【正文】 本設(shè)計(jì)取 i 010 2 正常水深計(jì)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(shè)計(jì)情況 整理得 試算得 0554m 水力計(jì)算結(jié)果列表得 校核 設(shè)計(jì) 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(jì)算平洞段水面曲線 各斷面的水深計(jì)算表格如下表所示其中 水流摻氣后水深其中 h泄槽計(jì)算斷面的水深及摻氣后的水深 m 不摻氣情況下泄槽計(jì)算斷面的流速 ms 修正系數(shù)可取 10～ 14ms 本設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)和計(jì)算 1 挑流鼻坎設(shè)計(jì) 如圖 72 所示 圖 7－ 2 a 根據(jù)試驗(yàn)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(diǎn) 最大水深 h的 6～ 12倍初步計(jì)算可采用控制水深 384m即 R 2304～ 4608mR過大鼻坎向下游延伸太長(zhǎng)增加工程量過小則挑射條件不好至少應(yīng)使 R≥ 4h 考慮以上因素取 R＝ 25m 2 挑流消能水力要素計(jì)算 挑流消能水力要素包括水舌挑射距離和沖刷坑深度 計(jì)算公式為 水舌挑射距離 沖刷坑深度 其中 挑射角度本設(shè)計(jì)為 22176。 坎頂水面流速為鼻坎處平均流速的 11 倍鼻坎末端水深可近似利用泄槽末端斷面水深則 m 坎頂平均水深在鉛直方向的投影 坎頂至下游河床面的高差 583571 12m 沖坑系數(shù)根據(jù)《溢洪道規(guī)范》第 57 頁(yè)表 A42 可取為 11 鼻坎末端斷面單寬流量 上下游水位差 下游水深 m 計(jì)算列表得 校核 設(shè)計(jì) m 281 197 m 12 12 ms 2337 2214 597 3965 m 2594 2601 m 655 505 L m 6166 561 m 1263 1059 488 530 可見兩種情況均符合要求不會(huì)對(duì)壩 體安全造成影響故本挑流設(shè)計(jì)方案是安全的 按一般規(guī)定開始進(jìn)洞的位置洞頂覆蓋層厚度大于 3 倍的洞高方可進(jìn)洞 樞紐布置于河彎地段從地形上來看隧洞應(yīng)當(dāng)布置這樣不僅工程量省而且水力條件也較好從地質(zhì)來看這個(gè)山梁除表面有一層較深的風(fēng)化巖外下部大部分為堅(jiān)硬水力條件也較好從地質(zhì)來看這個(gè)山梁除表面有一層較深的風(fēng)化巖外下部大部分為堅(jiān)硬玄武巖強(qiáng)度較高巖體中夾雜著幾條破碎帶但走向大都與隧洞軸線成較大的角度因此將泄洪洞放空洞連同引水發(fā)電隧洞均布置于右岸凸出的山梁里面見圖 732 隧洞的體型設(shè)計(jì) 1 進(jìn)口建筑物 由于進(jìn)口岸坡地質(zhì)條件較差覆蓋層 較厚因而采用塔式進(jìn)口塔頂設(shè)置操作平臺(tái)隧洞設(shè)為無壓隧洞包含有較短的壓力段和較長(zhǎng)的無壓段 a 隧洞的進(jìn)水口采用頂板河邊墻順?biāo)鞣较蛉媸湛s的平底矩形斷面以避免產(chǎn)生不利的負(fù)壓和空蝕破壞同時(shí)還盡量減少局部水頭損失以提高泄流能力 喇叭口頂板橢圓方程為 式中 a1 H b1 H3H 為閘門處的孔口高度 3m 故設(shè)為采用橢圓長(zhǎng)軸傾斜布置仰角為 邊墻橢圓方程為 式中 a2 B b2 1315BB 為閘門處的孔口寬度 3m 故也設(shè)為 深式無壓隧洞的進(jìn)水口為一短的壓力段根據(jù)我國(guó) 10 余個(gè)工程的統(tǒng)計(jì)其長(zhǎng)度約為 1525倍閘門處的孔口高度本設(shè)計(jì)可 取為 45m75m實(shí)取 72m為使短管型進(jìn)水口具有良好的壓力分布檢修閘門槽前的頂板曲線應(yīng)有傾斜壓坡一般在 145110 之間本設(shè)計(jì)最終采用 154 檢修門槽前的入口段長(zhǎng)度一般控制在 0810 倍的工作閘門處的孔口高度范圍內(nèi)最終設(shè)為 32m 檢修閘門槽與工作閘門之間的頂板布置成陡于曲線頂板末端的坡率多采用 14 本設(shè)計(jì)也采用此坡率壓坡段的長(zhǎng)度應(yīng)滿足塔頂啟閉機(jī)的布置和閘門維修的要求可采用 36m 故取 3m 事故檢修門槽段采用矩形收縮型門槽其基本尺寸如圖 610 圖 73 底孔進(jìn)口俯視圖 平坡段平坡段斷面采用矩形其斷面尺寸設(shè)為 壓坡段壓坡段 坡度采用 140 求得壓坡段長(zhǎng)度為 反弧段反弧段采用單圓弧式末端為挑坎反弧半徑取 20m 挑射角取 20176。