发电引水隧洞设计计算书

编号：SG-隧洞-01 工程名称：xxx 电站工程 设计阶段：施工图设计 发电引水隧洞设计计算书发电引水隧洞设计计算书 签 名 日 期 审查： 校核： 计算： 目 录 1 1 引言引言 .3 2 2 设计依据文件和规范设计依据文件和规范 .4 2.1 有关本工程的文件4 2.2 主要设计规范4 2.3 主要参考资料4 3 3 设计基本资料设计基本资料 .5 3.1 工程等别与建筑物级别5 3.2 洪水标准5 3.3 地震烈度5 3.4 工程地质及水文地质资料5 3.5 取水口水位流量及泥沙含量5 3.6 风速、风向5 4 4 隧洞线路布置设计隧洞线路布置设计 .6 4.1 洞线平面布置6 4.2 洞线纵、横剖面布置6 5 5 隧洞水力学计算隧洞水力学计算 .9 5.1 洞身段过流能力9 5.2 正常运用情况隧洞水面线计算10 5.3 设计洪水情况隧洞水力学计算16 5.4 非常运用情况（校核洪水）隧洞水力学计算20 6 6 结构计算结构计算 .23 6.1 计算程序与方法23 6.2 有关的计算系数23 6.3 计算工况和荷载组合23 6.4 桩号 0+0000+060 段结构与配筋计算成果24 7 7 工程量计算工程量计算 .37 7.1 桩号 0+0000+060 段37 7.2 桩号 0+0600+070 段38 7.3 桩号 0+0700+120 段38 7.4 桩号 0+1200+450 段39 7.5 工程量汇总39 8 8 本次设计方案与本次设计方案与 XXXXXX 方案工程量、投资、发电量比较方案工程量、投资、发电量比较 .39 8.1 XXX方案正常运行情况水面线计算39 8.2 工程量及投资比较表40 8.3 发电量比较41 9 9 隧洞取水口与出口压力前池设计方案的初步考虑隧洞取水口与出口压力前池设计方案的初步考虑 .43 9.1 隧洞取水口43 9.2 压力前池43 1 引言 xx 水电站位于 xx 县境内的舞阳河中下游河段上，工程任务以发电为主。 电站装机容量 23200kW，年发电量 3455 万 kWh。发电无压隧洞长 450m， 引水流量 57m3/s。 xx 电站工程原由 xxx 院（以下简称 xxx 院）设计，2004 年 8 月，受业主单 位委托，由本项目组承担该工程发电引水系统和厂房枢纽工程的施工图设计。 根据 xxx 设计，xx 电站水库正常蓄水位 412m，大坝采用水力自控翻板闸 坝，闸门坝段总长 120m，固定坝堰顶高程 407m，闸门高度 5m，单扇宽度 10m，共 12 扇。发电引水系统布置于右岸，设计引用流量 57m3/s。发电引水隧 洞后接压力前池，压力前池直接接厂房（相当于河床式厂房） 。发电引水隧洞采 用无压隧洞，按自动调节渠道设计（即前池未设溢流堰） 。隧洞洞长 L=450m， 底坡 i=1/2000，进口洞底高程 405.3m，出口洞底高程 405.07m。隧洞断面型式 采用圆拱直墙型（城门洞型） ，衬砌后断面尺寸为 BH=5.58.188m（直墙高 度 6.6m） 。隧洞进口未设检修闸门。 上述发电引水系统布置存在的主要问题：隧洞进口未设拦污栅和检修闸门， 闸坝固定坝堰顶高程 407m，隧洞进口高程 405.3m，即隧洞底板比固定坝堰顶 低 1.7m，隧洞无检修维护条件。 目前发电引水隧洞已按照 xxx 的设计完成了隧洞 0+0000+120 段的开挖 施工，通过对施工单位实测的隧洞断面资料（0+0000+085）复核，隧洞平均 开挖宽度为 7m，平均开挖高度 8.1m，隧洞洞底开挖高程 405.3m。 经征询业主意见，本次设计维持无压隧洞方案，但结合本工程实际情况， 本次设计对发电引水系统进行了优化设计：隧洞进口设拦污栅和平板检修闸 门；根据 57m3/s 的设计引用流量对未开挖段隧洞断面进行优化调整。 2 设计依据文件和规范 2.1 有关本工程的文件 xx 省 xx 县 xx 水电站项目建议书 （xxx 编写） xx 省 xx 县 xx 水电站初步设计阶段工程地质勘察报告 根据设计项目部与业主签订的合同书，本次设计所需的：工程任务、枢 纽布置、水库（河道）特征水位、隧洞引用流量、隧洞级别和防洪标准资料、 区域地质资料，地震基本烈度，隧洞进、出口及沿线的地形地质和水文地质 资料、有关的水文、气象资料及水文、水能设计成果等均采用xx 省 xx 县 xx 水电站项目建议书 、 xx 省 xx 县 xx 水电站初步设计阶段工程地质勘察报告 相关部分资料。 2.2 主要设计规范 水利水电工程等级划分及洪水标准SL252-2000 水工隧洞设计规范SL279-2002 水工混凝土结构设计规范SL/T 191-96 水工建筑物荷载设计规范DL5077-1997 水电站引水渠道及前池设计规范SL/T 205-97 水利水电工程进水口设计规范SL 285-2003 2.3 主要参考资料 水力学计算手册 （武汉水利电力学院水力学教研室编） 水力学 （成都科技大学水力学教研室编） 水电站建筑物设计参考资料 （张治滨编） 高等学校教材 水电站 （河海大学 张洪楚编） 水工隧洞的设计理论和计算 （第二版） （汪胡侦编） 取水输水建筑物丛书 隧洞 （熊启钧编） 3 设计基本资料 3.1 工程等别与建筑物级别 工程等别为 IV 等 建筑物级别 4 级 3.2 洪水标准 设计洪水重现期：30 年 校核洪水重现期：200 年 3.3 地震烈度 地震基本烈度：小于 6 度 设计地震烈度：不考虑地震设防 3.4 工程地质及水文地质资料 发电引水隧洞全线穿越 Pt3q 板岩，岩石强度高，结构上多属中厚层板岩， 围岩工程特性较好，除进出口强风化段外，其余属 III 类围岩。 