【廉江水利枢纽导流隧洞设计计算案例5200字】

廉江水利枢纽导流隧洞设计计算案例 1 2 22导流工程基础参数设计 22.1设计依据文件与规范 2 22.1.2设计依据 32.2导流方式的选择 3 3 3 3 42.3导流标准的选用 4 4 52.4确定导流方案 5 5 53导流隧洞设计 63.1导流方式的选择 63.2进出口高程的确定 63.3隧洞的断面型式及尺寸 6 6 73.4隧洞衬砌 83.5水力计算 83.5.1流态辨别 83.5.1.1半有压流下限流量 83.5.1.2有压流临界流量 9 93.5.2.1自由出流泄流能力计算 93.5.2.2半有压流泄流能力计算 3.5.2.3有压流泄流能力计算 3.5.2.4计算结果 安装机组共三台，每台机组18万吨。发电最低水位是500米，相应的库容为19.5水流量100m³的要求。枢纽中各组成建筑物工程量详见表1.1,具体工程资料分析详见附录A。表1.1主要工程量表序号工程项目挖方(千米³)填方(千米³)混凝土和钢筋混凝土(百米)土万石方土方堆砌石反滤层总计其中固结灌浆12石岸混凝土重力坝右(1153溢洪道4右岸土坝15坝后厂房(1)执行国家有关方针政策、基建程序，遵守有关技术标准、规程规范，严格按照国内招投标的规定和国际招投标的惯例错误!未找到引用源。(2)收集市场信息时，要深入社会调查，根据工程特点，因地制宜提出施工方案，并进行全面技术经济比较错误!未找到引用源。(3)结合国家发展趋势，积极开发和推广新技术、新材料、新工艺和新设备，应尽量采用经实践证明技术经济效益显著的科研成果，兼顾技术效益和经济效益错误!未找到引用源。(4)统筹协调，综合平衡，妥善安排各分部分项工程，均衡施工错误!未找到引用源。o1、项目概况及工程设计图纸2、现行的水利水电工程施工与验收规范、规程和标准和水利部有关建筑工程质量和安全的规范。3、国家现行的有关施工组织设计的规范、标准：(2)《水利水电工程施工组织设计规范》;(3)《水利水电工程等级划分及洪水标准》;(4)《建设工程工程量清单计价规范》;(5)《水利工程建设项目验收管理规定》;(6)《水利水电建设工程验收规程》;(7)《水利水电工程天然建筑材料勘察规程》;(8)《堤防工程施工规范》;(9)《堤防工程施工质量评定与验收规程》;导流方式分为分段围堰法和全段围堰法，方案比选如下：(1)分段围堰法即全河床的水工建筑物被围堰分成若干段，整个工程分期分段进行。一般情况下，第一期围住河床一岸或两岸，被束窄的河床成为河水通道。后期再完全截断河流，通过已建成的建筑物过流。在河床较宽、流量较大、施工期较长，尤其是有通航要求和冰凌严重的河流较为适用(2)全段围堰法全段围堰法导流为水利水电工程项目施工中较为常用。主要通过一次性截断主河道，将水流分散疏导至围堰两侧，由修建的泄水工程过流错误!未找到引用源。。此法适用于土石坝工程或狭窄河谷地区。考虑到山区河流有陡涨陡落、洪峰流量大的特点，坝体施工初期，常采取枯水期施工，洪水期停工，围堰过水，基坑淹没的方案，以减少临时性建筑物的投资。经过综合分析，本工程坝址处于高山峡谷区，没有条件布置纵向围堰，河流狭窄湍急，山岩坚实，且没有通航要求，宜采用全段围堰法、隧洞导流方式。2.2.2围堰挡水时段的选定围堰的挡水时段，一般的分为三类情况分析：(1)枯水期挡水，洪水期围堰失效，基坑施工时段仅一个枯水期；(2)全年挡水，基坑和大坝可以常年施工；(3)枯水期挡水，采用允许过水的围堰型式，选择适当的挡水流量，争取汛期有一定的有效工期。以上情况，反应出围堰挡水时段的不同，是导流方案的关键部分。应进行综合比较后选定，须考虑以下问题：当基坑工作量不大时，可考虑采用枯水期挡水的围堰。此类围堰汛期围堰失效，故仅保证第一个枯水期基坑不过水，基坑有效施工期短，一般常用于中、小型工程。当基坑工作量大时，应优先考虑采用全年挡水的围堰。此类围堰能保证基坑常年施工，施工进度有保证，强度较均衡。其缺点在于围堰和到泄水建筑物工程量较大，工程造价偏高。当基坑工作量大，而又不便采用全年挡水围堰，可考虑采用枯水期挡水的过水围堰。此类围堰能保证枯水期基坑不过水，争取汛期有一定的施工期。适用于洪枯流量变化大，泥沙含量较小的河流。泥沙问题不便解决，故选用全年不过水围堰。2.3.1导流建筑级别的确定参考《水利水电工程等级划分及洪水标准》内容：(1)本枢纽相应库容为19.5亿m³,对应水利工程级别为I级；(2)保护对象为I级永久性建筑物，对应临时性水工建筑物级别为4级(3)失事后果为较大经济损失，对应临时性水工建筑物级别为4级；(4)预估使用年限1.5-3年，对应临时性水工建筑物级别为4级；(5)预估围堰高度小于50米，对应临时性水工建筑物为4级；(6)相应库容大于1亿m³,对应临时性水工建筑物为3级；综合分析后，由于符合3级临时水工建筑物的指标少于两条，故本枢纽导流建筑物的级别为4级。