【正文】 :考慮從進(jìn)口到計(jì)算起始斷面之間沿程和局部阻力損失的流速系數(shù),。 經(jīng)過計(jì)算,溢流堰下游曲面與直線段的切點(diǎn)的坐標(biāo)為x=,y=,經(jīng)過計(jì)算，反弧半徑為R=.、溢流堰閘門閘墩設(shè)計(jì) 閘門設(shè)計(jì):根據(jù)資料[3],在溢洪道工作閘門的上游側(cè),設(shè)置檢修閘門,兩道閘門或閘門與攔污刪的最小凈距,應(yīng)該滿足混凝土強(qiáng)度與抗?jié)B,啟閉機(jī)布置與運(yùn)行,閘門安裝與維修條件等因素的要求,設(shè)計(jì)工作閘門為露頂式鋼閘門,布置在溢流堰頂,考慮閘墩強(qiáng)度等因素,根據(jù)資料[9],由于該樞紐是3級(jí)等別,溢洪道有設(shè)計(jì)為三孔出流,閘門比較小,門槽形式選I型,設(shè)計(jì)門槽寬1米,所以閘門寬度為5米. ,3個(gè)工作門,3個(gè)檢修門槽,工作閘門布置在檢修門后2米,兩道閘門之間中線設(shè)計(jì)與大壩軸線重合.閘門兩個(gè)邊墩延伸往上下游,上游延伸成為進(jìn)水渠的導(dǎo)水墻,設(shè)計(jì)工作門槽的部位厚度為2米,向下游延伸長度,向上游延伸設(shè)計(jì)為距離壩軸線25米,. 泄槽形式及水力設(shè)計(jì)泄槽包括泄槽的形式及水面曲線設(shè)計(jì)；、槽的形式及水面曲線設(shè)計(jì)泄槽設(shè)計(jì)為矩形槽,有資料[3],設(shè)計(jì)泄槽縱坡坡度要大與臨界坡度ik. 其中, q:泄槽的單寬流量(/s)。 :動(dòng)能修正系數(shù),可以近似取1。 g:重力加速度(m/)。 :相應(yīng)臨界水深是的水力半徑(m)。 n:糙率.由于溢洪道布置在壩肩,開挖較大,所以巖質(zhì)較好,采用混凝土澆筑襯砌泄槽邊墻,邊墻以上采用混凝土噴漿防護(hù)邊坡,=,考慮綜合因素,采用木模節(jié)省材料,所以取糙率為n=,泄槽總寬為18米,經(jīng)過計(jì)算:單寬流量q===。謝才系數(shù)=。臨界坡度===. 泄槽水面曲線計(jì)算:由資料[10],水面曲線計(jì)算按逐段試算法. :下游斷面比能。 :上游斷面比能。:平均水力坡度。:平均水力半徑。:平均謝才系數(shù).經(jīng)過計(jì)算水面曲線數(shù)據(jù)如:見附表1。,：見資料[3]。x,y:拋物線的橫縱坐標(biāo),以上段泄槽末端銜接點(diǎn)為原點(diǎn)o。為上段的坡角。k:系數(shù),對于重要工程落差大的,可以取k=,對于落差小的可以取k=。:拋物線起始斷面的比能。其中按照公式計(jì)算h:拋物線起始斷面的水深。v:拋物線起始斷面的平均流速,米每秒。:動(dòng)能修正系數(shù),。:經(jīng)過計(jì)算,考慮綜合因素,。經(jīng)過計(jì)算最后泄槽末端接挑坎的地方,.、泄槽彎道設(shè)計(jì)根據(jù)地形需要,單寬流量比較小,而渠寬較寬,不設(shè)置縮小段,結(jié)合地形,根據(jù)資料[3],彎道設(shè)計(jì)在壩址壩軸線下游25米處,參考已建工程橫棉工程,彎道半徑要大于5倍渠底寬,設(shè)計(jì)彎道半徑為=[10],能量平衡方程試算法,泄槽水面發(fā)生變化,按公式計(jì)算： h:有彎道離心力及急流沖擊波共同作用形成的外墻水面與中心先水面的高差。 