隧洞通过地层为单斜构造，岩石走向基本与洞线斜交，角度约 3040。 地下水位在洞线以下，对成洞条件无影响。 （详见有关报告与图件） 3.5 取水口水位流量及泥沙含量 取水口底板高程 405.6m，设计引用流量 57m3/s 泥沙含量：0.154kg/m3 3.6 风速、风向 多年平均风速：1.0m/s 多年最大风速：10m/s 风向：NE 4 隧洞线路布置设计 4.1 洞线平面布置 根据原 xxx 设计，发电引水系统布置于右岸，设计引用流量 57m3/s。发电 引水隧洞后接压力前池，压力前池直接接厂房（相当于河床式厂房） 。发电引用 隧洞采用无压隧洞，按自动调节渠道设计（即前池未设溢流堰） 、轴线方位角 N73.24E。隧洞洞长 L=450m，底坡 i=1/2000，进口洞底高程 405.3m，出口洞 底高程 405.07m。隧洞断面型式采用圆拱直墙型（城门洞型） ，衬砌后断面尺寸 为 BH=5.58.188m（直墙高度 6.6m） 。 由于发电引水隧洞目前已经按照 xxx 的设计完成了隧洞 0+0000+120 段 的开挖施工，经征询业主意见，本次设计维持原洞线平面布置、洞身无压方案 不变。 本次设计根据隧洞地形地质条件、过流能力、目前隧洞 0+0000+085 段 的开挖现状对隧洞纵、横剖面布置进行适当优化。 4.2 洞线纵、横剖面布置 根据水力学计算并结合桩号 0+0000+085 段开挖现状，本次设计考虑将 隧洞纵向分为两段，第一段为桩号 0+000 至 0+060 段，纵坡 i=1/2000，进口底 板高程 405.6m，末端底板高程 405.570m。第二段为桩号 0+070 至 0+450 段， 纵坡 i=1/2000，进口底板高程 405.865m，末端底板高程 405.675m。中部 0+060 至 0+070 段为渐变段。 桩号桩号 0+000 至至 0+060 段：段：根据业主提供的隧洞 0+0000+085 段的开挖实 测断面资料复核，桩号 0+000 至 0+060 段隧洞平均开挖宽度为 7m，平均开挖 高度 8.1m，隧洞洞底平均开挖高程 405.3m，洞顶平均开挖高程 413.4m。该段 围岩为中风化砂质板岩，岩层产状 N75W，NE15，与洞轴线交角 32， 岩层较平缓。围岩类别为 III 类，岩石弹性抗力系数 k0=1015MPa/cm，坚固系 数 f=4.0。 根据开挖揭露的地质条件来看，该段围岩稳定性较好，可以采用底板与边 墙部分现浇砼、顶拱挂网喷锚的衬砌型式，但考虑到校核洪水时若厂房未发电， 此种情况下隧洞将会形成静水有压（洞顶水头 0.64m） ，另外上游水位在 413.4m414.04m 时，该段隧洞也处于全断面有压状态。结合开挖现状本次设 计仍考虑用 0.3m 厚的钢筋砼全断面衬砌，断面如下： ?45回填灌浆孔、排距4m 300 11横剖面图（引0+0000+060） 300 300 C20砼 7000 6400 8400 59521848 孔深4m ?45排水孔、排距5m 300 120.002 R3695 30 1:100 405.300405.270 405.600405.570 间、排距2m，梅花形布置 M20水泥砂浆锚杆(?25)，长度L=5m ?45回填灌浆孔、排距4m ?45排水孔、排距5m 413.700413.770 413.400413.370 孔深4m 桩号桩号 0+060 至至 0+070 段：段：为渐变段，断面型式如下： 22横剖面图（引0+0600+070） ?45排水孔、排距5m 间、排距2m，梅花形布置 M20水泥砂浆锚杆(?25)，长度L=5m 300600 18481518 84008700 300600 300600 70006200 64005000 C20砼 300600 59525982 1:100 桩号桩号 0+070 至至 0+120 段：段：围岩为砂质板岩，该段出露有 F1、F2、F3、F4共 4 条断层，受断层影响，岩层风化程度高，结构松散，目前桩号 0+085 处已经 发生顶拱塌方。围岩类别 V 类，岩石弹性抗力系数 k0=0MPa/cm，坚固系数 f=0.5。根据 0+070 至 0+085 段的实测开挖断面图，隧洞平均开挖宽度为 6m， 平均开挖高度 8.0m，隧洞洞底平均开挖高程 405.3m，洞顶平均开挖高程 413.3m。