1.2.3导流设计流量及导流水力计算讲解

1.2导流设计流量及导流水力计算根据工程规模划分工程等别确定永久建筑物级别确定临时建筑物级别结合临时建筑物类型确定洪水标准1.施工导流标准

导流标准是选择导流设计流量进行施工导流设计的标准。将洪水作为随机事件，选择某一洪水重现期作为导流标准。1.2导流设计流量及导流水力计算⑴导流建筑物的级别按照《水利水电工程等级划分与洪水标准》（SL252—2000）规定，水利水电工程施工期使用的临时性挡水和泄水建筑物的级别，应根据保护对象的重要性、失事后果、使用年限和临时性建筑物规模，将建筑物划分为Ⅲ~Ⅴ级。洪水标准的确定，还应考虑上游梯级水库的影响和调蓄作用。施工导流标准还包括坝体施工期临时渡汛洪水标准和导流泄水建筑物封堵后坝体渡汛洪水标准。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（年）围堰工程规模堰高（m）库容(亿m3)Ⅲ有特殊要求的Ⅰ级建筑物淹没主要城镇、工矿企业、交通干线或推迟工程总工期及第一台（批）机组发电，造成重大灾害和损失＞3＞50＞1.0ⅣⅠ、Ⅱ级永久建筑物淹没一般城镇、工矿企业或影响工程总工期及第一台（批）机组发电而造成较大经济损失1.5～315～500.1～1.0ⅤⅢ、Ⅳ级永久建筑物淹没基坑，但对总工期及第一台（批）机组发电影响不大，经济损失较少＜1.5＜15＜0.11.2导流设计流量及导流水力计算⑵导流建筑物洪水标准按照《水利水电工程登记划分与洪水标准》（SL252—2000）规定，临时性水工建筑物的洪水标准，应根据建筑物的类型和级别，在表内规定的幅度内，结合风险度综合分析、合理选用。对失事后果严重的，应考虑遇超标准洪水的应急措施。导流建筑物类型导流建筑物级别ⅢⅣⅤ洪水重现期（年）土石50～2020～1010～5混凝土20～1010～55～3临时性建筑物洪水标准[重现期（年）]1.2导流设计流量及导流水力计算⑶坝体施工期临时度汛洪水标准当坝体筑高到不需围堰保护时，其临时度汛洪水标准应根据坝型及坝前拦洪库容按规定执行。坝体施工期临时度汛洪水标准表大坝类型拦洪库容（亿m3）＞1.01.0-0.1＜0.1洪水重现期（年）土石坝＞100100-5050-20混凝土坝＞5050-2020-101.2导流设计流量及导流水力计算(4)导流泄水建筑物封堵后坝体的度汛标准导流泄水建筑物封堵后，如永久泄洪建筑物尚未具备设计泄洪能力，坝体初期度汛洪水标准的确定，应对坝体施工和运行要求进行分析后，按规定执行。汛前坝体上升高度应满足拦洪要求，帷幕灌浆及接缝灌浆高程应能满足蓄水要求。导流泄水建筑物封堵后坝体度汛洪水标准表大坝类型大坝级别123洪水重现期（年）土石坝设计500~200200~100100~50校核1000~500500~200200~100混凝土坝设计200~100100~5050~20校核500~200200~100100~501.2导流设计流量及导流水力计算（5）导流泄水建筑物封堵设计标准导流泄水建筑物的封堵时间应在满足水库拦洪蓄水要求的前提下，根据施工总进度确定。封堵下闸的设计流量可用封堵时段5~10年重现期的月或旬平均流量，或按实测水文统计资料分析确定。封堵工程施工阶段的导流设计标准，可根据工程重要性、失事后果等因素，在该时段5~20年重现期范围内选定。1.2导流设计流量及导流水力计算（6）水库施工期蓄水标准

