某水電站攔洪度汛、下閘蓄水、與基坑排水設(shè)計(jì)計(jì)算案例目錄TOC\o"1-3"\h\u18877某水電站攔洪度汛、下閘蓄水、與基坑排水設(shè)計(jì)計(jì)算案例 1260271.1攔洪度汛 128191.1.1確定設(shè)計(jì)調(diào)洪的起始條件 38381.1.2攔洪度汛演算 398621.2下閘蓄水 725191.2.1封堵導(dǎo)流泄水建筑物 8258921.2.2蓄水計(jì)劃 9159201.3基坑排水 9169321.3.1初期排水 9228365.3.2經(jīng)常性排水 101.1攔洪度汛有擋水建筑物，相當(dāng)于有水庫(kù)。洪水來(lái)臨時(shí)，在泄洪過(guò)程中?？梢猿缘粢徊糠謥?lái)水量。就可以進(jìn)行調(diào)洪。當(dāng)壩體上升到一定高度后，圍堰的作用就顯得微乎其微，此時(shí)不需要圍堰進(jìn)行擋水，而可以用壩體的下部進(jìn)行擋水，上面進(jìn)行施工。所以需要進(jìn)行攔洪度汛。目的是為了降低建筑物的頂高程，節(jié)約經(jīng)濟(jì)。根據(jù)大壩壩體的攔洪度汛規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)：規(guī)范規(guī)定重現(xiàn)期洪水需大于100年，以此來(lái)滿足在設(shè)計(jì)洪水條件下主體建筑物的施工進(jìn)度及施工強(qiáng)度等要求，本次設(shè)計(jì)采用重現(xiàn)期為200年一遇的洪水標(biāo)準(zhǔn)，流量Q=2290m3/s,通過(guò)調(diào)洪演算可以確定在設(shè)計(jì)情況下的上游水位最大值以及在大汛來(lái)臨時(shí)需達(dá)到的施工高程，確保上層壩體的施工穩(wěn)定及運(yùn)行安全。根據(jù)1976年的紅水電站設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線表查詢(xún)得洪水重現(xiàn)期為200年一遇的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)洪水線如下表5-1所示，選取的時(shí)段為8月14日~8月21日，時(shí)段取△t=3h。表5-1設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線（P=0.5%）月、日時(shí)段流量8.1408493902696291020121070151120181180211240150115031340616309166012157015146018144021155016016803217062290922801220501519101818002116301701480314106134091300121250151200181160211110180122031350612809125012120015116018114021111019010903106061040910201210001598218110021962200930391069029881128691584918837218212108011.1.1確定設(shè)計(jì)調(diào)洪的起始條件紅水電站的起調(diào)水位取導(dǎo)流隧洞的庭板高程488m。庫(kù)容為52.94萬(wàn)m3，當(dāng)洪水初臨時(shí)當(dāng)來(lái)量較小時(shí)，用導(dǎo)流隧洞進(jìn)行泄流，當(dāng)水位到達(dá)488m時(shí)開(kāi)始泄洪。1.1.2攔洪度汛演算根據(jù)國(guó)家水利部下發(fā)的《水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)手冊(cè)》第一卷523頁(yè):Q或I式中Δt——計(jì)算時(shí)段。根據(jù)洪峰歷時(shí)的長(zhǎng)短。通常選用3h、6h或12h:Q1、Q2——時(shí)段始末的入庫(kù)流量；q1、q2——時(shí)段始末的泄流量；V1、V2——時(shí)段始末的庫(kù)容本次計(jì)算時(shí)段取Δt=3h,計(jì)算過(guò)程如下表，得紅水電站q=f(V/Δt+q/2)輔助曲線計(jì)算表與紅水電站q={(V/Δt+q/2)輔助曲線計(jì)算圖。表5-2紅水電站q=f(V/Δt+q/2)輔助曲線計(jì)算表庫(kù)水位Z(m）總庫(kù)容V總（萬(wàn)m3)堰頂以上庫(kù)容V（萬(wàn)m3)V/Δt(m3/s)q(m3/s)q/2(m3/s)V/Δt+q/2(m3/s)48852.9400.0000.00490105.8852.9449.052.2426.1275.14492158.82105.8898.0147.7573.875171.91494211.76158.82147.1271.42135.71282.77496264.71211.76196.1410.35205.175401.25498317.65264.71245.1567.23283.615528.72500370.59317.65294.1691.011345.5055639.63502423.53370.59343.1765.575382.7875725.93504476.47423.53392.2840.321420.1605812.32506529.41476.47441.2913.501456.7505897.93508582.35529.41490.2986.681493.3405983.53510635.29582.35539.21059.862529.9311069.14512688.24635.29588.21133.04566.521154.75514741