施工水力學(xué)與導(dǎo)流工程

1、施工水力學(xué)與導(dǎo)流工程刖言在河流在修建水工建筑物，由此而引起河道水流的變化，在施 工期間往往與通航、筏運(yùn)、漁業(yè)、供水，灌溉會(huì)或水電站運(yùn)轉(zhuǎn)等水利 資源的綜合利用的要求發(fā)生矛盾。顯然，水利水電工程整個(gè)施工過程中的水流控制，概括說就是 要采取導(dǎo)、截、攔、蓄、泄等施工措施來解決施工和水流蓄泄之間的 矛盾，避免水流對水工建筑物的不利影響，把河水流量全部或部分地 導(dǎo)向下游或攔蓄起來，以保證工程在干地上施工和施工工期不影響或 盡可能少影響水利資源的綜合利用。本文就是簡單總結(jié)施工過程中水流控制的常用方法。簡單介紹 了施工導(dǎo)流的基本方法，施工過程中水流的控制。例如，分段圍堰法 導(dǎo)流和全段圍堰法導(dǎo)流；導(dǎo)流建筑物的布

2、置和水力計(jì)算等等。其中， 有些方法介紹的比較詳細(xì)，并有相關(guān)的例題加以論述，有些方法和理 論只是作簡單的介紹。一施工導(dǎo)流的基本方法1分段圍堰法分段圍堰法亦稱分期圍堰法，就是用圍堰將水工建筑物分段圍 護(hù)起來進(jìn)行施工的方法。所謂分段，就是從空間上用圍堰將建筑物分成若干施工段進(jìn)行 施工。所謂分期，就是從時(shí)間上將導(dǎo)流分為若干時(shí)期。分段圍堰法導(dǎo)流一般適用于河床寬、流量大、施工期較長的工 程中，尤其是通航河流或冰凌嚴(yán)重的河流上。這種導(dǎo)流方法的導(dǎo)流費(fèi) 用較低，所以國內(nèi)一些大、中型水利水電工程采用較廣。例如，我國 新安江、三門峽、丹江口等樞紐施工中，都采用過這種導(dǎo)流方法。這種導(dǎo)流方法，前期可以由束窄的河道導(dǎo)流；

3、后期可利用事先 修建好的泄水道導(dǎo)流，其類型如下。底孔導(dǎo)流底孔導(dǎo)流時(shí)，應(yīng)事先在混凝土壩體內(nèi)修好臨時(shí)底孔或永久底孔， 然后讓全部或部分導(dǎo)流流量通過底孔宣泄到下游，保證工程繼續(xù)施 工。如臨時(shí)底孔，則在工程接近完工或需要蓄水時(shí)要加以封堵。這種 導(dǎo)流方法在分段分期修建混凝土壩時(shí)用的比較普遍。采用臨時(shí)底孔時(shí)，底孔的尺寸、數(shù)目和布置，要通過相應(yīng)的水 力學(xué)計(jì)算決定。其中底孔的尺寸在很大程度上取決于導(dǎo)流的任務(wù)（過 水、過木、過船、過魚），水工建筑物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和封堵用閘門設(shè)備 的類型。底孔的布置與封堵與施工條件有關(guān)，可以把底孔布置在不同 的高程，封堵時(shí)從最低高程的底孔堵起，這樣可以減少封堵時(shí)所承受 的水壓力。臨時(shí)

4、底孔的斷面形狀多采用矩形，為了改善孔周圍的應(yīng)力狀況， 也可以有圓角的矩形。按水工結(jié)構(gòu)要求，孔口尺寸應(yīng)盡量小，但某些 水利水電工程中，由于導(dǎo)流流量較大，也只好采用尺寸較大的底孔。壩體缺口導(dǎo)流混凝土壩樞紐施工工程中，當(dāng)汛期河水暴漲暴落，而其它的導(dǎo)流建筑物不足以宣泄全部流量時(shí)，為了不影響壩體施工進(jìn)度，使大壩 在漲水時(shí)仍能繼續(xù)施工，可以在未建成的壩體上預(yù)留缺口，以便配合 其他導(dǎo)流建筑物宣泄洪峰流量。待洪峰過后，上游水位回落，在繼續(xù) 修筑缺口。所留缺口的寬度和高度取決于導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量、其它泄水建 筑物的泄水能力、建筑物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和施工條件等。采用不同工程的 缺口時(shí)，為避免高低缺口單寬泄量相差過大，產(chǎn)生高缺

