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1、龙潭嘴施工组织设计计算说明书第 1 章 导流的水力计算一 导流标准根据水利水电工程等级划分及洪水标准 （SL252-2000）和防洪标准（GB50201-94）和小型水力发电站设计规范GB50071-2002 的规定：龙潭嘴 水库总库容大于 0.1 亿 m3，属等中型工程，水工建筑物为 3 级。按水利水电工程组织设计规范 （SL303-2004）(以下简称规范)规定，相应的施工导流建筑物为级建筑物。综合分析龙潭嘴的地形地质以及水文等资料，本工程采用全段围堰隧洞导流、围堰过水的方案。由于本河流水文实测资料系列较长，并且根据规范 ，导流建筑物洪水标准采用所要求洪水重现期上限值，即 10年洪水重现期
2、。因此导流建筑物的设计洪水标准确定为 10 年重现期洪水，相应流量为 1203m3/s，导流标准为 10 年重现期的分期分月施工洪水，即826m/s(原水文资料为 413m/s，经导师修改为 826m/s） 。二 导流建筑物的设计根据任务书的要求，导流方案选用导流明渠的方式。明渠的过水断面的选择取决于流量大小及其允许的抗冲流速。明渠断面面积与上游围堰高度的关系，应进行经济比较。比较时需拟定几个明渠的面尺寸，计算相应的明渠及上游围堰的工程量和造价，两者相加的总造价最小的断面既为经济断面。在渠底高程一定时，也就是明渠宽度和深度的比较。渠底高程不定时，在确定过水面积以后，还须进行宽深比的比较，对于傍
3、山开挖的明渠，窄深市断面有利于减少开挖。但如果过深，则形成较高边坡，对边坡稳定不利、并给施工造成困难。在地形条件许可的情况下，宽浅式断面往往是有利的。明渠断面尺寸的选择，除经济比较外，还需满足工期的要求，使明渠与围堰的工程量能在预定的时间内完成，同时，流速在允许的范围内。不然，应修改断面尺寸或采取其他保护措施。当有通航、放木等要求时，还需满足通航等综合利用的要求。隧洞断面尺寸，取决于通过流量的大小。在流量一定的情况下，隧洞经济断面的选择，需拟定几个隧洞尺寸，计算相应的围堰高度，并计算不同断面尺寸的隧洞与围堰的工程量造价。两者相加，总造价最小的断面尺寸即为经济断面。但由于隧洞开挖及衬砌单价高，围
4、堰的单价低，比较的结果往往是小隧洞配高围堰最经济。因此隧洞尺寸的选择不能单从经济上分析。经济合理的隧洞断面尺寸应体现以下的方面：尽量发挥隧洞效益的同时，务使围堰能在一个枯水期内建成，并保证围堰的安全及技术上的可靠性；洞内流速不能超过允许抗冲流速；满足通航、放木等综合利用的要求；施工方便；满足中后期施工度汛要求。隧洞经济断面分析，虽不能作为断面尺寸的唯一的依据，但从总的趋势来看，在围堰高度允许的情况下，尽量减少隧洞断面是经济的。（1）明渠的设计本工程采用的是明渠均匀流导流方式，其泄流能力由水利水电工程施工组织设计手册 1-施工规划中的式（2-5-36）计算：（6-1-2）0QACRiFh、QKA
5、CRi上两式中 K流量模数，m 2/s；A过水断面面积，m2；流速，m/s；R水力半径，m；C谢才系数，m 1/2/s，按曼宁公式计算， 1/6CRnn糙率，查表得；正常水深，m。0h正常水位 ,对于矩形或梯形渠道，可用下式迭代计算，式中 初值用 1.0 代入，通0mh过 2-3 次迭代即可得结果。2/523/5 00 08/31/2 012 ()mm mhQn Fhbih式中 正常水深比， ；0m0/mhbb渠道底宽m断面边坡系数；糙率 n 值表：衬砌材料 n现浇混凝土衬砌 0.014预制装配式混凝土衬砌 0.017浆砌石衬砌 0.017经过修整的不衬砌断面 0.030.035未经过修整的不