.18688.24637.31206.219603.10951240.37516794.12741.18686.31265.094632.5471318.82518847.06794.12735.31321.347660.67351395.97520900847.06784.31375.302687.6511471.9752211001047.06969.51427.218713.61683.15241378.571325.631227.41477.311738.71966.15261657.141604.21485.41525.76762.92248.35281935.711882.771743.31572.718786.42529.75302214.292161.352001.21618.313809.22810.45322492.862439.922259.21662.659831.33090.55342771.432718.492517.11705.852852.9337053630502997.062775.11747.978874364953833283275.633033.01789.113894.63927.55403607.143554.23290.91829.322914.74205.65423885.713832.773548.91868.667934.34483.2圖5-1紅水電站q=f(V/Δt+q/2)輔助曲線計(jì)算圖表5-3紅水電站攔洪度汛半圖解法調(diào)洪演算計(jì)算表（p=0.5%）時(shí)段流量（m3/s)時(shí)段平均入庫(kù)流量Q（m3/s)V/Δt+q/2（m3/s)q（m3/s)庫(kù)水位Z（m)0849875.5004883902875.5894.33505.486962932913.17926.53506.3691020991977.64981.64507.86121070104510141035.8509.3415112010951100.21086.41510.7318118011501163.791140.76512.2121124012101233.031199.95513.8324115011951228.081195.72513.7127134012451277.361233.98514.9430163014851528.381389.17520.5333166016451784.211445.12522.7136157016151954.091475.19523.9239146015151993.91482.09524.242144014501961.811476.55523.9745155014951980.261479.74524.148168016152115.521502.97525.0651217019252537.551574528.0654229022303193.551678.58532.7457228022853799.971770.27537.0860205021654194.71827.75539.9263191019804346.951849.36541.0266180018554352.591850.16541.0669163017154217.431831540.0972148015553941.431791.12538.175141014453595.311739.87535.6178134013753230.441684.28533.0181130013202866.161627.14530.484125012752514.021568.82527.8987120012252170.21512.36525.4590116011801837.841454.51523.0993111011351518.231386.68520.4496122011651296.551248.38515.4399135012851333.171275.56516.37102128013151372.611304.31517.39105125012651333.31275.65516.38108120012251282.651237.95515.08111116011801224.71192.83513.63114114011501181.871156.22512.63117111011251150.651129.53511.9120109011001121.121104.29511.21123106010751091.831079.25510.53126104010501062.581054.24509.85129102010301038.341033.53509.28132100010101014.811013.41508.73135982991992.4994.26508.21138110010411039.141034.21509.314196210311035.931031.47509.22144930946950.46958.41507.23147910920912.05925.57506.33150902906892.48908.84505.87153881891.5875.14894.02505.47156869875856.12877.76505.02159849859837.36861.73504.59162837843818.63845.72504.15165821829801.91831.32503.76168801811781.59813.74503.29圖5-2水庫(kù)攔洪度汛演算過(guò)程圖5-3紅水電站庫(kù)水位與時(shí)間關(guān)系曲線由上圖和表可知:紅水電站攔洪度汛時(shí)的最大來(lái)流量Qmax=2290m3/s。最大泄流量為Qmax=1850.16m3/s。相應(yīng)上游水位541.06m,因此在大汛來(lái)臨之前壩體須達(dá)到541.06m以上的高程。