【正文】 計(jì)算方法采用邊值法。22 / 44①、流量系數(shù) μ 計(jì)算　　計(jì)算公式：隧洞糙率：n= 出口斷面面積：A= 表 5 流量系數(shù) μ 計(jì)算成果表1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11管段 Ai ζ i li Ri μ進(jìn)口 　 　 　 　 　 　 0 0 　 　 　 　 　 　　 0 0 　 　 　 　 　 　 第一段 段身 　 　 60 　中部漸變段 10 　第二段 1 　 　 380 　出口斷面 1 　 　 　 　 　 　合計(jì)∑ 　 　 　 　 　 　 　 　i???????i? A??6/1i??C?iR汧 22??????i?iA?? ????????2?21? i?i?i? A?R? 汧 A??23 / 44②、上游水位與流量關(guān)系計(jì)算基本數(shù)據(jù)：水庫最高水位▽ １ ＝ 出口底板高程▽ 2= 出口斷面洞高：a= 出口斷面面積：ω= 流量系數(shù)：μ= 出口淹沒出流：h p=hs= 計(jì)算公式：表 6 水位流量關(guān)系成果表水位▽ hp H0 Q )(20pgQ????24 / 446 結(jié)構(gòu)計(jì)算 計(jì)算程序與方法計(jì)算所采用的程序是 水工隧洞鋼筋混凝土襯砌計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng) SDCAD 。　 　 由 表 6 可 知 ： 當(dāng) 上 游 水 位 為 校 核 洪 水 位 、 隧 洞 通 過 設(shè) 計(jì) 引 用 流 量 Q 設(shè)=57 時(shí)，隧洞出口水深 hs=，即出口水位為 ，高于出口洞頂高程（），即為淹沒出流，所以上面關(guān)于洞內(nèi)流態(tài)得判別是正確的?！　、?隧洞有壓流計(jì)算參照《水力學(xué)計(jì)算手冊》 （武漢水利電力學(xué)院）P395 頁公式計(jì)算?！　τ诘谝欢嗡矶磥碚f，進(jìn)口斷面處水深 hc′最大只能達(dá)到洞高 a=，此時(shí)根據(jù) hc′/H 0=≈，查《水力學(xué)計(jì)算手冊》 （武漢水利電力學(xué)院）P403 頁圖 618 得 σs=，此時(shí)通過得流量為：2/30HgbmQs??= 2/. ??=，遠(yuǎn)大于 Q 設(shè) ，所以在校核情況（洞前水位 ）通過 Q 設(shè) 時(shí)該段隧洞應(yīng)是有壓流狀態(tài)。α α ω、x 等斷面參數(shù)根據(jù)《水力學(xué)計(jì)算手冊》（武漢水利電力學(xué)院）P404～P405 頁公式計(jì)算。α α ω、x 等斷面參數(shù)根據(jù)《水力學(xué)計(jì)算手冊》（武漢水利電力學(xué)院）P404～P405 頁公式計(jì)算?！　〗?jīng)計(jì)算 hs=（計(jì)算詳見表 4） ，即隧洞末端斷面處水面高程為?！　∷矶催M(jìn)口底板高程起算的上游總水頭 H0=－=　　b=， Q=57m3/s　　 2/???s?=17 / 44　　查《水力學(xué)計(jì)算手冊》 （武漢水利電力學(xué)院）P403 頁圖 618 可知：　　σs= 時(shí) hc′/H 0=　　則 hc′= 0==。　　隧洞長度 L2=380m，進(jìn)口底板高程 ，縱坡 i=1/2022，寬度b=，單寬流量 q=57/=經(jīng)計(jì)算 hs=（計(jì)算詳見表 3） ，即該段隧洞末端斷面處水面高程為 。　　進(jìn)口斷面處水深 hc′的計(jì)算公式： 2/30HgbQs??　　即 2/30HgmbQs??　　