寧溪水利樞紐土石壩畢業(yè)設(shè)計(jì)含開題報(bào)告、計(jì)算書3

PAGEPAGE43目錄TOC\o"1-2"\h\z第一章調(diào)洪演算 3§1.1調(diào)洪演算原理 3§1.2調(diào)洪演算方法 4§1.3調(diào)洪演算（按自由出流進(jìn)行計(jì)算） 5第二章土石壩壩頂高程確定 16§2.1設(shè)計(jì)工況 17§2.2校核工況 19第三章土石壩滲流計(jì)算 20§3.1滲流計(jì)算的理論與方法 20§3.2滲流計(jì)算 21第四章土石壩的穩(wěn)定分析 23§4.1穩(wěn)定分析方法 23§4.2穩(wěn)定計(jì)算 24第五章泄槽的水力設(shè)計(jì) 32§5.1泄槽水面線的計(jì)算 32§5.2泄槽挑坎的水力計(jì)算 36第六章隧洞的計(jì)算 38§6.1放空隧洞 38§6.2發(fā)電引水隧洞 39第七章導(dǎo)流隧洞的計(jì)算 41附錄： 45附錄1滲流試算程序 45附錄2放空隧洞計(jì)算程序 47第一章調(diào)洪演算§1.1調(diào)洪演算原理洪水波在水庫(kù)中前進(jìn)時(shí)，沿程的水力要素均隨時(shí)間而變化，其流態(tài)屬于不穩(wěn)定流，其運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律在水力學(xué)中可用圣維南方程進(jìn)行描述，該方程由運(yùn)動(dòng)方程和連續(xù)方程構(gòu)成。由于是一組擬線性雙曲線型偏微分方程組，目前無(wú)法直接求得分析解。為此人們根據(jù)水庫(kù)的入庫(kù)水量平衡原理和水庫(kù)的蓄泄關(guān)系組成方程組，用以知的入庫(kù)洪水過程Q~t，由起調(diào)水位開始，逐時(shí)段連續(xù)求解方程組，從而求得水庫(kù)出流過程q~t。下面對(duì)水庫(kù)的水量平衡方程和水庫(kù)的蓄泄關(guān)系進(jìn)行說明。水庫(kù)水量平衡方程示意圖如下：圖1.1水庫(kù)水量平衡方程示意圖洪水在水庫(kù)中行進(jìn)時(shí)，其流態(tài)屬于明渠非恒定流，可用圣維南方程組來表達(dá)，方程組包括連續(xù)性方程和運(yùn)動(dòng)方程，一般難以得出精確的分析解。因此常采用簡(jiǎn)化了的近似解法，如瞬態(tài)法等。對(duì)江北河寧溪水庫(kù)，運(yùn)動(dòng)方程可近似采用堰流公式：下泄流量：………………①式中m——流量系數(shù)；——溢流堰的側(cè)收縮系數(shù)；——溢流堰堰頂水頭；——溢流前緣寬度。連續(xù)性方程可簡(jiǎn)化為水庫(kù)水量平衡方程式：……②式中Q1、Q2——分別為計(jì)算時(shí)分別為計(jì)算時(shí)段Δt始、末入庫(kù)流量；q1、q2——分別為計(jì)算時(shí)分別為計(jì)算時(shí)段Δt始、末出庫(kù)流量；V1、V2——分別為計(jì)算時(shí)分別為計(jì)算時(shí)段Δt始、末的水庫(kù)蓄水量；Δt——計(jì)算時(shí)段，其長(zhǎng)短的選擇，應(yīng)能較準(zhǔn)確的反映洪水過程線的形狀為原則。陡漲陡落時(shí)，Δt取短些；反之，取長(zhǎng)些。當(dāng)已知入庫(kù)洪水過程線時(shí)，Q1、Q2為已知，V1、q1則是計(jì)算時(shí)段開始時(shí)的初始條件。于是，式②中的未知數(shù)僅剩V2、q2，當(dāng)前一個(gè)時(shí)段的V2、q2求出后，其值即成為后一時(shí)段的V1、q1值，使計(jì)算有可能逐時(shí)段連續(xù)進(jìn)行下去。當(dāng)然，僅式②來求解V2、q2是不可能的，必須再有一個(gè)方程式q=f(V),與式②聯(lián)立，才能同時(shí)解出V2、q2的確定值。前述的泄洪建筑物泄流能力q是水頭H的函數(shù)，而又取決于庫(kù)水位Z，Z又與庫(kù)容V成函數(shù)關(guān)系，故實(shí)際上，q為V的單值函數(shù)。即…………③通過逐時(shí)段聯(lián)解式②和式③，就可以求得水庫(kù)下泄流量過程線、最大下泄流量qm、這場(chǎng)洪水所需防洪庫(kù)容V防和水庫(kù)最高洪水位Zm。§1.2調(diào)洪演算方法調(diào)洪演算的具體方法有很多種，本樞紐調(diào)洪演算采用半圖解法（單輔助線法）。半圖解法的計(jì)算原理求解式②和式③兩個(gè)方程。先將水量平衡方程中的未知項(xiàng)和已知項(xiàng)分別列于等式的左右兩邊，即………④式中右端是已知項(xiàng)，左端是未知項(xiàng)，兩個(gè)括號(hào)內(nèi)都包含q/2和V/△t兩項(xiàng)，它們都為q的函數(shù)。因此，可把式③改寫成：…………⑤再進(jìn)行調(diào)節(jié)計(jì)算時(shí)，式⑤可根據(jù)確定的溢洪建筑物的類型、尺寸和庫(kù)容曲線、計(jì)算時(shí)段△t，繪出q～的輔助曲線。聯(lián)解式④和式⑤采用下述步驟，而無(wú)需進(jìn)行試算：1、從一時(shí)段開始，由入庫(kù)洪水過程和起始條件就可以知道Q1、Q2、q1、V1，從而可以計(jì)算式④右端的數(shù)值，并以此值查q～曲線，便可得出第一時(shí)段末q2值。2、第一時(shí)段末各項(xiàng)的數(shù)值就是第二時(shí)段初始的各項(xiàng)數(shù)值。重復(fù)第一時(shí)段的解算方法，又可以的第二時(shí)段的q2值。這樣逐時(shí)段進(jìn)行下去，就可以得出整個(gè)下泄流量過程線q～t?！?.3調(diào)洪演算（按自由出流進(jìn)行計(jì)算）1.3.1洪水過程線設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為兩百年一遇P=0.5％設(shè)計(jì)洪水流量Qm=5331.2m3/s校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為兩千年一遇P=0.05%校核洪水流量Qm=7900m3/s表1.1設(shè)計(jì)洪水5天歷時(shí)洪峰過程線時(shí)段（天）011.062345Q典(%)10891005732.51912Q設(shè)(m3/s)533.14744.85331.23038.81732.61012.9639.7表1.2校核洪水5天歷時(shí)洪峰過程線時(shí)段（天）011.062345Q典(%)10891005732.51912Q設(shè)(m3/s)7907031790045032567.51501948圖1.2洪水過程線從調(diào)洪限制水位340.0m開始起調(diào)，在來流量等于下泄流量之前，由閘門控制，來多少泄多少。在來流量大于下泄流量后，閘門全開，作為無(wú)閘門的情況對(duì)待。堰底板高程有地形藍(lán)圖可確定為328.0m，電站取按兩臺(tái)機(jī)組發(fā)電流量（即：電站流量為60m3/s）。正常蓄水位為345.0m，最高限制水位為350.0m。由地質(zhì)條件知，溢洪道處地質(zhì)條件較好，故采用無(wú)縫墩，閘墩寬取d=3.0m。1.3.2方案①的調(diào)洪演算方案①：設(shè)堰頂高程為340.0m。則偃高P=340-328=12.0m；Hmax=350-340=10.0；P/Hmax=12.0/10.0=1.2<1.33，假設(shè)此堰是低堰；對(duì)低堰，應(yīng)下游堰面水深較大，堰面一般不會(huì)出現(xiàn)過大的負(fù)壓，不只發(fā)生破壞性空蝕和振動(dòng)。