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1、 FCD71050 FCD 初步设计阶段水电建设项目截 流 设 计 大 纲 范 本水利水电勘测设计标准化信息网1995年2月 初步设计阶段水电建设项目截 流 设 计 大 纲 主 编 单 位: 主编单位总工程师: 参 编 单 位: 主 要 编 写 人 员: 软 件 开 发 单 位: 软 件 编 写 人 员: 水利水电勘测设计标准化信息网1995年2月17 目 次1. 引 言 42. 设计依据文件和规范 43. 设计基本资料 44. 截流时段选择 55. 截流流量的选择 66. 截流方式及方案的选择 67. 截流戗堤和龙口选择 78. 截流水力计算 89. 截流材料的选择、尺寸和数量 1110.
2、截流闭气 1211. 确保顺利截流的常用技术措施 1212. 截流施工 1213. 截流水文观测 1314. 应提供的设计成果 13附录A 截流水力计算 15附录B 确保顺利截流的常用技术措施 161. 引 言 工程位于 , 是以 为主, 等综合利用的水利水电枢纽工程。正常蓄水位 m, 最大坝高 m, 总库容 m3, 电站总装机容量 MW, 年发电量 kW.h, 灌溉面积 km2。通航 t级船队(舶)。本工程可行性研究报告于 年 月审查通过, 选定坝址为 。本工程采用 截流方式。2. 设计依据文件和规范2.1 有关工程文件 有关本工程主要文件有: (1) 工程可行性研究报告; (2) 工程可行
3、性研究报告审批文件; (3) 初步设计任务书; (4) 施工导流和截流模型试验报告。2.2 主要设计规范 有关的设计规范主要有: (1) 水利水电工程施工组织设计规范(SDJ338-89)试行; (2) 水利水电工程设计工程量计算规定(修改稿); (3) 水利水电工程初步设计报告编制规程(DL 5021-93)。3. 设计基本资料3.1 工程等级 本工程为 等工程; 主要永久建筑物闸(坝)按 级设计; 厂房按 级设计; 临时导流建筑物按 级设计。3.2 地形地貌 坝址区地形图(1/10001/2000)。3.3 地 质 河床基础覆盖层、厚度、岩土物理力学性质, 钻孔柱状图, 基岩等高线, 地质
4、纵、横剖面图, 平面图(附地下水位线)。3.4 水文资料 (1) 枯水期各月或旬(P=5%、10%、20%)的平均流量; (2) 河流流速 m/s及水位 m; (3) 河流水位流量关系曲线, 河道沿程水面线, 河道糙率资料。3.5 冰 情 (1) 坝址附近河道开始流水、封冻至解冻时间; (2) 冰块尺寸 及厚度 m。3.6 施工条件 (1) 当地材料供应情况; (2) 本工程施工机械供应情况; (3) 劳动力供应情况; (4) 交通条件。3.7 截流时有关通航、灌溉、供水、过木等要求3.8 导流建筑物 (1) 导流建筑物布置图; (2) 导流建筑物过水能力。3.9 工程工期 3.10 提供围堰
5、的布置图4. 截流时段选择4.1 一般原则 (1) 分析水文特征: 尽量在较小流量时截流; (2) 对有通航、过木、灌溉供水要求的, 应全面兼顾, 使截流对河道综合利用影响较小; (3) 有冰情河道, 尽量避开流冰期截流; (4) 工程进度要求必须满足, 在满足工期要求的前提下选择截流时段。4.2 截流时段选择4.2.1 枯水期的时段划分。 提示:一般河道的枯水期,按水文特征可分为:汛后退水期,稳定平水期和汛前迎水期。4.2.2 截流日期的确定。 提示:综合分析枯水期各时段及权衡分流建筑物,合龙及围堰施工难度,以期获得合理的截流日期。 (1)截流在汛前迎水期时,应充分分析可能出现的问题,以便采
6、取切实可行的措施; (2)枯水期长,截流后至汛前围堰填筑量不大时,应尽量利用平水期截流; (3)当围堰工程量很大,可在汛后退水期截流。5. 截流流量的选择 提示:混凝土坝可选用(510)年一遇月或旬的平均流量,土石坝可选用(1020)年一遇月或旬的平均流量。5.1 根据河流水文特性及施工条件进行选择。5.2 可根据施工期可靠的水文预报资料, 适当地修正截流设计。6. 截流方式及方案选择提示:截流方法 一般有平堵、立堵两种类型和平、立堵组合型, 另外还有爆破截流、下闸截流等。目前已有大吨位自卸及装载设计的情况下应优先使用立堵截流方法。 (1) 平堵截流法 1) 平堵截流龙口较宽, 单宽泄量小,
