导流水力计算补充资料

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。

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。

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。