因此，常選擇較小的定型設(shè)計(jì)水頭Hd，使高水位時(shí)的流量系數(shù)m加大，有利宣泄較大的洪水。一般定型設(shè)計(jì)水頭Hd取0.6～0.85倍堰頂最大水頭Hmax。但通過之前的自己的調(diào)洪試算，發(fā)現(xiàn)堰面水速較大，為避免破壞性空蝕和振動(dòng)，采用Hd=0.85Hmax。即：Hd=0.85Hmax=8.5；查《水力學(xué)》ＷＥＳ堰流量系數(shù)圖：取流量系數(shù)平均值m=0.475；側(cè)收縮系數(shù)取=0.95；由于正常蓄水位為345.0m，堰上水頭為h=345.0-340.0=5.0m；則：取閘門高為6m，一般h/b=1.0～1.3（b為閘門寬），故取b=8m；假定孔口數(shù)為n=7；則：L凈=7*8=56m；L溢=n*b+（n-1）*d=56+(7-1)*3=74m;設(shè)計(jì)工況1、計(jì)算和繪制q～輔助曲線。假定不同的水位，進(jìn)行繪制q～輔助曲線。計(jì)算如表1.3所示。表1.3q～（V/△t+q/2）關(guān)系計(jì)算表（△t=3h=10800s）堰前水位Z(m)堰頂水頭H(m)總庫(kù)容V(106m3)堰頂以上庫(kù)容V(106m3)V/△t下泄流量q(m3/s)q/2(m3/s)V/△t+q/2340.00445006030303400.5463181666.789.144.61711.33422.55501059722.2434.3217.29939.43444.565020518981.51047523.5195053466.577032530092.61871935.531028.13488.588043540277.82890.81445.441723.235010.599955451296.34058.72029.453325.7圖1.3q～曲線2、推求下泄過程由圖1.2洪水過程線查出每時(shí)段的來流量Q。第一時(shí)段的Q1=89.1m3/s，、Q2=275m3/s，q1=60m3/s，V1=0（只計(jì)算堰頂以上部分），因此，=1711.3m3/s，從式④中計(jì)算得=1804.2m3/s，查圖1.3可得q2=100m3/s。對(duì)第二時(shí)段來說，Q1=275m3/s，、Q2=500m3/s，q1=100m3/s，=1804.2m3/s，則可計(jì)算出=2091.7m3/s，查圖1.3可得q2=110m3/s。第三時(shí)段及以后其它時(shí)段的計(jì)算方法同此完全一樣，計(jì)算可列成表1.4。表1.4設(shè)計(jì)工況調(diào)洪計(jì)算表序號(hào)時(shí)段t(h)流量Q(m3/s)平均流量Q(m3/s)下泄流量q(m3/s)V/Δt+q/2(m3/s)1-5.489.1194.689.11711.32-2.43001051816.8437.530.65751152149.3762.543.69501302796.8117556.614001703841.8165069.619002405321.82150712.624003007231.82675815.629504109606.83225918.6350056012421.837501021.6400076015611.845001124.65000101019351.850251227.65050130023366.848751330.64700155026941.845251433.636.64350177529916.841751536.64000198032316.838501639.63700215034186.835501742.63400227535586.83287.51845.63175237036599.33087.51948.63000245037316.82912.5202151.62825250037779.32637.521254.62450252037916.82337.52257.62225249537734.32162.52360.62100246037421.82037.52463.61975241036999.31912.52566.61850237536501.81787.52669.61725231035914.31662.52772.61600225035266.815502875.61500218034566.814402978.61380211533826.813403081.61300205033051.81262.53184.61225197532264.31182.53287.61140190031471.8圖1.4水庫(kù)設(shè)計(jì)調(diào)洪計(jì)算成果3、求qm和Z設(shè)將表1.4中的t、Q、q數(shù)據(jù)欄繪制在方格紙中，得Q～t和q～t兩過程線，為計(jì)算合理，若qm不出現(xiàn)在Q～t線上就不是真正的qm，則可按趨勢(shì)從計(jì)算的qm順延到Q～t線上，如圖1.4得qm=2550-60=2490m3/s，按泄流能力公式可算出Z設(shè)=347.3m。校核工況設(shè)計(jì)工況和校核工況的q～輔助曲線相同。1、推求下泄過程由圖1.2洪水過程線查出每時(shí)段的來流量Q。計(jì)算過程與設(shè)計(jì)工況相同，計(jì)算過程列表1.5如下：表1.5校核工況調(diào)洪計(jì)算表序號(hào)時(shí)段t(h)流量Q(m3/s)平均流量Q(m3/s)下泄流量q(m3/s)V/Δt+q/2(m3/s)1-8.489.1182.089.11711.32-5.42751001804.2387.53-2.45001102091.770040.69001252681.7115053.614001603706.7172566.620502305271.7247579.629003157516.73275812.6365046010476.74100915.6455064013616.750251018.6550091018001.758751121.66250127022966.769001224.67550166028596.774001327.67250215034336.770001430.633.6675061502625301039186.764501533.636.615057003010331043011.7592555251636.639.65700331045926.755251739.65350352548141.751751842.65000370049791.748501945.644700381050941.75174575202148.64450390051706.743002151.64150392552106.740002254.63850393052181.737252357.63600391051976.73487.52460.663.63375387551554.232502563.63125382050929.230252666.62925375050134.22812.52769.62700364049169.22612.52872.62525243550342048169.22462.52975.62400342047081.72312.53078.62225332045974.22200318122062.53284.61950310043716.7圖1.5水庫(kù)校核調(diào)洪計(jì)算成果2、求qm和Z校將表1.5中的t、Q、q數(shù)據(jù)欄繪制在方格紙中，得Q～t和q～t兩過程線，為計(jì)算合理，若qm不出現(xiàn)在Q～t線上就不是真正的qm，則可按趨勢(shì)從計(jì)算的qm順延到Q～t線上，如圖1.5得qm=3940-60=3880m3/s，按泄流能力公式可算出Z校=349.8m。