导流水力计算补充资料

流量
6/16/2017
排水管渠水力计算
21
2.4.1 设计充满度（h/D） 2.4.2 设计流速(v) 2.4.3 最小管径 2.4.4 最小设计坡度和不设计管段的最小 设计坡度 2.4.5 管道的埋设深度和覆土厚度
6/16/2017 排水管渠水力计算 22
2.4.1 设计充满度（h/D）和超高
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排水管渠水力计算
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管道埋深允许的最大值。 当管道的坡度大于地面坡度时，管道的埋深就愈来 愈大，尤其在地形平坦的地区更为突出。埋深愈大， 则造价愈高，施工期也愈长。 应根据技术经济指标及施工方法确定，一般：
在干燥土壤中，最大埋深不超过7-8m； 在多水、流砂、石灰岩地层中，一般不超过5m。
W上 d X w
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排水管渠水力计算
13
梯形明渠的底宽为 6.0m，边坡为1：1.5， 摩擦系数为n=0.056， 渠道中水深为1.2m， 坡度为0.025。计算 该渠道的流量。
采用管径为0.6m的 混凝土作为污水管， 坡度为2.5 ‰，水深 是0.25m，平均流速 和流量是多少？
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充满度：设计流量下，污水在管渠内的有效水深h 与管径D的比值。
h/D =1时，满流—雨水、合流管道 h/D <1时，非满流—污水管道 《室外排水设计规范》规定，重力流污水管道，非满流计算时最 大设计充满度：
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
排水管渠水力计算
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为什么要做最大设计充满度的规定？
（1）预留一定的过水能力，防止水量变化的 冲击，为未预见水量的增长留有余地；
排水管渠水力计算
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污水管道水力计算的设计数据

1本坝址区历年实测逐月最大、最小及瞬时平 均流量；（要求具有每日瞬时最大流量）； 2全年及各月不同频率最大流量； 3各种不同施工期内各种频率最大流量（不同分
期包括汛期、春汛及枯水期）； •所需的相关图表
1址各种频率最大洪峰流量及典型年洪峰过程 曲线 2坝址水位流量关系曲线； 3导流泄水建筑物上、下游水位–流量关系曲线 4 水库库容曲线
设计基础资料
•工程等级别
工程等级和建筑物级别
根据工程主要设计文件、报告查阅工程等别 •永久建筑物等级 根据设计文件、规范核实永久性建筑物级别 •临时建筑物等级 根据设计文件、规范确定临时性建筑物级别
水利水电工程施工组织与管理
施工导流概述
设计基础资料
•水文基础数据
水文、气象资料
•气象基础数据
1历年各月气温统计,； 2历年逐月降雨量统计； 3历年各月不同降雨强度出现天数统计； 4常见暴雨中心、降雨强度时间和空间分布, 一 次暴雨历时等暴雨特性 5降霜、雪及冰雹特性
水利水电工程施工组织与管理
施工导流概述
设计基础资料
•主要建筑材料
建筑材料
水泥、钢材、木材、油料、炸药等供应情况、 来源、交通运输条件、运距等 •工程区材料 当地砂石、土料、产地、储量、性质及开采运
输条件 •各种材料物理力学性质及骨料碱活性测定
粗骨料(砾石)物理力学性质 细骨料(砂)物理力学性质
土料物理力学性质
拟定导流方案时, 尽可能利用水利枢纽中永久
引水及泄水建筑物(如隧洞、明渠、底孔等)。 挡水、泄水、引水建筑物等的地基处理要求, 开挖深度范围与岸坡连接的方式等有关资料。
水利水电工程施工组织与管理
的情况、行船允许流速、坡降等。
2 施工期工农业城市用水。 施工导流前期、后期选择导流方式时, 临时泄水孔封 堵, 满足蓄水发电等同时, 应兼顾考虑用水部门要求。 3需要的供水量 年内各季、各月的分配量; 据此纳入泄水建筑物设计、 断面尺寸、高程及封堵孔洞的顺序及时间安排。

