第一章  導流洞的水力計算

第一節   洞身水力計算

　�。�1）、導流標準

　　×水庫工程是以供水為主兼顧農田灌溉和環(huán)境用水的綜合利用工程，按《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL252-2000）的規定，按供水規模應為Ⅳ等工程，根據水庫總庫容為532萬(wàn)m3，應屬Ⅳ等工程，其主要建筑物大壩、溢洪道、取水口及輸水洞為4級建筑物，根據頒部規范SDJ338——89的規定，相應的臨時(shí)建筑物為五級建筑物，考慮到該工程規模較小，選取設頻率P=20%，相應流量18m3/s.

　�。�2）、洞身水力計算

　　從導流的布置情況來(lái)看，在枯水期一般設為無(wú)壓隧洞，但為了考慮洪水期度

　　汛時(shí)的過(guò)流能力，故采用縱坡i=1.5/100；經(jīng)過(guò)多方案的比較，采用i=1.5/100比較合理，經(jīng)濟。

　　導流隧洞按明渠均勻流設計，由明渠均勻流的流量公式：Q=AC（Ri）1/2=K i1/2

　　式中 Q——設計流量（m3/s）

　　A——洞身過(guò)水斷面面積（㎡）

　　R——水力半徑（m），R=A/X，X為過(guò)水斷面濕周；

　　C——謝才系數（m1/2/s），其值按曼寧公式計算，C=R1/6 /n，n為糙率。

　　為了考慮在第一個(gè)洪水期的泄洪，假設隧洞洞身的斷面尺寸如下圖所示：洞寬b=3.8 m ，H=4.3 m .

　　流量模數：K=ACR1/2=Q/i1/2

　　則        K=18/（1.5/100）1/2=146.97  m3/s

　　糙率n值表

　　由《施工組織設計規范》，對現澆砼襯砌，n=0.014則

　　b2.67/nK=3.82.67/（0.014×146.97）=17.20

　　采用高等教育出版社《水力學(xué)》上冊附圖Ⅱ，由b2.67/nK與h0/b的關(guān)系曲線(xiàn)，當b2.67/nK=17.2時(shí)，在m=0.0的曲線(xiàn)上查得h0/b=0.211，故導流洞中的實(shí)際水深為h0=0.211×3.8=0.802m

　　根據假設的隧洞斷面圖與洞身水力計算結果，圓拱直墻式斷面尺寸為：洞寬b=3.8m；直墻高3.197m；圓拱半徑r=2.194m；洞內水深h=0.802m；水面

　　以上凈空高度3.498m.

　　凈空面積=A總－A=3.8×2.1＋2×1.9×1.097×1/2＋（1200×3.14×1.92）/3600－3.8×0.802=12.05（㎡）

　　則ΔA/A=（12.05/15.1）×100%=79.81%

　　故凈空高度及凈空面積均符合明渠規范要求，并且實(shí)際過(guò)水斷面形狀上為矩形，故假設隧洞為明渠是正確的。

　　當Q=18.0m3/s時(shí)的相應臨界水深hk及臨界坡ik，=[ΑQ2/（gb2）]1/3

　　hk=[1×182/（9.8×3.82）]1/3=1.32m，h0=0.802m，由h0＜hk時(shí)、Fr＞1為急流。

　　臨界斷面面積Ak=bhk=3.8×1.32=5.016㎡

　　臨界過(guò)水寬度Bk=b=3.8m

　　臨界濕周Xk=b＋2hk=3.8＋2×1.32=6.44m

　　臨界水力半徑Rk=Ak/Xk=5.016/6.44=0.78m

　　臨界謝才系數Ck=RK/61/n=0.781/6×1/0.014=68.52

　　則臨界縱坡ik=gXk/（αCk2Bk）=9.8×6.44/（1×68.522×3.8）=0.0036

　　由ik=0.35%＜i=1.5%，所以為陡坡。

　　詳情請下載附件：某水庫工程施工組織設計方案