1.3.3方案②的調(diào)洪演算方案②：設(shè)堰頂高程為338.0m。則偃高P=338.0-328=10.0m；Hmax=350-338.0=12；P/Hmax=10.0/12.0=0.83，假設(shè)此堰是低堰；對(duì)低堰，應(yīng)下游堰面水深較大，堰面一般不會(huì)出現(xiàn)過大的負(fù)壓，不只發(fā)生破壞性空蝕和振動(dòng)。因此，常選擇較小的定型設(shè)計(jì)水頭Hd，使高水位時(shí)的流量系數(shù)m加大，有利宣泄較大的洪水。一般定型設(shè)計(jì)水頭Hd取0.6～0.85倍堰頂最大水頭Hmax。但通過之前的自己的調(diào)洪試算，發(fā)現(xiàn)堰面水速較大，為避免破壞性空蝕和振動(dòng)，采用Hd=0.85Hmax。即：Hd=0.85Hmax=10.2；查《水力學(xué)》WES堰流量系數(shù)圖：取流量系數(shù)平均值m=0.475；側(cè)收縮系數(shù)取=0.95；由于正常蓄水位為345.0m，堰上水頭為h=345.0-338.0=7.0m；則：取閘門高為8m，一般h/b=1.0～1.3（b為閘門寬），故取b=9m；假定孔口數(shù)為n=5；則：L凈=n*b=5*9=45m；L溢=n*b+n*d=45+5*3=60m;設(shè)計(jì)工況1、計(jì)算和繪制q～輔助曲線。假定不同的水位，進(jìn)行繪制q～輔助曲線。計(jì)算如表1.6所示。表1.6q～（V/△t+q/2）關(guān)系計(jì)算表（△t=3h=10800s）堰前水位Z(m)堰頂水頭H(m)總庫(kù)容V(106m3)堰頂以上庫(kù)容V(106m3)V/△t下泄流量q(m3/s)q/2(m3/s)V/△t+q/2338.00360006030303402.24631039537.0302.7151.49688.43424.255019017592.6749.1374.617967.23446.265029026851.81363.1681.627533.43468.277041037963.02139.81069.939032.934810.288052048148.13044.11522.049670.135012.299963959166.74060.22030.161196.8圖1.6q～曲線2、推求下泄過程由圖1.2洪水過程線查出每時(shí)段的來流量Q，計(jì)算過程與方案①相同，計(jì)算過程列表1.7如下：表1.7設(shè)計(jì)工況調(diào)洪計(jì)算表序號(hào)時(shí)段t(h)流量Q(m3/s)平均流量Q(m3/s)下泄流量q(m3/s)V/Δt+q/2(m3/s)1-2.4302.743808302.79688.420.65753159824.5762.533.695033010272117546.6140036011117165059.61900440124072150612.62400550141172650715.62900650162173200818.63500800187673775921.640509752174245251024.650012102529250251127.6505014602910748751230.6470017003252245251333.6435018753534741751436.639.6400020253764738501539.6370021753947235501642.634002280408473287.51745.63175237041854.53087.51848.6300024254257229051951.628102460430522717.5202154.62625249543309.52532.521257.624402500433472357.52260.62275247543204.52192.52363.621102455429222042.52466.61975242542509.51907.52569.618402390419921782.52672.61725232541384.51662.52775.616002275407221537.52878.61475221539984.51427.52981.6138021503919713403084.687.613002075383871262.53187.61225202037574.51182.53290.61140197036737圖1.7水庫(kù)設(shè)計(jì)工況計(jì)算成果3、求qm和Z設(shè)將表1.7中的t、Q、q數(shù)據(jù)欄繪制在方格紙中，得Q～t和q～t兩過程線，為計(jì)算合理，若qm不出現(xiàn)在Q～t線上就不是真正的qm，則可按趨勢(shì)從計(jì)算的qm順延到Q～t線上，如圖1.7得qm=2505-60=2445m3/s，按泄流能力公式可算出Z設(shè)=346.8m。二、校核工況設(shè)計(jì)工況和校核工況的q～輔助曲線相同。1、推求下泄過程由圖1.2洪水過程線查出每時(shí)段的來流量Q。計(jì)算過程與設(shè)計(jì)工況相同，計(jì)算過程列表1.8如下：表1.8校核工況調(diào)洪計(jì)算表序號(hào)時(shí)段t(h)流量Q(m3/s)平均流量Q(m3/s)下泄流量q(m3/s)V/Δt+q/2(m3/s)1-4.8302.7436.4302.79688.42-1.85703109822.178531.2100033010297.1125044.2150037511217.1185057.2220045512692.12650610.2310057514887.13450713.2380075017762.14225816.2465095021237.15125919.25600122525412.160001022.26400153030187.171301125.27860190035787.175301228.27200234041417.169001331.26600271045977.163001434.237.260003040326549567.158251537.25650326552352.154501640.25250347554537.151001743.24950361056162.14787.51846.24625377557339.64512.51949.24400380058077.14237.5202152.24075385058514.63937.521255.23800386058602.136752258.23550383558417.134252361.23300379558007.13187.52464.23075378057399.62962.52567.22850365056582.12762.52670.22675356555694.62587.52773.22500350054717.12437.52876.22375338053654.62287.52979.22200327552562.12137.53082.22075319051424.620003185.21925310050234.618753288.21825300049009.6圖1.8水庫(kù)校核調(diào)洪計(jì)算成果2、求qm和Z校將表1.8中的t、Q、q數(shù)據(jù)欄繪制在方格紙中，得Q～t和q～t兩過程線，為計(jì)算合理，若qm不出現(xiàn)在Q～t線上就不是真正的qm，則可按趨勢(shì)從計(jì)算的qm順延到Q～t線上，如圖1.8得qm=3880-60=3820m3/s，按泄流能力公式可算出Z校=349.6m。