施工水力学与导流工程前言在河流在修建水工建筑物，由此而引起河道水流的变化，在施工期间往往与通航、筏运、渔业、供水，灌溉会或水电站运转等水利资源的综合利用的要求发生矛盾。

显然，水利水电工程整个施工过程中的水流控制,概括说就是要采取导、截、拦、蓄、泄等施工措施来解决施工和水流蓄泄之间的矛盾,避免水流对水工建筑物的不利影响，把河水流量全部或部分地导向下游或拦蓄起来,以保证工程在干地上施工和施工工期不影响或尽可能少影响水利资源的综合利用。

本文就是简单总结施工过程中水流控制的常用方法。

简单介绍了施工导流的基本方法，施工过程中水流的控制。

例如，分段围堰法导流和全段围堰法导流；导流建筑物的布置和水力计算等等。

其中，有些方法介绍的比较详细，并有相关的例题加以论述，有些方法和理论只是作简单的介绍。

一施工导流的基本方法1 分段围堰法分段围堰法亦称分期围堰法，就是用围堰将水工建筑物分段围护起来进行施工的方法。

所谓分段，就是从空间上用围堰将建筑物分成若干施工段进行施工.所谓分期，就是从时间上将导流分为若干时期.分段围堰法导流一般适用于河床宽、流量大、施工期较长的工程中，尤其是通航河流或冰凌严重的河流上。

这种导流方法的导流费用较低,所以国内一些大、中型水利水电工程采用较广。

例如,我国新安江、三门峡、丹江口等枢纽施工中，都采用过这种导流方法。

这种导流方法，前期可以由束窄的河道导流；后期可利用事先修建好的泄水道导流，其类型如下。

㈠底孔导流底孔导流时，应事先在混凝土坝体内修好临时底孔或永久底孔，然后让全部或部分导流流量通过底孔宣泄到下游，保证工程继续施工。

如临时底孔,则在工程接近完工或需要蓄水时要加以封堵。

这种导流方法在分段分期修建混凝土坝时用的比较普遍。

采用临时底孔时，底孔的尺寸、数目和布置,要通过相应的水力学计算决定.其中底孔的尺寸在很大程度上取决于导流的任务（过水、过木、过船、过鱼），水工建筑物的结构特点和封堵用闸门设备的类型。

施工水力学与导流工程前言在河流在修建水工建筑物，由此而引起河道水流的变化，在施工期间往往与通航、筏运、渔业、供水，灌溉会或水电站运转等水利资源的综合利用的要求发生矛盾。

显然，水利水电工程整个施工过程中的水流控制，概括说就是要采取导、截、拦、蓄、泄等施工措施来解决施工和水流蓄泄之间的矛盾，避免水流对水工建筑物的不利影响，把河水流量全部或部分地导向下游或拦蓄起来，以保证工程在干地上施工和施工工期不影响或尽可能少影响水利资源的综合利用。

