某水库工程施工组织设计方案

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

　　×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=K i1/2

　　式中 Q——设计流量（m3/s）

　　A——洞身过水断面面积（㎡）

　　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。

　　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=3.8 m ，H=4.3 m .

　　流量模数：K=ACR1/2=Q/i1/2

　　则        K=18/（1.5/100）1/2=146.97  m3/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.

　　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（㎡）

　　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）]1/3

　　hk=[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=5.016㎡

　　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。

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