5、口向低缺口側(cè) 向泄流，造成斜向卷流，引起壓力分布不均，就要適當(dāng)控制高低缺口 間的高差。根據(jù)已有工程的經(jīng)驗(yàn)，其高差以不超過46米為宜。在修建混凝土壩，特別是大體積混凝土壩時(shí)，由于這種導(dǎo)流方 法比較簡單，常被采用。2全段圍堰法導(dǎo)流全段圍堰法導(dǎo)流就是在河床主體工程的上下游各建一道攔河圍 堰，是河水經(jīng)河床以外的臨時(shí)泄水道或永久泄水建筑物下泄。主體工 程建成或接近建成時(shí)，再將臨時(shí)泄水道封堵。這種導(dǎo)流方式在大湖泊出口處建設(shè)閘壩時(shí)，有可能只筑上游圍 堰，將施工期間的全部來水?dāng)r蓄于湖泊中。又如在坡降很大的山區(qū)河 道上，若泄水道出口的水位低于基坑所在河床的高程時(shí)，也無需在修 建下游圍堰。全段圍堰法導(dǎo)流按其泄水道

6、類型有：隧洞導(dǎo)流一般山區(qū)河流，河谷狹窄，兩岸地形陡峻，山巖堅(jiān)實(shí)，采用隧 洞導(dǎo)流較為普遍。但由于隧洞的泄水能力有限，汛期洪水宣泄常另找 出路，如允許基坑淹沒或與其它導(dǎo)流建筑物聯(lián)合泄洪。隧洞是造價(jià)比 較昂貴和施工比較復(fù)雜的建筑物，所以導(dǎo)流隧洞通常是結(jié)合永久隧洞 統(tǒng)一布置，進(jìn)行設(shè)計(jì)。條件不允許時(shí)，就需要專為導(dǎo)流而開挖隧洞， 導(dǎo)流任務(wù)完成后，還需封堵。明渠導(dǎo)流明渠導(dǎo)流是在河岸或河灘上開挖渠道，在基坑上下游修筑圍堰。 河水經(jīng)渠道下泄。所以它一般適用與岸坡平緩或有寬廣灘地的平原河 道上。如果當(dāng)?shù)赜欣虾拥揽梢岳没蚬こ绦藿ㄔ诤恿鞯膹澋郎蠒r(shí)，可 裁彎取直開挖明渠。在這種情況下，采用明渠導(dǎo)流，比較經(jīng)濟(jì)合理。布置

7、導(dǎo)流明渠，一定要保證水流順暢，泄水安全，施工方便，縮 短渠線，減少工程量。明渠進(jìn)出口布置要平順，其水流與原河道主流的交角不宜過陡， 一般以300左右為宜。為保證水流順暢，明渠轉(zhuǎn)彎半徑還不應(yīng)小于5 倍渠道底部寬度。必須指出，一般設(shè)計(jì)明渠時(shí)，特別是在巖層中開挖的明渠，往 往對糙率值估計(jì)偏低，因而影響宣泄流量，這關(guān)系到整個(gè)工程導(dǎo)流能 否順利進(jìn)行，需要認(rèn)真對待。涵管導(dǎo)流涵管導(dǎo)流一般在修筑土壩、堆石壩等工程時(shí)采用。涵管導(dǎo)流布置在河岸巖灘上，其位置常在枯水位以上，可在枯水 期不修圍堰或只修一小圍堰，先將涵建好，然后在修上、下游全段圍 堰，將河誰引經(jīng)涵管下泄。涵管一般是混凝土結(jié)構(gòu)。當(dāng)有永久涵管可以利用或修建

8、隧洞有 困難的情況下，采用涵管導(dǎo)流是合理的。在某些情況下，可在建筑物 巖基中開出一條溝槽，必要時(shí)予以襯砌，然后封上混凝土或鋼筋混凝 土頂蓋，形成涵管。利用這種涵管導(dǎo)流，往往可以獲得經(jīng)濟(jì)可靠的效 果。由于涵管的泄水能力較低，所以一般用于導(dǎo)流流量較小的河流上 或只用來擔(dān)負(fù)枯水期的導(dǎo)流任務(wù)。必須指出，為了防止涵管外壁與壩身防滲體之間發(fā)生滲流，通 常在涵管外壁每隔一定距離設(shè)置截流環(huán)，以延長滲徑，降低滲透坡降， 減少滲流的破壞作用。此外，必須嚴(yán)格控制涵管外壁防滲體填料的壓 實(shí)質(zhì)量。涵管管身的溫度縫或沉陷縫中的止水也必須認(rèn)真修筑。二圍堰工程圍堰是導(dǎo)流工程中的臨時(shí)擋水建筑物，用來圍護(hù)施工中的基坑， 保證水工

9、建筑物能在干地施工。在導(dǎo)流任務(wù)完成以后，如果圍堰對永 久建筑物的運(yùn)行有妨礙或沒有考慮作為永久建筑物的一部分，以予以 拆除。水利水電工程施工中經(jīng)常采用的圍堰，按其所使用的材料，可 以分為：土石圍堰；草土圍堰；鋼板樁格型圍堰；木籠圍堰； 混凝土圍堰等。按圍堰與水流方向的相對位置，可以分為：橫向圍堰和縱向圍 堰。按導(dǎo)流期間基坑淹沒條件，可以分為：過水圍堰和不過水圍堰。 過水圍堰除需要滿足一般圍堰的基本要求外，還要滿足堰頂過水的專 門要求。選擇圍堰型式時(shí)，必須根據(jù)當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)氐木唧w條件，在滿足下述要求的條件下，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)的比較加以選定。對圍堰的基本要求 是：具有足夠的穩(wěn)定性、防滲性、抗沖性和一定的強(qiáng)度。