本文就是简单总结施工过程中水流控制的常用方法。

简单介绍了施工导流的基本方法，施工过程中水流的控制。

例如，分段围堰法导流和全段围堰法导流；导流建筑物的布置和水力计算等等。

其中，有些方法介绍的比较详细，并有相关的例题加以论述，有些方法和理论只是作简单的介绍。

一施工导流的基本方法1 分段围堰法分段围堰法亦称分期围堰法，就是用围堰将水工建筑物分段围护起来进行施工的方法。

所谓分段，就是从空间上用围堰将建筑物分成若干施工段进行施工。

所谓分期，就是从时间上将导流分为若干时期。

分段围堰法导流一般适用于河床宽、流量大、施工期较长的工程中，尤其是通航河流或冰凌严重的河流上。

这种导流方法的导流费用较低，所以国内一些大、中型水利水电工程采用较广。

例如，我国新安江、三门峡、丹江口等枢纽施工中，都采用过这种导流方法。

这种导流方法，前期可以由束窄的河道导流；后期可利用事先修建好的泄水道导流，其类型如下。

㈠底孔导流底孔导流时，应事先在混凝土坝体内修好临时底孔或永久底孔，然后让全部或部分导流流量通过底孔宣泄到下游，保证工程继续施工。

如临时底孔，则在工程接近完工或需要蓄水时要加以封堵。

这种导流方法在分段分期修建混凝土坝时用的比较普遍。

采用临时底孔时，底孔的尺寸、数目和布置，要通过相应的水力学计算决定。

其中底孔的尺寸在很大程度上取决于导流的任务（过水、过木、过船、过鱼），水工建筑物的结构特点和封堵用闸门设备的类型。

缺口、梳齿泄流侧收缩系数ε曲线
台形堰（土石过水围堰通常属于这种类型。）
• 据日本车间试验，提出三种流态 (自由出流、过渡 流态、淹没出流) 的出流公式为：
Q mp B 2g H
3 2
mp——台形堰流量系数，见表（6） σp——过渡流淹没系数，见表（6） φp——淹没出流的流量系数，见表（6）
弧形堰形状系数η
河槽形状 宽河槽 窄河槽 Α
15
0.71 0.83
30
0.35 0.48
45
0.20 0.28
60
0.11 0.13
75
0.04 0.04
90
0 0
• 河床上修建水工建筑物，将改变天然的水 水流衔接与消能 ——底流消能 流特性。为了消减集中下泄水流造成的严 重冲刷，应处理好水流衔接和消能。
表（1）分期导流的流态界限
宽顶堰 L/H=2.5～20 自由出流 HS<1.25HK HS<0.8H0 淹没出流 HS≥1.25HK HS≥0.8H0 缓流 I<IK H0>HK 明渠流 L/H>20 急流 I>IK k0<hk
H0——上游水头
h0——正常水深
hk——临界水深
• (1)对于淹没堰流，通过束窄河床的泄水流量Q近 似按下式计算：
≈
≈
0
0
0.29+0.32H/P1
0.28+0.37H/P1
0.45
0.25
1.090
1.032
0.200
0.124
0.8
0.8
2.6
2.6
侧堰（侧堰的轴线与水流方向平行）
• 分期围堰的纵向围堰缺口过水属于此种类型，直 角分水的侧堰泄水流量公式为：

某水利枢纽工程施工导流建筑物为5级，根据《水利水电工程施工组织设计规范》SL303-2004初步确定导流标准为5年一遇（P=20%）,5年一遇枯水期洪峰流量为80m3/s，洪水历时为24小时；采用全段围堰（挡枯水期洪水）泄洪洞导流围堰为不过水土石围堰,初步确定泄洪洞底高程663m宽4-6m，高5-7米，洞长400米；试根据拟定的泄洪洞尺寸计算堰前最高水位及最大下泄流量。

假设泄洪洞底坡为0.005，出口为自由出流。

分析：Z-V关系曲线（或Z-F关系曲线）；洪水标准及相应设计洪水过程线；拟定的泄洪建筑物型式与尺寸，并推求q-V关系；水库汛期的控制运行规则；初始边界条件（包括起调水位、初始库容、初始下泄流量）。

水位～库容关系曲线表671100690168067213169117706731666922035674206693224067525169424626763016952701677357696296867841869732686794840查魏璇主编《水利水电工程施工组织设计指南》中隧洞导流水力计算水位-泄量关系。

解：1.根据题意及条件绘制Z-V关系曲线如下图2.洪水标准及洪水过程线洪水标准（P=20%）T（h）Q(m3/s)T（h）Q(m3/s)T（h）Q(m3/s) 009781816151066191121511562083301248215443134222355314342326651528241775162488017203. 拟定的泄洪建筑物型式与尺寸及相应得水力计算，并推求q-V关系该泄洪建筑物为矩形泄洪洞，拟定其宽为5m，高为5m，泄洪洞底高程663m，过水面积A=25m²。

因为隧洞为自由出流判别式如下：无压流H/D<1.2有压流H/D>1.5半有压流或半有压与有压交替的不稳定流 1.2<H/D<1.5式中H----从隧洞进口断面底部算起的上游水头，m。

