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1、,-,第一篇 导流工程 .,第一章,施工导流规划,施工导流是水利水电枢纽总体设计的重要组成部分!是选定枢纽布置永久,建筑物形式施工程序和施工总进度的重要因素#设计中应充分掌握基本资料!,全面分析各种因素!优化导流方案!使工程尽早发挥作用# 施工导流贯穿工程施工全过程!导流设计要妥善解决从初期导流到后期导流 $包括围堰挡水坝体临时挡水封堵导流泄水建筑物和水库蓄水%施工全过程中的 挡泄水问题#各期导流特点和相互关系宜进行系统分析!全面规划!统筹安排!运用 风险分析的方法!处理洪水与施工的矛盾!务求导流方案经济合理!安全可靠# 施工导流设计包括导流标准选择!导流方式选择及导流布置导流泄水建筑 物设计
2、围堰设计截流设计基坑排水下闸蓄水措施及施工期通航过木排冰 与供水#,第一节,施 工 导 流 标 准,一 导流建筑物级别 $* 567) 渠道中的允许流速81 :;% +隧洞导流 隧洞导流是在河岸边开挖隧洞!在基坑的上下游修筑围堰!施工期间河道的,6,6,水利水电施工工程师手册 77777777777777777777777777777777777777777777777777777777 水流由隧洞下泄!如图 #$所示%这种导流方法适用于河谷狭窄 游围堰坡脚应有足够的距离!一般要求在 #$ 以上!防止水流冲刷围堰的坡脚%,隧洞断面型式主要取决于地质条件及洞内水流流态%常用的断面有方圆形!,有时
3、也采用圆形或马蹄形%方圆形断面放工方便!且底部矩形部分过水面积大!,和圆形断面相比!可在同一高程9 ?A?-/=.,-$.,式中,:% 流量系数-式 $(.% 隧洞出口过水断面面积*6,/#0-2,式中,33 上下游水位差495,!33 有压隧洞淹没出流的流量系数/其值与自由出流相同2: /2压坡线/即测压管水头线2计算:工程实践中4常需计算有压隧洞中压强 沿程变化情况4特别是最大最小值及其出现位置:为此4需绘制总水头线和测压 管水头线4总水头线是指各断面总水头值/?$7$BC7(2的连线5测压管 水 头线/即压坡线2是指各断面测压管水头/$7A的连线:对断面不变的洞 段4总水头线和压坡线均为
4、直线4所以只需计算出断面变化处/如进出口D转弯及 断面突变处2的总水头和测压管水头4然后以直线相连4即得全洞总水头线和压 坡线: 设出口断面底板高程为基准面4绘制总水头线和压力坡线:如果压力坡线低 于隧洞顶部4则区段出现负压4需修改设计4以消除负压: 1E无压水力计算,/#2短洞与长洞:视洞长对过水能力影响与否4将无压隧洞分为长洞与短洞:,其判别方法如下; F 当底坡为缓坡时4+G/HI#2J 时为长洞4+K/HI#2J 时 为 短 洞4其 中 +为隧洞长4/925J 为上游水头4/92: L当底坡为陡坡/GM2时4泄水能力不受洞长影响4按短洞考虑:,/2短洞水力计算:由于隧洞泄水能力不受洞长
5、影响4进口水流为宽顶堰流4,计算公式如下;,P,E,%,7,8,5,5,5,(,5,% ?,? ?,JH,?,% 5,% 55 %,5,第一篇 导流工程 QQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQ,!#$1:,$22 淹没系数-其值按进口断面处水深 6 与上游水头 * 值选定3见图 .,/A当 6B;C0* 时3为淹没出流36D;C0* 时为自由出流36 可近似下游水位减去进口底板高程而得1A 图 E/F G2I,K 曲线图 -+1长洞水力计算A长洞的泄流能力受洞长的影响3一需要由下游向上游推 算水面曲线3求出进口断面处水深
6、 63然后用式-./01求解A水面曲线的推算方,法与明渠水面曲线推算方法相同A当下游水深 6 低于出口断面临界水深 6 时3,则以6 作控制水深向上游推算水面曲线:当6B6 时3则以6向上游推算水面曲 线A当隧洞很长且 ;DLDL时3过水能力可用均匀流公式 !4?ML进行估算A NO半有压流隧洞过水能力计算,J,I,( 0,!,B 1,水利水电施工工程师手册 KKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKK 半有压流流态极不稳定!对结构受力极为不利!工程上应尽量避免过水能 力计算公式如下#,$% =?3 =?82 =3*? 3=,
7、2? =*3 =A? =D=,三 E导流明渠水力计算 2F导流明渠 布置导流明渠时!应注意以下问题# ,21尽量利用有利地形!使明渠工程量最小6尽量避免渠线通过不良地质区 段!特别应注意滑坡崩塌体!保证边坡稳定!避免高边坡开挖在河滩上开挖的明 渠!一般需设置外侧墙!其作用与纵向围堰相似外侧墙必须布置在可靠的基础 上!并尽量能使其直接在于地上施工 ,*1明渠轴线应顺直!以使渠内水流顺畅平稳应避免采用G形弯道关于转 弯半径E进出口方向以及与围堰坡脚之间距离等要求!均与明流隧洞相似对于 软基上的明渠!渠内水面与基坑水面之间最短距离!应大于两水面高差的 *?H A=倍!以免发生渗透破坏出口消能问题也应