1.3.4調(diào)洪演算成果分析見表1.9調(diào)洪演算成果分析見表1.9表1.9調(diào)洪演算成果表方案工況qm(m3/s)Zmax（m）方案一設(shè)計(jì)情況2490347.3校核情況3880349.8方案二設(shè)計(jì)情況2445345.9校核情況3820349.6第二章土石壩壩頂高程確定壩頂高程的確定：由設(shè)計(jì)洪水位和校核洪水位分別計(jì)算的壩頂高程取其最大值者為壩頂高程。（確定最大壩高斷面的壩頂高程，壩底高程取305.0m）壩頂高程▽=Z+d；d=e+r+a；式中Z——各工況水位（m）；d——壩頂在靜水位以上超高（m）；e——壩前風(fēng)引起的靜水位的雍高值(m)；r——波浪在壩坡上的爬高(m)，；a——波浪以上的安全加高(m)，依設(shè)計(jì)情況和壩的級(jí)別而定。正常情況下，Ⅰ級(jí)為1.5，Ⅱ級(jí)為1.0，Ⅲ級(jí)為0.7，Ⅳ、Ⅴ級(jí)為0.5；非常情況下，Ⅰ級(jí)為0.7，Ⅱ級(jí)為0.5，Ⅲ級(jí)為0.4，Ⅳ、Ⅴ級(jí)為0.3。對(duì)于非常重要的水庫(kù)，安全加高還可以適當(dāng)增大?！?.1設(shè)計(jì)工況設(shè)計(jì)工況時(shí)，Z設(shè)=345.9m。風(fēng)吹壅高e=kVDcosβ/（2gH）其中k——綜合摩阻系數(shù)，其值在（1.5～5.0）×10之間，計(jì)算時(shí)一般取3.6×10－6；V——水面以上10m處的風(fēng)速（m/s），在正常蓄水位和設(shè)計(jì)洪水位時(shí)，宜采用相應(yīng)洪水期多年平均最大風(fēng)速的1.5～2.0倍；在校核洪水位時(shí)，宜采用相應(yīng)洪水期多年平均最大風(fēng)速，根據(jù)資料，多年平均最大風(fēng)速V=16m/s；D——吹程，根據(jù)原始資料可知D=10km；H——壩前水域的平均水深，可沿壩軸線的河谷剖面圖近似求得；g——重力加速度，取為9.8m/s2；β——風(fēng)向與水域中線（或壩軸線的法線）的夾角，這里取β≈0；近似取H=345.9-320＝25.9風(fēng)速V=2.0*16=32.0m/s2；則：e=kVDcosβ/（2gH）=3.6×10－6*（32.0*10*10）/（2*9.8*25.9）cos0=0.07m；波浪爬高r根據(jù)莆田試驗(yàn)站公式：則：=1.38m；其中——波高的平均波高，m；D——風(fēng)作用于水域的長(zhǎng)度，也稱為有效吹程m；V——水域上空10m高處的風(fēng)速，在正常運(yùn)用條件下的1、2級(jí)壩，V可采用庫(kù)區(qū)多遍平均最大風(fēng)速的1.5~2.0倍，m/s；H——水域沿計(jì)算風(fēng)向的平均水深，m；不同累計(jì)頻率下的波高h(yuǎn)與平均波高的比值（） P(%)0.010.112451014205090<0.13.422.972.422.232.021.951.711.601.430.940.370.1~0.23.252.822.32.131.931.871.641.541.380.950.43∵＝＝0.053<0.1∴＝2.42=2.42*1.38=3.35有中國(guó)水利水電科學(xué)研究院推薦的計(jì)算波浪在壩坡上的爬高人的經(jīng)驗(yàn)公式：r=0.4m式中m——壩坡坡率；n——壩坡護(hù)面的糙率；取上游壩坡平均坡度為m=3.0；本土石壩護(hù)坡采用干砌石，則查表2.1知：n=0.0275；表2.1護(hù)坡糙率表護(hù)坡種類拋石干砌石漿砌石或干砌砂漿勾縫瀝青或砼護(hù)面n0.0350.02750.0250.0155則：r=0.4*3.35*=1.95m；安全加高a安全加高a的取值壩的級(jí)別1234、5正常運(yùn)行1.51.00.70.5非常運(yùn)行1.00.70.50.3此土石壩為Ⅱ級(jí)建筑物，故設(shè)計(jì)條件下安全超高δ=1.0m；設(shè)計(jì)工況下的超高d=r+e+a=1.95+0.07+1.0=3.02；則▽=Z+d=345.9+3.02=348.92m；§2.2校核工況校核工況時(shí)，Z設(shè)=349.6m。風(fēng)吹壅高e=kVDcosβ/（2gH）近似取H=349.6-320＝29.6；風(fēng)速V=1.0*16=16m/s2；則：e=kVDcosβ/（2gH）=3.6×10－6*（16*10*10）/（2*9.8*29.6）cos0=0.02m；波浪爬高r根據(jù)莆田試驗(yàn)站公式：則：=0.66m；其中——波高的平均波高，m；D——風(fēng)作用于水域的長(zhǎng)度，也稱為有效吹程m；V——水域上空10m高處的風(fēng)速，在非常運(yùn)用條件下，V可采用多年平均最大風(fēng)速，m/s；H——水域沿計(jì)算風(fēng)向的平均水深，m；∵＝＝0.02<0.1∴＝3.22=3.22×0.66＝2.1252m則：r=0.4m=0.4*2.1252*=1.24m；此土石壩為Ⅱ級(jí)建筑物，故安全超高在校核條件下為a=0.7m；設(shè)計(jì)工況下的超高d=r+e+a=1.24+0.02+0.7=1.96m；則▽=Z+h=349.6+1.96=351.56m；第三章土石壩滲流計(jì)算§3.1滲流計(jì)算的理論與方法在滲流分析中，一般假定滲流流速和坡降的關(guān)系符合達(dá)西定律，即v=kj，v為平均滲流速度，k為滲透坡降。細(xì)粒土基本滿足這一條件；粗粒土只有部分能滿足這一條件。滲流分析一般采用水力學(xué)法。水力學(xué)法可以近似確定土石壩浸線的位置、計(jì)算滲流量、平均流速和滲透坡降。水力學(xué)法的基本假定：壩體土料為均質(zhì)、各向同性材料。滲流為緩變流，滲流場(chǎng)中任何鉛直線上各點(diǎn)的流速和水頭相等。設(shè)滲流區(qū)可用矩形斷面的滲流場(chǎng)模擬，由達(dá)西定律可得杜平公式：v=kq=k式中：、分別為上下游水深，m；L為滲流區(qū)的長(zhǎng)度，m；k為滲透系數(shù)，m/d。§3.2滲流計(jì)算此處對(duì)最大壩斷面進(jìn)行滲流計(jì)算。即壩底高程為305.0m，壩頂高程為352.0m，最大壩斷面的凈高為47.0m。假定心墻前無(wú)水頭損失，則心墻上游水頭即為壩上游水頭。滲流計(jì)算基本剖面如圖3.1所示：（其中h為浸潤(rùn)線后心墻高度，s為心墻的平均厚度，s=11.2m；K0為心墻的滲透系數(shù)，K1為壩殼的滲透系數(shù)，H1為上游水頭，H2為下游水頭）圖3.1滲流計(jì)算基本剖面圖通過心墻的滲流亮為：q=K0下游有水時(shí)，通過下游壩體的滲流量為：q=K1根據(jù)流量連續(xù)性原理，由上面兩式聯(lián)立求解q、H。