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第1页目录第一章导流洞的水力算…………………………………………………………………………2第一节洞身水力计算…………………………………………………………………………4第二节上、下游水位计算……………………………………………………………………...5第三节进口过流流量校核……………………………………………………………………...5第二章围堰的水力计算...............................................................................................................8第一节下游围堰........................................................................................................................8第二节上游围堰........................................................................................................................9第三章隧洞内力及配筋计算.....................................................................................................12第一节山岩压力计算………………………………………………………………………...第二节隧洞内力及配筋..........................................................................................................13第四章调洪演算.........................................................................................................................12第一节调洪演算的基本原理..................................................................................................12第二节调洪演算方法及计算..................................................................................................12第三节坝顶高程的复核计算..................................................................................................13第2页第一章导流洞的水力计算第一节洞身水力计算（1）、导流标准某水库工程是以供水为主兼顾农田灌溉和环境用水的综合利用工程，按《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252—2000）的规定，按供水规模应为Ⅳ等工程，根据水库总库容为532万m3，应属Ⅳ等工程，其主要建筑物大坝、溢洪道、取水口及输水洞为4级建筑物，根据颁部规范SDJ338---89的规定，相应的临时建筑物为五级建筑物，考虑到该工程规模较小，选取设频率P=20%，相应流量18m3/s。（2）、洞身水力计算从导流的布置情况来看，在枯水期一般设为无压隧洞，但为了考虑洪水期度汛时的过流能力，故采用纵坡i=1.5/100；经过多方案的比较，采用i=1.5/100比较合理，经济。导流隧洞按明渠均匀流设计，由明渠均匀流的流量公式：Q=AC(Ri)1/2=Ki1/2式中Q——设计流量（m3/s）A——洞身过水断面面积（m2）R——水力半径（m），R=A/X，X为过水断面湿周；C——谢才系数（m1/2/s），其值按曼宁公式计算，C=R1/6/n，n为糙率。第3页为了考虑在第一个洪水期的泄洪，假设隧洞洞身的断面尺寸如下图所示：洞宽b=3.8m，H=4.3m。流量模数：K=ACR1/2=Q/i1/2则K=18/(1.5/100)1/2=146.97m3/s糙率n值表由《施工组织设计规范》，对现浇砼衬砌，n=0.014则b2.67/nK=3.82.67/（0.014×146.97）=17.20采用高等教育出版社《水力学》上册附图Ⅱ，由b2.67/nK与h0/b的关系曲线，当b2.67/nK=17.2时，在m=0.0的曲线上查得h0/b=0.211，故导流洞中的实际水深为h0=0.211×3.8=0.802m根据假设的隧洞断面图与洞身水力计算结果，圆拱直墙式断面尺寸为：洞宽b=3.8m；直墙高3.197m；圆拱半径r=2.194m；洞内水深h=0.802m；水面以上净空高度3.498m。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0.03~0.035未经过修整的不衬砌断面0.04~0.045第4页净空面积=A总－A=3.8×2.1＋2×1.9×1.097×1/2＋（1200×3.14×1.92）/3600－3.8×0.802=12.05（m2）则ΔA/A=（12.05/15.1）×100%=79.81%故净空高度及净空面积均符合明渠规范要求，并且实际过水断面形状上为矩形，故假设隧洞为明渠是正确的。当Q=18.0m3/s时的相应临界水深hk及临界坡ik，=[ΑQ2/(gb2)]1/3hk=[1×182/(9.8×3.82)]1/3=1.32m，h0=0.802m，由h0＜hk时、Fr＞1为急流。