水利水电工程施工截流设计说明书

水利水电工程施工截流设计说明书

1、基本资料

大渡河上某水电工程采用单戗立堵进占，河床的剖面图见图1。戗堤处水位～流量关系见表1和图2。戗堤端部边坡系数n=1，截流戗堤两侧的边坡为1:1.5。截流材料采用当地的中粒黑云二长花岗岩，容重为26KN/m3。该工程采用左右岸各布置一条导流洞导流，左、右导流隧洞联合泄流的上游水位和泄流流量关系见表2和图3。

图1 河床剖面图

图2 戗堤处水位～流量关系曲线

图3 上游水位～泄流量关系曲线

水利水电工程截流多采用立堵截流，本次设计按立堵截流设计，有多种设计方法。其设计分为：截流水力计算、截流水力分区和备料量设计。

截流设计流量的确定，通常按频率法确定，也即根据已选定的截流时段，采用该时段内一定频率的某种特征流量值作为设计流量。一般地，多采用截流时段5%～10％的月平均或者旬平均流量作为设计标准。

2、图解法计算

1 根据Q0=Q g+Q d+Q s+Q ac计算龙口流量，Q s、Q ac忽略不记，则Q0=Q g+Q d

2 求设计流量去Q=300+2×3=306 m3/s

3求戗堤高顶高程h，用内插法求出设计流量对应水位高程为957.09m，安全超高取1m,则戗堤高程取为958m。

4根据戗堤处天然水位～流量关系曲线，线性内插求出下游水位h为

绘制下泄流量Q d～上游水位关系图如下：

绘制龙口泄水流量Q g～上游水位关系图如下：

绘制曲线簇

读出龙口泄水曲线与曲线簇交点坐标，列表计算上下游落差，龙口平均流

其中梯形非淹没流水深h由等腰梯形断面临界水深迭代试算法（详见吴持恭主编《水力学》第四版上册P222）求得。以龙口宽度为40m为例，试算表如下

绘制龙口宽度～龙口流速关系图如下：

3、计算成果分析

立堵法截流是将截流材料，从龙口一端向另一端或从两端向中间抛投进占，逐渐束窄龙口，直至全部拦断。

截流水力计算的目的是确定龙口诸水力参数的变化规律，主要解决两个问题：（1）确定截流过程中龙口各水力参数，如流量Q、落差Z及流速V的变化规律；（2）由此确定截流材料的尺寸、重量或相应的数量等。

本方案采取双向进占，随着截流戗堤的进占，龙口逐渐被束窄，因此分流建筑物和龙口的泄流量是变化的，但二者之和恒等于截流设计流量。其变化规律是：截流开始时，大部分截流设计流量经由龙口泄流，随着截流戗堤的进占，龙口断面不断缩小，上游水位不断上升。当上游水位高出泄水建筑物以后，经由龙口的泄流量越来越小，而经由分流建筑物的泄流量则越来越大。龙口合龙闭气以后，截流设计流量全部由分流建筑物泄流。

在确定抛投体的尺寸和重量时，其稳定计算国内外广泛采用的是伊兹巴什公式，根据各分段落差Z与平均龙口宽度B的大小，确定立堵截流时各分段的截流材料抵抗水流冲动的流速，反过来求出各分段的抛投体的相应粒径。随着合龙时龙口宽度的逐渐减小，抛投块体的粒径逐渐增大，当增大到最大值1.9m以后，粒径随着龙口变窄也会逐渐减小。把龙口的的宽度分成三个部分，材料分为两个区，如材料分区表所示。每个宽度段中取其最大流速，确定相应的截流材料。

材料的储备量的计算：首先求得戗堤的断面积，戗堤为梯形断面，其上底取

8m，截流戗堤两侧的边坡为1:1.5，则下底长32m，戗堤高8m，求得断面积160㎡；再乘以相应宽度段的长度及其对应的材料储备系数，就得相应的材料储备量，参照《水利水电工程施工组织设计手册》（施工规范）可知进占各戗堤分区段材料储备系数，其中Ⅰ区的材料储备系数为1.2，Ⅱ区为1.5，Ⅲ区为2.0，Ⅳ区为1.2。则需材料粒径0.45m的中粒黑云二长花岗岩3840 m3 ，粒径1m的中粒黑云二长花岗岩2640 m3, ，粒径1.9m的中粒黑云二长花岗岩5440 m3。另，由《水利水电工程施工组织设计手册》可知，流速为4.5m/s时适用4.5t重混凝土六面体，流速为6.7m/s时适用12～15t重混凝土四面体，流速为9.27m/s时适用Ф1.0m×15m柴石枕。