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黑龙江省讷河市某水利枢纽施工方案简介：

黑龙江省讷河市某水利枢纽施工方案部分内容预览：

ω——隧洞出口断面面积

T0——上游水面与隧洞出口底板高程差T及上游行近流速水头v02/2g之和，一般可认为T0≈T；

hp——隧洞出口断面水流的平均单位势能，hp=0.5a+p/ν，

这里 p/ν=0.5aT CABEE016-2021标准下载，故hp=a=8m；

其中a——出口断面洞高；

p/ν——出口断面单位压能。

由上表可知，二期截流后的水流全部从底孔过流，流量Q=534m3/s，此时上游水深为189.22m，所以上游围堰高程为H上=189.22+水位壅高=189.22+1=190.22m；下游水深为183.76m，故下游围堰高程为H下=183.76+1=184.76m。

本工程施工采用两期导流，一期为190m宽明渠过流，二期为2个8×8m的临时底孔过流。因此本工程施工导流需进行两次截流。本次设计仅对二期截流进行水力计算，一期截流只作介绍。

截流方法一般分为平堵和立堵两种。因为立堵截流不需要架桥，施工简单，截流费用低，又根据本工程特点，二期截流方式选用立堵（河道不宽、流量不大）。

截流时间的确定一般应考虑以下原则：

尽可能在较小流量时截流，但必须全面考虑河道水文特性和截流前后应完成的各项控制性工程要求，合理使用枯水期。

对于有通航、灌溉、供水、过木等特殊要求的河道，应全面兼顾这些要求，尽量使截流对河道综合利用的影响较小。

有冰情的河道，为了避免招致截流和闭气工作的复杂化或失败，一般不应在流冰期截流。

截流设计流量的确定，通常按频率法确定，也即根据已选定的截流时段，采用该时段内一定频率的某种特征流量值作为设计流量。一般地，多采用5%的频率设计。实际上，应根据截流时间和截流重要性选择设计标准。如果截流时间选在枯水期前段，频率标准可低一些。如果在汛前迎水期截流，则标准应取高一些。

根据施工总进度安排，一期土石围堰于第一年九月初开始填筑，九月底围堰截流闭气，截流标准选用九月下旬5年重现期旬平均流量947m3/s。本阶段设计考虑，围堰首先截断左侧支流，截流在河床右侧主河道处进行。采用两侧进占立堵截流方式，龙口设在右侧主流覆盖层较薄处（约2～6m）。

二期截流为截断明渠水流，江水由导流底孔渲泄。根据施工洪水特点及施工总进度安排，二期围堰于第四年10月初开始填筑，10月中旬截流闭气。截流标准采用10月中旬5年重现期旬平均流量543 m3/s。经水力计算，单戗堤立堵进占截流时，龙口处水流最大平均流速为4.987 m/s，截流最终落差为4.27m，龙口最大抛石粒径为1.15m。

3.2.1 二期截流的水力计算

抛石截流计算的主要任务是确定抛投体的尺寸和重量，而抛投块的稳定计算国内外广泛采用的是伊兹巴什公式，即

(1) 详见课本《施工组织管理》P58

式v——石块极限抗冲流速；

a——石块化为球形的粒径；

——分别为石块和水的容重；

K——综合稳定系数。

由上式可知，抛投块体的粒径与抗冲流速的平方成正比，也就是说，抛投块体的粒径在很大程度上取决于龙口流速。因此研究龙口流速变化规律有很重要的意义。

截流的水力计算中龙口流速的确定一般有图解法和三曲线法两种。

本次二期截流水力计算采用三曲线法：

合龙中截流设计流量的组成

一般情况下，截流设计流量Q0由四部分组成

Q0= Q+ Qd+ Qs+ Qac (2)

式中Q——龙口流量；

Qd——分流量（分流建筑物中通过的流量）；

Qs——戗堤渗透流量；

Qac——上游河槽中的调蓄流量。

由于Qs和Qac不计算，则有：

Q0= Q+ Qd

二、 三曲线法计算龙口流速

推导龙口流速公式分两步进行。先推导龙口流速与上下游落差的关系，然后再推导龙口流速与龙口宽度的关系。在推导公式之前，先对计算断面进行假定：C—C断面为龙口流速计算断面，并假设出现淹没流时，该断面水位与下游水位相同，若出现非淹没流，C—C断面水深为临界水深（图一）。

（一）龙口流速V与上下游落差Z的关系

在立堵截流过程中，龙口断面由梯形断面逐渐过渡到三角形断面，水流流态又从淹没流过渡到非淹没流。下面，将龙口流速分别按淹没流、梯形非淹没流以及三角形非淹没流推导流速公式。

