【正文】 鋪蓋一般厚03～ 05m 不設止水排水或錨筋本設計取襯砌厚為 04m 723 控制段設計 1 定型設計水頭 Hd 選擇 通過調(diào)洪演算溢流堰頂高程確定為 597m 堰上定型設計水頭 Hd＝ H 065～ 085 6832m～ 8934m其中堰上最大水頭 H＝ 60751－ 597＝ 1051m故可取堰上定型設計水頭 Hd＝ 7m 2 上游堰高確定 取流量系數(shù) m＝ 0499 則由堰高與流量系數(shù)的對應關(guān)系可查得故取＝ 7m 3 溢流孔口尺寸和閘墩邊墩等的擬定 a 弧形閘門 由調(diào)洪演算知溢流凈寬為 65m 閘孔數(shù) n＝ 5 閘門采用弧形閘門閘孔寬高為 R＝ 11～ 15h 故半徑 R 可取為 715～ 975m 初步擬定為 9 m b 閘墩 閘墩厚度設置為 15m 共設置 4 個 c 邊墩 邊墩厚度設置為 25m d 65415 71m e 控制段閘墩頂部高程的確定 閘墩頂部高程＝校核洪水位＋安全超高 ＝ 6075103＝ 60781m 4 確定堰面曲線 根據(jù)規(guī)范及工程經(jīng)驗堰頂上游采用三圓弧曲線下游 為冪曲線如圖 61 所示 冪曲線方程為 故可得冪曲線方程為 其中 R1 05Hd 350m R2 02Hd 140m R3 004Hd 028m L1 0175Hd 1225m L2 0276Hd 1932m L3 0282Hd 1974m 堰面曲線坐標表 X 050 1 150 2 250 3 350 4 450 5 550 563 Y 003 010 020 034 052 073 097 124 154 188 224 234 5 剖面銜接計算 ①直線段和堰面曲線切點 xcyc 確定 對 113 由 可以得到 xc 563 帶入冪曲線方程得 yc 234 泄槽坡度為 110 反弧半徑按 3～ 6 h 確定 R 984～ 1908m 取為 15m 其中 h 為校核洪水位閘門全開時反弧最低點的水深初步計算可近似用堰下收縮斷面的水深控制水深 堰下收縮斷面的水深計算公式為 試算得 h＝ 384m 其中 q 為起始計算斷面單寬流量 q＝ L 4238671＝ 597m3s 為起始計算斷面渠底以上總水頭 ≈ H 60751590 1751 為泄槽底坡坡角 為起始計算斷面流量系數(shù)取為 095 同理可計算設計洪水位下的收縮斷面水深控制水深 試算得 h 269m 公式中 q L 2814971 3965m3s≈ H 60506590 1506 其他參數(shù)不變 各典型點坐標計算示意圖見圖 71 圖 71 各典型點坐標 724 泄槽水面線確定 1 矩形斷面臨界水深 hk 和臨界坡降 可用下列公式計算 計算列表得 校核 714 52836 620 10426 00010 設計 543 38553 471 996 00011 泄槽的縱坡一般做成為大于臨界坡度的陡坡通常 i 1～ 5 有時可達 10～ 15 本設計取 i 010 2 正常水深計算 謝 才公式 將已知數(shù)據(jù)代入得 校核情況 整理得 試算得 0794 m 設計情況 整理得 試算得 0554m 水力計算結(jié)果列表得 校核 設計 流量 Q 42386 28149 控制水深 384 269 正常水深 0794 0554 臨界水深 714 543 兩種狀況下均滿足水面曲線為水深沿程降低的降水曲線 S3 型 下游以 NN 線為漸近線以收縮斷面為起始位置依次向下游計算平洞段水面曲線 各斷面的水深計算表格如下表所示其中 水流摻氣后水深其中 h泄槽計算斷面的水深及摻氣后的水深 m 不摻氣情況下泄槽計算斷面的流速 ms 修正系數(shù)可取 10～ 14ms 本設計取 12ms 邊墻高度＝摻氣后的水深＋ 05～ 15m的超高校核情況安全超高取 05m設計情況安全超高取 15m 校核情況 斷面 h A X R R16 C V V22g Es 1 384 27264 7868 347 123 9463 1555 1233 1617 2 370 26270 7840 335 122 9410 1613 1328 1698 3 350 24850 7800 319 121 9331 1706 1484 1834 4 330 23430 7760 302 120 9248 1809 1670 2021 5 310 22021 7720 285 119 9160 1926 1892 2202 6 290 20590 7680 268 118 9066 2059 2162 2452 7 270 19170 7640 251 117 8967 2211 2494 2764 8 260 18481 7621 243 116 8916 2293 2684 2944 dEs m m05s dS 總 S 摻氣水深 邊墻高度 456 506 081 1584 341 9436 001 009 884 884 442 492 136 1660 327 9370 001 009 1506 2390 422 472 165 1757 310 9289 001 009 1869 4259 402 452 202 1867 294 9204 001 009 2354 6613 382 432 250 1992 277 9113 002 008 3022 9635 362 412 312 2135 260 9017 002 008 3982 13617 342 392 180 2252 247 8942 003 007 2419 16036 332 382 設計情況 斷面 h A X R R16 C V V22g Es 1 269 19099 7638 250 117 8962 1474 1108 1377 2 260 18460 7620 242 116 8915 1525 1186 1446 3 240 17040 7580 225 114 8804 1652 1392 1632 4 220 15620 7540 