第1章 施工导流-第三节 导流设计流量

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1)据水文特征,假定一系列流量值,分别求出泄水建筑物上、下游水位。 2)据这些水位,决定导流建筑物的主要尺寸和工程量,估算导流建筑物的费用。 3)估算由于基坑淹没一次所引起的直接损失费用和间接损失费用。 4)根据历年实测水文资料,统计超过上述假定流量的总次数,除以统计年数得 年平均超过次数,亦即年平均淹没次数。根据主体工程施工的跨汛年数,即可算
得整个施工期内基坑淹没的总次数及淹没损失总费用。
5)绘制流量与导流建筑物费用、基坑淹没损失费用的关系曲线,如图1-32的曲 线1和2,并将它们叠加求得流量与导流总费用的关系曲线3。显然,曲线3上的最 低点,即为围堰挡水期导流总费用最低时的初选导流设计流量。 6)计算施工有效时间,试拟控制性进度计划,以验证按初选的导流设计流量, 是否现实可行,以便最终确定一个既经济又可行的挡水期和导流设计流量。
表2.2.1 :导流建筑物级别划分
项目 级别 保护对象 失事后果 使用 年限 围堰工程规模 堰高/m 库容/亿立米
3
淹没重要城镇、工矿企业、 有特殊要求的1 交通干线或推迟工程总工 > 3年 级永久性水工 期及第一台(批)机组发 建筑物 电,造成重大灾害和损失
>50
>1.0
4
1、2级永久性 淹没一般城镇、工矿企业、 或影响工程总工期及第一 水工建筑物 2~3年 15~50 台(批)机组发电,造成 较大经济损失
第三节 导流设计流量
导流设计流量是选择导流方案、设计导流 建筑物的主要依据。 导流设计流量一般需要结合导流标准和导 流时段的分析来决定
第三节 导流设计流量
1. 导流标准
(风险标准,保证率标准)
初期导流标准 (狭义) 坝体拦洪渡汛标准 孔洞封堵标准 (广义)
2. 导流时段
(主要指围堰挡水施工的时段)
几种典型情况下的划分原则
• (1)、基坑内施工工程量(包括基础处理等)较小, 主体建筑物可在河道截流后的一个枯水期内抢修 至拦洪高程以上时,即可选择在枯水期运用的围 堰,导流设计流量则选择该枯水时段的某一频率 的洪水流量; • (2)、基坑内施工工程量(包括基础处理等)较大, 主体建筑物不能在河道截流后的一个枯水期内抢 修至拦洪高程以上时,对于土石坝等枢纽,若未 完建坝体不允许溢流,基坑不允许过水,导流时 段应以全年为标准;
再根据导流建筑物的级别和类型,在下表2.2.2
规定的幅度内选定相应的洪水标准。 表2.2.2:导流建筑物洪水标准
导流建筑物级别 导流建筑物类型 土石结构 混凝土或浆砌石 3 4 5
洪水重现期(年)
50~20 20~10 20~10 10~5 10~5 5~ 3
水 利 水 电 工 程 分 等 和 水 工 建 筑 物 分 级
第四节 导流方案
二、导流方案选择的影响因素 2、地形:河谷形状系数: 河床形状系数k=坝顶长/最大坝高 ①k<3.0,用隧洞导流 ②k>4.5,且河谷不对称,分期导流 ③k=3.0~4.5,隧洞、明渠、分段或几种导流方 式的组合
• 河床宽阔的河流、河床中有天然石岛或沙洲时,采用分段 围堰法导流 • 河床狭窄、岸坡陡峻、山岩坚实的地区,宜采用隧洞导流 • 平原河道,岸坡平缓、有河湾、老河套可资利用,宜采用 明渠导流。
导流标准风险度分析
• 首先应计算导流系统动态综合风险率,然后综合考虑风险(损 失)、投资(或费用)与工期三者之间的关系,进行多目标决 策分析。 • 导流系统动态综合风险率可用上游围堰堰前水位来刻画。影响 堰前水位的随机因素有施工洪水入库过程、导流建筑物泄洪过 程、库容与水位关系、起调水位等,因此,风险率R可用下式表 示:
优越的方案。
第四节 导流方案
二、导流方案选择的影响因素
导流方案:不同导流时段所采用的不同导流方法的组合
1、水文气象: 河流流量大小、水位变化、全年流量的变化情 况、枯水期长短、洪水期时间、冬季的流冰及冰冻情 况均直接影响。 • 对于河床宽、流量大的河流,宜采用分段围堰法导 流 • 对于水位变化幅度大的山区河流,可采用允许基坑 淹没的导流方法 • 对于有流冰的河流,应注意流冰点的宣泄问题