正常水位時(shí)：K0=4×cm/s，K1=cm/s；=345-305=40m=308.2-305=3.2mL=(350.1－308.2)×2.25＋5＝99.275m代入公式中：可得h=3.98m∴滲流量為：＝0.0028校核水位時(shí)：K0=4×cm/s，K1=cm/s；=349.6－305＝44.6m=318.1－305＝13.1mL=(350.1－308.2)×2.25＋5＝99.275m代入公式中：可得h=13.32m∴滲流量為：＝0.0032根據(jù)太沙基公式，黏性土發(fā)生流土破壞時(shí)的臨界逸出坡降為：其中：，分別為下游壩坡土料材料的容重1.6和水的容重1；n為下游壩坡的允許滲透坡降0.398。則：＝＝0.3612下游壩坡的允許滲透坡降：〔J〕=，K＝1.5~2.0，此處取K＝2，則〔J〕＝0.3612/2＝0.1806正常水位時(shí)下游壩坡的滲透坡降為：J1=(3.98－3.2)/99.275=0.008校核洪水位時(shí)下游壩坡的滲透坡降為：J2=(13.32－13.1)/99.275=0.002∵J1=0.008<[J]，J2=0.002<[J]，∴設(shè)計(jì)壩坡滿足滲流穩(wěn)定條件。第四章土石壩的穩(wěn)定分析§4.1穩(wěn)定分析方法大量實(shí)際經(jīng)驗(yàn)證明，一般在均質(zhì)或多種土質(zhì)的粘土壩中滑裂面近似為圓弧滑動(dòng)面。因此這里假定為圓弧滑動(dòng)面。必須考慮的荷載有自重、滲透力、孔隙壓力和地震慣性力，壩體自重一般在浸潤(rùn)線以上的土體按濕容重計(jì)算，浸潤(rùn)線以下、下游水位以上的按飽和容重計(jì)算，下游水位以下的按浮容重計(jì)算。瑞典法基本假定：①、土石壩壩坡穩(wěn)定為平面問題。②、滑動(dòng)體為剛體，滑動(dòng)面為圓弧。③滑動(dòng)體由一系列鉛直土條組成，土條之間無(wú)作用力。2、畢肖普法基本假定：①、僅考慮土條之間水平作用力，不考慮土條之間鉛直作用力。②、采用強(qiáng)度儲(chǔ)備系數(shù)的方法來推導(dǎo)，基滑動(dòng)體處于與穩(wěn)定臨界狀態(tài)。此土石壩采用瑞典法手算一個(gè)滑動(dòng)面，用瑞典法及畢肖普法兩種方法（考慮滲透力），進(jìn)行電算，電算程序采用武漢大學(xué)水利水電學(xué)院水工教研室編寫的土石壩抗滑穩(wěn)定（圓弧滑動(dòng)）計(jì)算程序?！?.2穩(wěn)定計(jì)算此處對(duì)最大壩斷面進(jìn)行穩(wěn)定計(jì)算。即壩底高程為305.0m，壩頂高程為352.0m，最大壩斷面的凈高為47.0m。土石壩手算基本剖面圖如圖4.1所示：圖4.1土石壩手算基本剖面圖手算過程如下：準(zhǔn)確繪制土石壩剖面圖；在壩體下游壩坡上找出最危險(xiǎn)圓弧的圓心點(diǎn)位置。取下游壩坡的中點(diǎn)為C點(diǎn)，作垂直線于下游壩坡坡面交角為的線；分別以下游壩頂和壩腳為圓心，以為半徑畫圓其中，，分別為滑動(dòng)面上下限半徑，可查下表求得，其中H為壩高。，計(jì)算表邊坡（m值）/H/H邊坡（m值）/H/H11.12.242.54.721.42.553.35.831.93.264.36.7以為半徑，以下游壩坡的中點(diǎn)C為圓心畫弧，得到最危險(xiǎn)圓弧的圓心所在的多邊形，在此區(qū)域內(nèi)假定圓心和半徑，畫出假定的圓弧滑裂面。劃分土條，對(duì)土條進(jìn)行編號(hào)。圓心以下游的為0號(hào)土條，向上依次為1、2、3……；向下游依次為－1、－2、－3……。為簡(jiǎn)化計(jì)算，土條寬度取b=0.1R。各土條地面中點(diǎn)和圓心的連線與通過圓心的鉛直線之間夾角為αi量出各土條中心線以上各段的高度。分別求出各土條上的作用力，及各力對(duì)圓心的力矩（不計(jì)土條間作用力），以i土條為例：壩體浸潤(rùn)線以上土體，按濕容重計(jì)；壩體浸潤(rùn)線以下土體，下游水位以上按浮容重計(jì)；壩體下游水位以下土體，按浮容重計(jì)；壩基土體，按浮容重計(jì)。壩坡穩(wěn)定安全系數(shù)用滑裂面上全部抗滑力矩與滑動(dòng)力矩之比來定義：正常水位時(shí)壩坡穩(wěn)定分析計(jì)算表：土條號(hào)數(shù)WisinαicosαicosαiWisinαitgφicosαitgφi0367.23367.2301367.2300.62227.68261360.77360.770.10.995358.966236.0770.62222.5592377.04377.040.20.980369.499275.4080.5184.74963407.49411.410.30.954388.7455123.4230.5194.37284414.89414.890.40.916380.0392165.9560.6228.02355407.21407.210.50.866352.6439203.6050.6211.58636376.48376.480.60.800301.184225.8880.6180.71047338.06338.060.70.715241.7129236.6420.6145.02778253.55253.550.80.600152.13202.840.691.2789107.56107.560.90.43646.8961696.8040.628.1377-1336.53336.53-0.10.955334.8474-33.6530.62207.6054-2284.20284.20-0.20.980278.516-56.840.45125.3322-3-185.61185.61-0.30.954177.0719-55.6830.4579.68236-462.3362.33-0.40.91657.09428-24.9320.4525.69243Σ1195.5352152.44則正常情況下的滑動(dòng)穩(wěn)定系數(shù)為：K1=>1.25正常情況下的電算計(jì)算表：1、計(jì)算各土層的物理指標(biāo)，各土層參數(shù)如表4.1所示：表4.1個(gè)土層參數(shù)表土層號(hào)土層特性容重(t/m3)粘著力C(t/m2)內(nèi)摩擦系數(shù)tgΦⅠ砂巖（基巖）2.50100.0100.0Ⅱ砂礫石（覆蓋層）1.00.00.7Ⅲ砂巖（下游水位下堆石體）0.90.00.60Ⅳ山皮土（下游水位以下壩體）0.9980.00.5Ⅴ山皮土（浸潤(rùn)線以下壩體）0.9980.00.5Ⅵ黏土（心墻）2.051.00.35Ⅶ砂巖（下游水位以上堆石體）1.10.00.9Ⅷ山皮土（浸潤(rùn)線以上壩體）1.9980.00.52、劃分計(jì)算土層根據(jù)壩體材料特性和程序說明中對(duì)劃分土層和各土層頂面連號(hào)的要求，將心墻壩劃分為八層，各土層的頂面連線的點(diǎn)號(hào)如下表所示：表4.2各土層的頂面連線的點(diǎn)號(hào)表土層號(hào)各土層頂面連線點(diǎn)號(hào)Ⅰ01’2’151620’20’20’20’20’20’20’Ⅱ0’12131420202020202020Ⅲ0’11918213142020202020Ⅳ0’119182’’21232525252525Ⅴ0’11918插2插3222426262626Ⅵ0’11918插2插3221112242626Ⅶ0’13418插2插32211122426Ⅷ0’13456789101720’’計(jì)算各點(diǎn)坐標(biāo)，坐標(biāo)值見下表：點(diǎn)號(hào)00’11’22’X0.00.015.215.259.659.6Y0.02.02.00.02.00.0點(diǎn)號(hào)2’’34567X59.643.245.270.872.8102.1Y5.21616262639點(diǎn)號(hào)8910111213X104.1124.1132.1129.1132.1120.4Y39494943432點(diǎn)號(hào)141516171819X140.4119.8140.8154.156.422Y200425.25.2點(diǎn)號(hào)2020’20’’212223X160.0160.0160.0121121.4139.8Y20405.26.05.2點(diǎn)號(hào)242526插點(diǎn)1插點(diǎn)2插點(diǎn)3X139.6160.0160.08490110Y6.05.26.05.25.615.864、電算成果運(yùn)行程序可以得到各擬定方案的滑弧圓心、弧腳和半徑，以及該方案的最小安全系數(shù)，即該方案的最危險(xiǎn)滑弧位置所在。