k:超高系數(shù),其值查資料[3],表a6。 rc:彎道軸線半徑,米.、彎道沖擊波設(shè)計(jì)外墻和內(nèi)墻最高點(diǎn)水位和最低點(diǎn)水位的位置,按照公式計(jì)算: β:坡角。度。 : θ=0時(shí)水流的弗勞德數(shù)。 : θ=0時(shí)的水深,米。 : θ=0時(shí)的斷面平均流速,米每秒.:第一個(gè)外側(cè)水位最高點(diǎn)所對應(yīng)的圓心角,彎道外墻取正,內(nèi)墻取負(fù)。 :積分常數(shù),由初始段水力要素決定.,泄槽底板傾斜度設(shè)計(jì)為θ,傾斜坡度經(jīng)過計(jì)算得=,=。 β=。 =. 根據(jù)資料[7],在第一個(gè)波發(fā)生以后,因?yàn)椴粩喟l(fā)生波的反射,干涉與傳播,在圓弧中心角3,5等等,各點(diǎn)為水面最高點(diǎn),而2 ,4 等等,各點(diǎn)為水位最低點(diǎn),：見資料[7]。 :其中外側(cè)取正,內(nèi)側(cè)取負(fù).經(jīng)過計(jì)算的外側(cè)水深h==. 為了消除波動(dòng)給水流到來的影響,抬高外側(cè),降低內(nèi)側(cè),泄槽中心線高程不變,.泄槽底板設(shè)計(jì)：根據(jù)地形地質(zhì)，巖質(zhì)比較好。泄槽底板設(shè)計(jì)縱橫縫，其間距取10米。采用平縫，縫中設(shè)置止水。 消能防沖段設(shè)計(jì)由于地形要求,根據(jù)資料[3],鼻坎高程高出下游水位不小于2米,校核水位時(shí)相應(yīng)下游最高水位,采用連續(xù)坎,可以減少霧化,適用于下游巖基均勻,要求霧化小的比較好,所以選擇連續(xù)坎是很有利的.、溢洪道沿程水頭損失和局部水頭損失沿程水頭損失按資料[10],公式 ； ； 。 ； Re:雷若數(shù),明渠河道取500。 R:取平均值。 L:沿程長度,經(jīng)過估算取183米。經(jīng)過計(jì)算得λ=。R=。謝才系數(shù)c=。水力坡降J=。 速度v==,由于流速較大,沿程水頭損失較大,溢流堰與泄槽有個(gè)反弧段和連接段會(huì)產(chǎn)生局部水頭損失,由緩坡變化到陡坡會(huì)產(chǎn)生一點(diǎn)局部水頭損失,但是都不是很大,由于資料短缺,取沿程水頭損失的百分之五,.、水舌設(shè)計(jì)水舌長度按公式計(jì)算：見資料[3]。 L: 自挑坎頂算起的挑流水舌外緣與下游水面的水平距離，米； L~:沖坑最深點(diǎn)到挑坎坎頂?shù)乃骄嚯x，米； ：坎頂水面流速，米每秒，； θ：挑坎角度；：坎頂鉛直方向的水深，按照公式計(jì)算；h為坎頂法向平均水深。H2坎頂?shù)较掠嗡娴母卟睢．?dāng)計(jì)算時(shí)可算到坑底； g：重力加速度； T：沖坑深度。下游沖刷坑深度按公式計(jì)算： T: 自下游水面到坑底的最大水墊深度，米，當(dāng)t h2時(shí)，t采用； Q：坎頂單寬流量，立方米每秒米； H：上下游水位差； k：沖刷系數(shù)。水頭損失估算法設(shè)計(jì)消能段：，損失水頭23米，估算得鼻坎處平均速度為v=。