流流速V1。如图一所示，C—C断面落差与下游落差Z相同，则C—C断面淹没流流速为：

（5）

式中——流速系数， =0.85~0.95；

Z——下游落差。

（6）

由于，令，则上式可写为

式中ZC——C—C断面临界落差；

H——上游水头（护底顶部高程以上）；

Y——相对临界落差的平方根，按下式计算：

（7）

式中 ——C—C断面动能修正系数。常取 =1.0；

Q——龙口流量，按（2）式或（2—1）史计算；

n——戗堤端部边坡系数。

3、三角形断面非淹没流

（8）

由（5）~（8）式可绘制V~Z曲线（图三）。由（5）式可绘淹没流V~Z线（曲线1）。由（6）和（7）式，可绘梯形断面非淹没流V~Z线（曲线2）。由（8）式可绘实现断面非淹没流V~Z线（曲线3）。显然，曲线1是一条上升曲线，曲线3是一条下降曲线，曲线2是先上升而后下降。这是由于y随Z的增加而减小[对于矩形断面，；对于三角形断面，，随着戗堤进占到三角形断面（Z增加），y将减小到 。

三条曲线有三种组合方式：当三条曲线相交于一点时（图三a），最大流速Vmax出现在三角形断面刚形成时；当曲线2在C点之下时，（c点为曲线1和曲线3的交点），Vmax出现在梯形断面（图三b）；当曲线在A点之上时，Vmax出现在三角形断面形成之后（图三c）。

图三 最大流速出现规律

（二）龙口宽度B与V和Z的关系

梯形断面淹没流。由图四a所示，由集合关系和水力学关系可知

图四 龙口宽度计算草图

（9）

式中 HB ——护底以上戗堤高度，其余符号同前。

形断面非淹没流 （图四b）

（10）

式中 b——龙口底部宽度。按下式计算：

三角形断面淹没流 （图四c）

（11）

三角形断面非淹没流（图四d）

由于

因此 （12）

（三）Vmax出现位置的判断 （图三）

设曲线1和曲线2的交点为A，相应的落差为ZA，曲线2和曲线3的交点为B，相应的落差为ZB，曲线1和曲线3的交点为C， 相应的落差为ZC。A点称为梯形断面淹没分界点，C点称为三角形断面淹没分界点，B点称为非淹没流梯形断面与三角形断面分界点。由图三我们可以看出：

当ZB＞ZC时，Vmax出现在梯形断面，流速过程线为OAEBD，OA段按V1计算，AEB段按V2计算，BD 段按V3 计算。

当ZB≤ZC时，Vmax出现在三角形断面刚形成时或三角形断面形成之后，流速过程线为OCD，OC段按V1计算，CD段按V3计算，此种情况下不需计算V2 。

下面来讨论ZB和ZC 的计算方法。

对于三角形断面， ， 代入上式可得：

(13)

（13）式中Q为龙口流量；按（2）或（2—1）式计算，并转化为Z的函数，则由（13）式可求出ZB。

令V1=V3，则有：

(14)

（14）式可求出ZC。

同样，ZA可令V1=V2求出，或作曲线1和曲线2，其相交点可求出ZA。

此外，当Vmax出现在三角形断面形成之后，还需求出淹没流时梯形与三角形断面分界点，此时可由图四看出

（15）

或

因此 (15)

由（15—1）式和（2）式联立求解，即为淹没流时三角形断面刚形成时的落差。

将已知的泄流水位关系Qd~上（上游水位）转化为Qd~Z关系，

粉煤灰地基施工工艺标准(QB-CNCEC J010103-2004)Z=上+下（下游水位）；

有（2—1）式或（2）式绘龙口流量与下游落差Q~Z关系曲线；

3、（13）和（14）式计算ZB和ZC

4、当ZBZe时，由（5）~（8）式计算V1 、V2 和V3；

当ZBZC时，由（5）和（8）式计算V1 和V3。

5、流态 由（9）~（12）式按相应流态计算B值。

基坑排水工作按排水时间及性质，可分为：初期性排水和经常性排水。

初期排水指基坑开挖前的初期排水。包括基坑积水，围堰堰身和地基及岸坡渗水、围堰接头漏水、降雨汇水等。

LY／T 3036-2018标准下载初期排水时间：大型基坑一般可采用5～7d；中型基坑不超过3～5d。控制水位下降速度为1～1.5m/ 昼夜。