運(yùn)行輸出的結(jié)果如下（其中T***=1代表用瑞典法進(jìn)行計(jì)算；T***=2代表用畢肖普法進(jìn)行計(jì)算）：正常工況：*****LAYER=2********T***=1XA=14.400YA=2.360XO=24.424YO=132.580Fmin=1.612R=230.605S=174.559T=108.287SIGN=335.292SIGL=61.186SIGT=108.287*****LAYER=4********T***=2XA=52.160YA=3.304XO=4.973YO=136.760Fmin=1.876R=245.171S=208.221T=110.992SIGN=335.211SIGL=83.407SIGT=110.992最危險(xiǎn)滑動(dòng)面為從浸潤(rùn)線以上壩體滑過，從下游水位以上堆石體滑出，其安全穩(wěn)定系數(shù)K=1.612（用瑞典法）或1.876（用畢肖普法）＞1.25，因此，正常工況時(shí)，土石壩穩(wěn)定滿足要求。校核水位時(shí)壩坡穩(wěn)定分析計(jì)算表：土條號(hào)數(shù)WisinαicosαiWicosαiWisinαitgφiWicosαitgφi0269.5201269.5200.62167.10241312.680.10.995311.116631.2680.62192.89232338.360.20.980331.592867.6720.5165.79643361.130.30.954344.518108.3390.5172.2594393.400.40.916360.3544157.360.5180.17725417.840.50.866361.8494208.920.5180.92476432.920.60.800346.336259.7520.5173.1687407.210.70.715291.1552285.0470.6174.69318307.330.80.600184.398245.8640.6110.63889180.560.90.43678.72416162.5040.647.2345－1246.07-0.10.995244.8397-24.6070.62151.8006－2214.79-0.20.980210.4942-42.9580.62130.5064－3174.44-0.3-0.954166.4158-52.3320.4574.88709－494.080.40.91686.17728-37.6320.4538.77978－517.64-0.50.86615.27624-8.820.456.874308Σ1360.3771967.735則校核情況下的滑動(dòng)穩(wěn)定安全系數(shù)為：K2=1967.735/1360.377=1.45>1.15校核情況下的電算計(jì)算表：計(jì)算各土層的物理指標(biāo)，各土層參數(shù)如表所示：土層號(hào)土層特性容重（T/m2）粘著力內(nèi)摩擦角系數(shù)Ⅰ砂巖（基巖）2.5100.0100.0Ⅱ砂礫石（覆蓋層）1.00.00.7Ⅲ砂巖（下游水位以下堆石體）1.50.00.62Ⅳ山皮土（下游水位以下壩體）0.9980.00.5Ⅴ砂巖（下游水位以上堆石體）2.50.00.62Ⅵ黏土（心墻）2.051.01.0Ⅶ山皮土（浸潤(rùn)壩體）1.9980.00.62.劃分計(jì)算土層根據(jù)壩體材料特性和程序說明中對(duì)劃分土層和各土層頂面連號(hào)的要求，將心墻壩劃分為七層，各土層的頂面連線的點(diǎn)號(hào)如下表所示：土層號(hào)各土層頂面連線點(diǎn)號(hào)Ⅰ01’2’151623232323232323Ⅱ0’12131422222222222222Ⅲ0’11819213142222222222Ⅳ0’118192’’20252121212121Ⅴ0’11834192’’2025212121Ⅵ0’118192’’20111225212121Ⅶ0’13456789101724計(jì)算各點(diǎn)坐標(biāo)，坐標(biāo)值見下表：點(diǎn)號(hào)00’11’22’X003.63.64848Y022020點(diǎn)號(hào)2’’34567X4831.633.658.860.890Y14.81616262639.2點(diǎn)號(hào)8910111213X92112120117120108.4Y39.249.249.243.243.22點(diǎn)號(hào)141516171819X128.4108128141.629.234.8Y2004214.814.8點(diǎn)號(hào)202122232425X111.2148148148148125.6Y15.215.2204015.2電算成果運(yùn)行程序可以得到各擬定方案的滑弧圓心、弧腳和半徑，以及該方案的最小安全系數(shù)，即該方案的最危險(xiǎn)滑弧位置所在。運(yùn)行輸出的結(jié)果如下（其中T***=1代表用瑞典法進(jìn)行計(jì)算；T***=2代表用畢肖普法進(jìn)行計(jì)算）：*****LAYER=2********T***=1XA=0.202YA=2.000XO=5.186YO=147.400Fmin=1.358R=145.485S=168.354T=123.983SIGN=291.354SIGL=22.387SIGT=123.983*****LAYER=3********T***=1XA=1.051YA=2.000XO=2.099YO=153.860Fmin=1.358R=151.864S=159.815T=117.525SIGN=276.283SIGL=22.351SIGT=117.525*****LAYER=2********T***=2XA=.850YA=2.000XO=1.398YO=156.140Fmin=1.412R=154.141S=164.910T=116.765SIGN=274.471SIGL=22.321SIGT=116.765*****LAYER=3********T***=2XA=3.398YA=2.000XO=-17.508YO=198.700Fmin=1.405R=197.808S=130.339T=92.749SIGN=218.027SIGL=22.148SIGT=92.749最危險(xiǎn)滑動(dòng)面為從下游水位以下壩體滑過，從下游水位以下堆石體滑出，其安全穩(wěn)定系數(shù)K=1.358（用瑞典法）或1.405（用畢肖普法）＞1.15，因此，校核工況時(shí)，土石壩穩(wěn)定滿足要求。由上述兩種種工況的電算結(jié)果知，此土石壩穩(wěn)定滿足要求。第五章泄槽的水力設(shè)計(jì)§5.1泄槽水面線的計(jì)算由于電站廠房與溢洪道均在壩的左側(cè)，為保證廠房的安全，泄槽水面線按校核工況進(jìn)行計(jì)算：（q校=3820m3/s，泄槽寬度為60m，泄槽用混凝土襯砌，其糙率n為0.014，系數(shù)а取1.0。）