【正文】 第 7 頁 共 30 頁 導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量確定 本工程屬Ⅱ級樞紐工程，永久建筑物為 2 級，其導(dǎo)流建筑物失事 后將淹沒一般城鎮(zhèn)、工礦企業(yè)，影響工程總工期及第一臺（批）機(jī)組發(fā)電，造成較大經(jīng)濟(jì)損失，使用年限 2年，圍堰高度 15~50m，查《水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》（ SL— 303— 2021）可知，導(dǎo)流建筑物為 4級，若采用土石圍堰，則洪水重現(xiàn)期為 20~10 年，為了安全，施工導(dǎo)流采用 20 年一遇洪水，相應(yīng)的洪峰為 Q 洪水 =169m3/s，即導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量 Q 導(dǎo) =169m3/s。 導(dǎo)流建筑設(shè)計(jì) 導(dǎo)流明渠 導(dǎo)流明渠設(shè)計(jì) ①基本資料。由 Q 導(dǎo) =169m3/s，查 Q— H曲線得下游水面高程為 米。水深為 ：=，邊坡系數(shù)有土質(zhì)確定，查《水利學(xué)》采用 m=，糙率 N=，渠底比降 I=1/3000— 1/3500。 按明渠均勻流公式列表計(jì)算。 ②明渠設(shè)計(jì)采用經(jīng)濟(jì)斷面進(jìn)行設(shè)計(jì)，在渠道設(shè)計(jì)中，一旦設(shè)計(jì)流量確定下來，我們總希望設(shè)計(jì)出來的渠道斷面最小，即開挖的工程量最少，而過水?dāng)嗝婷娣e，底坡及糙率確定下來以后，我們希望渠道所能通過的流量最大，以這個設(shè)計(jì)思想出發(fā)，設(shè)計(jì)出來的渠道斷面叫水力最佳斷面，但在實(shí)際施工過程中，這種斷面不易做到，同時也可能提高工程造價(jià)，故采用經(jīng)濟(jì)斷面進(jìn)行設(shè)計(jì)。 hmhbA ??? )( iRCAQRARmhb?????????6/1n12C12?? ③確定明渠底寬 華北水利水電學(xué)院繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 8 頁 共 30 頁 明渠過水?dāng)嗝娉叽缛Q于導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量大小及其容許不沖流速，明渠斷面尺寸與上游圍堰高度的確定應(yīng)通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定，比較時擬定幾個明渠斷面計(jì)算相應(yīng)的明渠與上游圍堰的造價(jià)，兩者相加，造價(jià)較小的斷面既為經(jīng)濟(jì)斷面。 第一種方案：按 I=1/3000， n=， m=， h=， Q=169m3/s，求底寬 b，計(jì)算結(jié)果見表 3— 1。 表 3— 1 第一種明渠底寬試算結(jié)果 第二種方案：按 I=1/3000， n=， m=， h=3m， Q=169 m3/s，求底寬 b，計(jì)算結(jié)果見表 3— 2。 表 3— 2 第二種明渠底寬試算結(jié)果 第三種方案：按 I=1/3500， n=， m=， h=4m， Q=169 m3/s，求底寬 b，計(jì)算結(jié)果見表 3— 3。 表 3— 3第三種明渠底寬試算結(jié)果 b A χ R C V Q b A χ R C V Q 華北水利水電學(xué)院繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 9 頁 共 30 頁 由表 3— 1可知明渠深為 時， b=60m,由表 3— 2可知明渠深為 時， b=60m,由表 3— 3可知渠中水深為 4m時 b=27m，設(shè)明渠長 400 米，則開挖方量分別為 萬 m 萬 m 萬 m3，第三種明顯比第一、二種小，但第三種方案明渠內(nèi)水流與下游連接段較差，可能引起沖刷必須采取防護(hù)措施。經(jīng)比較，第三種方案優(yōu)于第一、二種方案，所以采取第三種方案導(dǎo)流。 