堰作为控制泄流建筑物，对涌波起到控制作用，即6.1进水室淹没深度S的确定Z最低＝▽0min＝436.372m437.953m5.3前池最高水位Z最高：　　根据《水电站引水渠道及前池设计规范》第7.0.5条，前池和引水渠道内的最高水位，应按照设计流量下正常运行时，水电站突然甩全部负荷时的最高涌波水位确定。按SD303确定。淹没深度按戈登公式确定：C—系数，对于非对称进水口，C=进水室入口处的最小可能水深h进=进水室底板高程=最低水位-S-d=d—进水口闸门高度，本工程d=V—进水口闸门断面流速，本工程V=经计算S=6.2进水室底板高程的确定对引水道系统来说，控制工况是：电站甩满负荷待水流稳定后（涌波已消失），全部流量从侧堰侧堰溢出时，将恒定流时的堰上水头乘以1.1～1.2的系数，把这时的水位定为最高涌波水位。　　即Z最高=堰顶高程▽3+1.2H堰Z最高=　　根据《水电站引水渠道及前池设计规范》第6.1.9条规定，水电站进水口上缘淹没于最低水位以下的深度，应6压力前池各部位高程的拟定5.4前池最低水位Z最低：　　根据《水电站引水渠道及前池设计规范》附录D计算，dCVS第3页，共12页15942141026061设计依据及参考资料2设计基本资料2台44.000m³/s88.000m³/s设计依据：（1）《水电站引水渠道及前池设计规范》（DL/T5079—1997）参考资料：（1）　机组台数…………………………………………………………………………n1=　单机引用流量……………………………………………………………………Q设=　引水渠设计引用流量……………………………………………………………Qp=（2）《小型水力发电站设计规范》（DL/T5079—1997）（3）（GB50071—2002）（4）《水电站进水口设计规范》（SD303—88）非自动调节渠道压力前池负涌波计算-31.07640000-31.04663333-31.01686667-30.98710000-30.95733333-30.92756667-30.89780000-30.86803333第4页，共12页15942141026063第一步：求突增负荷时刻的0-0断面波高△h0和波速C0　　根据《水电站引水渠道及前池设计规范》DL/T5079-1977附录D.0.4，初始流量Q0=0,vv0=0.考虑突开全部机组，引用流量由0突增至设计最大流量，此时在引水渠道末端0-0断面（前池进水口拦污栅前）将产生落波，波的传播速度c0和波高△h0可按一下两式联立求解：进水口拦污栅前梯形断面0.0150.7500.00019.000m437.400m424.500m12.900m28.675m307.504m²48.025m332149.5910.000m³/s88.000m³/s-88.000m³/s下面试算求解波速C0、起始断面波高ξ0：-0.294m28.565m303.299m²47.694m324253.61010.485m/s-0.294m断面0-0在电站突然增加负荷以后的瞬时降低水位高程按公式D19计算：437.106m假设0-0断面波高…………………………………………………………………ξ0=负荷变化后水面宽………………………………………B'0=b+(m1+m2)(h0+ξ0/2)=负荷变化后的过水面积…A00'=(2b+(h0+ξ0/2)×(m1+m2))×(h0+ξ0/2)/2=负荷变化后湿周…L0'=b+(sec(arctan(m1))+sec(arctan(m2)))×(h0+ξ0/2)=负荷变化后流量模数………………………………K0'＝A00'^2.5/(L0'^1.5×n)=则波速……………………………………………………………………………C0=则0-0断面波高…………………………………………………ξ0=ΔQ0/(C0B'0）=0-0断面位置………………………………………………………………………………0-0断面类型为……………………………………………………………………………设计糙率……………………………………………………………………………n=左坡比………………………………………………………………………………m1=右坡比………………………………………………………………………………m2=底宽……………………………………………………………………………………b=前池拦污栅前水面高程（开机前）…………………………………………▽00=前池拦污栅前渠底高程……………………………………………………………▽底=前池拦污栅前断面初始水深………………………………………………………h0=初始水面宽…………………………………………………B00=b+(m1+m2)×h0＝初始过水面积……………………………………A00=(2b+h0×(m1+m2))×h0/2=初始湿周……………………L0=b+(sec(arctan(m1))+sec(arctan(m2)))×h0=初始流量模数…………………………………………K0＝A00^2.5/(L0^1.5×n)=负荷变化前的流量…………………………………………………………………Q0=负荷变化后的流量………………………………………………………………Q'=波流量……………………………………………………………………△Q0=Q'-Q0=▽'0=▽00+ξ0＝）（ξ32310000000DvABBgAC）（ξ4000DBCQ第5页，共12页15942141026064第二步：求Δt1时段末渠道末端1-1断面波高△h1和波速C1　　根据《水电站引水渠道及前池设计规范》DL/T5079-1977附录D.0.4，先假设ΔQ'=ΔQ,按（D3）、（D4）两式试算出Δt1时段末1-1断面波高ξ1和波速C1，隧洞出口梯形断面0.0150.1500.1508.000m437.400m431.978m5.422m9.627m47.786m²18.965m5898.824-36.68588257m³/s下面试算求解波速C1、1-1断面波高ξ1：-0.511m9.550m45.338m²18.449m5504.1997.523m/s-0.511m将求得的ξ1代入D21式求得η0，9.004m-0.510m170.000m0.000m3.1371E-06174.318m²33.072m35197.333再按照下列公式D22-36.682m³/s-误差0.004m18.880s436.889m0-0至1-1断面所耗时间………………………………………………Δt1=L/CC=Δt1时段0-0至1-1断面平均波速…………………………………CC=(C0+C1)/2=Δt1时段末0-0断面的水位下降值………………………………………………η0＝0-0至1-1断面距离…………………………………………………………………S1=0-0至1-1断面间自由水面初始的降落差值……………………………………Δ1=根据求得的η0值计算0-0至1-1断面水面坡降………I'=（η0+Δ1-ξ1）/S1=负荷变化后0-0至1-1断面的平均过水面积…………………AA'=(A0'+A1')/2=负荷变化后平均湿周…………………………………………LL'=(L0'+L1')/2=负荷变化后流段首尾断面平均流量模数……KK＝AA'^(5/3)/(LL'^(2/3)×n)=假设1-1断面波高…………………………………………………………………ξ1=负荷变化后水面宽………………………………………B'1=b+(m1+m2)(h0+ξ0/2)=负荷变化