截流设计计算书

..截流设计计算书一基本资料某工程截流设计流量Q=4150m3/s，相应下游水位为39.51m，采用单戗立堵进占，河床底部高程30m，戗堤顶部高程是44m，戗堤端部边坡系数n=1，龙口宽度220m，合龙中戗堤渗透流量按如下公式计算，2200QZZSZ为上下游落差，Z0为合龙闭气前最终上下游落差)，请设计该工程在河床在无护底情况下的截流方案。此外，上游水位~下泄流量关系曲线见表1。截流材料为容重26KN/m3的花岗岩，截流戗堤两侧的边坡为1:1.5。表一：上游水位~下泄流量关系曲线Qd（m3/s）7001220162017002160267034203930H上（m）40.8541.0441.2841.4541.7542.0542.3542.74二图解法的截流水力计算立堵截流进占过程中，龙口水流呈淹没或非淹没堰流的形式，通常是由前者过渡到后者直至合龙。戗堤进占划分为两个阶段：①第1阶段——戗堤进占直至坡脚接触龙口对岸形成三角形断面为止，B28m；②第2阶段——戗堤坡脚已接触龙口对岸而形成三角形断面后直至最后合龙，即B≤28m。1、作Q~Z关系曲线将已知的泄流水位~QHd上转化为~QZd关系，其中：戗堤渗透流量2200QZZS；由+s0dQQQQ（忽略上游河槽中的调蓄流量）绘制龙口流量与下游落差Q~Z关系曲线，曲线由以下表绘制：表二：Q~Z关系曲线Z(m)Q0(m³/s)Qs(m³/s)Qd(m³/s)Q(m³/s)1.34415014270033081.534150151122027791.774150163162023671.944150170170022802.244150183216018072.544150195267012852.84415020634205243.23415022039300..龙口流量与上下游水位差关系曲线012340500100015002000250030003500Q(m³/s)Z(m)2、计算~(,)QfBZ龙口泄水能力按宽顶堰公式计算：3220QmBgH其中：B––龙口平均过水宽度；H0––龙口上游水头；m––流量系数，按下式计算：0ZH＜0.3，淹没流，(1)00ZZmHH0ZH≥0.3，非淹没流，m=0.385,Z––上下游落差；0Z––合龙后闭气前最终上下游落差,取3.23m。假设戗堤顶部宽度B为不同值时，龙口流量同水位落差Z的函数关系，用C语言编程实现，编写程序如下：#includestdio.h#includemath.hvoidmain(){floatSJX(floatx,floaty);floatTX(floata,floatb);floatB;inti;printf(请输入龙口的宽度B=);scanf(%f,&B);floatZ[17]={0.1,0.3,0.5,0.7,0.9,1.1,1.3,1.5,1.7,1.9,2.1,2.3,2.5,2.7,2.9,3.1,3.3};floatQ[17];if(B28){..for(i=0;i17;i++){Q[i]=TX(B,Z[i]);printf(Q=%.1f\n,Q[i]);}}else{for(i=0;i17;i++){Q[i]=SJX(B,Z[i]);printf(Q=%.1f\n,Q[i]);}}}floatSJX(floatx,floaty){floatH0,m,Bp,Q;H0=y+39.51-30-(14-0.5*x);if(y/H00.3)m=(1-(y/H0))*sqrt(y/H0);elsem=0.385;Bp=H0;Q=m*Bp*sqrt(2*9.81)*pow(H0,1.5);return(Q);}floatTX(floata,floatb){floatH0,m,Bp,Q;H0=b+39.51-30;if(b/H00.3)m=(1-(b/H0))*sqrt(b/H0);elsem=0.385;Bp=a-28+H0;Q=m*Bp*sqrt(2*9.81)*pow(H0,1.5);return(Q);}..表三：~(,)QfBZ计算成果表Z上QBZ220150100704030282315939.610.12686175310876882881551287013039.810.3465630411888119550327322612424040.010.5601739322443154965635829816533040.210.7712746602897184078343036020041140.410.9808952913293209489649641623350140.611.1895158593650232499955746926458240.811.39741637939772536109661551929466341.011.510474686242832735118767156832474541.211.711161731645702923127572661635382741.411.911811774648433101135977966338191941.612.11242981565104327314418317094101011141.812.31302085485354343815218827554381111442.012.51358889265595359715999338004671221742.212.71413592905829375216769848454951332142.412.914663964260553903175110348905241452542.613.115175998462754050182510849355541572942.813.31567310316649041941899113398058217134根据表中数据绘制各曲线图如下：图解法3939.54040.54141.54242.5436000.004000.002000.000.002000.004000.006000.00Z上（m）3、内插法用内插法取出出图中的交点，得到龙口流速Q和上游水位Z上，求出龙口流速v。