根據(jù)進(jìn)口條件，流量系數(shù) m 取 　　隧洞進(jìn)口底板高程起算的上游總水頭 H0=－=　　b=， Q=57m3/s　　 2/???s?=　　查《水力學(xué)計(jì)算手冊》 （武漢水利電力學(xué)院）P403 頁圖 618 可知：　　σs= 時(shí) hc′/H 0=　　則 hc′= 0==，即隧洞進(jìn)口斷面處水面高程為?！　∷矶撮L度 L1=60m，進(jìn)口底板高程 ，縱坡 i=1/2022，寬度 b=，單寬流量 q=57/=α α ω、x 等斷面參數(shù)根據(jù)《水力學(xué)計(jì)算手冊》（武漢水利電力學(xué)院）P404～P405 頁公式計(jì)算?！　?h k=＜h 0=＜h s=，洞內(nèi)為 a1 型雍水曲線。⑤ 凈空面積和凈空高度復(fù)核：　　該段隧洞洞內(nèi)水深為 （進(jìn)口斷面處）～ （末端斷面處） ，凈空高度 ～，均大于 ，滿足凈空高度要求?！　∷矶闯隹跀嗝嫣幩?hs 的計(jì)算：按明渠非均勻流用分段求和法計(jì)算。② 隧洞底坡的判別：h0=a=，過水?dāng)嗝婷娣e ω= 2，濕周 x=R=ω/x=C=R1/6/n= ??=()1/2=臨界水深： ????h0hk，為緩坡隧洞。m，n=。⑵ 第二段（樁號 0+070～0+450）　　隧洞洞前水位即為第一段末端水位 ，引用流量 Q=57m3/s。　?、?凈空面積和凈空高度復(fù)核：　　該段隧洞洞內(nèi)水深為 （進(jìn)口斷面處）～ （末端斷面處） ，凈空高度 ～，均大于 ，滿足凈空高度要求。計(jì)算公式： 1????nJiE　　　　　　　 gvhn2， gvhnn211??， RCvJn21???　　　　　　　 1??， 1nC， R　　經(jīng)計(jì)算 hs=（計(jì)算詳見表 1） ，即該段隧洞末端斷面處水面高程為12 / 44。　　隧洞末端斷面處水深 hs 的計(jì)算：按明渠非均勻流用分段求和法計(jì)算?！　、?求 Q=57m3/s 時(shí)洞內(nèi)正常水深 h0：　　計(jì)算公式： ??ibnh3/205??　　經(jīng)試算：h 0=　?、?求 Q=57m3/s 時(shí)洞內(nèi)臨界水深 hk：11 / 44　　計(jì)算公式：h k= 32gaq　　α= ，經(jīng)計(jì)算： hk=　?、?求 Q=57m3/s 時(shí)洞內(nèi)水面線（即求進(jìn)口斷面處的水深 hc′與隧洞末端水深 hs）：　　由于隧洞的實(shí)際過流流量 Q 設(shè) =57m3/s，小于淹沒出流與自由出流界限時(shí)的流量 ，所以此時(shí)洞內(nèi)應(yīng)為淹沒出流。當(dāng) hc′/H 0=，即 hc′= 0== 時(shí)，σ s=1。③ 泄流能力復(fù)核由于該段隧洞為短洞，泄流能力不受洞長的影響，進(jìn)口水流為寬頂堰流，泄流能力按寬頂堰流公式計(jì)算： 2/30HgbmQs??式中：σ s 為淹沒系數(shù)，當(dāng)進(jìn)口斷面處的水深 hc′＞ 0時(shí)，為淹沒出流，σ s 與 hc′/H 0有關(guān)，可通過查《水力學(xué)計(jì)算手冊》 （武漢水利電力學(xué)院）P403頁圖 618 求取。當(dāng) h0hk，為緩坡，反之為陡坡。10 / 44② 隧洞底坡的判別：根據(jù)《水力學(xué)計(jì)算手冊》 （武漢水利電力學(xué)院）P394 頁，對隧洞底坡的判別：可設(shè)無壓均勻流水深 h0 趨于洞高 a。m，n=。 正常運(yùn)用情況隧洞水面線計(jì)算　?、?第一段（樁號 0+000～0+060）　　正常運(yùn)用情況隧洞洞前水位 412m，引用流量 Q=57m3/s。