經(jīng)過計(jì)算得=；坎頂水面流速v=。所以法向水深為h=。根據(jù)資料[7]，取挑角θ=20度，則坎頂鉛直方向水深=。水舌長度為33米。挑坎的反弧半徑一般?。?10）h，h為坎頂水深。取半徑為10倍h，取7米。h=，坎頂單寬流量q=20米每秒，沖坑深度t=。河床比降為千分之八。挑坎位于壩軸線下游約150米處。壩軸線河床高程為400米，取399米。 利用水面曲線求消能段參數(shù)：?？紤]鼻坎處流速稍微大一點(diǎn)，取鼻坎處流速為22米每秒，。 、溢洪道挑坎與沖溝的處理 經(jīng)過計(jì)算，水舌長度為33米，根據(jù)地形情況，水流挑出去，不能全部挑到河床上，有一部分挑到河岸上。而且溢洪道的挑坎布置剛好位于沖溝的地方，沖溝在洪水來臨時(shí)候，必定有大量的水流經(jīng)過沖溝，若是挑坎修建在沖溝上，一定堵住水流去向，甚至水流會(huì)沖毀溢洪道挑坎。考慮布置溢洪道挑坎在其他地方，避開沖溝，但是那樣布置，溢洪道轉(zhuǎn)彎角度太大，不符合規(guī)范要求。所以只有進(jìn)行挑坎與沖溝處理。挑坎剛好位于沖溝的地方，為了溢洪道正常運(yùn)行，沖溝部分要進(jìn)行處理，考慮施工時(shí)要開挖溢洪道兩旁的山體，順便可以多開挖下游河岸，處理挑坎挑流時(shí)候的沖刷，在挑坎兩側(cè)開挖到最底高程，在旁邊設(shè)計(jì)一條1米深4米寬的水渠，繞過挑坎。防止洪水沖刷挑坎。這樣在洪水來臨的時(shí)候，水流不會(huì)沖毀溢洪道挑坎。下游右河岸岸坡也進(jìn)行開挖處理，防止水流沖刷，把河岸開挖成順?biāo)鞣较虻男问?。具體情況見樞紐布置圖。第6章 隧洞及廠房平面設(shè)計(jì) 隧洞布置原則與路線選擇、水工隧洞總體布置原則應(yīng)該根據(jù)樞紐任務(wù)，對泄水建筑物進(jìn)行總體規(guī)劃。在合理選定洞線方案的基礎(chǔ)上，根據(jù)地形，地質(zhì)及水流條件，選定進(jìn)口位置及進(jìn)口結(jié)構(gòu)形式，確定閘門在隧洞中的布置。確定洞身縱坡及洞身斷面形狀和尺寸。根據(jù)地形，地質(zhì)，尾水位等條件及建筑物之間的相互關(guān)系選定出口位置，高程以及消能方式。、隧洞路線選擇1. 隧洞路線應(yīng)盡量避開不利的地質(zhì)構(gòu)造，圍巖可能不穩(wěn)定及地下水位高、滲水量豐富的地段，以減小作用于襯徹上的圍巖壓力和外水壓力。洞線要與巖層層面、構(gòu)造破碎帶和節(jié)理面有較大的交角，在整體塊狀結(jié)構(gòu)的巖體中，其夾角不易小于30度；在層狀巖體中，特別是層間結(jié)合疏松的高傾角薄巖層，其夾角不易小于45度。在高地應(yīng)力區(qū)，應(yīng)使洞線魚最大水平地應(yīng)力方向盡量一致，以減小隧洞的側(cè)向圍巖壓力。隧洞的進(jìn)、出口在開挖過程中容易塌方且易受地震破壞，應(yīng)選在覆蓋層、風(fēng)化層較淺，巖石比較堅(jiān)固完整的地段，避開有嚴(yán)重的順坡卸荷裂隙、滑坡或危巖地帶。2． 隧洞的路線應(yīng)力求短而直，這樣既可減小工程費(fèi)用，方便施工，且有良好的水流條件。若因地形、地質(zhì)、樞紐布置等原因必須轉(zhuǎn)彎時(shí)，應(yīng)以曲線相連。