水库施工期蓄水标准，应根据发电、灌溉、通航、供水等要求和大坝安全超高等因素分析确定，一般保证率为75%~80%。1.2导流设计流量及导流水力计算2.导流设计流量的确定导流设计流量：选定导流标准之后的最大流量。按照导流时段来确定。导流设计流量是确定导流泄水建筑物和挡水建筑物的规模尺寸的重要依据。分为重现期法和典型年法。①重现期法（常规频率法）：用水文资料中每月最大洪水系列求取各月指定频率理论洪峰流量，作为导流期设计洪水流量取值依据。②典型水文年法（实测资料分析法）：用年最大洪峰流量系列求指定频率理论洪峰流量，选择年最大洪峰流量接近者为典型年，则当年洪水过程即为设计洪水选择依据。当工程所在河道水文资料较详细时（≥30年），可按实测典型年资料分析选用。1.2导流设计流量及导流水力计算⑴导流时段的划分导流时段：按照导流程序划分的各施工阶段的延续时间。分枯水期导流与全年导流。从围堰合龙到围堰失去作用期间，基坑内施工任务及延续时间（工程完工，工程高度超过全年洪水水位）。导流时段应该与河流水文特性相协调。如：丰枯流量差别大的，应加快进度，尽量采用枯水期围堰。导流时段的划分：主要与河道水文特性、主体建筑物型式、导流方式、施工进度有关。水文时段是划分导流时段的基本依据。1.2导流设计流量及导流水力计算根据河流水文特性，一般可划分为枯水期、中水期和丰水期。如安排建筑物在枯水期施工，则可降低导流建筑物费用。围堰修筑期间，各月的填筑最低高程应以安全拦挡下月可能发生的最大设计流量为准。全年洪水过程线1.2导流设计流量及导流水力计算划分导流时段的方法①当施工期较短时，以枯水期为标准；②当施工期较长需经历洪水期时，以全年为标准；③当施工期较长，但可以在枯水期将主体工程修建到拦洪度汛高程时，也以枯水期为标准，修建枯水期围堰。围堰采用临时拦洪断面时，主要保护枯水期施工。④砼坝、浆砌石坝、堆石坝等允许基坑淹没时，应经过技术经济比较来确定导流时段和导流设计流量。1.2导流设计流量及导流水力计算导流建筑物费用、基坑淹没损失费用与导流设计流量的关系1—导流建筑物费用曲线；2—基坑淹没损失费用曲线；3—导流总费用曲线⑵过水围堰方案选择1.2导流设计流量及导流水力计算⑶导流设计流量1)不过水围堰：①围堰挡全年洪水，导流设计流量为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；②围堰只挡某一枯水时段，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计流量，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。1.2导流设计流量及导流水力计算①根据河流的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根据这些水位确定导流建筑物的主要尺寸和工作量，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；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，并将它们叠加得流量与导流总费用的关系曲线；⑥计算施工有效时间，试拟控制性进度计划，以验证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。2)过水围堰过水土石围堰过水期和挡水期设计流量的确定围堰过水期和挡水期对应的导流标准有所不同。过水期的挡水标准：应与不过水围堰挡全年洪水时的标准相同，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。各级流量下的流态、水力要素和最不利溢流工况，应通过水力计算及水工模型试验论证。挡水期的导流标准：应结合水文特点、施工工期及挡水时段，经技术经济比较后选定，当水文系列较长，大于或等于30年时，也可根据实测流量资料分析选用。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。1.2导流设计流量及导流水力计算3.导流水力计算⑴纵向围堰位置和束窄河床段的水力计算

①河床束窄度式中：K——河床束窄程度（一般在47%～68%之间）；

A1——原河床的过水面积，㎡；A2——围堰和基坑所占据的过水面积，㎡；

1.2导流设计流量及导流水力计算②束窄河床段的平均流速式中：Q——导流设计流量，m3/s；

Vc——河床束窄段的平均流速，m/s；

ζ——侧收缩系数，一侧收缩时采用0.95，两侧收缩时采用0.90；分段围堰束窄河沫段水力计算图

(a)剖面图，(b)平面图

1、2—冲刷地段；3—围堰1.2导流设计流量及导流水力计算在束窄段前产生水位壅高，其壅高值可由下式估算：式中：Z——水位壅高，m；

φ——流速系数，随围堰的平面布置形式而定；当其平面布置为矩形时φ=0.75~0.85；为梯形时φ=0.80~0.85；有导墙时φ=0.85~0.90；

V0——行近流速，m/s；

g——重力加速度，m/s2

。注：Z值为收缩断面处局部落差，并不是上游水位壅高，也不是上下游水位差。对于山区河道，三者相差较多；对于平原河道，可近似认为相等。③水位壅高1.2导流设计流量及导流水力计算⑵泄水建筑物的水力计算泄水建筑物的规模尺寸由水力计算结果来确定。这里仅介绍隧洞导流计算。隧洞压力流计算简图

(a)自由出流，(b)淹没出流

1.2导流设计流量及导流水力计算①压力流（包括自由出流和淹没出流两种情况）1.2导流设计流量及导流水力计算②无压流急流缓流1.2导流设计流量及导流水力计算下游围堰的堰顶高程式中:Hd——下游围堰堰顶高程，m；

hd——下游水位高程，m；

ha——波浪爬高，m

δ——围堰的安全超高，m；一般对于不过水围堰可按有关规定确定，对于过水围堰