無壓隧洞（長洞）洞身段的過流能力，按明渠均勻流公式計(jì)算： RiCQ??對于矩形斷面：ω=bh 0　　　　　　　 x=b+2h 0　　　　　　　 R= ω/x　　　　　　　 C=R 1/6/n第二段隧洞底坡 i=1/2022，斷面寬度 b=，滿足無壓凈空面積界限（15%）時(shí)的水深 h0=，對于鋼筋砼襯砌 n=。考慮水流平穩(wěn)銜接，該段隧洞襯砌后的斷面尺寸與樁號 0+070～0+120 段相同，鋼筋砼襯砌厚度 ，斷面如下：?45排 水 孔 、 排 距 m間 、 排 距 2m， 梅 花 形 布 置M0水 泥 砂 漿 錨 桿 (?5)， 長 度 L=4回 填 灌 漿 孔 、 排 距孔 深排 水 孔 、 排 ～～～ 67～ 2—橫 剖 面 圖 （ 引 +～ ）C20砼4530176。地表尚未發(fā)現(xiàn)明顯斷層，施工中有可能出現(xiàn)小斷裂結(jié)構(gòu)。～35176?！?5176。結(jié)合開挖現(xiàn)狀該段采用 厚的鋼筋砼襯砌，斷面如下：C20砼1:03—橫 剖 面 圖 （ 引 +7～ 2）6?45排 水 孔 、 排 距 m8759孔 深 ～8～?45回 填 灌 漿 孔 、 排 距 m?45回 填 灌 漿 孔 、 排 距 m孔 深排 水 孔 、 排 ～ 0～176。圍巖類別 V 類，巖石彈性抗力系數(shù) k0=0MPa/cm，堅(jiān)固系數(shù)f=。結(jié)合開挖現(xiàn)狀本次設(shè)計(jì)仍考慮用 厚的鋼筋砼全斷面襯砌，斷面如下： 7 / 44?45回 填 灌 漿 孔 、 排 距 m301—橫 剖 面 圖 （ 引 0+～ 6）30C2砼 76484591孔 深 4m?5排 水 孔 、 排 176。圍巖類別為 III 類，巖石彈性抗力系數(shù) k0=10～15MPa/cm，堅(jiān)固系數(shù) f=。與洞軸線交角 32176。該段圍巖為中風(fēng)化砂質(zhì)板巖，巖層產(chǎn)狀 N75176。中部 0+060至 0+070 段為漸變段。 洞線縱、橫剖面布置根據(jù)水力學(xué)計(jì)算并結(jié)合樁號 0+000～0+085 段開挖現(xiàn)狀，本次設(shè)計(jì)考慮將隧洞縱向分為兩段，第一段為樁號 0+000 至 0+060 段，縱坡 i=1/2022，進(jìn)口底板高程 ，末端底板高程 ?！　∮捎诎l(fā)電引水隧洞目前已經(jīng)按照 xxx 的設(shè)計(jì)完成了隧洞 0+000～0+120 段的開挖施工，經(jīng)征詢業(yè)主意見，本次設(shè)計(jì)維持原洞線平面布置、洞身無壓方案不變。隧洞洞長 L=450m，底坡 i=1/2022，進(jìn)口洞底高程 ，出口洞底高程 。發(fā)電引用隧洞采用無壓隧洞，按自動(dòng)調(diào)節(jié)渠道設(shè)計(jì)（即前池未設(shè)溢流堰） 、軸線方位角6 / 44176。 （詳見有關(guān)報(bào)告與圖件） 取水口水位流量及泥沙含量　　⑴ 取水口底板高程 ，設(shè)計(jì)引用流量 57m3/s　?、?泥沙含量： 風(fēng)速、風(fēng)向　?、?多年平均風(fēng)速：　　⑵ 多年最大風(fēng)速：10m/s　?、?風(fēng)向：NE4 隧洞線路布置設(shè)計(jì) 洞線平面布置根據(jù)原 xxx 設(shè)計(jì)，發(fā)電引水系統(tǒng)布置于右岸，設(shè)計(jì)引用流量 57m3/s?！?0176。 