老松江水电站大坝施工导流方式选择与水力计算1 工程概况老松江水电站位于吉林省抚松县松江河镇老松江村上游1 km处的松江河上，该电站是以发电为主，兼顾防洪、养殖、旅游等综合利用的工程。

工程主要由堆石坝、溢洪道、引水发电隧洞、调压井、电站厂房及开关站组成，工程等别为Ⅲ等。

堆石坝和溢洪道建筑物级别为3级，引水发电隧洞、调压井、电站厂房建筑物级别为4级，其他临时建筑物为5级。

大坝全长378 m。

坝顶高程为745.60 m，防浪墙顶高程为746.80 m，溢洪道进口底高程730.00 m，溢洪道宽10.5 m。

老松江电站坝址处于狭窄的“v”型山谷，常年水面宽度不超过55 m，现有道路通往左、右岸，坝址处左岸地势较陡，地面坡度约30°，右岸地势相对较缓，地面坡度约10°，两岸坝肩均为较完整、坚硬的玄武岩组成，稳定条件较好，坝基地段上部为厚3.0 m左右的壤土夹碎块石，下伏基岩为厚15～35 m的玄武岩，分布于坝基的玄武岩和含泥砂砾卵石层，其透水性较强。

2 导流标准老松江电站堆石坝及溢洪道为Ⅲ级建筑物，厂房及调压井为Ⅳ级建筑物。

围堰失事后，将对下游造成一定损失。

按《水利水电工程施工组织设计规范》(SL 303—2004)的规定及导流建筑物保护对象、失事后果、使用年限、围堰工程规模等综合分析确定本工程导流建筑物级别为Ⅴ级，确定导流围堰洪水标准为5年洪水重现期，洪水频率为20%。

截流期标准为20%旬平均流量。

3 导流方式的选择本工程坝址处河道十分狭窄，施工导流主要针对坝址处施工导流进行方案选择。

施工导流主要负责保证坝址处干地施工，需度过春、秋、大汛洪水，洪水标准根据导流挡水建筑物及保护对象等条件分别确定。

根据上述要求，主要针对三种导流方案进行比选，分别为：3.1 纵向围堰分期导流方式坝址处河道狭窄，根本无法满足的上、下游及纵向土石围堰的分期导流方式。

3.2 导流洞导流方式根据工程施工现场条件，导流洞只能布置在左岸。

Q Ac 2g(H 0 hs)
(1)
或写成：
Z
vc2
2 2g
v02 2s 2g(H0 hs)
Ac——过流断面面积; v0、vc——分别为行近 流速和收缩断面流速; H0——上游水头; H——上游水深; hs——下游水深; b——矩形河槽宽度; Z——上下游水位差。
2.20
1.70
2.00
2.50
2.10
2.50
3.00
2.40
2.80
3.50
2.80
3.30
4.00
3.00
3.70
4.50
3.50
4.00
5.00
3.80
4.50
5.50
4.00
5.00
6.00
表（4）岩石及加固工程的平均抗冲流速 m/s
项目
平均水深 0.4 1.0 2.0 ≥
砾岩、泥灰岩、泥质板岩、 页岩
①指新鲜未风化的岩石。
2 、坝体缺口、过水围堰水力学计算
• 坝体缺口泄流见图
宽顶堰
• 当堰顶长度L和水头H的关系在2.5H<L≤20H时，按 宽顶堰公式计算，如自由出流时 (堰顶的下游水深 hs<1.25hk或hs <0.8H0)，泄水流量按下式 计算：
3
Q mB
2
g
H
2
0
B——堰孔过水宽度； H0——缺口底槛以上的上游水头； ε——侧收缩系数； m——流量系数。
h0——上游围堰转角处(x/L=0) 水深; bi——沿纵向围堰不同部位的相对自 由水面降差，见下表; H——上游水深。
表（3）ai与bi试验值
表（3）松散体河床平均允许抗冲流速 m/s