8、受到特别重视 ,A1导流明渠应尽量与永久明渠相结合当枢纽中的混凝土建筑物采用岸边 式布置时!导流明渠常与电站引水渠和尾水相结合!如图 2.8,B,B,7,4,8 7,4,5,4,4,6,4,5,6,4,4,?,4,第一篇 导流工程 CCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCC 图 !# 阿斯旺电站利用引水渠和尾水渠导流 $%电站引水渠, 6 $ 984=,.$,/,=, ?,.$-/, 656 $ A ?5?5 $ ,D,C,$,$,#,!,),$,1,$, A ,A , A ,$,A,水利水电施工工程师手册 EEEEEEEE
9、EEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEE !%!% :,.,.,% ,. ,F,第一篇 导流工程 NNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNN 当已知渠道总长度 !流量 #糙率 $底坡 %边坡系数 ,/,680,以后依次设 -(-(-(?(按上述方法得出 7!(7!(7!(?(为计算方便(,可列表进行) 第二步(求上游水位)依上述计算各 A值(直到BA(接近总渠长 !止(最后 之 -值即为渠首水深)计算上游壅水值 C(-加上 C值(即得上游水位) 最后将各距离和相应水深绘
10、于图上(连接起来即得明渠水面曲线) 四 坝体预留缺口过水能力计算 早期工程的底孔(通常均布置在每个坝段内(称跨中布置)例如(三门峡工 程(在一个坝段内布置两个宽 D高 EG的方形底孔)新安江在一个坝段内布置 一个宽,HD高,D 的门洞形底孔(进口处加放中墩(以减轻封堵闸门重量)国内 从柘溪工程开始(相继在凤滩白山工程采用骑缝布置/也称跨缝布置0(孔口高 宽比愈来愈大(钢筋耗用量显著减少)白山导流底孔为满足排冰需要(进口不加 中墩(且进口处孔高达 .,D/孔宽 8D0(设计为自动满管流进口)国外也有些工程 采用骑缝布置(如非洲的卡里巴(前苏联的克拉斯诺雅尔斯克等)巴西的伊太普 工程则采用跨中与骑
11、缝相间的混合布置(孔口宽 IJKD高 .D(如图 ,6,H) 导 流 底 孔 高 程 一 般 比 最 低 下 游 水 位 低 一 些(主 要 根 据 通 航过 木 及 截 流 要 求(通过水力计算确定)如为封闭式框架结构(则需要结合基岩开挖高程和框架 底板所需厚度综合确定) 施工过程中(通过坝体预留缺口泄流(过水能力可按宽顶堰公式计算)宽顶 堰流分自由出流和淹没出流(见图,6,(其判别界限在一定范围内变化(一般可 取为,E,D,*,*,*,*,式中,*,水利水电施工工程师手册 FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF 图
12、!# 伊太普工程的导流底孔 $%施工缝+(?,4$-6,淹没溢流,9:;+,(?,4$6,;% 流量系数4一般采用 -.(A-.(B6/-3时:按无压流计算!其中:+ 为孔底起算的上游水深:为孔高(! /(有压流计算式!,?ABC0DE,/#/0(,式中,BFF 底孔断面面积:0= EFF 上下游水位差当下游水位低于底孔中心高程时:下游水位按底孔 中心高程计算(:= AFF 流量系数一般采用 ,-53估算:详细计算见有关手册(!,0(无压流计算式!按宽顶堰公式计算:与坝体缺口过水能力计算公式相同:,见式/#/,(和式/#/(! 当 上 游 水 位 处 于 + /-38上 下 时:底 孔 流 量
13、 将 为 无 压 流 堰 流(和 有 压 流 孔流(的过渡阶段:流态不稳定:流量可取平均值:用绘图方法确定!即根据无压 流和有压流公式分别算出水位流量关系:并绘于图上:再用光滑曲线将过渡段之 间平顺连接起来即可! 五 G导流水力计算 导流水力计算的主要任务是估算各种导流泄水道的泄水能力:以便确定泄,水建筑物尺寸和围墙高度!还有一些计算问题:如冲刷G气蚀G渗透G调洪演算等:,在导流设计中也常涉及!这些问题均可参见一般水力学与水文学著作:以及水,M,L,E =,=,&,I,水利水电施工工程师手册 NNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNN
14、NNNNN 利水电工程施工组织设计手册!本节仅简单介绍束窄河床的水力计算 #$束窄河床的最大平均流速 %, ) *+,.#/ #0!, ) 13,.#/ #4!,式中,566 束窄河床中通过的流量7 8 66 收缩断面有效过水面积7 966 束窄河段的过水宽度7 66 河道下游水深7 66 过水断面收缩系数?A =B= C$水位壅高 D,C C C D)%+.CFG!%+.CF!,.#/#!,式中,%66 围堰上游床断面平均流速7 %66 束窄河床的最大平均流速7 F66 重力加速度7 G66 侧收缩及其它因素影响系数见表 #/# 表 H/HH 不同围堰布置的 I值,布置型式,矩形,梯形,梯 形J且 有 梯形J且有上挑丁 梯形且有顺流丁 导水翼墙 坝 坝,布置简图,=4=A=K= =K=A=K =KA=B= =?=A=K=,=K=A=K,