主要設(shè)計(jì)規(guī)范⑴ 《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》SL2522022⑵ 《水工隧洞設(shè)計(jì)規(guī)范》SL2792022⑶ 《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》SL/T 19196⑷ 《水工建筑物荷載設(shè)計(jì)規(guī)范》DL50771997⑸ 《水電站引水渠道及前池設(shè)計(jì)規(guī)范》SL/T 20597⑹ 《水利水電工程進(jìn)水口設(shè)計(jì)規(guī)范》SL 2852022 主要參考資料⑴ 《水力學(xué)計(jì)算手冊》 （武漢水利電力學(xué)院水力學(xué)教研室編）⑵ 《水力學(xué)》 （成都科技大學(xué)水力學(xué)教研室編）⑶ 《水電站建筑物設(shè)計(jì)參考資料》 （張治濱編）⑷ 《高等學(xué)校教材 水電站》 （河海大學(xué) 張洪楚編）⑸ 《水工隧洞的設(shè)計(jì)理論和計(jì)算 （第二版） 》 （汪胡偵編）⑹ 《取水輸水建筑物叢書　隧洞》 （熊啟鈞編）3 設(shè)計(jì)基本資料 工程等別與建筑物級別　　⑴ 工程等別為 IV 等　?、?建筑物級別 4 級5 / 44 洪水標(biāo)準(zhǔn)　?、?設(shè)計(jì)洪水重現(xiàn)期：30 年　?、?校核洪水重現(xiàn)期：200 年 地震烈度　?、?地震基本烈度：小于 6 度　　⑵ 設(shè)計(jì)地震烈度：不考慮地震設(shè)防 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)資料　　發(fā)電引水隧洞全線穿越 Pt3q 板巖，巖石強(qiáng)度高，結(jié)構(gòu)上多屬中厚層板巖，圍巖工程特性較好，除進(jìn)出口強(qiáng)風(fēng)化段外，其余屬 III 類圍巖。經(jīng)征詢業(yè)主意見，本次設(shè)計(jì)維持無壓隧洞方案，但結(jié)合本工程實(shí)際情況，本次設(shè)計(jì)對發(fā)電引水系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)：⑴隧洞進(jìn)口設(shè)攔污柵和平板檢修閘門；⑵根據(jù) 57m3/s 的設(shè)計(jì)引用流量對未開挖段隧洞斷面進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。上述發(fā)電引水系統(tǒng)布置存在的主要問題：隧洞進(jìn)口未設(shè)攔污柵和檢修閘門，閘壩固定壩堰頂高程 407m，隧洞進(jìn)口高程 ，即隧洞底板比固定壩堰頂?shù)?，隧洞無檢修維護(hù)條件。隧洞斷面型式采用圓拱直墻型（城門洞型） ，襯砌后斷面尺寸為 BH=（直墻高度 ） 。發(fā)電引水隧洞采用無壓隧洞，按自動(dòng)調(diào)節(jié)渠道設(shè)計(jì)（即前池未設(shè)溢流堰） 。發(fā)電引水系統(tǒng)布置于右岸，設(shè)計(jì)引用流量 57m3/s。xx 電站工程原由 xxx 院（以下簡稱 xxx 院）設(shè)計(jì)，2022 年 8 月，受業(yè)主單位委托，由本項(xiàng)目組承擔(dān)該工程發(fā)電引水系統(tǒng)和廠房樞紐工程的施工圖設(shè)計(jì)。h。1 / 44 編號：SG隧洞01工程名稱：xxx 電站工程設(shè)計(jì)階段：施工圖設(shè)計(jì)發(fā)電引水隧洞設(shè)計(jì)計(jì)算書簽　名 　 日　期審查： 校核： 　　 計(jì)算： 2 / 44目　錄1 引言 .......................................................................................................