《水力分析与计算》课程设计

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1、课程设计任务书学院：山西水利职业技术学院专业：水利工程系班级：水工1034班姓名：郭瑞学号：02103444一、绪言（一）设计任务目的意义:为加强对水力学的实践性，是我们更好的联系实际，对已学过的水利分析与计算内容方法有一个全面的，系统的训练和提高，以便我们在以后的更好的适应工作的需要，进行以下的课程设计。横断面设计：确定渠道边坡、底宽、水深等。纵断面设计：确定推算水位、确定渠底线、堤顶高程线等。1.根据题目内容设计成最佳水利断面为梯形断面渠道。2.基本已知数据L=4km，Z=206.5-202.5=4m，V=5m³／s，中壤土的允许流速为：0.65~0.85。3.根据设计内容计

2、算渠道断面并校核是否满足流速要求。（二）提出方案（１）拟定或估算各设计参数（ｉ、ｎ、ｍ、b等）。（２）计算设计水深和底宽（ｈ、ｂ），校核不冲不淤。　　　思考：发生冲刷或淤积，怎么办？调整宽深比或比降　　　流量一定时，ｂ大，则ｖ小，ｉ大，则ｖ大。（３）计算最小水深和加大水深。（４）确定安全超高、堤顶宽。（５）绘制渠道横断面图。二、设计方案（一）1.引水渠道多为明渠，渠道的过水断面有许多种，考虑到明渠修建在土质地基时，为了避免崩塌和便于施工，在渠道横断面设计中，灌溉渠道水流以明渠均匀流公式计算。明渠均匀流即是水流在渠道中流动，各断面的水深、断面平均流速和流速颁布都沿流向不变。（p12

3、9a图）对于梯形断面渠道:　　明渠均匀流的计算公式为：Q=ων=ωC(Ri)1/2式中ω——过水断面面积R——水力半径，R=ω/χ　　　χ——湿周i——渠道的底坡C——谢才系数，C＝(1/n)R1/6n——渠道糙率水利最佳断面考虑到条件的允许值的满足要求，参考下表：m0.000.250.500.751.001.501.752.002.503.003.504.004.505.00&2.001.561.241.000.830.610.530.470.390.330.280.250.220.20由公式得梯形渠道水利最佳断面为：P135例6-1例6-3（三）护砌的方式渠道护砌的方式包括土

4、渠、石渠、混凝土渠等渠道，考虑到糙率值的影响，因此在设计渠道时糙率选择偏小，过水能力就达不到设计要求，从而造成水流满溢，若糙率值过大，就会造成断面尺寸偏大增加浪费，还会引起冲刷，而且渠道的次级渠道进水困难。所以对糙率的选择参考下列表格：石渠（1）光滑切均匀0.0250.0350.040（2）参差不齐0.0350.0400.050混凝土（1）抹灰的混凝土护面0.0110.0120.013（2）不抹灰混凝土护面0.0130.0140.017（3）喷浆护面0.0160.0180.021（二）横断面计算方法１．计算底宽ｂ和设计水深ｈ优点：比试算法简便，比图解法精度更高。２．计算加大水深和

5、最小水深一般需2~3次迭代即可得到满意的结果。（三）设计参数的确定１．渠底比降ｉ指单位渠长的渠底降落值。当Q一定时,i大,则过水断面A小,工程量小,但控制的灌溉面积小。i小,则A大,工程量大,但控制的灌溉面大。取值方法：（１）接近地面比降（２）Ｑ大，则ｉ宜小（防冲剧）（３）平原地区ｉ小，山丘区ｉ大２．渠床糙率ｎ反映渠床粗糙程度。糙率大，则阻水能力大。取值：（１）渠床光滑顺直，ｎ小（２）Ｑ大，则ｎ小参考教材表４-8。请同学思考：ｎ取值偏大会造成什么后果？ｎ取值偏小会造成什么后果？３．边坡系数ｍ　　m大,则工程占地多,输水损失大m小,边坡不稳定取值：（１）土质好（粘重），ｍ小（２）流

6、量大，水深大，则ｍ大参考表4-9，4-10。４．宽深比b渠底宽与设计水深之比有三种宽深比（１）水力最优断面宽深比　　　　特点:断面窄深,适用于小型渠道。（２）满足相对稳定的宽深比相对平稳：不冲不淤或冲淤平稳对于一般渠道：　　　　　　　多沙河流上引水的渠道:　　　（三）实用经济断面宽深比水力最优断面，虽然过水断面小，但由于其断面比较窄深，对大型渠道并不适用（为什么？因为不易施工，易塌）。为克服最优水力断面的缺点（加大底宽，减小水深），同时又使过水断面面积接近于最优水力断面的断面面积，因而提出实用经济断面宽深比。计算方法：已知某渠道设计流量为5m3/s，渠底比降ｉ＝1/5000,沿线

7、土质为粘壤土。分别计算最优水力断面、实用经济断面、相对稳定断面的设计水深和底宽。解：（１）最优水力断面　　　最优水力断面水深计算公式为　　　b=0.828*4.88=4.04(m)（２）实用经济断面（３）相对稳定断面　　　最优水力断面水深最大，实用经济断面次之。相对稳定断面最小。以上分别计算了三断面只是为了说明计算方法，其中，最优水力断面,过于窄深,本题不适用。本题宜选用实用经济断面。５．渠道不冲流速、不淤流速为保证不冲不淤，流速不能过小，也不能过大。即不淤流速＜渠道流速＜不冲流