對于低流速的隧洞，其曲率半徑不易小于5倍洞徑或洞寬，轉(zhuǎn)角不易大于60度，彎道兩端的直線段也不宜小于5倍洞徑或洞寬。泄水隧洞的進(jìn)口應(yīng)力求水流順暢，否則會(huì)減小泄流能力，引起不利的流 態(tài)，甚至在一定條件下，在進(jìn)口附近會(huì)形成串通性或間歇性漩渦。出口水流應(yīng)能與下游河道平順銜接，并于土石岜坡角及其他建筑物保持一定距離，以防沖刷和影響樞紐的正常運(yùn)行。3. 隧洞應(yīng)有一定的埋藏深度，包括：洞頂覆蓋厚度和旁山隧洞岸邊一側(cè)的巖體厚度，統(tǒng)稱為隧洞的圍巖厚度。對于有壓隧洞，當(dāng)考慮彈性抗力時(shí)，圍巖厚度應(yīng)不小于3倍洞徑。4. 隧洞的縱坡，應(yīng)根據(jù)水力條件運(yùn)用要求、用途、上下游銜接、施工和檢修等因素綜合分析比較后確定。無壓隧洞的縱坡應(yīng)大于臨界坡降。有壓隧洞的縱坡主要取決于進(jìn)、出口高程，要求全線洞頂在最不利的條件下保持不小于2米的壓力水頭。有壓隧洞不宜采用平坡或反坡，因其不利于檢修排水。5. 對于長隧洞，選擇洞線時(shí)還應(yīng)注意利用地形、地質(zhì)條件，布置一些施工支洞、斜井、豎井，以便增加工作面，有利于改善施工條件，加快施工進(jìn)度。某左岸巖石巖層比較厚，覆蓋層很少，這給予左岸布置廠房有利的條件，發(fā)電引水隧洞布置在左岸有足夠的覆蓋厚度。在壩址上游，地勢開闊，對于隧洞進(jìn)水口選擇布置很有利。壩址地區(qū)巖層比較堅(jiān)硬，又沒有斷層，巖層比較單一，只有石英砂巖一層巖層，在巖層下30米左右的地方又一層頁巖，但是比較薄，對隧洞的開挖不會(huì)又太大的影響。由于地勢決定，發(fā)電引水隧洞必須布置拐彎，以利于布置近廠房的壓力鋼管。 發(fā)電引水隧洞及廠房平面設(shè)計(jì)根據(jù)地形條件,右岸布置了溢洪道,根據(jù)需要,.、進(jìn)口段結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選擇隧洞的進(jìn)水口常采用頂板和邊墻順?biāo)鞣较蛉媸湛s的平底矩形斷面，其體形應(yīng)符合孔口泄流底形態(tài)，避免產(chǎn)生不利底負(fù)壓和空蝕破壞，同時(shí)還應(yīng)盡量減少局部水頭損失，以提高泄流能力，應(yīng)將進(jìn)口的上唇做成喇叭形曲線，曲線的形狀應(yīng)盡量與流線吻合。進(jìn)水口高程根據(jù)淤沙高程,考慮死水位等因素,死水位為434米,進(jìn)行襯砌,閘門設(shè)計(jì)在井的底部,減少局部水頭損失,方程按公式計(jì)算：參照資料[7]。 a:橢圓的長半軸,對于頂板曲線略等于閘門處的孔口寬度b。 b:橢圓的短半軸,對于頂板曲線,可以用h/(1/31/5)=d=,b=。邊墻曲線a=d=,b=,三面喇叭橢圓收縮的形式.進(jìn)口設(shè)計(jì)攔污刪,由于是電站進(jìn)水口,所以設(shè)置兩道攔污刪,前道實(shí)際粗?jǐn)r污刪,開啟檢修閘門前先在兩道閘門中間充水,便可以在靜水中起吊檢修閘門.通氣孔設(shè)計(jì):在工作閘門后設(shè)置通氣孔,。 