R=f(Zu>Hu)
(1-6)
• 式中:Zu为上游围堰堰前水位;Hu为上游围堰堰顶高程。 • 如果考虑时间因素,则在围堰的使用年限n内,导流系统遭遇超 标洪水的动态综合风险率R(n)为:
R(n)=1-(1-R)n
(1-7)
2 导流时段选择
(1)导流程序
在工程施工过程中,不同阶段可以采用不同的施 工导流方法和挡水、泄水建筑物。不同导流方法组合 的顺序,通常称为导流程序。
• 风险度计算
• 假设导流标准是洪水重现期为T年,则任一年洪水出现的概率 为1/T,不出现的概率为(1-1/T) ;假设导流建筑物使用年限为 L年,则洪水在L年中不出现的概率为(1-1/T) L 。而洪水出现的 概率为1-(1-1/T) L ,也即风险度为:R=1-(1-1/T) L • T↗,R↘。 • L↗,R↗。 • 举例: T=25年,L=1年,R=1-(1-1/25)=4% 现在施工期修改为3年,要求R不变,则: T=1/[1-(1-R)1/L]=74年 显然设计标准大大提高。 • 应该取围堰建造资金与风险资金之和最小的导流设计标准
时段经技术经济比较后在重现期3~20年范围内选定。当
水文系列较长,大于或等于30年时,也可根据实测资料分 析选用。其相应的导流设计流量主要用于确定堰顶高程、 导流泄水建筑物的规模及堰体的稳定分析等。
3.导流设计流量
允许基坑淹没导流方案的技术经济比较,可以在研究工程所在河流水文 特征及历年逐月实测最大流量的基础上,通过下述程序实现。
• (3)、混凝土坝、堆石坝等基坑允许过水, 当河道洪水期与枯水期水位变幅较大时, 可通过经济技术比较选择一定枯水期时段 为围堰挡水时段,相应时段的一定频率流 量作为导流设计流量;洪水期洪峰来时可 由坝体溢流,基坑内停止施工;洪水过后 围堰挡水,基坑内主体工程正常施工。
实例: 潘家口—二期导流设计流量由挡全年洪水下降 为挡枯水,Q由11700立方/秒下降为1400立方/ 秒,高围堰改为低围堰,工期少了两个月,投 资减少580万
3. 导流设计流量
(按导流标准预计的导流时段的最大流量)
1 导流标准
(1)定义 ——导流标准是选择导流设计流量进行施工
导流设计的标准,它包括初期导流标准、坝体 拦洪时的导流标准等。即:导流的挡水/泄水 建筑物的泄水标准 高标准—建筑物规模大,投资大,时间长 低标准—不能保证安全,施工被动 因此,大型工程导流标准的确定,应结合 风险度的分析,使所选标准更加经济合理。
3 导流设计流量
导流设计流量的确定要根据导流标准、导流时段及河流
的水文特性来确定,这里分别介绍不过水围堰和过水围堰的 设计流量确定方法。 1)、不过水围堰(频率法) 应根据导流时段来确定。如果围堰挡全年洪水,其导流 设计流量就是选定导流标准的年最大流量,导流挡水与泄水 建筑物的设计流量相同;如果围堰只挡某一枯水时段,则按 该挡水时段内同频率洪水作为围堰和该时段泄水建筑物的设
水利水电工程分等指标
工 程 分 等 和 水 工 建 筑 物 分 级
永久性
水工建筑物 分级指标
导流建筑物洪水标准
导流建筑物设计洪水标准应根据建筑物的类型和 级别在规定幅度内选择。
初期导流阶段标准可低一些,中后期标准应逐步 提高;当要求工程提前发挥效益时,相应导流阶段的 设计标准应高一些;对特别重要的工程或者下游有重 要工矿交通设施或城市时,导流标准可适当提高。 结合风险度综合分析,使所选标准经济合理。根 据水电工程建设经验,建筑物分别为3级的土石围堰 和混凝土围堰,其最大风险度应分别不超过15%和 20%,4级围堰风险度可相对略大些。对失事后果严 重的工程,要考虑对超标准洪水的应急措施。
基坑淹没的直接损失费: 包括:基坑排水费,基坑清淤费,围堰及其它建筑物损坏的
修理费,施工机械撤离和返回基坑的费用及受到淹没影响的
修理费,道路和线路的修理费,劳动力和机械的窝工损失费 等。 基坑淹没的间接损失费: 包括:由于有效施工时间缩短时增加的劳动力、机械设备、 生产企业规模和临时房屋等费用。
总费用最低点
二、导流方案选择的影响因素
3、地质与水文地质 岩石性质、地下水埋藏状况;
