放水洞设计(初设报告用)

放水洞设计

××水库放水洞位于水库大坝桩号0+443，用于向××市和部队供水，目前向××市日供水4万m3，向部队供水0.5万m3，总共日供水4.5万m3。

施工期为保证××市和部队的用水，××水库水位最低降落到31.05m，库容达到1000万m3，设临时供水工程能够保证××市和部队的用水4.5万m3。

1放水洞水力计算

当遭遇超标准风浪、地震、警报时，水库在满库情况下出现险情时，为了进行事故抢险、腾库、以及清库要求设置泄水洞。××水库溢洪道为开敞式溢洪道，放水洞兼泄水洞作用，泄流能力满足在15天内将水库库水位从兴利水位36.95m降至死水位26.05m。

首先根据放水洞前水深与洞高的关系判断不同水位情况下水流流态，根据流态分别计算其供水能力。

计算公式采用《水力计算手册》中的有关公式。

1)流态判别

当

5.1

>

a

H

时，为有压流。

当

5.1

2.1<

<

a

H

时，半有压流。

当2.1

<

a

H时，为无压流。2）计算公式

有压流采用以下公式计算：

)(20a iL H g Q βμω-+＝

∑∑

++=

i

i

i R i

gL C 2

211

ξμ

式中：μ－—流量系数；

ζ—－从进口到出口前(不包括出口)的各种局部水头损失系数之和。 β—－势能修正系数,出口水平扩散取β=0.85； L —－泄水洞总长；

C —－谢才系数，6

1

1

R n C =；

R —－水力半径；

ω－－涵洞出口断面面积； a －－涵洞出口断面洞高； η－－洞口水流收缩系数；

H 0－－以放水洞进口断面底板高程起算的上游总水头。

无压流采用以下公式计算：

5

.10

2H g mb Q = 式中：m —流量系数。

半有压流泄流能力按照有压流和无压流临界值的平均数计。 计算结果见附表7.3－1。

表7.3－1 放水洞水位流量关系

经计算，水位26.35m 时，放水洞流量0.54m 3/s ，日供水能力达到4.5万m 3，而此时对应水库库容为140万m 3；1/2兴利库容对应水位33.95m 时，放水洞最大流量为31.51m 3/s ；兴利库容对应水位36.95m

时，放水洞最大流量为37.82m3/s。拟定放水洞尺寸满足供水要求。

水库放空时间计算公式为：

Vi－Vi-1=△TQi～i-1

式中：Vi、Vi-1—－i水位、i-1水位时的库容；

△T－－泄放时间；

Qi～i-1－－i水位、i-1水位时对应流量的平均值。

经计算水库放水洞作为泄水洞放空至死水位的时间为15天，满足设计要求。

2放水洞结构计算

1计算目的

为分析放水洞在设计埋深条件下的受力状况，确定经济合理的结构断面尺寸和钢筋配置并针对受力状况确定配筋，进行本计算。

2计算依据和方法

计算依据《水工建筑物荷载设计规范》（DL 5077—1997）和《水工混凝土结构设计规范》（SL/T 191—1996）进行。

选取最大埋深部位的单位长度放水洞段结构，简化成封闭框架按结构力学方法进行内力计算。

3计算工况和荷载组合

根据建成后的实际受力情况，计算考虑完建、运行及检修三种工况，见表5.6-2。

4放水洞结构计算

(1)计算条件：东放水洞在原位拆除重建，即将坝体开挖，涵洞施工完成后再将坝体恢复。涵洞采用方涵断面型式、C25钢筋混凝土结构，底板顶面高程为26.05m，断面净尺寸为2.0×2.0m（宽×高），底板厚度0.4m，顶板厚度0.4m，两侧墙厚度0.4m。洞顶最大埋深12.55m，为坝体粉质粘土。

(2)计算结果：根据结构内力要求以及限制裂缝宽度小于0.3mm 的要求进行结构配筋计算，检修工况下放水洞方涵受力最大，配筋计算成果见表5.6-3。

放水洞加固主要工程量见表5.6-5。