10、造價(jià)便宜，構(gòu)造簡單，修建、維護(hù)和拆除方便。圍堰的布置應(yīng)力求使水流平順，不發(fā)生嚴(yán)重的局部沖刷。圍堰的接頭和與岸邊聯(lián)結(jié)都要安全可靠，不致因集中滲漏等 破壞而引起圍堰失事。 在必要時(shí)，應(yīng)設(shè)置抵抗冰凌、船筏的沖擊和破壞的設(shè)施。下面就以上提出的幾種圍堰形式作簡單的介紹。土石圍堰土石圍堰是水利水電工程中采用得最為廣泛的一種圍堰型式。 它能充分利用當(dāng)?shù)夭牧匣驈U棄的土石方，構(gòu)造簡單，施工方便，可以 在流水中、深水中、巖基上或覆蓋層的河床上修建。但其中工程量較 大，堰身沉降變形也比較大。因此，除非采取特殊措施，一般不允許 堰頂過水，所以汛期應(yīng)有防護(hù)措施。草土圍堰草土圍堰是一種草土混合的結(jié)構(gòu)，多用捆草法修建，是我

11、國勞 動(dòng)人民長期與水作斗爭所創(chuàng)造的有效辦法。堰體有河岸開始修建。首 先沿河岸在圍堰整個(gè)寬度范圍內(nèi)分層鋪設(shè)草捆。鋪草捆時(shí)應(yīng)將草繩拉 直放在岸上，以便與后鋪的草捆互相聯(lián)結(jié)。每層草捆應(yīng)按水深大小迭 接1/32/3,這樣逐層壓放的草捆形成一個(gè)斜坡，坡角約35o45o, 直到高出水面1.0米為止。隨后在草捆層的斜坡上鋪一層厚0.25 0.30米的散草，再在散草上鋪一層厚0.250.30米的土層（黃土、 粉土、砂壤土或粘壤土等），鋪好的土層只需用人工踏實(shí)即可。這樣 就完成了堰體的壓草、鋪散草和鋪土工作的一個(gè)循環(huán)。接著在填土面 上同樣再開始第二個(gè)循環(huán)。如此繼續(xù)進(jìn)行，堰體即可向前進(jìn)占，后部 的堰體也漸漸沉入河

12、底。木籠圍堰木籠圍堰是一種框格結(jié)構(gòu)，用方木或兩面鋸平的原木迭搭而成。 單個(gè)木籠的平面尺寸如新安江工程采用為6X13.87X16，37米，內(nèi) 部框格的尺寸為2.4X3. 0米。這些框格中有25%是有底的，形成所 謂“石袋”以便裝石下沉。木籠圍堰可以修建在覆蓋層上或巖基上。 修建在覆蓋層上的木筏圍堰，一般打板樁或灌漿來防止基礎(chǔ)的滲漏。 若河床的覆蓋層不厚，最好予以清除，將木籠修建在巖基上。修建在 巖基上的木籠圍堰，為了防止沿基礎(chǔ)接觸面的滲漏及保持木籠的穩(wěn) 定，木籠底部應(yīng)于巖基的形狀相吻合?；炷羾呋炷羾叩目箾_及抗?jié)B能力大，擋水水頭高，底寬小，易于 與永久混凝土建筑物相連接，必要時(shí)還可以過水，

13、因此采用的比較廣 泛。在國外采用拱形混凝土圍堰比較多。在國內(nèi)已建成的混凝土大壩， 有烏江渡、鳳灘等水利水電工程都分別采用過拱形混凝土圍堰，多數(shù) 以重力式混凝土圍堰作為縱向圍堰。也取得了比較大的經(jīng)濟(jì)效益。三 導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量的確定導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)也即選擇導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量的標(biāo)準(zhǔn)。導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量是選擇 導(dǎo)流方案，確定導(dǎo)流建筑物的主要依據(jù)。施工前，若能預(yù)報(bào)整個(gè)施工期的水情變化，根據(jù)擬定的導(dǎo)流設(shè) 計(jì)流量，最符合經(jīng)濟(jì)與安全施工的原則，但這種長期預(yù)報(bào)，目前還不 很準(zhǔn)確，不能作為確定導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量的依據(jù)。當(dāng)前施工期洪水的計(jì)算是建立在數(shù)理統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)上。將洪水作 為隨機(jī)事件，以機(jī)率形式估計(jì)可能發(fā)生的情勢，然后根據(jù)主要的永久

