水利水電工程施工截流設(shè)計(jì)闡明書1、基本資料大渡河上某水電工程采用單戧立堵進(jìn)占，河床的剖面圖見圖1。戧堤處水位～流量關(guān)系見表1和圖2。戧堤端部邊坡系數(shù)n=1，截流戧堤兩側(cè)的邊坡為1:1.5。截流材料采用本地的中粒黑云二長花崗巖，容重為26KN/m3。該工程采用左右岸各布置一條導(dǎo)流洞導(dǎo)流，左、右導(dǎo)流隧洞聯(lián)合泄流的上游水位和泄流流量關(guān)系見表2和圖3。圖1河床剖面圖圖2戧堤處水位～流量關(guān)系曲線表1戧堤處水位～流量關(guān)系流量（m3/s）2503174105001000水位（m）952.15952.71953.48954.00955.87圖3上游水位～泄流量關(guān)系曲線表2上游水位～泄流量關(guān)系泄流流量（m3/s）01503004108001400上游水位（m）953.00955.40957.03958.00960.66964.12截流設(shè)計(jì)是施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)重要構(gòu)成部分，其設(shè)計(jì)過程比較復(fù)雜，現(xiàn)在我國水利水電工程截流多采用立堵截流，本次設(shè)計(jì)按立堵截流設(shè)計(jì)，有多個(gè)設(shè)計(jì)辦法。其設(shè)計(jì)分為：截流水力計(jì)算、截流水力分區(qū)和備料量設(shè)計(jì)。截流設(shè)計(jì)流量的擬定，普通按頻率法擬定，也即根據(jù)已選定的截流時(shí)段，采用該時(shí)段內(nèi)一定頻率的某種特性流量值作為設(shè)計(jì)流量。普通地，多采用截流時(shí)段5%～10％的月平均或者旬平均流量作為設(shè)計(jì)原則。2、圖解法計(jì)算1根據(jù)Q0=Qg+Qd+Qs+Qac計(jì)算龍口流量，Qs、Qac無視不記，則Q0=Qg+Qd2求設(shè)計(jì)流量去Q=300+2×3=306m3/s3求戧堤高頂高程h，用內(nèi)插法求出設(shè)計(jì)流量對應(yīng)水位高程為957.09m，安全超高取1m,則戧堤高程取為958m。4根據(jù)戧堤處天然水位～流量關(guān)系曲線，線性內(nèi)插求出下游水位h為952.62m。上游水位H落差Z(m)設(shè)計(jì)流量Q(m3/s)下泄流量Qd(m3/s)龍口流量Qg(m3/s)952.6203060306953.81.1830650256954.61.98306100206955.42.78306150156955.943.32306200106956.483.8630625056957.034.413063006957.094.473063060繪制下泄流量Qd～上游水位關(guān)系圖以下：繪制龍口泄水流量Qg～上游水位關(guān)系圖以下：按照圖解法求出11組對應(yīng)的B，上游水位H，Qg值，計(jì)算表以下：流量48.0045.0040.0035.0030.0025.0020.0016.0015.0010.005.00953.4600000000000953.50796958473625145300954.002932562161761369656241600954.5041436330725119514084392700955.00513450382314246177109553920955.50620545464383301220138735550956.007366485534583622671729573100956.5086075964953942931920912195170957.00993877752627501376251150121270957.5011331003862721579438297184150390957.9812761131974817660503345220182540繪制曲線簇讀出龍口泄水曲線與曲線簇交點(diǎn)坐標(biāo)，列表計(jì)算上下游落差，龍口平均流速等截流過程中的水力參數(shù)。龍口寬度上游水位落差Z龍口流量上游水頭H。Z/H。