结合开挖现状该段采用 0.6m 厚的钢筋砼衬砌，断面如下： C20砼 1:100 33横剖面图（引0+0700+120） 600 600 ?45排水孔、排距5m 8700 59821518 孔深4m 600 405.265405.640 405.865405.840 6200 5000600 ?45回填灌浆孔、排距4m ?45回填灌浆孔、排距4m 孔深4m ?45排水孔、排距5m 413.965413.940 413.365413.340 R2818 125.036 30 桩号桩号 0+120 至至 0+450 段：段：围岩为该段围岩为中风化砂质板岩，岩层产状 N4515W，SW2535，岩层较平缓。地表尚未发现明显断层，施 工中有可能出现小断裂结构。围岩类别为 III 类，岩石弹性抗力系数 k0=1015MPa/cm，坚固系数 f=4.0。考虑水流平稳衔接，该段隧洞衬砌后的断 面尺寸与桩号 0+0700+120 段相同，钢筋砼衬砌厚度 0.4cm，断面如下： ?45排水孔、排距5m 间、排距2m，梅花形布置 M20水泥砂浆锚杆(?25)，长度L=5m ?45回填灌浆孔、排距4m 孔深4m ?45排水孔、排距5m 413.740413.575 413.340413.175 405.840405.675 405.440405.275 44横剖面图（引0+1200+450） C20砼 400 400400 5800 5000 30 125.036 1:100 8300 59821518 孔深4m 400 R2818 ?45回填灌浆孔、排距4m 5 隧洞水力学计算 5.1 洞身段过流能力 由于第一段（桩号 0+0000+060）的洞身断面较第二段（桩号 0+700+450）大，而两段纵坡一致，所以洞身段的过流能力由第二段控制。 无压隧洞（长洞）洞身段的过流能力，按明渠均匀流公式计算： RiCQ 对于矩形断面：=bh0 x=b+2h0 R=/x C=R1/6/n 第二段隧洞底坡 i=1/2000，断面宽度 b=5.0m，满足无压净空面积界限（15%） 时的水深 h0=5.95m，对于钢筋砼衬砌 n=0.015。 =bh0=5.05.95=29.75m2 x=b+2h0=5.0+25.95=16.9m R=/x=29.75/16.9=1.760m C=R1/6/n= 1.7601/6/0.015=73.256 RiCQ=29.7573.256(1.760/2000)1/2=64.65m3/sQ设=57m3/s 洞身过流能力满足要求。 5.2 正常运用情况隧洞水面线计算 第一段（桩号第一段（桩号 0+0000+060） 正常运用情况隧洞洞前水位 412m，引用流量 Q=57m3/s。 隧洞长度 L1=60m，进口底板高程 405.6m，纵坡 i=1/2000，宽度 b=6.4m， 单宽流量 q=57/6.4=8.906m3/sm，n=0.015。 长短洞判别：长短洞判别： 判别公式：lk=(512)H 上游水深 H=412405.6=6.4m lk=(512)6.4=3276.8m，取 lk=76.8mL1=60m，属短洞。 隧洞底坡的判别：隧洞底坡的判别： 根据水力学计算手册 （武汉水利电力学院）P394 页，对隧洞底坡的判 别：可设无压均匀流水深 h0趋于洞高 a。求此时的流量，继求出临界水深 hk。 当 h0hk，为缓坡，反之为陡坡。 h0=a=7.8m，过水断面面积 =46.482m2，湿周 x=26.044m R=/x=46.482/26.044=1.785m C=R1/6/n= 1.7851/6/0.015=73.424 RiCQ=46.48273.424(1.785/2000)1/2=101.959m3/s 临界水深： 3 2 2 3 2 2 4 . 681 . 9 959.1010 . 1 gb Q hk 2.958m h0hk，为缓坡隧洞。 泄流能力复核泄流能力复核 由于该段隧洞为短洞，泄流能力不受洞长的影响，进口水流为宽顶堰流， 泄流能力按宽顶堰流公式计算： 2/3 0 2 HgbmQ s 式中：s为淹没系数，当进口断面处的水深 hc0.75H0时，为淹没出流， s与 hc/H0有关，可通过查水力学计算手册 （武汉水利电力学院）P403 页图 6-1-8 求取。当 hc0.75H0时，为自由出流，s=1。 当 hc/H0=0.75，即 hc=0.75H0=0.756.4=4.8 时，s=1。取流量系数 m=0.36、b=6.4m、H0=6.4m，将以上数值代入上式可求当上游水位为 412m 时 隧洞的极限过流能力： 2/3 0 2 HgbmQ s = 2/3 4 . 681 . 9 24 . 60 . 136 . 0 =165.235m3/sQ设=57 满足要求。 求求 Q=57m3/s 时洞内正常水深时洞内正常水深 h0： 计算公式： i hbn bh Q 3/2 0 3/5 0 2 经试算：h0=4.055m 求求 Q=57m3/s 时洞内临界水深时洞内临界水深 hk： 计算公式：hk=3 2 g aq =1.0，经计算：hk=2.007m 求求 Q=57m3/s 时洞内水面线（即求进口断面处的水深时洞内水面线（即求进口断面处的水深 hc与隧洞末端水与隧洞末端水 深深 h hs s）：）： 由于隧洞的实际过流流量 Q设=57m3/s，小于淹没出流与自由出流界限时的 流量 165.235m3/s，所以此时洞内应为淹没出流。 