S水電站相關水工建筑物設計計算案例目錄TOC\o"1-3"\h\u8437S水電站相關水工建筑物設計計算案例 1169441.1引水建筑物設計 137701.1.1隧洞設計 1114841.1.2壓力管道設計 2189151.1.3壓井設計 3175271.2泄空洞設計 5307071.3導流建筑物設計 6274661.3.1導流建筑物級別確定 6167881.3.2導流方式及標準 6247591.3.3導流隧洞選擇 7175331.3.4導流隧洞洞徑確定 782041.4圍堰設計 9228921.1.1下游圍堰設計 9263861.1.2上游圍堰設計 91.1引水建筑物設計1.1.1隧洞設計1.1.1.1隧洞洞線選擇由所給資料可得，作案隧洞方案的地形地貌，地層巖性，地質構造，水文地質條件好于右岸的條件。故選擇左岸隧洞方案一。1.1.1.2隧洞設計采用經濟流速法和彭德舒公式來確定隧洞洞涇。電站采用兩臺HL160水輪機?？偟念~定流量為，設計水頭(計算見廠房設計中水輪機選型的計算).（4-1）式中：；；。算出隧洞內徑：，取2.6m。采用鋼筋混凝土單層襯砌，襯砌厚度一般為洞徑的,且不小于，即，取。故得到?？v坡i取5‰。1.1.1.3進水口設計采用洞式進水口，進水口中心高程為，進水口底板高程，高于淤沙高程。1.1.2壓力管道設計本設計鋼管采用地下埋管。設計中有2臺機組，鋼管采取Y型布置，在進入廠房后分成對稱的兩岔管。1.1.2.1主壓力管道主壓力管道總長，采用分組供水，每根管道有一臺機組，所以管道內流量為根據彭徳舒公式算出壓力管道直徑,取為2.4m，采用鍋爐公式計算鋼管厚度：（4-2）式中：；；；；。，取14mm滿足，不用設計加勁環(huán)?？紤]銹蝕，。1.1.2.2分岔管道有2根鋼管，據廠房布置圖可知每根長L為13.5m，由彭徳舒公式得壓力管道直徑為，出于安全考慮取1.8m。管壁厚度取12mm，滿足。1.1.3壓井設計1.1.3.1設置條件按下式作初步判斷：（4-1）式中：；；；；；。表4-1壓力水道參數表引水隧洞50302.620.024主壓力鋼管2092.420.021.43分岔管道13.51.810.017.87，所以應該設置調壓井，采用簡單圓筒式調壓井。1.1.3.2調壓井面積壓力管道通過一定的流量時的水頭損失值（4-2）引水隧洞通過一定的流量時的水頭損失值（4-3）其中：引水隧洞：，，，故壓力管道，，，故入廠鋼管，，，故引水隧洞面積：調壓井面積：根據規(guī)范《水電站調壓室設計規(guī)范》（DL/T5058-1996）規(guī)定，上游調壓室的穩(wěn)定斷面面積應按照托馬準則計算：（4-4）式中：；；；；；；；；。根據計算得調壓井斷面面積，所對應的調壓井直徑為7.6m，采用鋼筋混凝土襯砌，厚度取0.5m，則調壓井的外徑為8.6m。1.1.3.3調壓井的最高水位和最低水位（1）全負荷工況算和校核洪水位出最高水位：試算得，最高水位（2）全負荷工況和死水位算出最低水位：試算，最低水位則調壓井高度為，取87m。1.2泄空洞設計泄水底孔是在扣除一臺機組的發(fā)電放水的情況下，在天內由正常高水位放空到死水位。一臺機組發(fā)電放水量為，多年平均來水量。淤沙高程為，泄水孔口高程可設在淤沙高程以下1～2m，所以泄水孔口頂高程取為。泄流計算采用孔口出流公式計算：（4-5）式中：；；。采用圓形底孔，選用洞徑D=1.2m，取為一層，計算放空時間得到泄水孔計算表4-2泄空洞計算表Z(m)水頭H(m)V(萬m3)庫容變化ΔV(萬m3)平均水頭H(m)單孔流量Q(m3/s)平均流量Q(m3/s)用時t(h)343531751.8032.81341511601.7150.15232.1817.5923.70339491463.9137.85031.5416.9622.57337471338.3125.64830.8916.3221.38335451212.7125.64630.2315.6622.28333431108.4101.34429.5511.9919.33331411001.1101.34228.8511.3020.2632939908.795.44028.1413.6019.4932737822.186.63827.4112.8818.6832535735.586.63626.6612.1419.8232333661.071.53425.8911.3717.4632131592.571.53225.0910.5918.7631929527.5653021.279.7818.4631727469.058.52823.428.9418.17總用時（天）10.85由上表可得出總時間為10.85天，位于10～15天，滿足要求。