14、性建筑物的級別，選定某一洪水重現(xiàn)期作為導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)。在利用導(dǎo)流標(biāo) 準(zhǔn)是，在經(jīng)過充分論證的情況下，可予以適當(dāng)提高或者降低。如由于 導(dǎo)流建筑物的失事，可能引起下游的嚴(yán)重災(zāi)害，或引起主體工程的嚴(yán) 重破壞或延誤工期，則可將倒流標(biāo)準(zhǔn)提高一級或兩級。反之則可將倒 流標(biāo)準(zhǔn)降低一級。一般導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范的規(guī)定進(jìn)行選擇，不 得任意提高或者降低。此外，有些水利水電工程，當(dāng)所在河段歷年實(shí)測洪水的水文系 列較長且比較可靠時(shí)，也有按所劃分的導(dǎo)流時(shí)段，對實(shí)測洪水資料進(jìn) 行分析來確定導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量的。導(dǎo)流時(shí)段的劃分導(dǎo)流時(shí)段就是按照導(dǎo)流程序劃分的各施工階段的延續(xù)時(shí)間。按 其水文特征可以分為枯水期、中水期及洪水期。在不影響主體

15、工程施 工的條件，若導(dǎo)流建筑物只負(fù)擔(dān)枯水期的擋水泄水任務(wù)，顯然可以大 大減少導(dǎo)流建筑物的工程量，改善導(dǎo)流建筑物的工作條件，具有明顯 的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。因此，合理劃分導(dǎo)流時(shí)段，明確不同時(shí)段導(dǎo)流建筑 物的工作條件，是既安全又經(jīng)濟(jì)地完成導(dǎo)流任務(wù)的基本要求。導(dǎo)流時(shí) 段的劃分與河流的水文特征、水工建筑物的形式、導(dǎo)流方案、施工進(jìn) 度等有關(guān)。另外，導(dǎo)流費(fèi)用最低的導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量，必須經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)的比 較才能確定，其計(jì)算程序如下： 根據(jù)河流的水文特征，假定一系列的流量值，分別求出泄水 建筑物上、下游的水位。根據(jù)這些水位決定導(dǎo)流建筑物的主要尺寸、工程量和估算導(dǎo) 流建筑物的費(fèi)用。估算由于基坑淹沒一次所引起的直接和間接損

16、失費(fèi)用。屬于 直接損失的有基坑排水費(fèi)用，基坑清淤費(fèi)用，圍堰及其它建筑物損壞 的修理費(fèi)用，施工機(jī)械撤離和返回基坑所需費(fèi)用及其受到淹沒后的修 理費(fèi)用，道路和線路的修理費(fèi)用，勞動(dòng)力和機(jī)械的損失等；屬于間接 損失的有由于有效施工時(shí)間縮短，而增添的勞動(dòng)力、機(jī)械設(shè)備、生產(chǎn) 企業(yè)的規(guī)模、臨時(shí)房屋等費(fèi)用。根據(jù)歷年水文資料，確定施工期間超過上述假定流量值的總 次數(shù)，除以施工年數(shù)得年平均超過次數(shù)，亦即年平均淹沒次數(shù)。由此， 根據(jù)主體工程施工的跨汛年數(shù)，即可算得整個(gè)施工期內(nèi)基坑淹沒的總 次數(shù)及淹沒損失總費(fèi)用。 繪制流量與導(dǎo)流建筑物費(fèi)用、基坑淹沒損失費(fèi)用的關(guān)系曲 線，并將它們迭加求得流量與導(dǎo)流總費(fèi)用的關(guān)系曲線。經(jīng)過比

17、較可以 得到導(dǎo)流總費(fèi)用最低時(shí)的導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量。四導(dǎo)流建筑物的布置和水力學(xué)計(jì)算縱向圍堰的位置采用分段圍堰法導(dǎo)流時(shí)，縱向圍堰位置的確定也就是河床束窄 程度的選擇是關(guān)鍵性的問題之一。在確定縱向圍堰的位置或選擇河床 的束窄程度時(shí)，應(yīng)重視下列問題：束窄河床段的流速要考慮施工前通 航、筏運(yùn)、圍堰或河床防沖等的要求，不能超過允許流速；各段主體 工程的工程量、施工強(qiáng)度比較均勻；便于布置后期導(dǎo)流用的泄水建筑 物，不致使后期圍堰過高或者截流落差過大，造成截流困難。束窄河床段的允許流速，一般取決于圍堰及河床的抗沖允許流 速；但在某些情況下，也可以允許河床被適當(dāng)刷深，或預(yù)先將河床挖 深、擴(kuò)寬，或設(shè)置防沖設(shè)施。在通航河道