207 113 8685 1802 1657 1877 5 200 14200 7500 189 111 8556 1982 2021 2205 6 190 13490 7480 180 110 8487 2087 2221 2411 7 183 12958 7465 174 110 8433 2172 2408 2590 dEs m m05s dS 總 S 摻氣水深 邊墻高度 317 467 069 1499 246 8938 001 009 780 780 308 458 186 1588 234 8859 001 009 2156 2936 288 438 245 1727 216 8745 002 008 2986 5922 268 418 328 1892 198 8620 002 008 4333 10254 248 398 207 2034 185 8521 003 007 2987 13242 238 388 179 2130 177 8460 004 006 2786 16028 230 380 比較兩種情況下邊墻高度校核情況下的稍高些又水面線變化不大故泄槽段邊墻高度可取同一高度為506m 校核情況下的水面線及邊墻高度如下圖所示 725 消能設計和計算 1 挑流鼻坎設計 如圖 72 所示 圖 7－ 2 a 根據(jù)試驗鼻坎挑射角一般取 20～ 25 從安全角度考慮如下游水位淹沒坎頂水流的挑射將受到影響故坎頂比下游最高水位 58157m 高 1～ 2m 取高出 143m 得坎頂高程 583m c 反弧半徑 R 的確定 挑流鼻坎反弧半徑 R多采用反弧最低點 最大水深 h的 6～ 12倍初步計算可采用控制水深 384m即 R 2304～ 4608mR過大鼻坎向下游延伸太長增加工程量過小則挑射條件不好至少應使 R≥ 4h 考慮以上因素取 R＝ 25m 2 挑流消能水力要素計算 挑流消能水力要素包括水舌挑射距離和沖刷坑深度 計算公式為 水舌挑射距離 沖刷坑深度 其中 挑射角度本設計為 22176。鼻坎高程為 581m b 通氣孔 檢修閘門后設通氣孔通氣孔是向閘門后通氣的一種孔道其主要作用是補充被高速水流帶走的空氣防止氣蝕的破壞和閘門的振動同時在工作閘門和檢修閘門之間充水時通氣孔又兼作排氣孔因此通氣孔通常擔負著補氣排氣的雙重任務通氣量和泄水量與下游洞內(nèi)的流態(tài)有關(guān) 2 洞身斷面型式和尺寸 根據(jù)以往工程經(jīng)驗本無壓隧洞采用門洞型斷面 調(diào)洪演算時已經(jīng)確定閘門尺寸工作閘門為弧形閘門弧半徑定為 6m 洞身尺寸具體通過 水面典線計算以后確定 733 隧洞的水力計算 水力計算包括洞內(nèi)水面線及出口消能計算兩部分 1 設計條件 設計洪水位 P 1 上游 60506m 下游 57905m對應的隧洞下泄流量 1985 校核洪水位 P 01 上游 60751 m 下游 58157 m 對應的隧洞下泄流量 209 因在宣泄校核洪水時也要滿足各項要求因而對校核情況進行水力計算 2 平洞段底坡的確定 對于矩形斷面臨界水深 hk 可用下列公式計算 計算得到臨界坡降由于泄流時水流流速較大為不影響隧洞的泄流能力隧洞應做成陡坡底坡取 3 洞內(nèi)水面 曲線 a 由能量方程 式中 所以收縮斷面水深 b 正常水深的計算 謝才公式將已知數(shù)據(jù)代入得 整理得 試算得 777m c 平洞段水面曲線 以收縮斷面為起始位置依次向下游計算平洞段水面曲線 由于水面曲線為水深沿程增加的壅水曲線 S3 型 下游以 NN 線為漸近線 已知 起始斷面水深 hc 197m 隨洞底坡 i 001 洞寬 b 3m 粗糙度 n 00130 各斷面的水深計算表格如下表所示其中 斷面 h R C v Es dEs 104 dS 總長 1 197 085 7484 2239 2751 2 215 088 7535 2031 2317 433 2135 087 7509 934 854 5076 5076 3 235 092 7580 1858 1995 323 1945 090 7558 736 656 4919 9994 4 237 092 7584 1842 1967 028 1850 092 7582 649 569 484 10479 5 239 092 7588 1827 1940 027 1835 092 7586 636 556 483 10961 末端 240 092 7590 1819 1927 013 1823 092 7589 626 546 241 11202 d 洞身尺寸 當洞內(nèi)流速大于 15～ 20ms 時應考慮高速水流引起的摻氣和沖擊波影響流速較低通氣良好的隧洞要求凈空不小于洞身斷面面積的 15其高度不小于 40cm流速較高的隧洞在摻氣升高的水面以上凈空面積一般為洞身斷面面積的 15～ 25 沖擊波波峰高不應超過城門洞形斷面的直墻范圍 根據(jù)水面線計算及規(guī)范要求本設計尺寸寬高設為 4 出口消能驗算 為減少出口單寬流量利于消能隧洞出口段設擴散段因流速較大為避 免水流與邊墻脫離擴散角不宜太大以控制 K 3由該式求得的φ角較小在我國一般采用φ 4o8o 所以結(jié)合本工程實際取φ 5o 挑距計算 計算示意圖如下 擴散段長 鼻坎頂寬 單寬流量 挑距 21495m 沖坑深度 — 沖坑深度系數(shù)取 12 5512m 設計規(guī)范要求故本挑流設計方案是安全的 15為主兼補償下游農(nóng)田灌溉用水 3000以及防洪發(fā)電養(yǎng)魚等綜合利用的水利工程其供水方式采用隧洞尾部引水的方式 管徑的計算根據(jù)公式計算管道斷面積 工業(yè)供水考慮管道沿途損失以 10計其流量 為 165農(nóng)田灌溉 6月份 2021可知所需流量為 772 則需流量 Q 937m3s 為自由出流時孔口中心處的作用水頭 為孔口或管道的流量系數(shù)初步設計取 088 則管道斷面積 由計算求得洞徑為 084m 這里取管徑等于 1m 貫穿壩體外設閥門