以確保上層壩體的施工穩(wěn)定及運(yùn)行安全。1.2下閘蓄水在施工后期，當(dāng)壩體已經(jīng)修筑到可抵御攔洪度汛的高程,能夠發(fā)揮擋水與蓄洪作用時(shí)，大部分的工程項(xiàng)目比如修筑混凝土面板堆石壩的進(jìn)程已經(jīng)到了后期，庫(kù)區(qū)的清理、水庫(kù)的塌岸和滲流的處理都以完成，其他設(shè)施也檢驗(yàn)合格。此時(shí)，整個(gè)工程就進(jìn)入到了完建期。根據(jù)實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)確定竣工所運(yùn)用的日期，有規(guī)劃地進(jìn)行導(dǎo)流隧洞的封堵和水庫(kù)蓄水工作。1.2.1封堵導(dǎo)流泄水建筑物封堵導(dǎo)流泄水建筑物的方式有多種，需要根據(jù)具體的工程情況進(jìn)行選擇，本次設(shè)計(jì)導(dǎo)流洞的封堵采用先下間閘封孔。當(dāng)二孔閘門(mén)全部關(guān)閉8小時(shí)后。然后再用混凝土澆筑進(jìn)行封堵，此時(shí)水庫(kù)水位約為510m，依據(jù)施工的總進(jìn)度安排，大壩下閘蓄水的時(shí)間初擬在第五年的10月上、中旬，下閘的流量標(biāo)準(zhǔn)采用的是1966年型10月的月平均流量重現(xiàn)期為2年的洪水，流量是87.3m3/s，閘前水位是490.0m。采用動(dòng)水下閘，下閘水頭按20m來(lái)考慮。混凝土的堵頭的最小長(zhǎng)度可以按極限平衡條件根據(jù)《水利工程施工》第47頁(yè):l式中：K——-安全系數(shù)，一般取L1~L3.這里取L2;P——作用水頭的推力。P=水頭*ρgωN;ω——導(dǎo)流隧洞的斷面積，m2，這里為108.02;?——混凝土容重，這里取2.4t/m3;f——混凝土與巖石(或混凝土)的摩阻系數(shù)，一般取0.60~0.65;這里取0.60;λ——導(dǎo)流隧洞或涵管周長(zhǎng)，m,這里為39.28;g——重力加速度;c——混凝土與巖石(或混凝土)的粘結(jié)力，一般取5~20*104Pa.這里取10x104N/m2根據(jù)施工與當(dāng)?shù)厮臈l件，為了安全起見(jiàn)，封堵工程進(jìn)口臨時(shí)擋水設(shè)施的洪水標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)與相應(yīng)時(shí)段的大壩施工期洪水標(biāo)準(zhǔn)一致。故取上游水位為校核洪水位Z上=632.56m,相應(yīng)的Z下=481.85m，代入公式得l1.2.2蓄水計(jì)劃為能夠?qū)λ畮?kù)進(jìn)行蓄水，能夠確保按期發(fā)電，確保安全度汛、順利封堵又能滿足紅水電站蓄水期間所在的盤(pán)龍河干流下游地區(qū)的灌溉、生活用水等下游用水的一些需求。我們就需要規(guī)劃一個(gè)可行的蓄水計(jì)劃。并按期對(duì)導(dǎo)流隧洞進(jìn)行封堵。所以，大壩需在蓄水期間也要進(jìn)行泄流，按最小泄流量為23.6m3/s進(jìn)行下泄。蓄水計(jì)劃可根據(jù)各時(shí)段來(lái)水量扣除下泄流量和用水量，得出各時(shí)段蓄積在水庫(kù)的流量，然后累次疊加。再根據(jù)水庫(kù)水位-容積關(guān)系曲線，紅水電站死水位為570m,反向推測(cè)水庫(kù)應(yīng)開(kāi)始蓄水的時(shí)間。又因水庫(kù)蓄水可按保證率為75%~85%的月平均流量過(guò)程線來(lái)制定，故本次設(shè)計(jì)按蓄水保證率P=75%計(jì)算。需要通過(guò)26天才能達(dá)到，通過(guò)資料及計(jì)算可知11月中旬可達(dá)到水庫(kù)死水位即570m。1.3基坑排水1.3.1初期排水當(dāng)截流成功后。圍堰合龍閉氣。這時(shí)就需要把基坑里的積水、堰身、堰基的滲水以及圍堰接頭的漏水、降雨匯水等排除，讓主體建筑物能在干燥的土地上順利施工?；永锏姆e水、堰身、堰基的滲水以及圍堰接頭的漏水、降雨匯水等。這幾項(xiàng)的和即為初期排水總抽水量。根據(jù)《水利工程施工》第48頁(yè)公式:Q=式中：Q——初期排水流量，m3/s；V——基坑的積水體積，m3；查壩區(qū)平面布置參考圖可得基坑面積，再乘以基坑水深得積水體積V=29*104m3T——初期排水時(shí)間，s根據(jù)排水的時(shí)間和蓄水的量，基坑中水位的下降速度要控制好，前期排水不易著急,也不可太慢。如果排水過(guò)快，水位下降太快，會(huì)導(dǎo)致邊坡土體的壓力過(guò)大，易形成塌坡；如果抽水太慢，會(huì)影響整體工程進(jìn)度，延遲動(dòng)工的時(shí)間。根據(jù)紅水電站周?chē)倪吰拢瑸榘踩鹨?jiàn)，排水初始時(shí)采用0.5-0.8m/d,到基坑中水量較低時(shí)排水速度可到達(dá)1.0~1.5m/d。綜合起來(lái)，該工程為土石圍堰取0.8m/d.由于先截的上游圍堰，故把下游水位H下=481.68m當(dāng)作基坑水位，下游河床高程為477m.此時(shí)基坑積水高度為4.68m,得初期排水時(shí)間T=4.68/0.8=5.85d，取整得T=6d，得初期排水流量：Q常用的抽水設(shè)備有潛水泵和離心泵，在工程中應(yīng)該根據(jù)基坑的面積，基坑積水深與基坑的存水量，來(lái)選擇相應(yīng)的抽水設(shè)備。依據(jù)基坑的滲水量，選定后的抽水設(shè)備每天的排水量等可確定水泵工作臺(tái)數(shù)。為防止出現(xiàn)緊急事件，加多一些臺(tái)數(shù)用來(lái)備用。本次設(shè)計(jì)選用離心泵。根據(jù)不同容量選擇不同的離心