泄槽的單寬流量為q=3820/60=63.67m3/s.m；臨界水深；臨界水深對(duì)應(yīng)下的各水力要素為：水面寬Bk=60.0m，濕周χk=b+2hk=60.0+2×7.45=74.9m過水?dāng)嗝婷娣eAk=hkBk=7.45×60.0=447.0m2，水力半徑Rk=Ak/χk=5.97m臨界坡度為：=；泄槽的實(shí)際坡度i根據(jù)地面線初定為0.04，由于i=0.04>，所以泄槽為陡槽。由謝才公式及曼寧公式知:式中：Q——泄槽下泄流量；R——泄槽濕周；i——泄槽底坡。對(duì)上式進(jìn)行試算，列表如下：表5.1AXR2.7153.962.42.474013.42.65151.0562.32.423894.42.64150.4862.282.423870.82.63149.9162.262.413847.22.62149.3462.242.43823.7則得正常水深h0=2.62m<7.71m； 由此可知：水流流態(tài)為急流，水面線呈降水曲線?？刂茢嗝嬖谏嫌?。由于當(dāng)下由水位超過堰頂，同時(shí)在下游發(fā)生淹沒水躍時(shí)，過堰水流呈淹沒出流，故堰頂溢流為自由出流。圖中1-1斷面為壩前靜水面斷面（流速為0），其底面高程為328.0m，2-2斷面為泄槽始端，其底面高程為324.0m。取1-1斷面和2-2斷面由能量方程（其中α取1.0，無(wú)能量損失）；得：349.6-328.0=-(328.0-324.0)+h2+v22/2g；………………②由連續(xù)方程得h2*v2*60.0=3820……③由②、③式聯(lián)立求解得：h2=4.12m；v2=16.25m/s。用分段求合法計(jì)算水面曲線：式中△s——計(jì)算斷面間距；、——斷面比能；（θ為底坡與水平面的夾角。）——兩斷面的平均坡降；r——方向參數(shù)（r=1，控制斷面在上游，計(jì)算下游渠道的水面線；r=-1，控制斷面在下游，計(jì)算上游渠道的水面線）因流態(tài)為急流，則進(jìn)口出為控制斷面，向下游計(jì)算水面線，方向參數(shù)為1，s為各水深所在斷面距起始斷面的距離，計(jì)算過程列表如下：表5.2hAVEsΔEsR4.12234.8416.2669913.5007617.617473.599632422816.75514.3229618.319760.7022933.5076923.9222.317.1846215.0668918.963770.6440083.4305563.8216.617.6368415.8703219.667280.7035083.3529413.7210.918.1135116.7397620.43680.7695283.2748453.6205.218.6166717.6826721.279790.8429833.1962623.5199.519.1485718.7075422.204740.9249533.1171883.4193.819.7117619.8241723.221451.0167073.0376183.3188.120.3090921.0438424.34121.1197492.9575473.2182.420.9437522.3796325.577071.235872.8769723.1176.721.6193523.8467626.944281.3672152.795886317122.3425.4630428.460641.516362.7142862.9165.323.1103427.2493930.147071.6864292.6321662.8159.623.9357129.2305332.028291.8812222.5495212.7153.924.8222231.4358534.133692.1054012.4663462.6148.225.7769233.900536.498422.3647252.382637hARJΔSS4.12234.843.5996320.009401042283.5076920.0103240.03013723.3031223.303123.9222.33.4305560.0111870.02924422.0215445.324663.8216.63.3529410.0121490.02833224.8307770.155433.7210.93.2748450.0132230.02731428.1733998.328813.6205.23.1962620.0144280.02617432.20643130.53523.5199.53.1171880.0157830.02489537.15454167.68983.4193.83.0376180.0173110.02345343.35071211.04053.3188.12.9575470.0190430.02182351.31046262.35093.2182.42.8769720.0210110.01997361.87687324.22783.1176.72.7958860.0232590.01786576.52977400.757631712.7142860.0258350.01545398.126992.9165.32.6321660.0288040.01268132.99542.8159.62.5495210.0322410.009478198.4892.7153.92.4663460.0362410.005759365.57032.6148.22.3826370.0409240.0014181667.963泄槽中水流佛汝德數(shù)；則：Frmin=2.56>2，故應(yīng)考慮摻氣水深的影響。由公式計(jì)算摻氣水深。式中：h、hb——泄槽計(jì)算斷面的水深及摻氣水深，m；v——不摻氣情況下泄槽計(jì)算斷面的流速，m/s；ζ——修正系數(shù)，可取1.0～1.4s/m，流速大者取大值，取為1.3。安全超高，則邊墻的高度為：,計(jì)算過程列表如下：表5.3單位：m曲線長(zhǎng)度098.32881167.6898211.0405262.3509324.2278400.7576不摻氣水深h4.123.73.53.43.33.23.1摻氣水深hb4.991264.571264.371264.271264.171264.071263.97126安全超高△1.5748861.6465851.6857071.7066971.7287431.751931.776357邊墻高度H6.5661466.2178456.0569675.9779575.9000035.823195.747617則取邊墻高度為6.57m。§5.2泄槽挑坎的水力計(jì)算5.2.1求解反弧半徑采用連續(xù)式挑坎，挑坎高程為318.0m，調(diào)角θ=300，反弧半徑R=10h。取距泄槽始端262.3509m處的斷面（高程為313.36m）與挑坎末端斷面由能量方程得：（其中h為挑坎末端的水深，v為挑坎末端斷面的流速）3.3＋21.04384＋313.36＝318+h+v2/2g………………④由連續(xù)方程得：hv＝67.02……⑤聯(lián)立式④、⑤求解得：h=3.514m；v=19.07m/s。