其中QBh淹没流时：shh，sh—龙口底板以上的下游水深非淹没流时chh，ch—龙口断面的临界水深..即淹没出流时：对于梯形断面：shh对三角形断面：0.5nHBBhhsn。非淹没出流时：对于梯形断面：chh对三角形断面：222Qhcng５；#includestdio.h#includemath.hvoidmain(){intB;floatx1,x2,x3,x4,y1,y2,y3,y4,k1,k2,b1,b2,Q,Z,d,H0,h,Bp,v;printf(输入函数1的第一个点的横坐标：);scanf(%f,&x1);printf(输入函数1的第一个点的纵坐标：);scanf(%f,&y1);printf(输入函数1第二个点的横坐标：);scanf(%f,&x2);printf(输入函数1第二个点的纵坐标：);scanf(%f,&y2);printf(输入函数2的第一个点的横坐标：);scanf(%f,&x3);printf(输入函数2的第一个点的纵坐标：);scanf(%f,&y3);printf(输入函数2第二个点的横坐标：);scanf(%f,&x4);printf(输入函数2第二个点的纵坐标：);scanf(%f,&y4);printf(输入龙口宽度B=);scanf(%d,&B);k1=(y1-y2)/(x1-x2);b1=y1-k1*x1;k2=(y3-y4)/(x3-x4);b2=y3-k2*x3;Q=(b2-b1)/(k1-k2);Z=k1*Q+b1;if(B28)..{printf(梯形);H0=Z-30;Bp=B-28+H0;if((Z-39.51)/H00.3){printf(淹没流);h=9.51;}elseprintf(非淹没流);}else{printf(三角形);H0=Z-30-(14-0.5*B);Bp=H0;if((Z-39.51)/H00.3){printf(淹没流);h=9.51-(14-0.5*B);}else{printf(非淹没流);h=pow(2*Q*Q/9.81,0.2);}}v=Q/h/Bp;d=v*v/(1.2*1.2*1.6*2*9.81);printf(\n上游水头=%f\n,H0);printf(龙口流速=%。2f\n,v);printf(平均宽度=%f\n,Bp);printf(上游水位=%.2f\n,Z);printf(龙口流量=%.0f\n,Q);printf(抛石粒径%。2f\n,d);}表四：内插法计算成果表龙口宽度B(m)上游水位Z上(m)落差Z(m)龙口流量Q(m3/s)上游水头H0(m)流态龙口平均宽度(m)龙口流速v（m/s)抛石粒径d（m）22039.740.2340039.74梯形201.742.080.115039.990.4838489.99131.993.060.21..10040.531.02350910.53淹没流82.534.470.447041.051.54276911.0553.055.490.674041.92.39155411.923.96.841.033042.172.6697412.1714.177.231.162842.222.7184812.22三角形淹没流12.227.291.182342.362.855169.869.867.471.231542.623.111586.12三角形非淹没流6.124.680.48942.723.21323.223.223.40.26根据表四数据绘出V～B,Q～B,D～B曲线V--B02468-302070120170220B(m)V(m/s)Q--B050010001500200025003000350040004500-302070120170220B(m)Q(m³/s)..B--Z上3940414243-302070120170220B(m）Z上（m）4、截流材料分区由于戗提宽度至少需满足三辆汽车并行，结合龙口最大流速v=7.47m/s，选择截流戗提顶部宽度18m，根据工程类比选择石块的备料系数，并确定截流材料所需的方量，具体数值见表五。表五：材料分区材料分区龙口水面宽度B（m）龙口平均流速（m/s）抛石粒径（m）石块重量（t）备料系数石块方量（m³）石块总量（m³）Ⅰ100～2204.470.440.121.264512153216Ⅱ40～1006.841.031.491.540320Ⅲ15～607.471.232.53240320Ⅳ0～154.680.480.151.28064三成果分析立堵法截流是将截流材料，从龙口一端向另一端或从两端向中间抛投进占，逐渐束窄龙口，直至全部拦断。截流水力计算的目的是确定龙口诸水力参数的变化规律，主要解决两个问题：确定截流过程中龙口各水力参数，如流量Q、落差Z及流速V的变化规律和由此确定截流材料的尺寸、重量或相应的数量等。根据以上计算得出如下规律：（1）龙口的流速先是随着龙口的束窄逐渐增大，起初增长较为平缓；当龙口宽度达到100m左右时，增长速度有所增加，直到龙口的宽度B=23m左右时，此时龙口断面为三角形断面，龙口的流速达到最大，V=7.47m/s；但随着龙口的宽度继续减小时，流速急剧下降，直至龙口合龙完成，流速降至为零。（2）为了更经济合理地进行截流，现将龙口分为四段采用不同粒径的石块进行封堵，Ⅰ和Ⅳ区采用重为0.15t的石块进行填筑，Ⅱ区采用重为1.5t的中石块进行填筑，Ⅲ区采用重为2.6t的大石块进行填筑，各区的石块用量如表五所示。（3）根据工程经验和工程类比类比，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ区的备料系数分别取1.2、1.5、2和1.2。由于在Ⅰ和Ⅳ区截流时，流速较小，相当于在静水中截流，备料系数取值较小；Ⅲ区时流速最大，