进口断面处水深 hc的计算公式： 2/3 0 2 HgbmQ s 即 2/3 0 2 Hgmb Q s 根据进口条件，流量系数 m 取 0.36 隧洞进口底板高程起算的上游总水头 H0=412405.6=6.4m b=6.4m，Q=57m3/s 2/3 4 . 681 . 9 24 . 636 . 0 57 s =0.345 查水力学计算手册 （武汉水利电力学院）P403 页图 6-1-8 可知： s=0.345 时 hc/H0=0.98 则 hc=0.98H0=0.986.4=6.272m，即隧洞进口断面处水面高程为 411.872m。 隧洞末端断面处水深 hs的计算：按明渠非均匀流用分段求和法计算。即已 知隧洞起始断面水深 h1，假设系列 h2、h3、hn、hn+1、，求 Sn-n+1与 S=S1-2+ S2-3+Sn-n+1+，当S 等于隧洞长度时对应断面的水深即为 hs。 计算公式： 1 1 nn nn Ji EE S g v hE n nn 2 2 ， g v hE n nn 2 2 1 11 ， RC v J nn 2 2 1 2 1 nn vv v， 2 1 nn CC C， 2 1 nn RR R 经计算 hs=6.293m（计算详见表 1） ，即该段隧洞末端断面处水面高程为 411.863m。 hk=2.007mh0=4.055mhs=6.293m，洞内为 a1型雍水曲线。 净空面积和净空高度复核：净空面积和净空高度复核： 该段隧洞洞内水深为 6.272m（进口断面处）6.293m（末端断面处） ，净 空高度 1.507m1.528m，均大于 0.4m，满足净空高度要求。隧洞净空面积 6.279m26.405m2，隧洞总面积 46.481m2，净空面积为总面积的 13.51%13.8%， 考虑到洞内流速不大，仅为 1.42m/s，基本满足要求。 第二段（桩号第二段（桩号 0+0700+450） 隧洞洞前水位即为第一段末端水位 411.863m，引用流量 Q=57m3/s。 隧洞长度 L2=380m，进口底板高程 405.865m，纵坡 i=1/2000，宽度 b=5.0m，单宽流量 q=57/5.0=11.4m3/sm，n=0.015。 长短洞判别： 上游水深 H=411.863405.865=5.998m lk=(512)5.998=29.9971.976m，取 lk=71.976mL2=380m，属长洞。 隧洞底坡的判别： h0=a=7.5m，过水断面面积 =35.326m2，湿周 x=23.115m R=/x=35.326/23.115=1.528m C=R1/6/n= 1.5281/6/0.015=71.55 RiCQ=35.32671.55(1.528/2000)1/2=69.863m3/s 临界水深： 3 2 2 3 2 2 0 . 581 . 9 863.690 . 1 gb Q hk 2.71m h0hk，为缓坡隧洞。 求 Q=57m3/s 时洞内正常水深 h0： 计算公式： i hbn bh Q 3/2 0 3/5 0 2 经试算：h0=5.359m 求 Q=57m3/s 时洞内临界水深 hk： 计算公式：hk=3 2 g aq =1.0，经计算：hk=2.366m 求 Q=57m3/s 时洞内水面线 根据进口条件，流量系数 m 取 0.36 隧洞进口底板高程起算的上游总水头 H0=411.863405.865=5.998m b=5.0m，Q=57m3/s 2/3 998. 581 . 9 20 . 536 . 0 57 s =0.486 查水力学计算手册 （武汉水利电力学院）P403 页图 6-1-8 可知： s=0.486 时 hc/H0=0.965 则 hc=0.965H0=0.9655.998=5.788m。 隧洞出口断面处水深 hs的计算：按明渠非均匀流用分段求和法计算。 经计算 hs=5.825m（计算详见表 2） ，即隧洞末端断面处水面高程为 411.5m。 净空面积和净空高度复核： 该段隧洞洞内水深为 5.788m（进口断面处）5.825m（末端断面处） ，净 空高度 1.68m1.798m，均大于 0.4m，满足净空高度要求。隧洞净空面积 6.226m26.816m2，隧洞总面积 35.326m2，净空面积为总面积的 17.6%19.3%，满足要求。 hk=2.366mh0=5.359mhs=5.825m，洞内为 a1型雍水曲线。 