2.3.2洪水标准堰，且导流建筑物级别为4级，则洪水标准重现期为10～20年。鉴于一条指标符合3级临时水工建筑物标准，故选定重现期为上限值20年，则其对应的设计洪水频率为5%,由坝址水文站各月不同频率的瞬时最大流量表可知，相对应的最大洪水流量为5130m³/s,即为设计洪水流量。本工程坝址位于高山峡谷区，河床两岸地形险峻，岩石坚硬2.4.2挡水建筑物型式选择强，施工工艺简便，并能充分利用当地材料，应优先考虑。经过综合技术经济比较，宜采用心墙式土石围堰。结合本工程原始资料综合分析：左岸岸坡为河道突岸，两岸岸坡陡峭，但河床靠右岸处有一因河水沿构造裂隙侵蚀冲刷而成的深槽。若在右岸布置隧洞，则为使冲沟中积水流入河道需开挖明渠，同时还需设置挡水措施，防止对围堰的冲刷，增加了施工难度且造价偏高。故经比较选择，两条隧洞皆布置于左岸，因本河流流量不大且无通航及其他要求，故两条隧洞采用相同断面，隧洞进出口也应与上游水流很好的衔接，一般与主流呈较小夹角。隧洞应有足够的埋深，进洞处顶部要有1-2倍洞径的岩层。因含沙量大，为防止泥沙淤积或槛磨损，本着无通航等要求的河道在截流许可的条件下，进出□高程应尽量高些的原则，进口高程取枯水位以下1.0米，即418.0-1.0=417.0米。由于导洞在截流期将用于导流，故其出口高程应当尽量放低一些，以避免截流时在戗堤上形成过高的认为壅水，造成截流困难。另一方面，进出口高程较高，也利于封堵。隧洞底坡的选择与进、出口高程密切相关，常取1%4‰,底坡还必须满足运行要求，本导流洞纵坡取3‰,单条隧洞长约600m,则出口高程为415.2m。根据隧洞工作状态的不同，选择不同的断面形式及尺寸。导流隧洞工作状态通常为明流和有压流两种，但两者交替不可避免。故进行断面形式及尺寸的选择时，应综合卡吕前期导流和中、后期施工渡汛的要求。一般情况下，优先考虑按明压流设计，同时力求避免在围堰最高挡水位置时发生明、压流交替过度状态。于围堰的稳定。其高宽比一般用1.11.3,顶拱圆心角为120°1综合分析后，本中设计成为有压流，城门洞型，设计流量5130m³/s。流量本设计采用全年挡水围堰，其设计流量为5130m³/s,取隧洞单位面积的过水流量为18m³/s,则依据导流设计流量及洞内允许最大流量，拟定隧洞最小过水断令弧形半径为R,有几何关系得：则底宽L=11.05m,底高H=13.82m考虑到隧洞衬砌等实际情况，需要适当加大隧洞开挖面积，故取L=12m,按结构受力要求，衬砌型式包括顶拱衬砌、开口凝土的衬砌的厚度一般为隧洞宽度的1/81/12,我国已建工程也接近这一数值，根据经验曲线差得，拱顶厚度为m错误!未找到引用源。o拱顶厚度do确定后，拱端厚度dn=(1-1.5)do;边墙厚度dB=(11.6)do。经比较后确定拱顶和边墙厚度都为1m。3.5.1流态辨别Qpc=μA₄√2g(Tpc-ε)d则Qpc=1323.72m³/s<2565m³/s,不产生明流。影响因素较多，且而目前用以计算的公式尚不成熟，近似计算是采取经验值式中：∑—一进出口直角锐缘无翼墙，局部损失系数，取0.5Ca—一谢才系数，,n为混凝土衬砌导流洞糙率，取0.013;η—一有压流出口水头比，取0.85;i—一导流洞底坡，取i=003;L—一导流洞长度，取L=600m则QFc=1987.63m³/s<2565m³/s,为有压流。综上所述，上游壅高水深比Hld<TPC为明流，tpc≤Hld<TFC为半有压流，流态不稳定；HId≥TFC为有压流。在本设计中，泄流量小于2647.44m³/s时为明流；泄流量在2647.443975.26m³/s为半有压流，泄流量大于3975.26m³/s时为有压流。3.5.2泄流能力计算缓坡短管泄流量按非淹没宽顶堰公式计算：A——上游壅高水深处断面面积；AH—一水深H与Bk的乘积；mo—一进口系数，管道进口具有垂直的侧墙，取0.31;B.——临界水深下的平均过水宽度，洞内水流受两边墙约束，取12m;和0.7。有压流下限流量Q=3975.26m³/s,相应上游壅高HFC=22.5m。2—一进出口直角锐缘无翼墙，局部损失系数，取0.5;3.5.2.4计算结果隧洞泄流能力计算结果表3.1和图3.2所示所示：图3.2水位-泄流量关系图明流半有压流明流半有压流明流半有压流明