取挑坎末端斷面與反弧段最低點(diǎn)斷面，由能量方程得：（其中h為反弧段最低點(diǎn)斷面的水深，v為反弧段最低點(diǎn)斷面的流速）3.514+19.072/2g=h+v2/2g-R(1-cosθ)…………⑥hv=67.02………⑦R=10h…………………⑧聯(lián)立式⑥⑦⑧解得h=3.15mv=21.3m/sR=31.5m5.2.2驗(yàn)算挑坎穩(wěn)定安全校核工況沖刷坑估算單寬流量q=Q/(nb+(n-1)d)=3820/(5*9+4*3)=67.02m3/s.m；上下游水位差Z=349.6-318.1=31.5m；尾水渠處地質(zhì)條件較好，Ⅱ類巖基，取挑坎沖刷系數(shù)K=1.2；則沖坑水墊深度②、射程計(jì)算流能比KE==（0.004～0.15）長(zhǎng)江水利委員會(huì)建議公式第一挑流系數(shù)φ1=0.944，所以φ2=0.966φ1=0.912；上游水位與挑坎終端水面的落差s’=s-h1/cosθ=349.6-318-3.514/cos30°=27.542m其中：s為上游水面到挑坎頂端的高差；h1為出射斷面的水深；下游水位與挑坎終端水面的落差a’=a-ht＋h1/cosθ=318-318.1+3.514/cos30°=3.958m其中：ht為下游水位，a為坎高；則射程=51.734m；則沖刷坑后坡i=(ts-ht)/L=(23.27-318.1+305)/51.734=1/5.1由于ik=1/2.5～1/5則沖刷坑不會(huì)危及到坎腳的安全。2、設(shè)計(jì)工況①、沖刷坑估算單寬流量q=Q/(nb+(n-1)d)=2445/(5*9+4*3)=42.89m3/s.m；上下游水位差Z=345.9-314.8=31.1m；尾水渠處地質(zhì)條件較好，Ⅱ類巖基，取挑坎沖刷系數(shù)K=1.2；則沖坑水墊深度②、射程計(jì)算流能比KE==（0.004～0.15）第一挑流系數(shù)φ1=0.93，所以φ2=0.966φ1=0.898；上游水位與挑坎終端水面的落差s’=s-h1/cosθ=345.9-318-3.514/cos30°=23.842m；下游水位與挑坎終端水面的落差a1’=a-ht+h1/cosθ=318-314.8+3.514/cos30°=7.258m；則射程=44.465m；則沖刷坑后坡i=(ts-ht)/L=(18.56-314.8+305)/44.465=1/5.08由于ik=1/2.5～1/5則沖刷坑不會(huì)危及到坎角的安全。第六章隧洞的計(jì)算§6.1放空隧洞放空隧洞要求在30天內(nèi)可以把水位從正常高水位345m放到320m高程，枯水期多年平均流量Q來水為60m3/s。放空洞采用有壓洞。放空洞按流量平衡的簡(jiǎn)略方法進(jìn)行計(jì)算，（由于溢洪道過水時(shí)流速一般較大，即其空蝕一般較嚴(yán)重，故為減少對(duì)溢洪道的損壞，放空時(shí)不聯(lián)合溢洪道。同時(shí)，放空檢修時(shí)不發(fā)電。）總下泄量為Q下總=Q放空-Q來水放空洞的下泄量式中μ——為流量系數(shù)，取為0.95；A——為放空洞的面積。Q來水=60m3/s；下泄時(shí)間▽t=▽V/Q下總；為保證放空洞可挑流消能，初步擬定其出口高程為310.2m，水位間隔1m進(jìn)行計(jì)算。在工程實(shí)踐中，由于地形限制及水流邊界條件復(fù)雜，要求進(jìn)水口在各種情況下完全不產(chǎn)生漩渦是有困難的，上式只能作為初步確定進(jìn)水口淹沒深度之用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)的壩式進(jìn)水口進(jìn)口淹沒深度都不小于0.5倍工作閘門孔高，以0.8倍左右為多。因此，放空隧洞進(jìn)水口的吸出高H取0.8倍的工作閘門孔高。具體試算過程如下表：水位H容積VΔV半徑R1半徑R2時(shí)間1時(shí)間23457.152.32.23446.450.72.32.2209996.72329873435.950.52.32.2152865.6169644.93425.550.42.32.2124716.2138443.23415.10.452.32.2143191.8158997.93404.630.472.32.2152753.3169666.13394.30.332.32.2109639121817.13383.950.352.32.2118981.6132242.33373.550.42.32.2139273.6154851.83363.20.352.32.2124953.8138983.83352.890.312.32.2113615.21264243342.60.292.32.2109253.9121624.73332.30.32.32.2116346.8129582.33322.10.22.32.279975.2889118.883311.850.252.32.2103261.11151313301.660.192.32.281225.6890617.553291.40.262.32.2115303128720.63281.250.152.32.269184.0177291.313271.050.22.32.296222.14107585.13260.90.152.32.275535.8184532.453250.7620.1382.32.273029.3181810.873240.60.1622.32.290521.76101524.63230.50.12.32.259339.366641.083220.450.052.32.231729.5435689.683210.350.12.32.268464.477152.823200.3420.0082.32.25976.5136750.221半徑為2.3m時(shí)，把水位由345放到320的時(shí)間為：2565355/86400=29.69半徑為2.2m時(shí)，把水位由345放到320的時(shí)間為：2857831/86400=33.08由以上的試算過程可得如下結(jié)果：放空隧洞洞徑a=4.6m；放空時(shí)間T=30.0d；進(jìn)口吸出高H=3.7m；進(jìn)口頂板高程為H進(jìn)=320-3.7=316.3m；放空洞的最大下泄流量為由此下泄流量所對(duì)應(yīng)的下游水位為310.2m。故前面擬定放空洞出口高程為310.2m成立?！?.2發(fā)電引水隧洞6.2.1發(fā)電引水隧洞的設(shè)計(jì)引水隧洞借鑒鋼管的經(jīng)濟(jì)直徑公式進(jìn)行初步擬定：《水工設(shè)計(jì)手冊(cè)7》式中：D——鋼管直徑；K——系數(shù)，約在5～15間，常取5.2（鋼材較貴，電價(jià)較高時(shí)K取較小值）；Qmax——鋼管的最大設(shè)計(jì)流量，Qmax=30×3=90m3/s；H——設(shè)計(jì)水頭，H=345-308.2=36.8m（308.2m為三臺(tái)機(jī)組同時(shí)發(fā)電所對(duì)應(yīng)的下游水位）。則：==5.2m6.2.2進(jìn)口高程的確定進(jìn)水口的進(jìn)口高程應(yīng)按水電站運(yùn)行中可能出現(xiàn)的最低水位決定，應(yīng)在引水道頂部以上有一定的淹沒深度，以保證不進(jìn)入空氣和不產(chǎn)生漏斗狀吸氣漩渦。同時(shí)，進(jìn)水口閘門底坎還應(yīng)在淤砂高程以上。高登（J.L.Gordon）對(duì)29個(gè)工程進(jìn)行原型觀測(cè)分析，建議按下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：式中：h——從閘門孔口頂算起的最小淹沒深度；c——常數(shù)，在0.55～0.73間，對(duì)稱取水時(shí)取小值，側(cè)向取水時(shí)取大值；a——閘門的孔口高度，這里取a=D=5.2m；v——閘門斷面的流速。