表 1 正常情况第一段（桩号 0+0000+060）无压隧洞水面曲线表 部 位 hbdr12XRnCQvJEsiEsSS 出口 断面 6.293 6.45.952 3.695120.002107.39840.19919.1182.103 0.01575.458 571.418 0.000176.395 0 6.291 6.45.952 3.695120.002107.45640.1919.1142.103 0.01575.458 571.418 0.000176.39350.000170.00050.000330.00154.5454.545 6.290 6.45.952 3.695120.002107.51340.18219.112.103 0.01575.458 571.419 0.000176.39210.000170.00050.000330.00144.2428.787 6.288 6.45.952 3.695120.002107.57140.17319.1062.103 0.01575.458 571.419 0.000176.39060.000170.00050.000330.00154.54513.332 6.287 6.45.952 3.695120.002107.62940.16419.1032.103 0.01575.457 571.419 0.000176.38920.000170.00050.000330.00144.24217.574 6.285 6.45.952 3.695120.002107.68640.15519.0992.102 0.01575.457 571.420 0.000176.38770.000170.00050.000330.00154.54522.119 6.284 6.45.952 3.695120.002107.72540.14919.0972.102 0.01575.456 571.420 0.000176.38670.000170.00050.000330.0013.0325.149 6.283 6.45.952 3.695120.002107.76340.14319.0942.102 0.01575.456 571.420 0.000176.38580.000170.00050.000330.00092.72727.876 6.282 6.45.952 3.695120.002107.80140.13719.0922.102 0.01575.456 571.420 0.000176.38480.000170.00050.000330.0013.0330.906 6.281 6.45.952 3.695120.002107.8440.13119.0892.102 0.01575.456 571.420 0.000176.38380.000170.00050.000330.0013.0333.936 6.280 6.45.952 3.695120.002107.87840.12519.0872.102 0.01575.455 571.421 0.000176.38290.000170.00050.000330.00092.72736.663 6.279 6.45.952 3.695120.002107.91740.11919.0842.102 0.01575.455 571.421 0.000176.38190.000170.00050.000330.0013.0339.693 6.278 6.45.952 3.695120.002107.95540.11319.0822.102 0.01575.455 571.421 0.000176.38090.000170.00050.000330.0013.0342.723 6.277 6.45.952 3.695120.002107.99340.10719.0792.102 0.01575.455 571.421 0.000176.37990.000170.00050.000330.0013.0345.753 6.276 6.45.952 3.695120.002108.03240.10119.0772.102 0.01575.454 571.421 0.000176.3790.000170.00050.000330.00092.72748.48 6.275 6.45.952 3.695120.002108.0740.09519.0742.102 0.01575.454 571.422 0.000176.3780.000170.00050.000330.0013.0351.51 6.274 6.45.952 3.695120.002108.10840.08919.0722.102 0.01575.454 571.422 0.000176.3770.000170.00050.000330.0013.0354.54 6.273 6.45.952 3.695120.002108.14640.08319.0692.102 0.01575.454 571.422 0.000176.37610.000170.00050.000330.00092.72757.267 进口 断面 6.272 6.45.952 3.695120.002108.18540.07719.0672.102 0.01575.453 571.422 0.000176.37510.000170.00050.000330.0013.0360.297 备注：h 为洞内水深，b 为洞底宽度，d 为直墙高度。