18、上，束窄河床段的流速、水 面比降、水深及河寬等還應(yīng)與當(dāng)?shù)睾竭\(yùn)部門共同協(xié)商研究來確定。河床束窄程度可用下式表示：K = A2 X100% A1式中K河床束窄程度（）；A2圍堰和基坑所占據(jù)的過水面積（米2）；A1原河床的過水面積（米2）；以往一些工程K值取用的范圍約在4768%之間。束窄河床段的平均流速，可以粗略按下式計(jì)算：七 e （A A ）12式中 L束窄河床段的平均流速（米/秒）；Q導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量（米3/秒）；e側(cè)收縮系數(shù)，一側(cè)收縮時(shí)取0.95,兩側(cè)收縮時(shí)取0.90。由于圍堰將河床束窄，破壞了河流原來的水流狀態(tài)，因而在束窄 河床段前產(chǎn)生水位雍高，其雍高值可由下式估算：1 V 2 v 2 七=R

19、x亥2g式中 z雍高（米）；甲一一流速系數(shù)，隨圍堰的布置形式而定。當(dāng)其平面布置為矩 形是，甲=0.750.85；為梯形時(shí)，中=0.800.85；如有導(dǎo)流墻時(shí)， 甲=0.850.90；V 0行近流速（米/秒）；g重力加速度，等于9.81 （米/秒2）。泄水建筑物底坎高程和尺寸泄水建筑物的底坎高程和尺寸與圍堰的高度有密切的關(guān)系。泄水 建筑物的底坎高程愈低，尺寸愈大，其造價(jià)就愈高，但圍堰的高度及 造價(jià)則可以降低。因此，泄水建筑物的底坎高程、尺寸及圍堰高度的 選擇需要進(jìn)行綜合的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。泄水建筑物的底坎高程，應(yīng)滿足 截流、圍堰工程高度以及本身封堵等的要求。如底坎高程布置的較高， 截流時(shí)落差就大，圍

20、堰也就高，但封堵時(shí)的水頭較低，封堵措施就容 易些。一般泄水建筑物的底坎高程應(yīng)布置在枯水位以下，以保證枯水 期的泄水。底孔導(dǎo)流時(shí)，若底孔數(shù)目較多，則采用不同高程的底孔布 置是比較有利的方式。這時(shí)，底孔封堵可自下而上進(jìn)行，可在一定程 度上減輕封堵的困難。但當(dāng)采用壩體缺口導(dǎo)流時(shí)，則缺口的底坎高程應(yīng)布置在低水位以上，這樣汛期洪水過后，上游水位回落，可再繼續(xù) 筑高缺口。泄水建筑物底孔、壩體缺口、涵管、明渠及隧洞等的尺寸， 應(yīng)通過水力學(xué)計(jì)算來確定。下面僅對隧洞導(dǎo)流的水力學(xué)計(jì)算作一些介 紹。隧洞泄流的流態(tài)可以分為壓力流和明流兩種。壓力流的計(jì)算如 下：上游從進(jìn)口底坎算起計(jì)入行近流速的水深H 0可以按下式進(jìn)行計(jì)

21、 算：V 2V 2H=h +&（1 + E f * G 一切式中H 0計(jì)入行近流速的上游水深（米）；h 下游計(jì)算水深（米），根據(jù)隧洞出口處河流的水位流量 關(guān)系曲線得出；當(dāng)下游水位低于洞頂，為自由出流時(shí)， h可按0.85D來計(jì)算；當(dāng)下游水位高于洞頂，為淹沒 出流時(shí)，h按實(shí)際水深計(jì)算；D為隧洞直徑（米）；g重力加速度，等于9.81 （米/秒2）v 洞內(nèi)平均流速（米/秒）；V =只； AQ導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量（米3/秒）；A隧洞斷面積（米2）；X f局部損失系數(shù)的總和；C謝才系數(shù)；R隧洞水力半徑（米）；,隧洞底坎；L隧洞長度（米）。當(dāng)隧洞泄流為明流時(shí)，水流流態(tài)有急流和緩流兩種。對于急流， 下游水位對上游隧洞

22、進(jìn)口水深不發(fā)生影響，因此上游水深H0可以按 非淹沒寬頂堰公式計(jì)算：式中m流量系數(shù)，采用0.320.38；b隧洞進(jìn)口處水面的計(jì)算寬度（米），可以按下式計(jì)算:b = Ac- h c式中h ,A 分別為隧洞進(jìn)口處的臨界水深（米）及過水?dāng)嗝婷娣e（米 2）。對于緩流來說，下游水位對上游隧洞進(jìn)口水深將發(fā)生影響。但在 一般情況下，隧洞長度較長，這種影響可以忽略不計(jì)。故隧洞進(jìn)口水 深可以近似的按正常水深計(jì)算；而正常水深可以按謝才公式：Q = ACjRi用試算法計(jì)算確定。從上式求出正常水深后，再由下式近似地求得上 游水深：1 V 2,H =X 一 + h 中o “式中H上游水深（米）；V 洞內(nèi)平均流速（米/秒）