8.3截流设计与施工根据合同要求进行正常截流设计标准流量2600m3/s和备用超标准流量3500m3/s下的截流设计，要求按照超标准流量进行施工备料。

8.3.1标准流量截流方案8.3.1.1截流时段及流量截流时间定为12月中旬16日~18日，截流流量为12月份10年一遇的旬平均流量2600m3/s。

8.3.1.2截流方式截流方式采用单向单戗立堵法进行截流，为节省截流时间，拟在上游戗堤预进占的同时，下游围堰跟进。

8.3.1.3截流水力学计算(1)戗堤布置为利于堰体的渗透稳定和防渗墙造孔的安全，同时为尽快形成基础防渗墙的施工平台，将截流戗堤布置在二期上游横向围堰的背水侧，戗堤轴线距离堰体轴线40m，距离防渗墙轴线65m。

戗堤顶部高程273.0m，顶宽25.0m，上下游边坡均为1 : 1.5，戗堤轴线总长300.61m，其中左侧第一、二期纵向围堰间轴线长43.99m，右侧段轴线长约186m，其余为一期纵向土石围堰占据的宽度。

(2)预留龙口戗堤轴线处河床基岩面高程218〜248m，基岩面左侧低、右侧高，右侧坡脚分布有浅槽；覆盖层为第四系河流冲积的砂卵砾石，大滩坝一侧覆盖层厚38~55m，主河道部位10~30m，靠近右岸岸边附近仅数米厚。

一期纵向围堰混凝土护面及块石护脚抗冲刷能力强，可作为龙口左侧裹头的部分。

同时由于二期纵向围堰左侧即为二期的泄水缺口，为减少截流抛投工程量，可利用第一期土石围堰的拆除料堆起。

因此将龙口布置在河床左岸、一期围堰的右侧，采用从右岸向左岸单向的进占方式，戗堤进占坡比1: 1.25。

通过非龙口段的水力学计算，得出预留龙口宽度应为100m，右岸预进占长度86m。

龙根据戗堤轴线断面的地形条件、导流洞分流能力，计算不同龙口宽度对 应的水力学参数，据此划分龙口分区及计算抛投备料。

计算结果详见表3.82m/s ，最大龙口落差为 1.03m ，最大单宽能量为 11.13t.m/(s.m)，抛投体最 大粒径0.59m ，最大块石重量为 0.28t 。

导流水力学计算补充资料导流水力学计算目的: 拟定泄水建筑物尺寸；确定围堰高程及高度；为计算导流方案工程量提供依据。

分为四类介绍：分段围堰法前期之束窄河床导流水力计算、导流后期之底孔与缺口导流水力计算、隧洞导流水力计算、明渠导流水力计算。

一、分段围堰法之前期导流的水力计算要求:束窄河床流速校核；确定上、下游围堰的高程及长度；确定纵向围堰的高程及长度。

1.上游水位计算(上游水位壅高计算,其中下游水位按实测水位流量关系确定)绘出束窄河床导流水位计算简图如下：图中z为上下游水位差，m；v0为上游围堰前(原河床)水流的行近流速,m/s；vc为束窄河床段水流收缩断面处的流速,m/s。

(1)计算公式[教材公式(1-3)]上述计算简图中，可近似假定hc =hd，按能量方程：式中,河床束窄断面处流vc为：(公式1-4)QD为导流设计流量,m3/s.设上游围堰前水位壅高后,河床过水面积为Au:则v0为而Au与河床地形与z有关.Au=f(Hu)=f(z)(2)试算法求z：已知:导流设计流量QD;河床水位-面积曲线H-A(或图上得量H对应的A值)；下游水位-流量关系曲线hd-Q；K及其它系数。

计算步骤:step1:由QD ,K求vc,校核vc是否小于允许流速[vc]，并选定各种系数值；step2:设z=zs ,求hu,=hd+zs。

并查得Au；step3:求v0=QD/Au；step4:将vc 和v代入公式(1-3),求出z；step5:比较判定 |z-zs|<e ,若不满足，回到step2；e为计算控制精度,可取0.01m，计算至满足精度要求为止.2.围堰剖面设计围堰剖面设计包括：堰顶高程计算、堰顶宽度拟定、上、下游边坡拟定、围堰绘横剖面图，并进行上、下游围堰及纵向围堰布置设计。