1、2、x 等断面参数根据水力学计算手册（武汉水利电力学院）P404P405 页公式计算。 JJi 表 2 正常情况第二段（桩号 0+0700+450）无压隧洞水面曲线表 部 位 hbdr12XRnCQvJEsiEsSS 出口 断面 5.824855.98242.818125.036132.1529.11216.6151.752150.01573.1988571.9580.000416.0202 0 5.822855.98242.818125.036132.23929.10116.6111.751910.01573.1971571.95870.000416.01830.000410.00050.000090.001921.1121.111 5.820855.98242.818125.036132.32729.09116.6061.751840.01573.1966571.95940.000416.01650.000410.00050.000090.00182041.111 5.818855.98242.818125.036132.41629.08116.6021.751660.01573.1954571.960.000416.01460.000410.00050.000090.001921.1162.222 5.816855.98242.818125.036132.50529.07116.5971.751580.01573.1948571.96070.000416.01270.000410.00050.000090.001921.1183.333 5.814855.98242.818125.036132.59429.0616.5931.751340.01573.1932571.96150.000416.01090.000410.00050.000090.001820103.333 5.812855.98242.818125.036132.68329.0516.5891.751160.01573.1919571.96210.000416.0090.000410.00050.000090.001921.11124.444 5.810855.98242.818125.036132.77229.03916.5841.751030.01573.191571.96290.000416.00720.000410.00050.000090.001820144.444 5.808855.98242.818125.036132.8629.02916.581.750840.01573.1897571.96360.000416.00530.000410.00050.000090.001921.11165.555 5.806855.98242.818125.036132.94929.01916.5761.750660.01573.1884571.96420.000416.00340.000410.00050.000090.001921.11186.666 5.804855.98242.818125.036133.03829.00816.5711.750530.01573.1875571.9650.000416.00160.000410.00050.000090.001820206.666 5.802855.98242.818125.036133.12628.99816.5671.750350.01573.1863571.96570.000415.99970.000410.00050.000090.001921.11227.777 5.800855.98242.818125.036133.21528.98816.5631.750170.01573.185571.96630.000415.99790.000410.00050.000090.001820247.777 5.798855.98242.818125.036133.30428.97716.5581.750030.01573.184571.96710.000415.9960.000410.00050.000090.001921.11268.888 5.796855.98242.818125.036133.39228.96716.5541.749850.01573.1828571.96780.000415.99420.000410.00050.000090.001820288.888 进口 断面 5.78855.98242.818125.036133.78228.92216.5351.749140.01573.1778571.97080.000415.9860.000410.00050.000090.008291.11379.999 JJi 5.3 设计洪水情况隧洞水力学计算 第一段（桩号第一段（桩号 0+0000+060） 设计洪水情况隧洞洞前水位 412.88m，引用流量 Q=57m3/s。 隧洞长度 L1=60m，进口底板高程 405.6m，纵坡 i=1/2000，宽度 b=6.4m， 单宽流量 q=57/6.4=8.906m3/sm，n=0.015。 