6、衬砌断面 0.040.045本设计为简化计算过程，假设隧洞各处断面面积均相等，即 ，而且忽i=略局部能量损失；隧洞不分段，即流量系数的计算公式简化为式（6-1-3-1）：（6-1-3-1）RCgl21+=式中各符号含义与（6-1-3）中符号含义相同。为确定合理经济的隧洞尺寸和围堰高度，需要试算，试算过程如表 1：表 1：宽 b(m) 高 h(m) 面积(m) 湿周(m) 水力半径 R(m) 糙率 n4 4 16.000 16.000 1.000 0.014 4.2 4.2 17.640 16.800 1.050 0.014 4.2 4.4 18.480 17.200 1.074 0.014 4
7、.2 4.4 18.480 17.200 1.074 0.014 4.4 4.6 20.240 18.000 1.124 0.014 4.4 4.7 20.680 18.200 1.136 0.014 4.8 5.4 25.920 20.400 1.271 0.014 5.1 5.4 27.540 21.000 1.311 0.014 5 5.2 26.000 20.400 1.275 0.014 4.8 5.2 24.960 20.000 1.248 0.014 4 4.6 18.400 17.200 1.070 0.014 4.6 5 23.000 19.200 1.198 0.014 5
8、.1 5.4 27.540 21.000 1.311 0.014 谢齐系数C(m/s)洞长L(m)流量系数高差H（m）流量Q（m/s）71.429 500 0.585 20.0 185.296 72.012 500 0.597 22.0 218.842 72.288 500 0.603 22.0 231.521 72.288 500 0.603 24.0 241.816 72.839 500 0.615 24.0 269.948 72.966 500 0.618 25.0 282.724 74.337 500 0.646 27.0 385.119 74.730 500 0.654 28.4 4
9、24.808 74.375 500 0.647 30.0 407.691 74.115 500 0.641 33.0 407.134 72.236 500 0.602 40.0 310.260 73.611 500 0.631 40.0 406.382 74.730 600 0.619 28.4 402.393 由于没有关于造价资料，所以通过比较试算的结果以及参考其他已建工程，且降低施工难度，双隧洞尺寸均选为 5.1m5.4m。（2）上游围堰的设计 堰顶高程的确定根据要求，本工程的上游围堰选用的型式是过水土石围堰。围堰的堰顶高程由式（1-2-1 ）确定：（1-2-1 ）、Hhdu+=式中 上游
10、围堰堰顶高程，m；河底高程，m；d上游围堰高度，m；、上游围堰高度由式（1-2-2）确定： (1-2-2)zbahH-+=、式中 上游水位高程，m；a河底高程，m;b破浪爬高，m；zh上游水位高程由式（1-2-3）确定：（1-2-3）a-Hc=式中 H表 1 中的高差，m；下游水位，m；ca隧洞高，m；本工程中由水文资料查得 Q=826m/s 对应的下游水位为 =608.67m。由表cH1 查得 H 为 28.4m，即 28.4= -608.67-5.4，可求得 =642.47m。aHa破浪爬高 由官厅水库公式确定：zhL2cth)(4.10DV61lz8.3/1450l=式中 计算风速， m
