水利工程施工组织课程设计报告(3)

2.4. 导流建筑物（围堰）的设计

2.4.1. 第一期上、下游围堰高程的确定

当通过设计流量Q=255m/s时，水位为465.20m，根据规范选定超高为0.5m, 则下游围堰高程可选定为H1下=465.70m。

根据枢纽布置布置图，剖得过水断面为：

3

由图可计算出当通过设计流量Q=255m/s时的的过水断面面积为A1=135.08m,选定一期

2

河床束窄系数为50%，则束窄断面面积A2=67.54m。 因此可以求的行进流速V0：

3

2

V0= 束窄流速Vc： Vc=雍高Z：

Q255??1.89m/s A1135.08Q255??3.78m/s

(A1?A2)(135.08?67.54)Vc2V023.7821.892Z?????0.83m22 2g??2g2?9.8?0.852?9.8取上游超高为0.7m

则上游围堰高程H1上：

H上=465.20+0.83+0.7=466.73m

根据《水利水电工程施工组织设计手册》查得一期上下游围堰迎水面坡度为：1：2.5，背水面坡度为：1：2

一期纵向围堰见附图

2.4.2. 第二期上、下游围堰高程的确定

根据导流方案，拟定一期时在溢流坝段中部设置一个导流底孔，用于二期宣泄水流，底孔高程为463.00m，导流底孔尺寸拟定为：宽?高=4m?6m。

则由宽顶堰计算公式：

q?mb2gH3/2

m——流量系数（一般取0.32——0.35） b——导流底孔宽度，m H——堰前水头，m

则可以计算出不同上游水位相应的下泄流量q，见表5：

表5： 水位——库容——下泄流量关系曲线 V H q

0.00 462 0.00

2.65 463 0.00

5.29 464 6.02

7.94 465 17.04

10.59 466 31.30

13.23 467 48.19

15.88 468 67.35

18.52 469 88.54

21.17 470 111.57

78.24 471 136.31

86.94 472 162.65

95.63 104.33 113.02 305.22 327.02 348.82 370.62 392.42 473 474 475 476 477 478 479 480 190.50 219.77 250.41 282.36 315.56 349.97 385.54 422.24 二期拟定度春训，相应的来水过程线见表2：

通过对二期设计时段的来水过程线和泄水过程线的对比分析可知，来水>泄水，因此需进行调洪演算来确定二期上下游围堰高程。调洪演算见表6：

表6 调洪演算表

时 间（年 ，月，日，时） 1986 4 21 22 24 3 6 9 Q 3(m/s) 0.00 45.90 60.50 87.60 92.40 99.90 96.80 96.00 92.50 92.00 89.10 86.60 82.50 78.50 65.50 58.60 51.80 47.50 44.90 41.30 39.60 37.90 38.20 34.50 33.70 Q平均 3(m/s) 22.95 53.20 74.05 90.00 96.15 98.35 96.40 94.25 92.25 90.55 87.85 84.55 80.50 72.00 62.05 55.20 49.65 46.20 43.10 40.45 38.75 38.05 36.35 34.10 q q平均 33(m/s) (m/s) 0.00 45.92 88.14 96.20 114.47 115.03 116.96 115.66 113.66 111.67 108.26 105.93 102.00 97.88 86.59 77.56 72.11 66.53 64.40 60.72 58.69 57.19 56.97 54.40 52.34 22.96 67.03 92.17 105.33 114.75 116.00 116.31 114.66 112.66 109.96 107.09 103.96 99.94 92.23 82.07 74.84 69.32 65.46 62.56 59.71 57.94 57.08 55.68 53.37 △V 43(10m) 10.25 5.58 0.95 3.96 0.43 1.46 -0.98 -1.52 -1.53 -0.44 -0.26 -0.45 -0.47 -1.33 -1.11 -0.69 -0.72 -0.28 -0.49 -0.28 -0.21 -0.03 -0.36 -0.29 V 43(10m) 2.65 12.90 18.48 19.43 23.39 23.82 25.28 24.30 22.77 21.25 20.80 20.54 20.10 19.62 18.29 17.18 16.49 15.77 15.49 14.99 14.72 14.51 14.48 14.12 13.83 z (m) 463.00 466.87 468.98 469.34 470.12 470.14 备注 12 15 18 21 24 23 3 6 9 470.18 ?库水位最大 470.17 泄流量最大 470.09 470.00 469.86 469.76 469.59 469.42 468.91 468.49 468.23 467.96 467.85 467.67 467.56 467.48 467.47 467.34 467.23 12 15 18 21 24 24 3 6 9 12 15 18 21 24 根据表6可知上游最大水位为：470.18m；