• 两岸或一岸岩石坚硬、风化层薄、且抗压强度足够时,则 选用隧洞导流较有利 • 岩石风化层厚且破碎,或有较厚的沉积滩地,则适用于采 用明渠导流。 • 岩石河床,抗冲能力较强,河床允许束窄程度可以较大。 • 覆盖层较厚的河床、抗冲能力较差,河床允许束窄程度可 以较小。
二、导流方案选择的影响因素
4、水工建筑物的结构特征和枢纽布置;
• 枢纽中有隧洞、渠道、涵管、泄水孔等永久泄水 建筑物,应可能加以利用。 • 应将导墙或隔墙作为纵向围堰的一部分,降低导 流建筑物造价。 • 土坝、土石坝、堆石坝:不用过水围堰。 • 高土石坝:不用分段导流方案。 • 砼坝:分段导流。
二、导流方案选择的影响因素
1 导流标准
(2)导流标准的确定
按水利水电工程施工组织设计规范(SDJ338-89)的规 定,施工导流标准根据导流建筑物的级别和类型,在 规范规定的幅度内选定相应的洪水重现期作为初期导 流标准。
导流建筑物的级别 (A)划分依据—保护对象,失事后果,使用年限,工程规 模(堰高/库容) (B)级别—3/4/5级(施工规范) 当导流建筑物根据表2.2.1指标分属不同级别时,应根 据其中最高级别为准。但列为Ⅲ级导流建筑物时,至 少应有两项指标符合要求。
第四节 导流方案
一个水利水电枢纽工程的施工,从开工到完建往往不 是采用单一的导流方法,而是几种导流方法组合起来配合 运用(见表1-4),以取得最佳的技术经济效果。
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这种不同导流时段不同导流方法的组合,通常称为导
流方案 。 导流方案的选择受各种因素的影响。一个合理的导流 方案,必须在周密研究各种影响因素的基础上,拟定几个 可能的方案,进行技术经济比较,从中选择技术经济指标
5、河流的综合利用:通航、发电、灌溉、渠 道供水、及渔业。
• 水深与船只吃水深度相适应,束窄断面的最大流速一般不 应超过2.0m/s
(2)导流时段
导流时段就是按导流程序所划分的各施工阶段的 延续时间,具有实际意义的导流时段,主要是指围堰 挡水而保证基坑干地施工的时间,所以也称挡水时段。
2 导流时段选择
目的:合理选择导流设计流量 导流时段的划分与河流的水文特征、水工建筑物的布 置和型式、导流方案、施工进度等因素有关。 按河流的水文特征可分为枯水期、中水期和洪水期。 在不影响主体工程施工的条件下,若导流建筑物只 负担枯水期的挡水、泄水任务,显然可大大减少导流建 筑物的工程量,改善导流建筑物的工作条件,具有明显 的技术经济效果。 因此,合理划分导流时段,明确不同时段导流建筑 物的工作条件,是既安全又经济地完成导流任务的基本 要求。
0.1~1.0
5
淹没基坑,但对总工期及 3、4级永久性 第一台(批)机组发电影 水工建筑物 响不大,经济损失较小
< 2年
<15
<0.1
注:
1. 当导流建筑物根据划分表分属不同级别时,应以其中最高级别 为准,但列为导流建筑物3级时,至少应有两项指标符合要求。 2. 导流建筑物包括挡水和泄水建筑物,两者级别相同。 3. 表列四项指标均按施工阶段划分。 4. 有、无特殊要求的永久性水工建筑物均针对施工期而言,有特 殊要求的1级永久性水工建筑物系指施工期不允许过水的土石 坝及其他有特殊要求的永久性水工建筑物。 5. 使用年限系指导流建筑物每一导流分期的工作年限。两个或两 个以上导流分期共用的导流建筑物,如分期导流一、二期共用 的纵向围堰,其使用年限不能叠加计算。 6. 围堰工程规模一栏中,堰高指挡水围堰最大高度,库容指堰前 设计水位所拦蓄的水量,两者必须同时满足。
计流量,但确定泄水建筑物总规模的设计流量,应按坝体施 工期临时度汛洪水标准决定。
2)、过水围堰 (频率法和实测资料分析法) 过水期的导流标准应与不过水围堰挡全年洪水的标准 相同;其相应的导流设计流量主要用于围堰过水工况下,
加固保护措施的结构设计和稳定分析,也用于校核导流泄
水道的过水能力。 挡水期的导流标准应结合水文特点、施工工期及挡水
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