11、/s;0D吹程，km；上游水深，m；1H本工程中， =14.3m/s,D=2km0V= - =642.47-604=38.47m1abm582.03.46.h3/1/5l =7820L.58.041.673cth41.65hz=由（1-2-2）式=642.47-604+0.58=39.05m，即堰高为 39m。zbaH-+、由（1-2-1） 可求知 =604+39=643m，即堰顶高程为 643m。、Hhdu+=u 堰顶宽度的确定堰顶宽度视围堰高度、结构形式及其材料组合等而定。高于 10m 的围堰，其最小宽度不小于 3m；堰高超过 2030m 时，宽度一般为 46m。如果堰顶需要通行汽车等大型
12、车辆，其宽度应视交通要求而定。当需挡御超标准洪水时，还应考虑设置子堰或防汛抢险材料堆存要求。本工程的上游围堰高 39m，没有交通要求，也不需挡御超标准洪水，所以选择的堰顶宽度为 6m。 围堰底宽的确定围堰的底宽可由式（1-2-4）确定：（1-2-4）b)mHd21+=、式中 d堰底宽，m；围堰高度， m；、上游边坡比；1下游边坡比；2b堰顶宽，m；本工程中，围堰的上游边坡比为 1:2.5，即 =2.5；下游边坡比为 1:2，即1m=2。由前面的计算可知， =39m；b=6m。所以可求：2 、H，即上游围堰底宽为 181.5m。5.186)25.(39d=+=（3) 下游围堰的设计由于导流期间允
13、许基坑淹没，故下游围堰设计成过水土石围堰。虽然设计成过水围堰，但是根据下游围堰的作用，即下游围堰挡水保证基坑干地施工，所以为满足要求，任然要按照不过水围堰的要求设计，查围堰设计规范 DL/T 50871999，围堰断面设计要求表 7.7.1,不过水围堰堰顶安全超过下限值对土石围堰 =0.5m表 2 不过水围堰堰顶安全超过下限值围堰型式 围堰级别 土石围堰 0.7 0.5砼围堰 0.4 0.3有坝址处水位流量关系曲线知，当 Q=826m/s 时，其相应的水位高程为608.67m，则下游围堰堰顶高程由式（1-2-5）确定:（1-2-5）+=zdhH、式中 下游围堰堰顶高程，m；下游水位， m；、波
14、浪爬高，m,；zh安全超高，m，选用表 2；=608.67+0.58+0.5=609.75，取 609.8m。dH下游围堰的高为 609.8-604=5.8m，即围堰高不超过 10m，其堰顶宽取为3m，上游边坡比为 1:2，下游边坡比为 1:2.5，由式（1-2-4）可求知堰底宽：m，取堰顶宽为 29m。1.293)5.(8.d=+=第 2 章 截流的水力计算一 截流标准由规范可知，截流时段一般多选在枯水初期，流量已有明显下降的时候，而不一定选在流量最小的时刻。一般可按工程的重要程度，设计时选用截流时期内重现期 510 年的旬或月平均流量。本工程的截流流量为重现期 5 年的 12月月平均流量，
15、即 10.06m/s（5.03m/s2）,因做此次设计的需要，经指导老师批准，改用 108m/s，即截流流量为 108m/s。二 戗堤的设计2.1 戗堤顶高程的确定当戗堤修筑完毕后，截流流量将全部通过导流隧洞导流，故戗堤顶高程可由式（2-2-1）确定： （2-2-1）+=0sqH式中 戗堤顶高程，m；隧洞进口断面底板高程，606m；s以隧洞进口断面底板高程起算的上游总水头，m；0安全超高，0.51.0m；由于截流流量较小，导流隧洞分流时其泄流能力不受洞长影响，进口水流为宽顶堰流，所以以隧洞进口断面底板高程起算的上游总水头 由宽顶堰流流0H量公式（2-2-2）反推确定，式（2-2-2）如下：（2-2-2）5.10sHg2bmQ=式中 Q堰流流量，m/s；b矩形隧洞过水断面的宽度，当过水断面为非矩形时，；kh/临界水深，m；相应于 时的过水断面面积，m；kkh淹没系数，当下有水位较高，已淹没进口的收缩断面，使该s处水深 0.75 时，为淹没流， 值与 / 有关，当c0Hsch0H0.75 时，为自由出流， =1，当淹没时， 可近似ch c的以下游水位减去进口底板高程而得；进口断面处水深，m；chm