鼻坎高程為 581m b 通氣孔 檢修閘門后設(shè)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(bǔ)充被高速水流帶走的空氣防止氣蝕的破壞和閘門的振動(dòng)同時(shí)在工作閘門和檢修閘門之間充水時(shí)通氣孔又兼作排氣孔因此通氣孔通常擔(dān)負(fù)著補(bǔ)氣排氣的雙重任務(wù)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(yàn)本無壓隧洞采用門洞型斷面 調(diào)洪演算時(shí)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(jì)算以后確定 733 隧洞的水力計(jì)算 水力計(jì)算包括洞內(nèi)水面線及出口消能計(jì)算兩部分 1 設(shè)計(jì)條件 設(shè)計(jì)洪水位 P 1 上游 60506m 下游 57905m對(duì)應(yīng)的隧洞下泄流量 1985 校核洪水位 P 01 上游 60751 m 下游 58157 m 對(duì)應(yīng)的隧洞下泄流量 209 因在宣泄校核洪水時(shí)也要滿足各項(xiàng)要求因而對(duì)校核情況進(jìn)行水力計(jì)算 2 平洞段底坡的確定 對(duì)于矩形斷面臨界水深 hk 可用下列公式計(jì)算 計(jì)算得到臨界坡降由于泄流時(shí)水流流速較大為不影響隧洞的泄流能力隧洞應(yīng)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(jì)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(jì)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(jì)算表格如下表所示其中 斷面 h R C v Es dEs 104 dS 總長(zhǎng) 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(dāng)洞內(nèi)流速大于 15～ 20ms 時(shí)應(yīng)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(yīng)超過城門洞形斷面的直墻范圍 根據(jù)水面線計(jì)算及規(guī)范要求本設(shè)計(jì)尺寸寬高設(shè)為 4 出口消能驗(yàn)算 為減少出口單寬流量利于消能隧洞出口段設(shè)擴(kuò)散段因流速較大為避 免水流與邊墻脫離擴(kuò)散角不宜太大以控制 K 3由該式求得的φ角較小在我國(guó)一般采用φ 4o8o 所以結(jié)合本工程實(shí)際取φ 5o 挑距計(jì)算 計(jì)算示意圖如下 擴(kuò)散段長(zhǎng) 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(shè)計(jì)規(guī)范要求故本挑流設(shè)計(jì)方案是安全的 15為主兼補(bǔ)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(jì)算根據(jù)公式計(jì)算管道斷面積 工業(yè)供水考慮管道沿途損失以 10計(jì)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(shí)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(shè)計(jì)取 088 則管道斷面積 由計(jì)算求得洞徑為 084m 這里取管徑等于 1m 貫穿壩體外設(shè)閥門控制流量 第 8 章 構(gòu)造設(shè)計(jì) 81 壩頂構(gòu)造 取決于交通需要構(gòu)造要求和施工條件壩頂寬度取 8m 壩頂上游側(cè)設(shè)置防浪墻墻高采用 4m