进口断面处水深 hc的计算公式： 2/3 0 2 HgbmQ s 即 2/3 0 2 Hgmb Q s 根据进口条件，流量系数 m 取 0.36 隧洞进口底板高程起算的上游总水头 H0=412.88405.6=7.28m b=6.4m，Q=57m3/s 2/3 28 . 7 81. 924 . 636 . 0 57 s =0.28 查水力学计算手册 （武汉水利电力学院）P403 页图 6-1-8 可知： s=0.28 时 hc/H0=0.982 则 hc=0.982H0=0.9827.28=7.149m，即隧洞进口断面处水面高程为 412.749m。 隧洞末端断面处水深 hs的计算：按明渠非均匀流用分段求和法计算。经计 算 hs=7.171m（计算详见表 3） ，即该段隧洞末端断面处水面高程为 412.741m。 第二段（桩号第二段（桩号 0+0700+450） 隧洞洞前水位即为第一段末端水位 412.741m，引用流量 Q=57m3/s。 隧洞长度 L2=380m，进口底板高程 405.865m，纵坡 i=1/2000，宽度 b=5.0m，单宽流量 q=57/5.0=11.4m3/sm，n=0.015。 隧洞进口底板高程起算的上游总水头 H0=412.741405.865=6.876m b=5.0m，Q=57m3/s 2/3 876. 681 . 9 20 . 532 . 0 57 s =0.45 查水力学计算手册 （武汉水利电力学院）P403 页图 6-1-8 可知： s=0.45 时 hc/H0=0.964 则 hc=0.964H0=0.9646.876=6.628m。 隧洞出口断面处水深 hs的计算：按明渠非均匀流用分段求和法计算。 经计算 hs=6.702m（计算详见表 4） ，即隧洞末端断面处水面高程为 412.377m。 表 3 设计洪水情况第一段（桩号 0+0000+060）无压隧洞水面曲线表 部 位 hbdr12XRnCQvJEsiEsSS 出口 断面 7.171 6.45.952 3.695120.00267.84744.7221.6682.064 0.01575.224 571.275 0.000147.2538 0 7.170 6.45.952 3.695120.00267.93144.71421.6632.064 0.01575.225 571.275 0.000147.25230.000140.00050.000360.00154.1674.167 7.168 6.45.952 3.695120.00268.01444.70821.6582.064 0.01575.226 571.275 0.000147.25080.000140.00050.000360.00154.1678.334 7.167 6.45.952 3.695120.00268.09744.70221.6522.065 0.01575.228 571.275 0.000147.24940.000140.00050.000360.00143.88912.223 7.165 6.45.952 3.695120.00268.1844.69521.6472.065 0.01575.229 571.275 0.000147.24790.000140.00050.000360.00154.16716.39 7.164 6.45.952 3.695120.00268.26344.68921.6412.065 0.01575.231 571.276 0.000147.24640.000140.00050.000360.00154.16720.557 7.163 6.45.952 3.695120.00268.31844.68521.6382.065 0.01575.232 571.276 0.000147.24540.000140.00050.000360.0012.77823.335 7.162 6.45.952 3.695120.00268.37344.68121.6342.065 0.01575.233 571.276 0.000147.24440.000140.00050.000360.0012.77826.113 7.161 6.45.952 3.695120.00268.42944.67721.6312.065 0.01575.233 571.276 0.000147.24350.000140.00050.000360.00092.528.613 7.160 6.45.952 3.695120.00268.48444.67221.6272.066 0.01575.234 571.276 0.000147.24250.000140.00050.000360.0012.77831.391 7.159 6.45.952 3.695120.00268.53944.66821.6242.066 0.01575.235 571.276 0.000147.24150.000140.00050.000360.0012.77834.169 7.158 6.45.952 