设计提示
(1)选择导流方式
主要参考《水利工程施工》(第6版)教材第一章和《水利水电工程施工组织设计手册》(以下简称为《手册》)第一卷施工规划第二篇施工导流第四章导流规划与设计P418~419页,再结合本工程地形地质等资料来选择。 (2)确定导流设计流量
导流设计流量一般需要结合导流标准和导流时段的分析来决定。 划分导流时段,可参考《水利工程施工》(第5版)教材P30页。 选择导流标准,可参考《水利水电工程施工组织设计规范》(SL303-2004)、《水利工程施工》(第6版)教材P29页。
注意:导流标准不仅包括初期导流标准,还应包括坝体挡水度汛标准,截流、下闸、封堵、蓄水标准。由于资料所限,主要依据所给工程资料和《水利水电工程施工组织设计规范》(SL303-2004)来定性选择初期导流标准,不考虑导流标准风险决策。另外,参考本流域上其他水电工程,初步拟定上游围堰最大堰高约55m,使用年限约3年。 (3)选择导流方案
参考所用资料(锦屏一级水电站可研报告)P18~22页。 (4)导流建筑物布置及设计
围堰布置参考《水利工程施工》(第6版)。
导流泄水建筑物布置参考《水利工程施工》(第6版),或《手册》第一卷施工规划第二篇施工导流有关章节。
导流建筑物设计参考资料(锦屏一级水电站可研报告)P25~42页。 如果导流泄水建筑物确定为导流隧洞,以下要点可供设计时参考: ①选择隧洞断面形式:参考《手册》P429页,定性比较;
②拟定隧洞断面尺寸:由于资料所限,可不进行经济断面计算;隧洞断面尺寸按有压流设计,断面最大平均流速不超过20m/s来确定;
③隧洞衬砌:衬砌厚度应根据地质资料和衬砌计算最终确定,由于所给地质资料不详,洞身全长均暂按全断面钢筋混凝土衬砌,衬砌厚度取洞径或洞宽的1/8~1/12,参考《水工建筑物》(第5版)教材P396页;
④洞口位置:取决于地形、地质条件,洞顶岩层厚度h应满足成洞要求,实际工程中,h可常取1~1.5倍洞门开挖宽度,参考《水利水电工程施工过程中的水流控制》P66页表3-21;
⑤进口形式:参考《水力设计手册》第六篇水工隧洞的水力计算P417页; ⑥进出口高程及底坡:参考《手册》第一卷施工规划第二篇施工导流P429页,出口高程不宜低于河床高程1200.00m,底坡可取1‰~5‰,底坡取大些,设计成陡坡,可增大泄水能力,也会简化无压流的水力计算;
⑦导流隧洞进出口的绘制:参考《水利水电施工导流图集》简单绘制。 如果导流挡水建筑物确定为不过水土石围堰,以下要点可供设计时参考: ①围堰尺寸:在初步布置时,参考本流域上其他水电工程,初拟围堰最大高度为55m左右(最终数值要通过堰顶高程计算来确定),堰顶宽度可取10.0m,上下游坡比可按1∶2.0来估算围堰底宽,最终尺寸要参考类似工程围堰断面来确定,要设置马道。
②堰顶高程计算:要通过调洪计算确定下泄流量,再查下泄流量~上游水位关系曲线(由导流水力计算求出)得到上游水位,查坝址天然水位关系曲线得到下游水位;波浪爬高可采用莆田试验站公式或官厅水库公式计算,计算公式见《碾压式土石坝设计规范》(SL274-2001),多年平均最大风速为14m/s,上游吹程取500m,下游吹程取400m。
(5)导流水力计算(无压流、半有压流、有压流)
如果导流泄水建筑物确定为导流隧洞,导流水力计算《水力设计手册》第六篇水工隧洞的水力计算或《手册》第一卷施工规划第二篇施工导流第五章施工导流水力学计算P499~521页。以下要点可供导流水力计算时参考:
①只进行无压流和有压流的计算,半有压流部分光滑连接;
②导流隧洞底坡设计时,可取大些,如4‰~5‰,设计成陡坡(要进行判断,可先假设为陡坡,再计算,最后检验),可简化无压流的水力计算;
③对于陡坡长洞无压流,其泄流能力不受洞长影响,可按短洞工作考虑。在进行水力计算时,可先假定流态为自由出流,淹没系数????=1.0,由公式Q?m?sb2gH02(流量系数m取0.34)计算出H0(H0≈H),再进行判断:如果hs?il?0.75,则为自由出流,假设成立;否则为淹没出流,要进行试H算确定淹没系数????和下泄流量Q,淹没系数????值可查看《水力设计手册》P403页图6-1-8或《手册》第一卷施工规划P506表2-5-23。 ④对于缓坡长洞无压流,一般要由隧洞出口向上游推求水面线,求得进口断面处的水深h′??,计算比较复杂,参考《水力设计手册》P403。本此课程设计,可进行简化计算:认为隧洞很长,洞内出现均匀流,此时隧洞进口断面处的水深h′??等于正常水深?0,可联立均匀流公式Q=WC ??i和公式Q=mσ???? 2????0,用试算求法Q,参考《水力设计手册》P404。 ⑤进行有压流计算时,流量系数μ的计算涉及到隧洞的进口形式、闸室、渐变段、洞身的布置等,计算繁琐,由于时间关系,本次课程设计可初估μ=0.75。 323