完成习题时应查阅参照类似工程围堰设计和布置资料。

二、分段围堰法之后期导流的水力计算(底孔、缺口水力计算)在导流水力学计算中，常遇到两个及以上泄水建筑物联合泄流问题。

Ｑ＝∞Ｃ￣Ｒ ＝２ ５０ｍ ／ ＞Ｑ ／ ｉ ２ ． ｓ ｓ 设＝２０ ０ｍ ／ １ ． ３ ｓ
经 计测 ，洞身 过流 能力满 足要求 。
√
得 ｈ ＝５２ ｋ ．３ｍ＜正 常水深６ ５ｍ，属缓 流 。 ． 经计算 ，上游 壅 高水深 日＝８４ｍ。 ．
３ ５ 上 游 围 堰 高 程 的拟 定 ．
１ 工程概况
勐乃 水 电站位 于盈江 县西 北盏 西镇槟 榔 江 中游 河 段 。坝 段 河 谷 为 “ Ｖ” 字 形 峡 谷 ，河 床 宽 约
４ Ｉ ０１。枢纽 建筑 物 由混 凝土 重 力坝 、压力 钢 管 、地 Ｔ 面厂房 、升 压 站 等 组 成 。水 库 兴 利 库 容 ９ ３ １ ０ ．８× １４ｎ ，挡水建 筑 物 最 大坝 高 ５ １ 凝 土 重 力 坝 ０ｔ ３ １１ １，混 坝顶 高 程 ｌ ５ ． ９ ０ｍ，河 床 部 位 最 低 建 基 面 高 程 ０ １ ０ ． ８０ｍ，坝 顶长 度 １５６ｌ’坝顶 宽 度５ ０１。枢 ０ ７ ． ｎ ． １ １ 纽施 工采 用一次 性拦 断河 床 ，上下 游土石 围堰 ，隧 洞导 流方 式 。导 流 洞 布 置 于 右 岸 ，全 长 １３ ５ｍ， ５． 主要岩 性 为 泥 盆 系下 统 关 上 组 上 段 Ｄ 灰 岩 段 ， １ Ｄ ｇ 灰 岩为 浅灰 、深灰 色 ，中厚 层 状 ，为 中硬 岩 ， １ ２ 成洞地质 条件较 好 。
下 游围堰 高程 等于 下游水位 加安 全超高 。下游
— — —
业———＋ ｛
水 位一般 可按 下游 水位 流量关 系 曲线 确定 。经查 值 ，对 应 于 设 计 流 量 ２０ｍ ／ １ ３ｓ的 下 游 水 位 为 １ ２ ． ３ ８ｍ，下 游 围堰 高 程 ＝下 游 水 位 ＋围堰 安 全 ０

◆施工组织设计计算书◆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 1 页◆施工组织设计计算书◆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=K i1/2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 2 页◆施工组织设计计算书◆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 。

导流水力学计算补充资料导流水力学计算目的：拟定泄水建筑物尺寸；确定围堰高程及高度；为计算导流方案工程量提供依据。

分为四类介绍：分段围堰法前期之束窄河床导流水力计算、导流后期之底孔与缺口导流水力计算、隧洞导流水力计算、明渠导流水力计算。

一、分段围堰法之前期导流的水力计算要度,•束窄河床流速校核；确定上、下游围堰的高程及长度；确定纵向围堰的高程及长度。

1.上游水位计算(上游水位壅高计算，其中下游水位按实测水位流量关系确定) 绘出束窄河床导流水位计算简图如下：(a)剖面图.平面图L 2—冲刷地段，3—囹煨图中z为上下游水位差，m；v。