23、；中0 考慮側(cè)收縮的流速系數(shù)；h 0隧洞內(nèi)的正常水深（米）。如前所述，隧洞泄水分壓力流和明流兩種。當(dāng)隧洞進(jìn)口水深與洞 頂平齊時(shí)，是由明流經(jīng)過半有壓流向壓力流過度的階段，用壓力流公 式計(jì)算的流量比用齊洞頂?shù)拿髁鞴接?jì)算的流量為大。因?yàn)榘胗袎毫?是一種不穩(wěn)定的過度流態(tài)，所以當(dāng)水位在洞頂附近時(shí)，水位流量曲線 是不連續(xù)的。堰頂高程堰頂高程的確定，取決于導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量及圍堰的工作條件。下游圍堰的堰頂高程由下式?jīng)Q定：七=hd +5式中Hd 下游圍堰堰頂高程（米）；hd 下游水面高程（米），可以直接由原河流水位流量關(guān)系 曲線中找出；5 圍堰的安全超高（米），一般對于不過水圍堰可以按下表取用；對于過水圍堰采用0

24、.20.5米。圍堰型式及運(yùn)用情況圍堰的級別IIImV安全超高（米）土圍堰、堆石圍堰正常1.51.00.70.5非常0.70.50.40.3混凝土圍堰漿砌石圍堰正常0.70.50.40.3非常0.50.40.30.2上游圍堰的堰頂高程由下式確定:式中Hu 上游圍堰堰頂高程（米）；Z上下游水位差（米）；其余符號(hào)同上式。必須指出，當(dāng)圍堰要攔蓄一部分洪水時(shí)，則堰頂高程應(yīng)通過水庫 調(diào)洪計(jì)算來確定?？v向圍堰的堰頂高程，要與束窄河床中宣泄導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量時(shí)的水 面曲線相適應(yīng)。因此，縱向圍堰的頂面往往作成階梯形會(huì)傾斜狀，其 上游部分與上游圍堰同高。下游部分與下游圍堰同高。導(dǎo)流方案的選擇一個(gè)水利水電樞紐工程的施工，

25、從開工到完建往往不是采用單一 的導(dǎo)流方法，而是幾種導(dǎo)流方法結(jié)合起來配合運(yùn)用，以取得最佳的技 術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。這種不同導(dǎo)流時(shí)段不同導(dǎo)流方法的結(jié)合，通常就稱為導(dǎo) 流方案。導(dǎo)流方案的選擇受各種因素的影響。一個(gè)合理的導(dǎo)流方案，必須 在周密地研究各種影響因素的基礎(chǔ)上，同時(shí)擬定幾個(gè)可能的方案，進(jìn) 行技術(shù)經(jīng)濟(jì)的比較，才能選擇出來。選擇導(dǎo)流方案時(shí)考慮的主要因素有：水位條件河流的流量大小、水位變化的幅度、全年流量的變化情況、枯水 期的長短、汛期洪水的延續(xù)時(shí)間、冬季的流冰及凍冰情況等，均直接 影響導(dǎo)流方案的選擇。地形條件壩區(qū)附近的地形條件，對導(dǎo)流方案的選擇，影響極大。對于河床 寬闊的河流，尤其在施工期用通航過筏要求的

26、河流，宜采用分段圍堰 法導(dǎo)流。當(dāng)河床中有天然石島或沙洲時(shí)，采用分段圍堰法導(dǎo)流，更有 利于導(dǎo)流圍堰的布置。特別是縱向圍堰的布置。 地質(zhì)及水位地質(zhì)條件河流兩岸及河床的地質(zhì)條件對導(dǎo)流方案的選擇與導(dǎo)流建筑物的 布置有直接影響。若河流兩岸或一岸巖石堅(jiān)硬、風(fēng)化層薄、且有足夠 的抗壓強(qiáng)度時(shí)，則有利于選用隧洞導(dǎo)流。如果巖石的風(fēng)化層后而破碎， 或有較厚的沉積灘地，則適合于采用明渠導(dǎo)流。水利水電樞紐建筑物的型式及其布置水工建筑物的型式和樞紐布置與導(dǎo)流方案相互影響，因此在決定 建筑物的型式和樞紐布置時(shí)，應(yīng)該同時(shí)考慮并擬定導(dǎo)流方案，而在選 擇導(dǎo)流方案時(shí)，又應(yīng)該充分利用建筑物型式和樞紐布置方面的特點(diǎn)。 這樣相輔相成，選