流態(tài)平均寬度水深h龍口流速拋石粒徑d48954.10.643373.100.21梯形沉沒流35.12.463.900.3445954.30.843273.300.2532.32.464.120.3840954.51.043103.500.30梯形非沉沒流27.51.876.030.8035954.81.342923.800.3522.81.986.470.9330955.21.742704.200.4118.22.097.101.1225955.72.242354.700.4813.72.177.901.3820956.22.741855.200.539.22.179.271.9016956.73.241355.700.57三角形非沉沒流5.75.184.570.4615956.93.441185.400.645.44.914.450.4410957.54.04403.501.153.53.183.590.295958.04.5401.503.031.50.000.000.00其中梯形非沉沒流水深h由等腰梯形斷面臨界水深迭代試算法（詳見吳持恭主編《水力學(xué)》第四版上冊P222）求得。以龍口寬度為40m為例，試算表以下h1龍口流量龍口寬度h2h2-h11.83310401.870.041.87310401.870.001.87310401.870.00繪制龍口寬度～龍口流速關(guān)系圖以下：將戧堤進(jìn)占分為四個(gè)區(qū)，各分區(qū)的材料以下表：分區(qū)龍口寬度(m)進(jìn)占長度(m)最大流速(m/s)材料粒徑d(m)材料體積(m3)Ⅰ44-4844.50.45640Ⅱ33-44116.711760Ⅲ16-33179.271.902720Ⅳ0-16164.50.4525603、計(jì)算成果分析立堵法截流是將截流材料，從龍口一端向另一端或從兩端向中間拋投進(jìn)占，逐步束窄龍口，直至全部攔斷。截流水力計(jì)算的目的是擬定龍口諸水力參數(shù)的變化規(guī)律，重要解決兩個(gè)問題：（1）擬定截流過程中龍口各水力參數(shù)，如流量Q、落差Z及流速V的變化規(guī)律；（2）由此擬定截流材料的尺寸、重量或?qū)?yīng)的數(shù)量等。本方案采用雙向進(jìn)占，隨著截流戧堤的進(jìn)占，龍口逐步被束窄，因此分流建筑物和龍口的泄流量是變化的，但兩者之和恒等于截流設(shè)計(jì)流量。其變化規(guī)律是：截流開始時(shí)，大部分截流設(shè)計(jì)流量經(jīng)由龍口泄流，隨著截流戧堤的進(jìn)占，龍口斷面不?？s小，上游水位不停上升。當(dāng)上游水位高出泄水建筑物后來，經(jīng)由龍口的泄流量越來越小，而經(jīng)由分流建筑物的泄流量則越來越大。龍口合龍閉氣后來，截流設(shè)計(jì)流量全部由分流建筑物泄流。在擬定拋投體的尺寸和重量時(shí)，其穩(wěn)定計(jì)算國內(nèi)外廣泛采用的是伊茲巴什公式，根據(jù)各分段落差Z與平均龍口寬度B的大小，擬定立堵截流時(shí)各分段的截流材料抵抗水流沖動(dòng)的流速，反過來求出各分段的拋投體的對應(yīng)粒徑。隨著合龍時(shí)龍口寬度的逐步減小，拋投塊體的粒徑逐步增大，當(dāng)增大到最大值1.9m后來，粒徑隨著龍口變窄也會(huì)逐步減小。把龍口的的寬度分成三個(gè)部分，材料分為兩個(gè)區(qū)，如材料分區(qū)表所示。每個(gè)寬度段中取其最大流速，擬定對應(yīng)的截流材料。材料的儲(chǔ)藏量的計(jì)算：首先求得戧堤的斷面積，戧堤為梯形斷面，其上底取8m，截流戧堤兩側(cè)的邊坡為1:1.5，則下底長32m，戧堤高8m，求得斷面積160㎡；再乘以對應(yīng)寬度段的長度及其對應(yīng)的材料儲(chǔ)藏系數(shù)，就得對應(yīng)的材料儲(chǔ)藏量，參考《水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)手冊》（施工規(guī)范）可知進(jìn)占各戧堤分區(qū)段材料儲(chǔ)藏系數(shù)，其中Ⅰ區(qū)的材料儲(chǔ)藏系數(shù)為1.2，Ⅱ區(qū)為1.5，Ⅲ區(qū)為2.0，Ⅳ區(qū)為1.2。則需材料粒徑0.4