临界断面面积Ak=bhk=3.8×1.32=5.016m2临界过水宽度Bk=b=3.8m临界湿周Xk=b＋2hk=3.8＋2×1.32=6.44m临界水力半径Rk=Ak/Xk=5.016/6.44=0.78m临界谢才系数Ck=RK/61/n=0.781/6×1/0.014=68.52则临界纵坡ik=gXk/(αCk2Bk)=9.8×6.44/（1×68.522×3.8）=0.0036由ik=0.35%＜i=1.5%，所以为陡坡。第二节上、下游水位计算1）、下游水位由基本资料—岔河水库坝下水位流量关系曲线可知，当流量Q=18m3/s时相第5页对应的水位为1423.01m，故下游水位为1423.01m，下游设计洪水静水位为：1423.01m。2）、上游水位由ik=0.35%＜i=1.5%，隧洞长L=184.79m，取隧洞进口底板高程为：1426m，则隧洞出口高程为：1426-Li=1426-184.79×1.5/100=1423.30m因隧洞出口底板高程与下游水位高程之差大于零，即1423.15-1423.01=0.14＞0。故泄流量为自由出流。采用中国城市出版社《施工组织设计与施工规范实用全书》上册，泄流量按短管自由出流，即按非淹没堰流计算。非淹没堰流公式Q=mBK2g1/2H02/3m——流量系数H0——计入行近流速的上游水头Bk————临界水深下的平均过水宽度H0=(Q2/2gm2Bk2)1/3=[182/(2×9.8×0.32×3.82)]1/3=2.33m则上游水位：1424.38+2.33+△Z=1424.38+2.38+1.62=1428.38m△Z为河底高程与进口底板之差。故上游设计洪水静水位为：1428.38m。第6页第三节进口过流流量校核采用中国城市出版社《施工组织设计与施工规范实用全书》上册以及SL297—2002水工隧洞设计规范，进口过流流量按宽顶堰公式计算：Q=σSε1mnb’(2g)1/2H03/2式中m——流量系数m=0.32+0.01×（3－P1/H）/（0.46+0.75×P1/H）=0.32+0.01×（3－1.63/2.38）/（0.46+0.75×1.63/2.38）=0.34σS——淹没系数，自由出流时，σS=1ε1——侧收缩系数ε1=1－[α0/(0.2+p1/H)3]（b/B）4（1－b/B）=1―[0.19/(0.2+1.63/2.38)3](3.7/4.22)4(1―3.7/4.22)=0.98故Q=1×0.98×0.34×1×3.7×（2×9.8）1/2×2.383/2=20.00m3/s＞18m3/s所以满足要求。第7页第二章围堰的水力计算第一节下游围堰计算考虑到下游围堰挡水保证基坑干地施工，且该工程规模较小，导流期间不允许基坑淹没，故下游围堰设计成不过水围堰。查围堰设计规范DL/T5087—1999，围堰断面设计要求表7.1.1，不过水围堰堰顶安全超高下限值，对于Ⅳ－Ⅴ级土石围堰，δ=0.5m。表2—1不过水围堰堰顶安全超高下限值围堰形式围堰级别ⅢⅣ土石围堰0.70.5砼围堰0.40..3土石围堰防渗体顶部在设计洪水静水位以上的超高值：斜墙式防渗体为0.8~0.6m；心墙式防渗体为0.6~0.3m。取防渗体超高值为0.3m。根据规范规定：无行车要求的堰顶宽度，当堰高在6~10m时，堰顶宽度取3~4m，当堰高10m时堰顶宽度取5m。该工程围堰考虑工程自卸汽车运输土石料与推土机工作等因素，堰顶宽为4.5~5m，取堰顶宽为4.5m。围堰采用塑性心墙围堰，填筑时做成梯形断面，坡度为1：0.2~1：0.6的陡坡。心墙的断面是梯形的，上部厚度不小于0.8~1.0m，下部厚度不小于1/10水头，且不能少于3m。由资料可知，河床的覆盖层厚度取1.5m。查坝址处水位流量关系曲线得：当Q=18m3/s时，其相应的水位高程为1423.01m，则下游围堰的堰顶高程为：Hd=hd+ha+δhd------下游水位高程ha------波浪爬高（此处忽略不计）δ------安全超高，按表2—1选用心墙式防渗体为0.6~0.3m，即取0.3m，则顶部高程为1423.31m。则下游围堰的堰顶高程：Hd=1423.01+0.5=1423.51m下游围堰高度为：h=Hd－1419.34=1423.51－1419.34=4.17m注：1419.34m为下游围堰的河底高程。下游围堰的底宽计算：B=2×4.17+4.5+1.5×4.17=19.095m下游围堰心墙底宽计算：B=2×0.3×4.45+2=4.66m第二节上游围堰计算考虑到上游围堰挡水保证基坑干地施工，且该工程规模较小，导流期间不允许基坑淹没，故上游围堰设计成不过水围堰。查围堰设计规范DL/T5087—1999，围堰断面设计要求表7.1.1，不过水围堰堰顶安全超高下限值，对于Ⅳ－Ⅴ级土石围堰，δ=0.5m。不过水围堰堰顶安全超高下限值围堰形式围堰级别ⅢⅣ土石围堰0.70.5砼围堰0.40..3土石围堰防渗体顶部在设计洪水静水位以上的超高值：斜墙式防渗体为0.8~0.6m；心墙式防渗体为0.6~0.3m。取防渗体超高值为0.3m。根据施工组织设计规范规定：无行车要求的堰顶宽度，当堰高在6~10m时，堰顶宽度取3~4m，当堰高10m时堰顶宽度取5m，本工程考虑到自卸汽车运输土石料与推土机工作等因素，堰顶宽为4.5~5m，堰顶宽取4.5m。取下游面坡度为1：2.0，上游面坡度为1：1.5；围堰心墙的断面是梯形，上部厚度不小于0.8~1.0m，或由施工要求决定，下部厚度不小于1/10水头，且不小于3m。塑性心墙围堰心墙围堰用的粘土及粘壤土，或砂和粘土按比例配合的土料，填筑时做成梯形断面，坡度为1：0.2~1：0.6的陡坡。因此，本工程的心墙顶宽取为1.5m，两边的坡度取为1：0.3。由资料可知，河床的覆盖层厚度取1.5m。由上游水位计算可知，导流隧洞进口底板高程为1426.00m，按规范要求，导流隧洞进、出口高程选择需要考虑截流、通航、放木要求，以及封堵条件，泥沙淤积或磨损，方便施工等。导流隧洞进高程通常取枯水位以下1.0~1.5m。上游的水位高程