27、出最佳方案。 施工期間河流的綜合利用當(dāng)綜合利用河流水利資源時(shí)，在施工期間，為了滿足通航、筏運(yùn)、 漁業(yè)、灌溉或水電站運(yùn)轉(zhuǎn)等要求，使施工導(dǎo)流問題的解決更加復(fù)雜。 如前所述，在通航河道上，大多數(shù)采用分段圍堰法導(dǎo)流。要求河流在 束窄以后，河寬仍能便于通行，水深要與船只吃水深相適應(yīng)，束窄斷 面的最大流量一般不得超過2.0米/秒，特殊情況下需與當(dāng)?shù)睾竭\(yùn)部 門協(xié)商研究確定。施工進(jìn)度、施工方法及施工場地布置水利水電工程的施工進(jìn)度與導(dǎo)流方案密切相關(guān)。通常是根據(jù)導(dǎo)流 方案才能安排控制性進(jìn)度計(jì)劃。在水利水電樞紐施工導(dǎo)流過程中，對 施工進(jìn)度起控制作用的關(guān)鍵性時(shí)段主要有：導(dǎo)流建筑物的完工期限， 截?cái)嗪哟菜鞯臅r(shí)間，壩體

28、攔洪的期限，封堵臨時(shí)泄水建筑物的時(shí)間， 以及水庫蓄水發(fā)電的是將等。但是各項(xiàng)工程的施工方法和施工進(jìn)度又 直接影響到各時(shí)段中導(dǎo)流任務(wù)的合理性和可能性。此外，導(dǎo)流方案的選擇與施工場地的布置也相互影響。五截流工程在施工期間水流控制工程中，截?cái)嘣哟菜?，才能最終把河水 引向?qū)Я鹘ㄖ锵滦梗诤哟仓腥骈_展主體建筑物的施工。這就是 截流工程。截流實(shí)際上是在河床中修筑橫向圍堰工作的一部分。在大 江大河中是一項(xiàng)難度比較大的工作。截流的基本方法截流的基本方法有立堵法和平堵法兩種。立堵法截流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，逐漸束窄籠，直至全部攔斷。截流材料通常用自卸汽車在 進(jìn)

29、占戧堤的端部直接卸料入水，個(gè)別巨大的截流材料也有用起重機(jī)輔 助吊入水中的。立堵法截流不需要在龍口架設(shè)浮橋或棧橋，準(zhǔn)備工作比較簡單， 造價(jià)比較低。但截流時(shí)龍口的單寬流量較大，出現(xiàn)的最大流速也比較 大，而且流速分布很不均勻，需要單個(gè)重量較大的截流材料；截流工作前線狹窄，拋投強(qiáng)度受到限制，施工進(jìn)度較慢。平堵法截流平堵法截流事先要在龍口架設(shè)浮橋或棧橋，用自卸汽車在沿龍口 全線的浮橋或棧橋上，均勻地逐層拋填截流材料，直至戧堤高出水面 為止。因此，平堵法截流時(shí)，龍口的單寬流量較小，出現(xiàn)的最大流速 也較小，且流速分布比較均勻，截流材料單個(gè)重量也?。唤亓鲿r(shí)工作 前線長，拋投強(qiáng)度較大，施工進(jìn)度較快。但在通航河道

30、上，由于在龍 口有浮橋或棧橋會(huì)妨礙通航。平堵法截流通常適用于軟基河床上。截流設(shè)計(jì)首先應(yīng)根據(jù)各方面具體條件，充分研究兩種方法對截流 工作的影響，通過試驗(yàn)研究和分析比較來選定。有的工程亦有先用立 堵法進(jìn)占，而后在小范圍龍口內(nèi)用平堵法截流，這稱為立平堵法。嚴(yán) 格來說平堵法都先以立堵進(jìn)占開始，而后平堵，類似立平堵法，不過 立平堵法的龍口較窄。 截流日期和截流實(shí)際流量原則上來說，截流日期的選擇，應(yīng)該是既要把握截流時(shí)機(jī)，選擇 最枯流量進(jìn)行截流；又要為后續(xù)的基坑工作和主體建筑物施工留有余 地，不致影響到整個(gè)工程的施工進(jìn)度，這樣截流日期的選擇應(yīng)盡量提 提前。在確定截流日期時(shí)，具體說應(yīng)當(dāng)考慮下述條件。如前所述，

31、在截流以后，需要繼續(xù)加高圍堰，完成排水、清 基工作，并應(yīng)把圍堰或永久建筑物在汛期前搶修到攔蓄洪水的高程以 上。為了保證這些工作的完成，截流日期應(yīng)盡量提前。 在通航的河道上進(jìn)行截流，截流日期最好選擇在對通航影響 最小的時(shí)期內(nèi)。因?yàn)榻亓鬟^程中，通航必須停止（即使船閘修好，因 截流時(shí)水位變化很大，也必須停航）。在北方有冰凌的河道上，截流不應(yīng)在流冰期進(jìn)行。因?yàn)楸?很容易堵塞河床或?qū)Я饔玫男顾ㄖ铮焊呱嫌嗡?，給截流帶來 極大的困難。此外，在截流開始前，應(yīng)修好導(dǎo)流用的泄水建筑物，并做好一切 準(zhǔn)備工作，如清除影響泄水建筑物運(yùn)用的圍堰或其它設(shè)施，開挖引水 渠，完成截流所需要的一切材料、設(shè)備、交通道路的