1.3導流建筑物設計1.3.1導流建筑物級別確定根據規(guī)范《水利水電施工組織設計規(guī)范》（SL303-2017）中的《導流等級劃分標準》規(guī)定可得：導流建筑物為5級臨時建筑物。根據《導流建筑物洪水標準劃分》確定洪水標準為5年。1.3.2導流方式及標準根據規(guī)范《水利水電施工組織設計規(guī)范》（SL303-2017）規(guī)定，此設計考慮的設計洪水標準包括壩體施工期臨時度汛、枯水期導流。圍堰計劃只在枯水期進行擋水，汛期采用壩體導流底孔加導流隧洞導流，故在汛期圍堰將會過水。若采用護坡的土石圍堰，則上游圍堰底寬較大，體積過大，影響導流隧洞布置。在一定程度上也會使圍堰施工時間過長，或將影響主體工程施工，故本工程上游圍堰采用混凝土圍堰，而下游圍堰高度較小，可以采用過水土石圍堰方案。按照規(guī)范《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL252-2017）規(guī)定，上游圍堰和下游圍堰統(tǒng)一采用5年一遇（P=20%）來水量的導流標準。施工期臨時度汛取10年一遇（P=10%）流量為1350m3/s的洪水設計標準。根據水文資料，將月～月定為枯水期。1.3.3導流隧洞選擇由于該壩址處河床狹窄，兩岸地形較為陡峭，枯水期流量不大，且地質條件較為良好，故采用一次截斷河流的全段圍堰法，使來水在枯水期經導流隧洞泄向下游。本次勘測共有左右岸導流洞兩方案，因左岸地質情況較差和后期引水隧洞布置在左岸（詳見1.1節(jié)），為施工不相互干擾及避免對山體穩(wěn)定破壞較大，故采用右岸導流隧洞方案，隧洞進口底高程273.5m，出口高程270m。1.3.4導流隧洞洞徑確定由于圓形斷面具有一系列的優(yōu)點，如相比于城門洞形，其在滿流狀態(tài)下過流能力強，故能在較短的時間內宣泄同樣庫容的洪水。對于不同地質情況，拱的承載力能夠抵抗圍巖壓力，有利于隧洞穩(wěn)定，不容易發(fā)生塌方。所以導流隧洞選擇圓形斷面。采用三角形簡化的洪水過程線來計算洪水過程：圖4-1三角形洪水過程線已知，假設：為某一個值代入下式求出，由庫容水位關系表推出對應的上游圍堰高程H。由高程H代入求出Q與假設接近則所求的隧洞半徑即為所求的。計算公式如下：（4-6）（4-7）（4-8）式中：、為上下游水位（4-9）（4-10）（4-11）考慮進出口水頭損失（4-12）其中：。用不同的隧洞半徑計算進行比較，選擇最合適的隧洞半徑：表4-3下泄流量計算表洞徑C（萬m3）ZA6369.1539348.630.0330.59103.03298.28275.2423.0428.266.5382.3439349.290.0320.6146.05291.87275.3616.5133.177388.1639349.900.0320.6220.91286.99275.4111.5838.47由上表可知，當隧洞洞徑采用7m時，上游圍堰高度最小，能夠有效減少堰體體積。所以隧洞直徑采用7m。1.4圍堰設計1.4.1下游圍堰設計堰頂高程取決于導流設計流量和圍堰的工作條件，下游圍堰的堰頂高程由式4-13決定：（4-13）式中：；；。假定來水全部下泄，，查流量水位關系曲線可以得出下游水位為275.41m，下游圍堰堰頂高程為。已知河床高程為272.0m，，圍堰的基坑坡腳離大壩主體工程為30m，根據設計要求上、下游圍堰的底部均需要挖除1m的卵石層，所以下游圍堰的基底高程可以計算得出為270.58m，則下游圍堰堰高為278.64-270.58=8.06m，取8.1m，則下游