水利工程施工——导流重点分析.ppt

施工导流设计 在河流上修建水利水电工程时，为了使水工建筑物能在干地上进行施工，需要用围堰围护基坑，并将河水引向预定的泄水通道往下游宣泄。 导水建筑物的水力计算 束窄河床导流水力学计算 坝体缺口、过水围堰水力学计算 导流明渠水力学计算 导流隧洞水力学计算 1、束窄河床导流水力学计算 当纵向围堰的长度L与上游水深H之比大于20时，束窄河床泄流能力可按明渠泄流计算方法计算。束窄河床泄流水流流态一般为非均匀流，而底坡又较平缓，可用分段累计法推算水面线。 束窄河床的局部冲刷计算 分期导流的束窄河床，从围堰转角处起流速急剧增加，可能淘刷堰脚。沿纵向围堰各点的最大流速vi可由下式计算： 2 、坝体缺口、过水围堰水力学计算 坝体缺口泄流见图 宽顶堰 当堰顶长度L和水头H的关系在2.5HL≤20H时，按宽顶堰公式计算，如自由出流时 (堰顶的下游水深hs1.25hk或hs 0.8H0)，泄水流量按下式 计算： 对于锐缘进口、缺口下游面垂直时，m由下式计算： 当淹没出流时 (hs≥1.25hk或hs≥0.8H)，按淹没流公式计算： 缺口、梳齿泄流侧收缩系数ε曲线 台形堰（土石过水围堰通常属于这种类型。） 据日本车间试验，提出三种流态 (自由出流、过渡流态、淹没出流) 的出流公式为： 分期围堰的纵向围堰缺口过水属于此种类型，直角分水的侧堰泄水流量公式为： 如果变量流的断面单位能量Es沿程不变，而且底坡为水平，则公式为： 其泄水流量按下式计算： 水流衔接与消能 河床上修建水工建筑物，将改变天然的水流特性。为了消减集中下泄水流造成的严重冲刷，应处理好水流衔接和消能。 斜交堰 斜交堰的泄水流量按正堰乘以修正系数计算： * 施工水力学 导 流 工程施工程序、施工期间不同时段的导流方式以及与之相应的各种挡水或泄水建筑物（围堰、引渠、隧洞、底孔等）的设计。 包括 当采用分期导流方案时，河床被束窄造成上游水位的壅高。 表（1）分期导流的流态界限 淹没出流 急流 HS0.8H0 HS≥0.8H0 H0HK k0hk 宽 顶 堰 明 渠 流 H0——上游水头 h0——正常水深 hk——临界水深 L/H=2.5～20 L/H20 自由出流 缓流 HS1.25HK HS≥1.25HK IIK IIK 分期导流的流态随纵向围堰的长度L及上游水深H而不同，可以分别按宽顶堰或明渠流处理。一般宽顶堰的极限长度为10倍水深H，对于临时水工建筑物可以放宽至20倍水深H。 或写成： 对于矩形河槽，式 (1) 可写成： Ac——过流断面面积; v0、vc——分别为行近流速和收缩断面流速; H0——上游水头; H——上游水深; hs——下游水深; b——矩形河槽宽度; Z——上下游水位差。 (1) (1)对于淹没堰流，通过束窄河床的泄水流量Q近似按下式计算： (2) 对于非淹没堰流，计算公式为： m——流量系数 H0——计及行近流速的上游水头; Bk——临界水深下的平均过水宽度; hk——临界水深; Ak——临界水深下的过水面积。 表（2）流速系数?和流量系数M值 布置型式 流速系数? 流量系数M 备 注 矩 形 0.80 0.30 梯形布置加挑流丁坝，其系数相同 梯 形 0.80～0.85 0.30～0.32 梯形布置加顺流丁坝，其系数相同 梯形加翼堰 0.85～0.95 0.32～0.35 v0——上游行近流速; hv0——行近流速水头; Z0——计入行近流速的水头差; ai——沿纵向围堰不同部位的相对压力差，根据试验列表1。 河槽最大底流速一般产生在上游围堰转角处，可由下式计算： 当vmax超过河槽抗冲流速时，应加以保护，表（3）、（4）为松散体河床和岩石及加固工程的平均抗冲流速。采用块石保护时，护脚块石尺寸由下估算： h0——上游围堰转角处(x/L=0) 水深; bi——沿纵向围堰不同部位的相对自由水面降差，见下表; H——上游水深。 表（3）ai与bi试验值 表（3）松散体河床平均允许抗冲流速 m/s 项 目 粒 径 (mm) 平 均 水 深 1.0M 3.0M 10.0M 细 砂 0.05 0.25 0.30 0.30 中 砂 0.25 0.30 0.50 0.70 粗 砂 1.0 0.60 0.80 1.00 细砾石 2.5 0.80 1.00 1.20 中砾石 5.0 1.00 1.30 1.60 粗砾石 10 1.20 1.50 1.80 细卵石 15 1.50 1.80 2.20 中卵石 25 1.70 2.00 2.50 粗卵石 40 2.10 2.50 3.00 细顽石 75 2.40 2.80 3.50 中顽石 100 2.80 3.30 4.00 粗顽石 150