为上游围堰前(原河床)水流的行近流速,m/s；鱼为束窄河床段水流收缩断面处的流速,m/so(1)计算公式[教材公式(1-3)]上述计算简图中，可近似假定瓦二旗，按能量方程：_ 1 展VQ-2 2g■-蚤式中，河床束窄断面处流V：为：(公式1-4)n Q 号Qi)V； = ---- r? = ----------------- r!S Ai； £ (l-K)AiQ D为导流设计流量,m7s.设上游围堰前水位壅高后，河床过水面积为此：贝Ijv。

为Q D而Au与河床地形与z有关.W = 了% A u=f(Hu)=f(z)(2)试算法求z：已知:导流设计流量Q D；河床水位-面积曲线H-A(或图上得量H对应的A值)；下游水位-流量关系曲线旗-Q： K及其它系数。

计算步骤：stepl:由Q D,K求喝校核K是否小于允许流速［vj,并选定各种系数值；step2:设z=z：,求瓦,=hd+z s o 并查得A.step3：求Vo = Q D/A U：step4：将Vc和V。

代入公式(1-3),求出z；stepo：比较判定I z-z s <e ，若不满足，回到step2；e为计算控制精度，可取0. 01m,计算至满足精度要求为止.2.围堰剖面设计围堰剖面设计包括：堰顶高程计算、堰顶宽度拟定、上、下游边坡拟定、围堰绘横剖面图，并进行上、下游围堰及纵向围堰布置设计。

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e为计算控制精度,可取0.01m，计算至满足精度要求为止.
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2.围堰设计 包括：堰顶高程计算、堰顶宽度拟定、围堰的上、下游边坡拟定、围堰的横剖面 设计，并进行上、下游围堰及纵向围堰布置和设计。参见类似工程资料。
三、分段围堰法之后期导流的水力计算(底孔、缺口水力计算)
要求:上游围堰挡水水位、缺口、底孔的过流量及流速，为二期上、下游围 堰，纵向围堰高程确定以及缺口、底孔设计提供计算依据。 在导流水力学计算中， 常遇到两个及以上泄水建筑物联合泄流问题。最常见 的组合有：底孔+缺口联合泄流、隧洞+过水围堰联合泄流、厂房中双层泄水孔联 合泄流等。由于不同建筑物泄水状况相互干扰，对此类问题难以准确计算。为了 使用计算需要，通常假定几种建筑物泄水相互不干扰，即，参与联合泄流的几种 建筑物总的泄水能力可由各建筑物单独泄水能力曲线叠加而得。 导流水力学计算 中常用联解方程法和图解法解决此类问题。以下以底孔+缺口联合泄流为例说明 其计算应用，如图 1 所示。 一般来讲，河流枯期流量小时，底孔引导水流，缺口上升。而汛期流量大 时，缺口与底孔联合渲泄洪水。 河流流量由小到大增加时的流态：底孔无压-底孔有压-底孔+非淹没堰流底孔+淹没堰流。 1.上游水位计算 (联合泄流计算工况)
二、分段围堰法之前期导流的水力计算
要求:上游围堰挡水位、束窄河床流速校核；为上、下游围堰、纵向围堰的高程 确定以及束窄河床防护、围堰设计提供计算依据。 1.上游水位计算(上游水位壅高计算,其中下游水位按实测水位流量关系确定) 绘出束窄河床导流水位计算简图如下：
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图中z为上下游水位差，m；v0为上游围堰前(原河床)水流的行近流速,m/s；vc为 束窄河床段水流收缩断面处的流速,m/s。 (1)计算公式[教材公式(1-3)] 上述计算简图中，可近似假定hc=hd，按能量方程：