根据图一的水位流量关系曲线可查的下游的最大水位为：464.33m。

根据《水利水电工程施工组织设计手册》取上下游超高分别为0.7m、0.5m 则上下游堰顶高程分别为：

上游堰顶高程：H1上=470.22+0.7=470.88m 下游堰顶高程：H2下=464.35+0.5=464.83m 查《水利水电工程施工组织设计手册》得：

二期上下游围堰迎水面坡度为：1：2.5 二期上下游围堰背水面坡度为：1：2

3.施工截流设计

3.1. 截流方式的选择

根据水利枢纽布置形式，结合水文、地形、地质条件和计划工期等因素，选定立堵法为长沟水利枢纽工程的截流方法。

立堵法截流准备工作简单，造价低，且是我国传统的截流方式，积累了丰富的经验。随着截流理论和实践的发展，立堵法某些不利条件逐步得到了改善。 3..2. 截流水力计算

截流设计流量选择截流时期内重现期5年的月平均流量，Q?40.00m3/s，河床允许流速?v??3.0m/s。

龙口泄流量计算公式

Q?mB2gh2

式中：m—流量系数； B—龙口宽度，m； h—水深，m。

表7 截流水力计算表 龙口宽度 上游水位 底孔泄流量B(m) H(m) Q1(m3/s) 0.00 0.50 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 11.00 12.00 13.00 14.00 466.53 466.15 465.83 465.34 464.98 464.70 464.47 464.29 464.13 464.00 463.88 463.78 463.69 463.62 463.54 463.48 40.00 33.64 28.70 21.60 16.77 13.32 10.75 8.78 7.23 6.00 4.99 4.17 3.48 2.91 2.42 2.01 龙口泄流量Q2(m3/s) 0.00 6.36 11.30 18.40 23.23 26.68 29.25 31.22 32.77 34.00 35.01 35.83 36.52 37.09 37.58 37.99 截流流量 单宽流量 Q(m3/s) q(m3/(m?s)) 40.00 40.00 40.00 40.00 40.00 40.00 40.00 40.00 40.00 40.00 40.00 40.00 40.00 40.00 40.00 40.00 0.00 12.72 11.30 9.20 7.74 6.67 5.85 5.20 4.68 4.25 3.89 3.58 3.32 3.09 2.89 2.71 龙口流速 上下游水位差v(m/s) z(m) 0.00 3.07 2.95 2.75 2.60 2.47 2.37 2.28 2.20 2.13 2.07 2.01 1.96 1.91 1.87 1.83 3.03 2.65 2.33 1.84 1.48 1.20 0.97 0.79 0.63 0.50 0.38 0.28 0.19 0.12 0.04 -0.02 33.3.截流龙口宽度及截流材料的粒径的确定

根据截流水力计算可知，当龙口宽度为B?1.00m时，龙口流速v?2.95m/s，接近河床允许流速?v??3.0m/s。因此，选择截流龙口宽度为B?1.00m，并且整数宽度施工好控制。

根据教材41页给定的截流材料的适用流速表查得，在龙口流速v?2.95m/s时的截流材料为?0.6m?4m装石竹笼。

4. 施工排水设计

施工排水设计主要是基坑的初期排水设计。

戗堤合龙闭气后，基坑内的积水应有计划的组织排除。排除积水时，基坑内外产生水位差，将同时引起通过围堰和基坑的渗水。初期排水流量一般可根据地质情况、工程等级、工期长短及施工条件等因素，参考实际工程经验，按下面公式确定：

Q?(2~3)V T

式中：Q为初期排水流量，m3/s；V为基坑的积水体积，m3；T为初期排水时间，s。

排水时间T主要受基坑水位下降速度的限制。基坑水位允许下降速度一般限制在0.5m/d—1.5m/d以内。对于土石围堰取下限值，混凝土围堰取上限值。初期排水时间对大型基坑可限制在5—7d，中型基坑不超过3—5d。

本工程基坑属于中型基坑，排水时间取T=3d，基坑的积水体积V=2508.13m3，则初期排水流量Q=0.03m3/s。

根据初期排水流量Q=0.03m3/s，抽水最大高度为3.35m，选择IS型离心泵，因为IS型离心泵是我国根据国际标准设计制造的，其适用范围是：3.6—400m3/h，扬程5—125m。泵站采用浮动水泵站。

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