32、準(zhǔn)備等。根據(jù)以上所述，截流日期一般多選在枯水期初，流量已有顯著下 降的時(shí)候，而不一定選在流量最小的時(shí)刻。但是，在截流設(shè)計(jì)中，枯 水期及截流流量系根據(jù)歷史水文資料確定，而截流時(shí)的水文條件往往 與設(shè)計(jì)有比較大的出入。因此，在實(shí)際施工中，還須根據(jù)當(dāng)時(shí)的水文 氣象預(yù)報(bào)及實(shí)際的水情分析進(jìn)行修正，最后確定截流日期。龍口的位置和高度龍口位置的選擇，對截流工作的順利與否有密切的關(guān)系。選擇龍口位置時(shí)要考慮下述一些技術(shù)要求。一般來說，龍口應(yīng)設(shè)置在河床主流部位，方向力求與主流相 順直，以使截流前河水能角順暢地經(jīng)由龍口下泄。但有時(shí)也可以將龍 口設(shè)置在河灘上，此時(shí)，為了使截流時(shí)的水流平順，應(yīng)在龍口上、下 有順河流流勢按

33、流量大小開挖引河。龍口設(shè)置于河灘上時(shí)，一些準(zhǔn)備 工作就不必在深水中進(jìn)行，這對確保施工進(jìn)度和施工質(zhì)量均較有利。 龍口因選擇在耐沖刷的河床上，以免截流時(shí)因流速增大，而 引起過分沖刷。如果龍口段河床覆蓋層較薄時(shí)，則應(yīng)清除。龍口附近應(yīng)有較寬闊的場地，以便布置截流運(yùn)輸路線和制作、 堆放截留材料。龍口寬度在原則上應(yīng)盡可能窄些，這樣龍口的工程量就小，截流 的延續(xù)時(shí)間也短些，但以不引起龍口及下游河床的沖刷為限。為了提 搞龍口的抗沖能力，減少和龍的工程量，必須對龍口加以防護(hù)。龍口 的防護(hù)包括護(hù)底和裹頭。護(hù)底一般采用拋石、沉排、竹筏、柴石枕等。 裹頭就是用石塊、塊石鐵絲籠、粘土麻袋包或草包及竹筏、柴石枕等 把戧堤

34、的端部保護(hù)起來，以防被水流沖塌。截流材料截流材料的選擇，主要取決于截流時(shí)可能發(fā)生的流速及工地上現(xiàn) 有起重、運(yùn)輸設(shè)備的能力，一般應(yīng)盡可能就地取材。自黃河上，長期 以來用梢料、麻袋、草包、石料、土料等作為堤防潰決時(shí)的截流堵口 材料。截流水力計(jì)算截流水力計(jì)算主要解決兩個(gè)問題：一是確定截流過程中龍口各水 力參數(shù)，如單寬流量、落差及流速等的變化規(guī)律；二是確定截流材料 的尺寸或重量。這樣，在截流前，可以有計(jì)劃有目的地準(zhǔn)備各種尺寸 或重量的截流材料及其數(shù)量，規(guī)劃截流現(xiàn)場的場地布置，選擇起重、 運(yùn)輸設(shè)備；在截流時(shí)，能預(yù)先估計(jì)不同龍口寬度的截流參數(shù)，何時(shí)何 處應(yīng)拋投何種尺寸或重量的截流材料及其方量等。在截流過程

35、中，上游來水量，也就是截流設(shè)計(jì)流量，將分別經(jīng)由 龍口、分水建筑物及戧堤的滲漏下泄，并有一部分?jǐn)r蓄在水庫中。一 般截流過程時(shí)間不長，攔蓄在水庫中的水量可以忽略不計(jì)。對于立堵 截流，作為安全因素，也同時(shí)忽略經(jīng)由戧堤滲流的水量。這樣截流時(shí) 的水量平衡方程式為：L+Q式中Q 0截流設(shè)計(jì)流量（米3/秒）；Q1 分水建筑物的泄流量（米3/秒）；% 龍口的泄流量（米3/秒），可以按寬定堰計(jì)算。在截流中，合理地選擇截流材料的尺寸或重量，對于截流的成敗 和節(jié)省截流費(fèi)用具有很大的意義。截流材料的尺寸或重量取決于龍口 的流速。各種不同材料的適用流速，即抵抗水流沖動(dòng)的流速的經(jīng)驗(yàn)數(shù) 據(jù)。根據(jù)蘇聯(lián)依茲巴士對拋石平堵截流的研究，認(rèn)為拋石平堵截流所 形成的戧堤斷面在開始階段為等邊三角形，此時(shí)使石塊發(fā)生位移所需 要的最小流速為：