h0——上游围堰转角处(x/L=0) 水深; bi——沿纵向围堰不同部位的相对自 由水面降差，见下表; H——上游水深。
表（3）ai与bi试验值
表（4）岩石及加固工程的平均抗冲流速 m/s 表（3）松散体河床平均允许抗冲流速 m/s
项 目
项 目 细 砂 中 砂 粗 砂 细砾石 中砾石 粗砾石 细卵石 中卵石 粗卵石 细顽石 中顽石 粗顽石 细漂石 中漂石 粗漂石 粒 径 (mm) 0.05 0.25 1.0 2.5 5.0 10 15 25 40 75 100 150 200 300 400 平 均 水 深 1.0M 0.25 0.30 0.60 0.80 1.00 1.20 1.50 1.70 2.10 2.40 2.80 3.00 3.50 3.80 4.00 3.0M 0.30 0.50 0.80 1.00 1.30 1.50 1.80 2.00 2.50 2.80 3.30 3.70 4.00 4.50 5.00 10.0M 0.30 0.70 1.00 1.20 1.60 1.80 2.20 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50 5.00 5.50 6.00
B——堰孔过水宽度； H0——缺口底槛以上的上游水头； ε——侧收缩系数； m——流量系数。
Q mB 2 g H 0
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• 对于锐缘进口、缺口下游面垂直时，m由下式计 算：
3 P 1/H m 0.32 0.01 0.46 0.75P 1/H
束窄河床导流水力学计算 坝体缺口、过水围堰水力学计算 导流明渠水力学计算 导流隧洞水力学计算
1、束窄河床导流水力学计算
当采用分 期导流方 案时，河 床被束窄 造成上游 水位的壅 高。
分期导流的流态随纵向围堰的长度L及上游 水深H而不同，可以分别按宽顶堰或明渠流 处理。一般宽顶堰的极限长度为10倍水深H， 对于临时水工建筑物可以放宽至20倍水深H。

龙潭嘴施工组织设计计算说明书第一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Ⅲ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Ⅳ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。

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826m³/s(原水文资料为413m³/s，经导师修改为826m³/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。

导流（参考）3 施工导流3.1 导流建筑物级别及导流标准由于晓溪电站水库正常蓄水位198.0 m，相应库容9900万 m3。

根据林继镛，《水工建筑物》（第四版）表1-2知，该水电站属中型规模，工程等别为Ⅲ等，又依据其表2-2知主要建筑物为3级，次要建筑物为4级。

根据表2-3可得到，当以保护对象来选定临时性建筑物级别时，该临时性建筑物为5级，以库容来选择临时性建筑物时，临时性建筑物又为4级，综上本工程临时性建筑物为4级，围堰高15～50 m，使用年限为1.5～3年，以确保工程安全。

根据李天科，侯庆国，黄明树主编的《水利工程施工》表1-2可知，对于土石围堰，临时性建筑物为4级时选用的洪水重现期为20～10年一遇，本次设计以10年一遇进行计算。

3.2 导流方式晓溪电站坝址位于龙口峡谷出口段，坝基河谷为基本对称的“U”型河谷，宽度216～285 m，河床枯水位174.5～174.8 m，水深一般1～4 m。

河床左侧一般基岩裸露，右侧一般有0.5～1 m厚的砂卵石，局部因人工采沙弃料堆积有3-6 m厚的卵砾石堆。

两岸山体较厚，山坡坡度40度左右，坝基范围内左岸200 m 标高以下山坡一般岩基裸露，右岸山坡一般有2～3 m的残坡积覆盖。

从资料表1-2可看出，坝址处年最大洪水出现在5～8月，主汛期5～8月，枯水期9月到次年4月。

综上所述，坝址处河床过水断面宽度较大，流量也较大，故采用分段围堰法进行导流，又主河床在右岸处，为实现提早发电，减少工程投资，故先围右岸，同时，为使一、二期工程量大致平衡和满足导流要求，第一期先围右岸至闸坝的3孔半处，在基坑中进行第二期纵向混凝土围堰、厂房围堰、右岸闸坝坝段及冲砂孔坝段的施工，利用左岸束窄河床进行泄流；第二期围河床左岸，利用已建坝体缺口及导流底孔泄流，保证二期围堰及厂房围堰的安全。

3.3 导流时段及其设计流量由于该电站坝址位于龙口峡谷出口处，坝基河谷为基本对称的“U 型”河谷，宽度216～285 m，河床枯水位174.5～174.8 m，水深一般为4 m，根据枢纽布置形式，坝址地形地质条件，采用二段二期分段导流方法对其进行施工导流。