泄水隧洞設(shè)置通氣孔可起到下列作用：①當(dāng)閘門部分開啟時(shí)，閘門后的空氣被水流帶走，將形成不穩(wěn)定的負(fù)壓區(qū)，從而引起閘門振動(dòng)和建筑物的氣蝕破壞；另一方面還將對閘門產(chǎn)生一個(gè)向下的拖曳力，增加了啟門力。為了消除閘門后的負(fù)壓，應(yīng)在門后設(shè)置通氣孔。②檢修時(shí)，下放檢修閘門之后，在洞內(nèi)水流放空過程中，需用通氣孔補(bǔ)氣。③在檢修閘門完成擋水任務(wù)之后，需要向工作閘門與檢修閘門之間充水，以便平壓開啟檢修閘門，此時(shí)可利用通氣孔排氣。通氣孔的進(jìn)口必須與閘門啟閉機(jī)室分開，以免在充氣、排氣時(shí)，由于風(fēng)速很大，影響工作人員的安全。在無壓隧洞中，當(dāng)閘門全開時(shí)，所需的通氣量最大。應(yīng)據(jù)此計(jì)算所需的通氣孔面積。一般通氣孔面積約為隧洞斷面的10％左右。通氣孔斷面多為圓形，從洞身直通到水面以上。通氣孔不能與進(jìn)入孔并用，也不能通入啟閉機(jī)室，否則因風(fēng)速很大，極不安全。孔徑按資料[7]: ； a=/[] ； d=； :通氣孔的通氣量。 :水流流速 A:閘門后泄水孔斷面面積,平方米。 []:通氣孔允許風(fēng)速,一般不超過4045米每秒. a:通氣孔斷面面積。 d:通氣孔直徑.經(jīng)過計(jì)算有=。[ ]取40米每秒。a=。d=.、洞身段設(shè)計(jì) 洞身的設(shè)計(jì)包含幾個(gè)方面：洞身的襯砌；襯砌的分縫；灌漿；排水和摻氣槽設(shè)計(jì)。引水進(jìn)水口設(shè)計(jì)成矩形,以便布置閘門,設(shè)計(jì)矩形寬高相等,h=b,設(shè)置h,[7],=,：由于隧洞開挖巖石破碎，采用回天灌漿，可以發(fā)揮圍巖的彈性抗力作用。并且減少滲漏。在廠房前接壓力鋼管。之間必須設(shè)計(jì)彎道，設(shè)計(jì)彎道半徑為112米，角度為25度。為了保證水工隧洞安全有效地運(yùn)行，泄水隧洞需設(shè)置襯砌，襯砌的作用是：1）限制圍巖變形，保證圍巖穩(wěn)定。2）承受圍巖壓力、內(nèi)、外水壓力和其它荷載，保證圍巖穩(wěn)定。3）防止隧洞滲漏。4)防止水流、泥沙、空氣和溫度變化、干濕變化等對巖石的沖蝕和破壞作用。5）減少隧洞表面糙率。對于高流速隧洞還可使隧洞表面保持一定的平整度。因圍巖穩(wěn)定性一般，根據(jù)實(shí)際情況采用單層襯砌，由整體鋼筋混凝土做成。由結(jié)構(gòu)計(jì)算和施工要求，厚度取洞徑的1/8。2．襯砌的分縫為適用施工能力、防止混凝土干縮和溫度應(yīng)力而產(chǎn)生的裂縫，混凝土襯砌中在相鄰分段間需設(shè)置伸縮縫、工作縫，有時(shí)還要設(shè)置沉降縫。沿洞軸線方向設(shè)置永久性橫向伸縮縫，分縫間距應(yīng)根據(jù)澆筑能力和溫度收縮可能對襯砌的影響等因素分析確定。一般可用5－12m。本工程中橫縫采用鍵槽縫，分段長度取10m。襯砌的伸縮縫或沉降縫表面混凝土不鑿毛，鋼筋也不穿過。因?yàn)闊o壓洞，縫不設(shè)止水?？v向工作縫應(yīng)根據(jù)澆筑分塊設(shè)在結(jié)構(gòu)內(nèi)力較小的部位，因而設(shè)置在