7、流速小; 2) 戗堤不作交通运输, 戗堤窄, 工程量小; 3) 对龙口河床要求相对不高, 适于软基河床截流; 4) 平堵需要架桥, 随着自卸卡车吨位和抛投块体增大, 对桥的承载力要求不断提高, 使桥结构复杂, 成本提高; 5) 架桥也受水位、流速及气象等影响, 一般架桥流速低于3m/s; 6) 需要设备较多, 使施工准备工作困难。 (2) 立堵截流方法 1) 立堵是从龙口一端向对岸或两端向河中心进占, 使之龙口宽度随着进占愈来愈束窄, 水流因急剧约束, 流速及落差也急剧增长; 2) 龙口单宽流量较大, 且分布很不均匀, 需要单个重量较大的截流材料; 3) 立堵不需架桥, 准备工作简单, 造价较
8、低, 施工较灵活, 对航运影响较小; 4) 立堵龙口单宽流量大, 合龙最困难区段, 高落差, 流速大, 且分布不均匀, 一般适用于岩基河床, 但在软基河床上应用也有成功。 随着大型施工设备的广泛使用, 立堵方法由于施工准备时间少、工效快, 它得到普遍应用, 一般情况下优先使用立堵方法截流。只有在极特殊情况下, 才考虑平堵方法截流。 (3) 爆破法截流 除对爆破技术的论证外, 还需着重论证大量料物突然入水, 所激起的波浪传播及突然断流对下游的影响。 (4) 下闸截流 应论证闸门下沉条件和方法可靠性。6.1 截流方案选择6.1.1 根据水文、地质特征、施工机械设备和截流材料供应情况, 及导流建筑布
9、置泄流能力, 综合考虑拟定各种不同截流方案。6.1.2 对拟定方案, 进行全面分析, 比较参照国内、外类似工程的截流实践经验, 选择最优截流方案。6.1.3 截流水力大模型试验提示:截流过程中水力条件是非常复杂, 所有计算只能作为参数, 对大中型水利水电工程、水力模型试验是必须。7. 截流戗堤和龙口选择7.1 截流戗堤位置选择提示:(1)根据工程地形、地质条件、枢纽布置、围堰布置、堰型、截流方式、料场布置、交通条件等进行综合比较选择。 (2)当截流戗堤作为永久土坝的一部分, 而且使用大块石较多时, 通常布置在背水坡脚坝址排水棱体。 (3)当截流戗堤是临时困难的一部分, 戗堤布置在上游围堰或下游
10、围堰中非防渗体的位置。7.1.1 选择戗堤位置时, 应与龙口位置选择相结合, 全面考虑各种因素, 通过综合比较而定。7.1.2 截流、闭气和修筑围堰互相关联, 其选择应利于迅速闭气并进行基坑抽水, 还应权衡截流前后的围堰施工强度。一般单戗堤布置在上游围堰内是有利的。7.1.3 平堵截流戗堤轴线的选择, 主要根据地形条件考虑, 便于架桥, 使之工作量小。如采用栈桥, 还要研究地质条件和水流条件等。7.1.4 截流戗堤位置与围堰结构型式有关, 其位置布置不合适, 造成闭气和围堰施工问题复杂性, 甚至可能留有隐患。7.1.5 要考虑与防渗体的关系, 防止合龙时的流失料进入防渗体部位, 在戗堤与防渗体
11、之间要留足够闭气料或过渡带厚度。7.1.6 双戗堤或多戗堤截流, 戗堤间距需满足一定要求。提示:(1)当围堰底宽不太大, 上下游围堰间距不太大时, 可将两个戗堤分别布置在两个围堰内; (2)当围堰底宽比较大, 上下游围堰间距也很大, 可将双戗, 布置在一个围堰内。若采用多戗堤时, 一个围堰内需布置两条戗堤, 两戗堤间距应有适当间距; (3)当戗堤不与围堰相结合, 必须经过专门论证, 方可布置; (4)采用双戗或多戗, 因围堰底宽和间距不能满足布置要求, 也可将戗堤布置在基坑内。7.2 龙口位置选择7.2.1 龙口尽量选在抗冲刷能力的河床基岩裸露或覆盖层薄之处, 避免冲刷, 防止戗堤突然坍方。7
12、.2.2 龙口选在基岩石粗糙河底, 不宜有顺水流陡坡和深坑的地方, 有利于抛投料物的稳定。7.2.3 龙口周围应有比较宽阔的场地, 距各地料场近, 便于布置交通道路。7.2.4 龙口的水流条件应顺直流畅, 使之戗堤前缘抛投料的稳定, 避免水流冲刷河床河岸。5.2.5 通过模型试验另以充分论证。提示: 有通航要求的河流, 预留龙口一般布置在深槽主航道外。7.3 预留龙口宽度提示: 主要取决河床缩窄后造成的水力条件, 宜以一般石渣能够顺利进占且有利于减少合龙工程量控制。7.4 戗堤设计7.4.1 戗堤顶高 戗堤顶高一般由合龙后戗堤挡水时段的挡水流量(一般比截流流量大得多)及防渗墙施工时的超高确定。7.4.2 戗堤顶宽 应综合权衡合龙工程量及施工强度。7.4.3 戗堤边坡 一般由抛投料场的特性以及戗堤与水流关系确定。8 截流水力计算提示: (1)截流水力计算是不稳定流, 因来流变化较小, 可近似按稳定流计算, 在截流过程中, 分流量、龙口流量、龙口宽度和形状是变化的。 (2)截流水力计算内容,包括截流过程中立堵预进占的龙口水力特性(流速、水位变化)合龙过程中随着龙口宽度及戗堤高度的变化, 上、下游水位落差,泄水建筑物的分流量、龙口泄流量、龙口单宽流量、单宽功率及龙口流速的变化。8.1 河道来流量(截流设计流量) 截流过程中, 河道来流量分配按