校核不沖流速和不淤流速。不沖流速由土壤性質(zhì)決定，閘址處為中粉質(zhì)壤土，其不沖流速為當(dāng) R=1時， V=，不淤流速為 V= m/s。 本工程的不沖流速為 V=?R1/3=?，明渠內(nèi)水流為V=Q/A=，滿足 [V不淤 ] V [V不沖 ] 渠道典型斷面圖（如圖 31）： 圖 31 渠道典型斷面圖 導(dǎo)流明渠布置 為了方便施工，明渠布置在右岸，進(jìn)出口的布置應(yīng)有利于進(jìn)口和出口的流水銜接，盡量消除回流渦流的不利影響。取出口的高程與下游河道同高程 ▽ =。進(jìn)出口和河b A χ R C V Q 華北水利水電學(xué)院繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 10 頁 共 30 頁 道主流夾角不大于 30176。進(jìn)出口與上下游的圍堰體坡腳距離不小于 50m，轉(zhuǎn)彎半徑大于 5倍的渠底寬，明渠與基坑水面距離大于兩者水面高差的 ~ 倍。進(jìn)口高程為(m ) ▽ ???進(jìn)口 ，其中 l為導(dǎo)流明渠長度。 明渠平面布置圖： 圖 32 明渠平面布置圖 圍堰 圍堰設(shè)計(jì) 本地區(qū)附近有較豐富的粘土材料，可采用均質(zhì)土圍堰，以便就地取材，利用基坑或明渠的棄土，同時 構(gòu)造簡單，便于快速施工和易于拆除，所以本工程采用均質(zhì)土圍堰。 ⑴下游圍堰高程的確定 由施工導(dǎo)流流量查上下游 Q— H曲線知 H=,圍堰安全超高為 1m,則 : H 下堰 =+=。 ⑵上游圍堰高程的確定 H 上堰 =H 下堰 +H+Z+1 H+Z=I?L+gvgv 222022 ??=+= H 上堰 = ++= m 取 H 上堰 =。 其中 Φ — 流量系數(shù)取 V— 明渠內(nèi)平均流量 ,m/s 取 V0— 河床內(nèi)行進(jìn)流速 ,m/s 華北水利水電學(xué)院繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 11 頁 共 30 頁 ⑶圍堰邊坡系數(shù) 臨水邊坡 m=3,背水邊坡 m=。 ⑷圍堰頂寬取 3m 最后取上游堰高程為： 米；下游堰高程為： 米。 ⑸上下游圍堰斷面示意圖 圖 33 上游圍堰斷面示意圖 圖 34 下游圍堰斷面示意圖 截流 根據(jù)河流水文特征、氣候條件、圍堰施工條件以及通 航等因素綜合分析選在枯水期初 ,流量有明顯下降 ,但不一定選在流量最小時刻 ,本工程選在 10月中旬截流。 根據(jù)水文實(shí)測資料取截流設(shè)計(jì)流量為 10m3 /s,該流量對施工較有利。 華北水利水電學(xué)院繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 12 頁 共 30 頁 截流方法 分類 方式 優(yōu)缺點(diǎn)及適用條件 戧堤法截流 立堵法 將截流材料從龍口一端向中間拋投進(jìn)占逐漸束窄河床直至全部攔斷 不需架設(shè)浮橋，準(zhǔn)備工作比較簡單，造價(jià)較低。但是截流時水利條件較為不利，龍口單寬流量較大，同時水流繞截流戧堤端部使水流產(chǎn)生劇烈的立軸漩渦，在水流分離線 附近造成紊流，易造成河床沖刷，且流速分布很不均勻，需拋投單個重量較大的截流材料。截流時由于工作前線狹窄，拋投強(qiáng)度受到限制。適用于大流量、巖基或覆蓋層較薄的巖基河床，對于軟基河床應(yīng)采用護(hù)底措施后才能實(shí)施。 平堵法 沿整個龍口寬度全線拋投，拋投料堆筑體全面上升，直至露出水面 合攏前必須在龍口架設(shè)浮橋，由于它是沿龍口全寬均勻地拋投，所以其單寬流量小，出現(xiàn)的流速也較小，需要的單個材料重量也較輕，拋投強(qiáng)度較大，施工速度快，但有礙于通航，適用于軟基河床，河流架橋方便切對通航影響不大的河流。 立平堵 先立堵，再在 棧橋上平堵的方式 充分發(fā)揮平堵水力條件較好的優(yōu)點(diǎn)，同時又降低架橋的費(fèi)用 平立堵 先平拋?zhàn)o(hù)底，再立堵合攏的方式 適用于單純立堵易造成沖刷的軟基河床 無戧堤法截流 建閘截流 在泄水道中預(yù)先建閘墩，并建截流閘分流，降低戧堤的水頭，待拋石截流后，再下閘截