3.695120.00268.59444.66421.622.066 0.01575.236 571.276 0.000147.24050.000140.00050.000360.0012.77836.947 7.157 6.45.952 3.695120.00268.64944.6621.6172.066 0.01575.237 571.276 0.000147.23950.000140.00050.000360.0012.77839.725 7.156 6.45.952 3.695120.00268.70444.65621.6132.066 0.01575.238 571.276 0.000147.23850.000140.00050.000360.0012.77842.503 7.155 6.45.952 3.695120.00268.75944.65221.6092.066 0.01575.239 571.277 0.000147.23760.000140.00050.000360.00092.545.003 7.154 6.45.952 3.695120.00268.81444.64721.6062.066 0.01575.239 571.277 0.000147.23660.000140.00050.000360.0012.77847.781 7.153 6.45.952 3.695120.00268.86944.64321.6022.067 0.01575.241 571.277 0.000147.23560.000140.00050.000360.0012.77850.559 7.152 6.45.952 3.695120.00268.92344.63921.5992.067 0.01575.241 571.277 0.000147.23460.000140.00050.000360.0012.77853.337 进口 断面 7.149 6.45.952 3.695120.00269.0644.62921.592.067 0.01575.244 571.277 0.000147.23210.000140.00050.000360.00256.94460.281 备注：h 为洞内水深，b 为洞底宽度，d 为直墙高度。1、2、x 等断面参数根据水力学计算手册（武汉水利电力学院）P404P405 页公式计算。 JJi 表 4 设计洪水情况第二段（桩号 0+0700+450）无压隧洞水面曲线表 部 位 hbdr12XRnCQvJEsiEsSS 出口 断面 6.70255.98242.818125.03688.41433.16818.7661.767450.01573.3049571.71850.000316.8525 0 6.755.98242.818125.03688.5333.1618.761.767590.01573.3059571.71890.000316.85060.000310.00050.000190.00191010 6.69855.98242.818125.03688.64733.15218.7551.767640.01573.3063571.71940.000316.84870.000310.00050.000190.00191020 6.69655.98242.818125.03688.76333.14418.7491.767770.01573.3072571.71980.000316.84670.000310.00050.000190.00210.5330.526 6.69455.98242.818125.03688.87933.13618.7431.767910.01573.3081571.72020.000316.84480.000310.00050.000190.00191040.526 6.69255.98242.818125.03688.99533.12918.7371.768110.01573.3095571.72050.000316.84290.000310.00050.000190.00191050.526 6.6955.98242.818125.03689.11133.12118.7321.768150.01573.3098571.7210.000316.8410.000310.00050.000190.00191060.526 6.68855.98242.818125.03689.22733.11318.7261.768290.01573.3107571.72140.000316.8390.000310.00050.000190.00210.5371.052 6.68655.98242.818125.03689.34333.10518.721.768430.01573.3117571.72180.000316.83710.000310.00050.000190.00191081.052 6.68455.98242.818125.03689.45833.09718.7151.768470.01573.312571.7