本书收集整理了96个不同坝型工程泄水和引 (输) 水设施水力设计实例, 并对国家标准和水利及电力行业规范的有关水力学计算公式进行了归纳, 开发了水力学计算程序HYCOM, 并对其进行了使用说明。
水利水电工程的枢纽布置由挡水建筑物、泄水建筑物、引水发电系统及厂房组成。水利灌溉工程的枢纽布置由挡水建筑物、泄水建筑物、输水渠道或输水管道组成。城镇供水工程的枢纽布置由挡水建筑物、泄水建筑物、输水管道等组成。水工建筑物中泄、引(输)水建筑物对整个工程的安全性和经济性起着非常重要的作用,为了确保水工建筑物的安全可靠正常运行,需要进行水工建筑物水力设计。水力学计算是水工建筑物水力设计非常重要的一个环节。水力学公式较为复杂,参数多为水工模型试验和工程经验取得,设计人员进行水力学计算采用手工计算,因此开发水工建筑物水力学计算程序很有必要。
本书主要分为两部分内容:一部分内容为水工建筑物水力设计,包括第1~第9章。主要内容包括:①泄水建筑物、引(输)水建筑物在枢纽布置中主要作用和特点;②国家标准和行业规范有关洪水标准在实际工程设计中的应用,利于工程设计人员重视水工建筑物设计的安全性和经济性;③水利和电力行业现行规范中水工建筑物水力设计和水力学计算公式,水工建筑物泄洪后容易引起破坏的原因分析及处理措施等;④收集了土石坝(混凝土面板堆石坝、心墙坝、沥青心墙坝)、混凝土拱坝(含碾压混凝土拱坝)、混凝土重力坝(含碾压混凝土重力坝)、深埋长距离输水隧洞等96个工程实例,整理了工程实例中泄水建筑物和引(输)水建筑物的水力设计及结构设计;⑤结合国外已建工程竖井泄洪洞的运行情况,全面论述竖井泄洪洞水力设计相关内容;⑥考虑到目前国内中小型水利工程和城镇供水工程正在如火如荼的建设,增加了侧槽溢洪道、明渠引水和长距离供水管道的水力设计内容。另一部分内容为水力学计算程序HYCOM2.0开发、介绍和使用,第10章为程序的使用说明,其中计算程序框图、输入参数说明以及实际工程真实算例等内容贯穿各章之中。
本书水工建筑物水力计算程序HYCOM2.0的主要特点是:①程序中水力学计算公式采用国家正式颁布的规程规范,并参考其他权威部门的规程规范,以及设计人员经常使用的《水工设计手册》和《水力学计算手册》;②水力学计算按工程类别划分,实用性强,针对性强;③编著者特别注意水力学计算公式的适用性,计算参数的选取注重工程经验,真正能给技术人员提供可靠的计算成果;④由于高速水流的复杂性,水工建筑物水力学计算多采用半经验半理论公式,许多参数为试验图表,纳入程序中有一定的难度,待新版本逐步予以解决。
水工建筑物水力学计算程序HYCOM2.0是根据水工建筑物水力设计和水力学计算公式开发的,HYCOM2.O有网页版本和手机版本两种,使用者只需进入相应的网址,注册成功后可以使用本程序。
本书第1章由王康柱、李跃涛、李渤编写;第2~第9章由王康柱编写;第10章由王旭编写。书中图表由李跃涛、李渤、朱展博绘制,HYCOM2.0程序由王旭开发,李跃涛参与了书中算例程序的测试工作。
值此中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司建院70周年之际,谨以此书献给广大水电建设者。由于作者水平有限,书中难免存在错误与不足之处,欢迎广大读者提出宝贵意见。
前言
第1章 水工建筑物水力设计综述
1.1 概述
1.2 水电枢纽工程的布置
1.3 水工建筑物水力设计
1.4 工程等别及建筑物级别的确定
1.5 洪水标准的确定
1.6 泄、引(输)水建筑物工程实例
第2章 溢洪道水力学计算
2.1 泄流能力计算
2.2 泄槽水力学计算
2.3 挑流消能
2.4 底流消能(等宽矩形断面)
2.5 水流空化数
第3章 侧槽溢洪道水力学计算
3.1 侧槽溢洪道水力学特性
3.2 侧槽溢流前缘的总长度
3.3 侧槽水面线
第4章 水工隧洞水力学计算
4.1 计算原则
4.2 有压隧洞的水力学计算
4.3 有压短管后接无压隧洞水力学计算
4.4 高流速的防空蚀设计
4.5 水工隧洞水力设计应重视的问题
第5章 竖井泄洪洞水力学计算
5.1 竖井泄洪洞概况
5.2 环形堰竖井泄洪洞
5.3 涡流式竖井泄洪洞
第6章 混凝土重力坝及拱坝泄水建筑物的水力学计算
6.1 泄流能力计算公式
6.2 水面波动及掺气水深
6.3 挑流消能
6.4 跌流消能
6.5 消力池护坦
6.6 水流空化数估算
第7章 渠道水力学计算
7.1 渠道均匀流水力计算
7.2 渠道非均匀流水面线计算
第8章 水电站压力管道水力学计算
8.1 经济管径的计算
8.2 水头损失的计算
8.3 水锤计算
第9章 城镇供水长距离输水管(渠)道水力学计算
9.1 管(渠)道总水头损失
9.2 管(渠)道沿程水头损失
9.3 管(渠)道局部水头损失
9.4 管道水锤分析及防护设计
第10章 水工建筑物水力学计算程序( HYCOM2.0)
10.1 HYCOM程序说明
10.2 软件功能及运行环境
10.3 软件的安装及注册
10.4 界面说明
10.5 功能界面
10.6 使用说明视频
参考文献